Tepelná smrť vesmíru („Tepelná smrť“ vesmíru,)
chybný záver, že všetky druhy energie vo Vesmíre sa musia časom premeniť na energiu tepelného pohybu, ktorá bude rovnomerne rozložená po hmote Vesmíru, po čom sa v nej zastavia všetky makroskopické procesy. Tento záver sformuloval R. Clausius (1865) na základe druhého termodynamického zákona (Pozri Druhý termodynamický zákon). Podľa druhého zákona každý fyzikálny systém, ktorý si nevymieňa energiu s inými systémami (takáto výmena je samozrejme pre vesmír ako celok vylúčená), smeruje k najpravdepodobnejšiemu rovnovážnemu stavu – k takzvanému stavu s maximálnou entropiou (Pozri Entropia). Takýto stav by zodpovedal „T. S." B. Ešte pred vytvorením modernej kozmológie (Pozri kozmológiu) sa uskutočnili početné pokusy vyvrátiť záver o „T. S." B. Najznámejšia z nich je hypotéza fluktuácie L. Boltzmanna (1872), podľa ktorej bol vesmír vždy v rovnovážnom izotermickom stave, ale podľa zákona náhody niekedy na jednom mieste, potom na inom, niekedy sa vyskytujú odchýlky od tohto stavu; vyskytujú sa menej často, čím väčšia je zachytená plocha a tým väčšia je miera odchýlky. Moderná kozmológia zistila, že nielen záver o „T. S." V., ale skoré pokusy o jeho vyvrátenie sú tiež mylné. Je to spôsobené tým, že sa nebrali do úvahy významné fyzikálne faktory a predovšetkým gravitácia. .
Ak vezmeme do úvahy gravitáciu, homogénne izotermické rozloženie hmoty nie je ani zďaleka najpravdepodobnejšie a nezodpovedá maximu entropie. Pozorovania ukazujú, že vesmír je ostro nestacionárny. Rozpína sa a látka, na začiatku rozpínania takmer homogénna, sa neskôr vplyvom gravitačných síl rozpadá na samostatné objekty, vznikajú zhluky galaxií, galaxie, hviezdy a planéty. Všetky tieto procesy sú prirodzené, idú s rastom entropie a nevyžadujú porušovanie zákonov termodynamiky. Ani v budúcnosti, berúc do úvahy gravitáciu, nepovedú k homogénnemu izotermickému stavu vesmíru - k „T. S." B. Vesmír je vždy nestatický a neustále sa vyvíja. Lit.: Zeldovich Ya. B., Novikov I. D., Štruktúra a vývoj vesmíru, M., 1975. I. D. Novikov.
Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .
Pozrite sa, čo je „Tepelná smrť vesmíru“ v iných slovníkoch:
Hypotéza, ktorú predložil R. Clausius (1865) ako extrapoláciu druhého termodynamického zákona na celý vesmír. Energia sveta je podľa Clausiusa konštantná, entropia sveta smeruje k maximu. To znamená, že vesmír musí prísť do stavu ... ... Fyzická encyklopédia
TEPELNÁ SMRŤ VESMÍRU- chybný záver z XIX storočia. na základe druhého termodynamického zákona (pozri), že všetky druhy energie vo Vesmíre sa musia nakoniec zmeniť na energiu tepelného pohybu, ktorá bude rovnomerne rozložená po hmote Vesmíru po ... ... Veľká polytechnická encyklopédia
William Thomson - v roku 1852 predložil hypotézu TSV Tepelná smrť je termín popisujúci konečný stav akejkoľvek uzavretej termodynamiky ... Wikipedia
William Thomson - v roku 1852 objavil TSW Tepelná smrť je termín popisujúci konečný stav každého uzavretého termodynamického systému a najmä vesmíru. V tomto prípade nebude pozorovaná žiadna riadená výmena energie, pretože všetko ... ... Wikipedia
Hypotetický stav sveta, ku ktorému by mal údajne smerovať jeho vývoj v dôsledku premeny všetkých druhov energie na tepelnú energiu a jej rovnomerného rozloženia v priestore; v tomto prípade by sa vesmír mal dostať do stavu homogénneho ... ... Filozofická encyklopédia
"Tepelná smrť vesmíru"- chybný záver, že všetky druhy energie vo vesmíre sa nakoniec musia zmeniť na energiu tepelného pohybu, ktorá bude rovnomerne rozložená po hmote vesmíru, po čom sa v ňom zastavia všetky makroskopické procesy. Tento záver... Pojmy moderných prírodných vied. Slovník základných pojmov
