поиск по сайту

Гипотеза «тепловой смерти» вселенной



Гипотеза о тепловой смерти Вселенной является следствием второго начала термодинамики. Одним из первых эту гипотезу в середине XIX в. высказал Р. Клаузиус на основании расширенного толкования второго начала термодинамики. Из второго начала следует, что на макроскопическом уровне существуют направленные и необратимые физические процессы. Для того чтобы это понять, представим себе следующую ситуацию. Допустим, мы приносим в комнату только что вскипевший чайник и наливаем из него воду в стакан. Понятно, что температура воды в чайнике значительно выше температуры окружающей среды. Пусть температура воды 100 градусов, а температура в комнате 18 градусов. Что произойдет потом? Очевидно, вода постепенно остынет, а воздух немного нагреется. В конечном итоге температура воды и воздуха сравняется и будет, допустим, 18,5 градусов, т. е. наступит термодинамическое равновесие. Возможно ли развитие событий в обратном направлении, когда чайник с водой начнет отбирать тепло из воздуха и в результате опять нагреется, а воздух, соответственно, остынет? Чисто теоретически да, но вероятность этого явления близка к нулю.

Наш мир можно рассматривать как гигантскую термодинамическую систему, которая находится в неравновесном состоянии, энергия сконцентрирована главным образом в горячих звездах и постепенно мигрирует в гораздо более холодное межзвездное пространство. Все имеющиеся двигатели оказываются работоспособными в конечном итоге за счет существования указанной глобальной неравновесности. Поэтому вполне естественными являются вопросы о причинах ее возникновения и перспективах, связанных со стремлением глобальной системы к термодинамическому равновесию.

Согласно Клаузиусу, энтропия Вселенной стремится к максимуму. Из этого следует, что во Вселенной в конце концов все виды энергии должны перейти в энергию теплового движения, которая равномерно распределится по веществу Вселенной. После этого в ней прекратятся все макроскопические процессы, или наступит «тепловая смерть».

Солнечная система, например, может рассматриваться как замкнутая неравновесная термодинамическая система: энергия главным образом сосредоточена на Солнце. Более 95% используемой человеком энергии — это энергия Солнца.

Очевидно, если оно перестанет нас снабжать энергией и мы израсходуем все ее запасы, то никакая работа окажется невозможной.

Таким образом, если и весь окружающий мир действительно считать замкнутой системой, к которой применимы выводы классической термодинамики, то при достижении равновесия он должен представлять собой однородное тело с постоянной температурой, плотностью вещества и излучения, в котором не будет возможным никакое направленное преобразование энергии.

В настоящее время основные возражения против гипотезы тепловой смерти Вселенной следующие:
- второе начало термодинамики получено путем обобщения опытных фактов, относящихся к ограниченным макросистемам. Распространение второго начала на всю Вселенную есть далекая экстраполяция, не имеющая оснований;

- Вселенная (по крайней мере, доступная нашим наблюдениям ее часть) не является изолированной системой. Современная космология исходит из представленйя о неоднородной, нестационарной, расширяющейся Вселенной, отдельные части которой находятся между собой во взаимодействии;

- в случае систем галактических и межгалактических размеров определяющую роль в их временной эволюции начинают играть дальнодействующие гравитационные силы взаимодействия между частицами. Это приводит к тому, что, во-первых, в таких системах возникают большие флуктуациии отсутствует самоненарушаемость равновесных состояний и, во-вторых, энергия взаимодействия макроскопических частей системы становится сравнимой с их внутренними энергиями, так что система в целом не является термодинамической;

- если Вселенная действительно стремится к состоянию термодинамического равновесия, то почему она до сегодняшнего дня еще не достигла его? За неограниченный период своего существования Вселенная должна была уже прийти к состоянию термодинамического равновесия. Если этого нет, значит, либо Вселенная существует ограниченный период времени, либо она не является замкнутой системой. Но в таком случае выводы термодинамики неприменимы для рассмотрения направления эволюции Вселенной.




Если Вас заинтересовали описанные в статье товары или услуги, Вы можете:
Позвонить:
Поделиться
Еще из раздела естествознание
Здоровье человека Измерение пространства и времени История естествознания Концепции возникновения жизни




© 2006-2016 ИП Антонович А.С.
+375-29-5017588
+375-29-1438110