Chybný záver, že všetky druhy energie vo Vesmíre sa musia časom premeniť na energiu tepelného pohybu, do raja, bude rovnomerne rozložený po celom Vesmíre, po ktorom v ňom ustanú všetky makroskopické javy. procesy. Tento záver bol... Fyzická encyklopédia
Scenár veľkej krízy Budúcnosť vesmíru je otázkou, ktorá sa uvažuje v rámci fyzikálnej kozmológie. Mnohé vedecké teórie predpovedali možnosti budúcnosti, medzi ktorými sú názory o ničení aj o ... ... Wikipédii
Tento výraz má iné významy, pozri Koniec sveta (významy). Smrť ľudstva z pohľadu umelca (pozri tiež ... Wikipedia
V kozmológii je Big Crunch jedným z možných scenárov pre budúcnosť vesmíru, v ktorom sa expanzia vesmíru nakoniec zmení na kontrakciu a vesmír sa zrúti, prípadne sa zrúti do singularity. Recenzia ... Wikipedia
knihy
- Svety Cthulhu, Lovecraft Howard Phillips. Lovecraftova próza je ideálnym odrazom vnútorného sveta človeka v stave existenciálnej krízy: kozmos je chladný a ľahostajný, život je konečný, v slovách a skutkoch niet vyššieho...
Ide o teóriu, ktorú predložil R. Clausius v roku 1865, podľa ktorej je vesmír považovaný za uzavretý systém, preto podľa druhého zákona termodynamiky entropia vesmíru smeruje k maximu, v dôsledku čoho všetky makroskopické procesy sa v nej časom musia zastaviť.
Vesmír: spory o uzavretom a otvorenom systéme
Na začiatok si pripomeňme, čo je podstatou druhého termodynamického zákona: keď v uzavretom systéme nastanú nezvratné procesy, entropia systému sa zvýši. Pre porovnanie: v neuzavretých systémoch sa entropia môže zvyšovať aj znižovať a tiež zostáva nezmenená.
Vráťme sa do nášho vesmíru. Vesmír je podľa Clausiusa nepochybne uzavretý systém, keďže si nevymieňa energiu s inými systémami (napokon neexistuje žiadny iný vesmír mimo nášho?). Ako uzavretý systém má Vesmír tendenciu k rovnovážnemu stavu – stavu s maximom entropie. Všetky procesy prebiehajúce vo vesmíre teda musia skôr či neskôr vyblednúť, zastaviť sa.
Prečo kritizovať teóriu tepelnej smrti vesmíru?
Kritika teórie tepelnej smrti vesmíru je založená najmä na tvrdení, že napriek logike argumentov tepelná smrť ešte nenastala. Vedci sa však v otázke budúcnosti nášho vesmíru rozchádzajú.
Hypotéza je nesprávna, pretože:
1 verzia:
Niektorí vedci tvrdia, že tepelná smrť vesmíru je nemožná, pretože druhý zákon termodynamiky je nesprávny alebo jednoducho nepresný, pretože sa nevzťahuje na celý vesmír ako celok. Faktom je, že stav s maximom entropie možno vnímať len ako ideál, keďže zákon nárastu entropie nie je absolútny (ale podlieha pravdepodobnostným zákonom). Inými slovami, v dôsledku náhodných výkyvov (oscilácií) bude entropia v systéme vždy pod maximom.
2 verzia:
Ďalším argumentom proti Clausiovej teórii je chápanie vesmíru ako nekonečného, preto ho nemožno nazvať ani uzavretým, ani otvoreným systémom (keďže tieto kritériá sa používajú pre konečné objekty). Preto je celkom logické predpokladať, že v podmienkach nekonečna druhý termodynamický zákon v zásade neplatí, alebo by sa mal doplniť.
V každom prípade sú poznatky o vesmíre zatiaľ zanedbateľné, takže akékoľvek predpovede o budúcnosti vesmíru zostávajú len dohadmi. Napríklad dnes medzi vedcami existujú aj zástancovia teórie tepelnej smrti vesmíru, ktorí tvrdia, že takýto scenár vývoja udalostí by sa mal považovať za rovnocenný s ostatnými, pretože ľudstvo stále nevie s istotou povedať, či Vesmír je nekonečný, alebo či je ešte konečný. , preto ho možno chápať ako uzavretý systém.
MINISTERSTVO ŠKOLSTVA A VEDY RUSKEJ FEDERÁCIE
Štátna vzdelávacia inštitúcia
Vyššie odborné vzdelanie
Ruská štátna obchodná a ekonomická univerzita
UFIMSKY INŠTITÚT
Fakulta práva a dištančného vzdelávania
Diaľkové štúdium (5,5 roka)
Špecialita "Analýza a audit účtovníctva"
Predmet: Pojmy moderných prírodných vied
Priezvisko: Sitdikova
Meno: Elvira
Stredné meno: Zakievna
Kontrolná práca zaslaná na univerzitu
Priezvisko učiteľa: Khamidullin Yavdat Nakipovich
Úvod
1.1 Vznik myšlienky T.S.V.
2. Zákon rastúcej entropie
2.2 Možnosť entropie vo vesmíre
3. Tepelná smrť vesmíru vo vedeckom obraze sveta
3.1 Termodynamický paradox
3.2 Termodynamický paradox v relativistických kozmologických modeloch
3.3 Termodynamický paradox v kozmológii a postneklasický obraz sveta
Záver
Literatúra
Úvod
Tepelná smrť Vesmíru (T.S.V.) je záver, že všetky druhy energie vo Vesmíre sa musia časom premeniť na energiu tepelného pohybu, ktorá bude rovnomerne rozložená po hmote Vesmíru, po ktorej sa všetky makroskopické procesy v r. to. Tento záver sformuloval R. Clausius (1865) na základe druhého termodynamického zákona. Podľa druhého zákona každý fyzikálny systém, ktorý si nevymieňa energiu s inými systémami (takáto výmena je pre Vesmír ako celok evidentne vylúčená), smeruje k najpravdepodobnejšiemu rovnovážnemu stavu – k takzvanému stavu s maximálnou entropiou. Takýto stav by zodpovedal T.S.V. Ešte pred vytvorením modernej kozmológie sa uskutočnili početné pokusy vyvrátiť záver o T. S. W. Najznámejšia z nich je hypotéza fluktuácie L. Boltzmanna (1872), podľa ktorej je vesmír večne v rovnovážnom izotermickom stave, ale podľa zákona náhody niekedy na jednom mieste, potom na inom, odchýlky od tohto stav niekedy nastať; vyskytujú sa menej často, čím väčšia je zachytená plocha a tým väčšia je miera odchýlky. Moderná kozmológia zistila, že nielen záver o T.S.V. je chybný, ale chybné sú aj prvé pokusy o jeho vyvrátenie. Je to spôsobené tým, že sa nebrali do úvahy významné fyzikálne faktory a predovšetkým gravitácia. Ak vezmeme do úvahy gravitáciu, homogénne izotermické rozloženie hmoty nie je ani zďaleka najpravdepodobnejšie a nezodpovedá maximu entropie. Pozorovania ukazujú, že vesmír je ostro nestacionárny. Rozpína sa a látka, na začiatku rozpínania takmer homogénna, sa neskôr vplyvom gravitačných síl rozpadá na samostatné objekty, vznikajú zhluky galaxií, galaxie, hviezdy a planéty. Všetky tieto procesy sú prirodzené, idú s rastom entropie a nevyžadujú porušovanie zákonov termodynamiky. Ani v budúcnosti, berúc do úvahy gravitáciu, nepovedú k homogénnemu izotermickému stavu Vesmíru – k T.S.V. Vesmír je vždy nestatický a neustále sa vyvíja. Termodynamický paradox v kozmológii, sformulovaný v druhej polovici 19. storočia, odvtedy neustále vzrušuje vedeckú komunitu. Faktom je, že sa dotkol najhlbších štruktúr vedeckého obrazu sveta. Hoci početné pokusy o vyriešenie tohto paradoxu vždy viedli len k čiastočným úspechom, generovali nové, netriviálne fyzikálne nápady, modely a teórie. Termodynamický paradox je nevyčerpateľným zdrojom nových vedeckých poznatkov. Zároveň sa ukázalo, že jeho formácia vo vede bola zapletená s množstvom predsudkov a úplne nesprávnych interpretácií. Požadovaný Nový vzhľad na tento zdanlivo dobre preštudovaný problém, ktorý v post-neklasickej vede nadobúda netradičný význam.
1. Myšlienka tepelnej smrti vesmíru
1.1 Vznik myšlienky T.S.V.
Hrozba tepelnej smrti vesmíru, ako sme už povedali, bola vyjadrená v polovici devätnásteho storočia. Thomson a Clausius, keď bol sformulovaný zákon nárastu entropie v nezvratných procesoch. Tepelná smrť je taký stav hmoty a energie vo Vesmíre, keď zmizli gradienty parametrov, ktoré ich charakterizujú. Vývoj princípu nezvratnosti, princípu zvyšovania entropie, spočíval v rozšírení tohto princípu na Vesmír ako celok, čo urobil Clausius.
Takže podľa druhého zákona všetky fyzikálne procesy prebiehajú v smere prenosu tepla z teplejších telies na menej horúce, čo znamená, že proces vyrovnávania teplôt vo Vesmíre pomaly, ale isto prebieha. Následne sa v budúcnosti očakáva zmiznutie teplotných rozdielov a premena všetkej svetovej energie na tepelnú energiu rovnomerne rozloženú vo vesmíre. Clausiusov záver bol takýto:
1. Energia sveta je stála
2. Entropia sveta smeruje k maximu.
Tepelná smrť Vesmíru teda znamená úplné zastavenie všetkých fyzikálnych procesov v dôsledku prechodu Vesmíru do rovnovážneho stavu s maximálnou entropiou.
Boltzmann, ktorý objavil súvislosť medzi entropiou S a štatistickou váhou P, sa domnieval, že súčasný nehomogénny stav Vesmíru je grandióznym kolísaním*, hoci jeho výskyt má zanedbateľnú pravdepodobnosť. Boltzmannovi súčasníci neuznávali jeho názory, čo viedlo k tvrdej kritike jeho práce a zjavne viedlo k Boltzmannovej chorobe a samovražde v roku 1906.
Ak sa pozrieme na pôvodné formulácie myšlienky tepelnej smrti vesmíru, je vidieť, že nezodpovedajú vo všetkých ohľadoch ich dobre známym interpretáciám, cez ktoré tieto formulácie zvyčajne vnímame. Zvykom sa hovorí o teórii tepelnej smrti alebo o termodynamickom paradoxe W. Thomsona a R. Clausiusa.
Ale po prvé, zodpovedajúce myšlienky týchto autorov sa nezhodujú vo všetkom a po druhé, nižšie uvedené tvrdenia neobsahujú ani teóriu, ani paradox.
V. Thomson, analyzujúc všeobecnú tendenciu k rozptylu prejavujúcej sa v prírode mechanická energia, ju nerozšíril do celého sveta. Princíp zvýšenia entropie extrapoloval len na rozsiahle procesy prebiehajúce v prírode. Naopak, Clausius navrhol extrapoláciu tohto princípu presne na vesmír ako celok, ktorý preňho pôsobil ako všeobjímajúci fyzikálny systém. Podľa Clausiusa sa „celkový stav vesmíru musí stále viac meniť“ v smere určenom princípom rastúcej entropie, a preto sa tento stav musí neustále približovať k určitému medznému stavu. Snáď po prvýkrát bol termodynamický aspekt v kozmológii identifikovaný Newtonom. Bol to on, kto si všimol účinok "trenia" v hodinovom stroji vesmíru - trend, ktorý v polovici XIX storočia. nazývaný nárast entropie. Newton v duchu svojej doby vzýval na pomoc Pána Boha. Práve on bol menovaný Sirom Isaacom, aby monitoroval navíjanie a opravu týchto „hodiniek“.
V rámci kozmológie bol v polovici 19. storočia rozpoznaný termodynamický paradox. Z diskusie o paradoxe vzniklo množstvo brilantných myšlienok širokého vedeckého významu („Schrödingerovo“ vysvetlenie L. Boltzmanna o „antientropii“ života; jeho zavedenie fluktuácií do termodynamiky, ktorých základné dôsledky vo fyzike sa doteraz nevyčerpali; jeho vlastná grandiózna hypotéza kozmologickej fluktuácie, nad rámec konceptuálneho rámca, ktorý fyzika v probléme „tepelnej smrti“ vesmíru ešte nevyšla; hlboká a inovatívna, no napriek tomu historicky obmedzená interpretácia fluktuácie Druhý začiatok.
1.2 Pohľad na T.S.W. z dvadsiateho storočia
Súčasný stav vedy je tiež v rozpore s predpokladom tepelnej smrti vesmíru. Po prvé, tento záver je relevantný pre izolovaný systém a nie je jasné, prečo možno vesmír pripísať takýmto systémom.
Vo vesmíre existuje gravitačné pole, ktoré Boltzmann nezohľadnil a je zodpovedné za objavenie sa hviezd a galaxií: gravitačné sily môžu viesť k vytvoreniu štruktúry z chaosu, môžu viesť k vzniku hviezd z kozmu. prach. Ďalší rozvoj termodynamiky a s ňou aj myšlienka T.S.V. V priebehu 19. storočia boli sformulované hlavné ustanovenia (začiatky) termodynamiky izolovaných sústav. V prvej polovici 20. storočia sa termodynamika rozvíjala najmä nie do hĺbky, ale do šírky, vznikali jej rôzne úseky: technická, chemická, fyzikálna, biologická atď. termodynamika. Až v 40. rokoch sa objavili práce o termodynamike otvorených systémov v blízkosti bodu rovnováhy a v 80. rokoch vznikla synergetika. Ten možno interpretovať ako termodynamiku otvorených systémov ďaleko od bodu rovnováhy. Moderná prírodná veda teda odmieta koncept „tepelnej smrti“ vo vzťahu k vesmíru ako celku. Faktom je, že Clausius sa vo svojich úvahách uchýlil k nasledujúcim extrapoláciám:
1. Vesmír je považovaný za uzavretý systém.
2. Vývoj sveta možno opísať ako zmenu jeho stavov.
tepelná smrť entropia vesmíru
Pre svet ako celok s maximálnou entropiou to dáva zmysel, rovnako ako pre každý konečný systém. Ale legitímnosť týchto extrapolácií je sama o sebe veľmi pochybná, hoci problémy s nimi spojené predstavujú ťažkosti aj pre modernú fyzikálnu vedu.
2. Zákon rastúcej entropie
2.1 Odvodenie zákona rastúcej entropie
Na opísanie ireverzibilného kruhového termodynamického procesu znázorneného na obrázku 1 aplikujeme Clausiovu nerovnosť.
Tepelná smrť vesmíru - hypotetická. stav sveta, ku ktorému by mal údajne smerovať jeho vývoj v dôsledku premeny všetkých druhov energie na tepelnú energiu a jej rovnomerného rozloženia v priestore; v tomto prípade sa vesmír musí dostať do stavu homogénnej izotermy. rovnováha charakterizovaná max. entropia. T. predpoklad s. v. je formulovaný na základe absolutizácie druhého termodynamického zákona, podľa ktorého môže entropia v uzavretom systéme len narastať. Medzitým, druhý zákon termodynamiky, hoci má veľmi veľký rozsah, má stvorenia. obmedzenia.
Patria sem najmä početné fluktuačné procesy - Brownov pohyb častíc, vznik jadier novej fázy pri prechode látky z jednej fázy do druhej, samovoľné kolísanie teploty a tlaku v rovnovážnom systéme atď. Aj v prácach L. Boltzmanna a J. Gibbsa sa zistilo, že druhý termodynamický zákon má štatistické. povaha a ňou predpísaný smer procesov je v skutočnosti len najpravdepodobnejší, nie však jediný možný. Vo všeobecnej teórii relativity sa ukazuje, že v dôsledku prítomnosti gravitácie polia v obrovskom priestore. termodynamické systémov, ich entropia sa môže neustále zvyšovať bez toho, aby dosiahli rovnovážny stav s max. hodnotu entropie, pretože takýto stav v tomto prípade vôbec neexistuje. Nemožnosť existencie c.-l. Absolútny rovnovážny stav Vesmíru súvisí aj s tým, že zahŕňa štruktúrne prvky stále väčšieho rádu zložitosti. Preto predpoklad T. s. v. neudržateľný. .
„Tepelná smrť“ vesmíru, chybný záver, že všetky druhy energie vo vesmíre sa nakoniec musia zmeniť na energiu tepelného pohybu, ktorá bude rovnomerne rozložená po hmote vesmíru, po ktorej sa všetky makroskopické procesy v r. to.
Tento záver sformuloval R. Clausius (1865) na základe druhého termodynamického zákona. Podľa druhého zákona každý fyzikálny systém, ktorý si nevymieňa energiu s inými systémami (takáto výmena je pre Vesmír ako celok evidentne vylúčená), smeruje k najpravdepodobnejšiemu rovnovážnemu stavu – k takzvanému stavu s maximálnou entropiou. Takýto stav by zodpovedal „T. S." Otázka: Ešte pred vytvorením modernej kozmológie sa uskutočnili početné pokusy vyvrátiť záver o „T. S." C. Najznámejšia z nich je hypotéza fluktuácie L. Boltzmanna (1872), podľa ktorej bol vesmír vždy v rovnovážnom izotermickom stave, ale podľa zákona náhody niekedy na jednom mieste, potom na inom, niekedy sa vyskytujú odchýlky od tohto stavu; vyskytujú sa menej často, čím väčšia je zachytená plocha a tým väčšia je miera odchýlky. Moderná kozmológia zistila, že nielen záver o „T. S." V., ale skoré pokusy o jeho vyvrátenie sú tiež mylné. Je to spôsobené tým, že sa nebrali do úvahy významné fyzikálne faktory a predovšetkým gravitácia. Ak vezmeme do úvahy gravitáciu, homogénne izotermické rozloženie hmoty nie je ani zďaleka najpravdepodobnejšie a nezodpovedá maximu entropie. Pozorovania ukazujú, že vesmír je ostro nestacionárny. Rozpína sa a látka, na začiatku rozpínania takmer homogénna, sa neskôr vplyvom gravitačných síl rozpadá na samostatné objekty, vznikajú zhluky galaxií, galaxie, hviezdy a planéty. Všetky tieto procesy sú prirodzené, idú s rastom entropie a nevyžadujú porušovanie zákonov termodynamiky. Ani v budúcnosti, berúc do úvahy gravitáciu, nepovedú k homogénnemu izotermickému stavu vesmíru - k „T. S." B. Vesmír je vždy nestatický a neustále sa vyvíja. .
Úvod
1. Pojem vesmíru
2. Problém tepelnej smrti vesmíru
2.2 Výhody a nevýhody teórie tepelnej smrti
Záver
Úvod
V tomto článku budeme hovoriť o budúcnosti nášho vesmíru. Budúcnosť je veľmi vzdialená, až sa nevie, či vôbec príde. Život a rozvoj vedy výrazne menia naše predstavy o vesmíre, o jeho vývoji a o zákonoch, ktorými sa tento vývoj riadi. V skutočnosti bola existencia čiernych dier predpovedaná už v 18. storočí. Ale až v druhej polovici 20. storočia sa začali považovať za gravitačné hroby masívnych hviezd a za miesta, kde môže značná časť hmoty prístupnej na pozorovania navždy „prepadnúť“ a opustiť všeobecný obeh. A neskôr sa zistilo, že čierne diery sa vyparujú, a teda sa vracajú pohltené, hoci v úplne inom šate. Kozmickí fyzici neustále vyjadrujú nové myšlienky. Preto sa obrázky nakreslené celkom nedávno zrazu ukážu ako zastarané.
Jednou z najkontroverznejších už asi 100 rokov je otázka možnosti dosiahnutia rovnovážneho stavu vo vesmíre, ktorý je ekvivalentný konceptu jeho „tepelnej smrti“. V tejto práci to zvážime.
A čo je Vesmír? Vedci pod týmto pojmom chápu najväčšiu oblasť vesmíru, ktorá zahŕňa ako všetky nebeské telesá, tak aj ich systémy dostupné na štúdium, t.j. ako Metagalaxia, tak aj možné prostredie, ktoré dodnes ovplyvňuje charakter rozmiestnenia a pohybu telies v jej astronomickej časti.
Je známe, že Metagalaxia je v stave približne rovnomernej a izotropnej expanzie. Všetky galaxie sa od seba vzďaľujú rýchlosťou, ktorá je tým väčšia, čím väčšia je vzdialenosť medzi nimi. Postupom času sa rýchlosť tohto rozširovania znižuje. Vo vzdialenosti 15-20 miliárd svetelných rokov dochádza k odstraňovaniu rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla. Z tohto a mnohých ďalších dôvodov nemôžeme vidieť vzdialenejšie objekty. Je tu akoby určitý „horizont viditeľnosti“. Hmota na tomto horizonte je v superhustom („singulárnom“, t. j. špeciálnom) stave, v akom sa nachádzala v momente podmieneného začiatku expanzie, aj keď o tomto skóre existujú aj iné predpoklady. Vzhľadom na konečnosť rýchlosti šírenia svetla (300 000 km/s) nemôžeme vedieť, čo sa teraz deje na horizonte, ale niektoré teoretické výpočty nám umožňujú myslieť si, že mimo horizontu viditeľnosti je hmota rozložená vo vesmíre s približne rovnakú hustotu ako vo vnútri. To vedie k rovnomernej expanzii a k prítomnosti samotného horizontu. Metagalaxia sa preto často neobmedzuje len na viditeľnú časť, ale považuje sa za supersystém identifikovaný s celým vesmírom ako celkom, pretože jeho hustota je jednotná. V najjednoduchších kozmologických konštrukciách sa uvažujú dva hlavné varianty správania sa Vesmíru – neobmedzená expanzia, pri ktorej má priemerná hustota hmoty časom tendenciu k nule, a expanzia so zastavením, po ktorej by sa mala Metagalaxia začať zmršťovať. Všeobecná teória relativity ukazuje, že prítomnosť hmoty zakrivuje priestor. V modeli, kde je expanzia nahradená kontrakciou, je hustota dosť vysoká a zakrivenie sa ukazuje byť také, že priestor sa „uzatvorí do seba“, ako povrch gule, ale vo svete s väčšími rozmermi ako „náš“. “. Prítomnosť horizontu vedie k tomu, že ani tento priestorovo obmedzený svet nevidíme celý. Preto sa z hľadiska pozorovaní uzavretý a otvorený svet veľmi nelíšia.
S najväčšou pravdepodobnosťou je skutočný svet komplikovanejší. Mnoho kozmológov predpokladá, že existuje niekoľko, možno aj veľa metagalaxií a všetky spolu môžu predstavovať nejaký druh nového systému, ktorý je súčasťou nejakého ešte väčšieho útvaru (možno zásadne odlišného charakteru). Oddelené časti tohto hypersveta (vesmíry v užšom slova zmysle) môžu mať úplne odlišné vlastnosti, nemusia byť navzájom prepojené nám známymi fyzikálnymi interakciami (alebo byť slabo spojené, čo je prípad tzv. semi). - uzavretý svet). V týchto častiach hypersveta sa môžu prejaviť iné prírodné zákony a základné konštanty, ako je rýchlosť svetla, môžu mať iné hodnoty alebo môžu úplne chýbať. Napokon, takéto vesmíry nemusia mať rovnaký počet priestorových rozmerov ako ten náš.
2.1 Druhý zákon termodynamiky
Podľa druhého zákona (začiatku) termodynamiky majú procesy prebiehajúce v uzavretom systéme vždy tendenciu k rovnovážnemu stavu. Inými slovami, ak do systému nedochádza k neustálemu prílevu energie, procesy prebiehajúce v systéme majú tendenciu slabnúť a zastaviť sa.
Myšlienka prípustnosti a dokonca nevyhnutnosti aplikácie druhého termodynamického zákona na vesmír ako celok patrí W. Thomsonovi (Lord Kelvin), ktorý ho publikoval už v roku 1852. O niečo neskôr sformuloval zákony R. Clausius termodynamiky aplikovanej na celý svet v tejto forme: 1. Energia sveta je konštantná. 2. Entropia sveta smeruje k maximu.
Maximálna entropia ako termodynamická charakteristika stavu zodpovedá termodynamickej rovnováhe. Preto sa výklad tohto tvrdenia zvyčajne redukoval (často aj teraz redukoval) na skutočnosť, že všetky pohyby vo svete sa musia zmeniť na teplo, všetky teploty sa vyrovnajú a hustota v dostatočne veľkých objemoch musí byť všade rovnaká. Tento stav sa nazýva tepelná smrť vesmíru.
Skutočná rozmanitosť sveta (snáď okrem rozloženia hustoty na najväčších v súčasnosti pozorovaných mierkach) má ďaleko od namaľovaného obrazu. Ale ak svet existuje večne, stav tepelnej smrti mal prísť už dávno. Výsledný rozpor sa nazýva termodynamický paradox kozmológie. Na jej odstránenie bolo potrebné priznať, že svet neexistuje dostatočne dlho. Ak hovoríme o pozorovateľnej časti vesmíru, ako aj o jeho predpokladanom prostredí, potom je to zrejme tak. Už sme povedali, že je v štádiu expanzie. Vznikol s najväčšou pravdepodobnosťou v dôsledku explozívneho kolísania primárneho vákua komplexnej povahy (alebo, dalo by sa povedať, v hypersvete) pred 15 alebo 20 miliardami rokov. Astronomické objekty – hviezdy, galaxie – vznikli v neskoršom štádiu expanzie z pôvodne takmer striktne homogénnej plazmy. Vo vzťahu k ďalekej budúcnosti však ostáva otázka. Čo čaká nás alebo náš svet? Príde tepelná smrť skôr či neskôr, alebo je tento záver teórie z nejakého dôvodu nesprávny?
2.2 Výhody a nevýhody teórie tepelnej smrti
Mnohí významní fyzici (L. Boltzmann, S. Arrhenius a ďalší) kategoricky popierali možnosť tepelnej smrti. Zároveň aj v našej dobe nie menej prominentní vedci sú si istí jeho nevyhnutnosťou. Ak hovoríme o oponentoch, tak s výnimkou Boltzmanna, ktorý upozornil na úlohu fluktuácie, bola ich argumentácia skôr emotívna. Až v tridsiatych rokoch nášho storočia sa objavili vážne úvahy o termodynamickej budúcnosti sveta. Všetky pokusy o vyriešenie termodynamického paradoxu možno zoskupiť podľa troch hlavných myšlienok, na ktorých sú založené:
1. Niekto by si mohol myslieť, že druhý termodynamický zákon je nepresný alebo jeho interpretácia je nesprávna.
2. Druhý zákon je pravdivý, ale systém ostatných fyzikálnych zákonov je nesprávny alebo neúplný.
3. Všetky zákony sú pravdivé, ale kvôli niektorým jeho vlastnostiam sa nevzťahujú na celý Vesmír.
Do istej miery sa dajú využiť všetky možnosti a skutočne sa využívajú, aj keď s rôznym úspechom, na vyvrátenie záveru o možnej tepelnej smrti Vesmíru v ľubovoľne vzdialenej budúcnosti. Pokiaľ ide o prvý bod, poznamenávame, že v "Termodynamike" K.A. Putilov (M., Nauka, 1981) poskytuje 17 rôznych definícií entropie, z ktorých nie všetky sú ekvivalentné. Povieme len toľko, že ak máme na mysli štatistickú definíciu, ktorá zohľadňuje prítomnosť fluktuácií (Boltzmann), druhý zákon vo formulácii Clausia a Thomsona sa naozaj ukazuje ako nepresný.
Ukazuje sa, že zákon o zvýšení entropie nie je absolútny. Túžba po rovnováhe podlieha pravdepodobnostným zákonom. Entropia bola matematicky vyjadrená ako pravdepodobnosť stavu. Systém teda po dosiahnutí konečného stavu, o ktorom sa doteraz predpokladalo, že zodpovedá maximálnej entropii Smax, v ňom zotrvá dlhšie ako v iných stavoch, hoci k tomu druhému nevyhnutne dôjde v dôsledku náhodných výkyvov. V tomto prípade budú veľké odchýlky od termodynamickej rovnováhy oveľa zriedkavejšie ako malé. V skutočnosti je stav s maximálnou entropiou dosiahnuteľný len v ideálnom prípade. Einstein poznamenal, že "termodynamická rovnováha, prísne vzaté, neexistuje." V dôsledku fluktuácií bude entropia kolísať v určitých malých medziach, vždy pod Smax. Jeho priemerná hodnota bude zodpovedať Boltzmannovej štatistickej rovnováhe. Namiesto tepelnej smrti by sa teda dalo hovoriť o prechode systému do nejakého „najpravdepodobnejšieho“, ale stále konečného štatisticky rovnovážneho stavu. Predpokladá sa, že termodynamická a štatistická rovnováha sú prakticky rovnaké. Tento chybný názor vyvrátil F.A. Tsitsin, ktorý ukázal, že rozdiel je v skutočnosti veľmi veľký, hoci tu nemôžeme hovoriť o konkrétnych významoch rozdielu. Je dôležité, aby akýkoľvek systém (napríklad ideálny plyn v nádobe) skôr či neskôr nemal maximálna hodnota entropia, ale skôr zodpovedajúca, akoby, relatívne malej pravdepodobnosti. Ale tu ide o entropiu nemá jeden štát, ale ich obrovskú kombináciu, ktorá sa len ledabolo nazýva jediným štátom. Každý zo štátov s má naozaj nízku pravdepodobnosť realizácie, a preto sa systém v každej z nich dlho nezdrží. Ale pre ich kompletný súbor je pravdepodobnosť vysoká. Preto súbor častíc plynu, ktorý dosiahol stav s entropiou blízkou , by mal radšej rýchlo prejsť do nejakého iného stavu s približne rovnakou entropiou, potom do ďalšieho atď. A hoci v stave blízkom Smax, plyn strávi viac času ako v ktoromkoľvek zo štátov s , druhá kombinácia sa stáva výhodnejšou.
- V kontakte s 0
- Google+ 0
- OK 0
- Facebook 0
