Энтропия земли и вселенной сообщение
Обновлено: 19.05.2024
Энтропия - это физическая величина, связанная с тепловой смертью Вселенной, одной из наиболее признанных теорий о том, как произойдет конец света.
Все меняется, и некоторым из нас это не всегда нравится. Но согласно одной из точек зрения, энтропия Вселенной и природы в целом (то есть степень беспорядка или случайности в системе) может быть тем, что в первую очередь способствовало возникновению жизни.
реклама
Согласно этой точке зрения, когда группа атомов приводится в движение внешним источником энергии, например Солнцем, и окружена источником тепла, например атмосферой, она постепенно перестраивается таким образом, чтобы рассеивать все больше энергии. С этого момента, при определенных условиях, материя неумолимо приобретает свойства, ассоциирующиеся с жизнью.
Однако энтропию также связывают с тепловой смертью Вселенной. Вот все, что необходимо знать об энтропии в термодинамике и о том, как она влияет на Вселенную и, в конечном счете, на нас.
Чёрные дыры способствуют увеличению энтропии Вселенной. JeremySchnittman/Wikimedia Commons
Что такое энтропия Вселенной?
Хотя в физике это не одно и то же, полезно вспомнить о теории хаоса и о том, как она связана с энтропией, и, в конечном счете, какое влияние энтропия может оказывать на Вселенную.
реклама
Согласно теории хаоса, в кажущейся случайности хаотических, сложных систем есть скрытые закономерности и взаимосвязи. Если знать начальные условия и выяснить эти базовые закономерности, то можно предсказать нарушения, которые произойдут в будущем. Другими словами, хаос не так беспорядочен и случаен, как может показаться.
В своей самой простой формулировке энтропия определяется как мера тепловой энергии в системе на единицу температуры, которая не может быть использована для совершения полезной работы. Поскольку работа получается в результате упорядоченного движения молекул, энтропия также является мерой молекулярного беспорядка, или случайности, в системе.
Не только физика, но и многие дисциплины нашли применение этой концепции, включая химию, биологию, изменение климата, социологию, экономику, теорию информации и даже бизнес.
Но давайте остановимся на физике, а точнее, на фундаментальных законах термодинамики.
- Нулевой закон термодинамики - это закон теплового равновесия. Он гласит, что если две независимые системы находятся в тепловом равновесии с третьей системой, то они также находятся в тепловом равновесии друг с другом. Это означает, что если A = B и B = C, то A = C. Это легко наблюдать в реальной жизни. Например, когда вы подносите холодный стакан воды к горячему стакану воды. Они будут обмениваться теплом через диатермальную стенку, пока оба не достигнут теплового равновесия с температурой в комнате.
- Первый закон термодинамики - это применение закона сохранения энергии к термодинамическим процессам. Закон сохранения энергии утверждает, что энергию нельзя создать или уничтожить, а возможно только преобразовать или передать. В случае изолированной термодинамической системы это происходит за счет работы и тепла. Именно поэтому формула первого закона термодинамики имеет вид ΔU = Q - W, где ΔU - изменение внутренней энергии системы, Q - подведенное к ней тепло, а W - работа, которую система совершает над окружающей средой.
- Второй закон термодинамики также известен как закон энтропии, поскольку он вводит такое понятие, как уровень беспорядка в системе. Он обозначается буквой S. В каждом процессе есть определенное количество энергии, которое не может быть преобразовано в работу. Вместо этого она превращается в тепло. Тепло увеличивает беспорядок, или энтропию, изолированной системы. А поскольку всегда существует некоторая степень неиспользуемой энергии, которая превратится в тепло, второй закон термодинамики утверждает, что в изолированных системах всегда будет происходить увеличение энтропии. Изменение энтропии ΔS равно теплопередаче ΔQ, деленной на температуру T: ΔS =ΔQ / T.
- Третий закон термодинамики гласит, что энтропия системы приближается к постоянному значению по мере приближения температуры к абсолютному нулю. Если температура системы равна абсолютному нулю (нижний предел в термодинамической шкале температур), то энтропия также будет равна нулю.
Кто ввел понятие энтропии?
реклама
Несмотря на то, что понятие энтропии применяется в различных дисциплинах, оно берет свое начало в физике. Изучая сохранение механической энергии в своей работе " Основные принципы равновесия и движения" (1803), французский математик Лазар Карно предложил, что ускорения и удары движущихся частей в машине представляют собой "потери момента активности". Момент активности" Карно сопоставим с современным понятием работы в термодинамике. Таким образом, в любом естественном процессе существует неотъемлемая тенденция к рассеиванию полезной энергии.
Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус
Другие ученые исследовали эту "потерянную" энергию, и в последней половине 19 века они указали, что это не настоящее исчезновение, а преобразование. Это и есть концепция сохранения энергии, которая проложила путь к первому закону термодинамики. Такие ученые, как Джеймс Джоуль, Юлиус Майер, Герман Гельмгольц и Уильям Томпсон (также известный как лорд Кельвин), опубликовали работы, исследующие эту концепцию.
реклама
Но термин "энтропия" появился в работах немецкого физика Рудольфа Клаузиуса, который сегодня считается одним из авторов термодинамики.
В 1850-х годах он представил изложение Второго закона термодинамики применительно к тепловому насосу. Заявление Клаузиуса подчеркивало тот факт, что невозможно построить устройство, работающее по циклу и не производящее никакого другого эффекта, кроме передачи тепла от более холодного тела к более горячему.
В 1860-х годах он придумал слово "энтропия" от греческого слова, означающего превращение, или поворотный пункт, для обозначения необратимой потери тепла. Он описал ее как функцию состояния в термодинамическом цикле, в частности в цикле Карно, теоретическом цикле, предложенном сыном Лазаря Карно, Сади Карно.
В 1870-х годах австрийский физик и философ Людвиг Больцман переосмыслил и адаптировал определение энтропии к статистической механике. Ближе к тому, что подразумевает этот термин сейчас, он описывает энтропию как измерение всех возможных микро-состояний в системе, макроскопическое состояние которой было изучено. Как могут измениться все наблюдаемые свойства системы? Сколькими способами? Эти вопросы охватывают понятие беспорядка, которое лежит в основе одного из понятий энтропии.
Она записывается формулой S = k ln Ω, где S - энтропия, K - постоянная Больцмана (1,38064852 × 10 -23 м 2 кг с-2 K- 1 ), а Ω - количество, число возможных микросостояний.
Находится ли Вселенная в состоянии энтропии?
Еще в 19 веке Рудолф Клаузиус вывел, что энергия Вселенной постоянна, а ее энтропия имеет тенденцию к увеличению с течением времени.
Согласно наиболее широко принятой модели возникновения Вселенной, все пространство и время были созданы в результате Большого взрыва - события, произошедшего примерно 13,8 миллиарда лет назад. Согласно теории, до этого Вселенная была очень крошечной, очень горячей, плотной точкой, похожей на сингулярность, из которой возникло все, что мы видим вокруг себя.
Источник: Пабло Карлос Будасси / Wikimedia Commons
По мнению космологов, затем эта точка "взорвалась", расширяясь и распространяясь со скоростью, превышающей скорость света, и породив все частицы, античастицы и излучения во Вселенной.
Конечно, для этого должно было произойти огромное количество процессов связанных с изменением энтропии. Однако если мы подумаем о непрерывном увеличении энтропии, которое происходило на протяжении всех этих лет, то сможем сделать вывод, что энтропия Вселенной сейчас должна быть намного больше. На самом деле, согласно расчетам, энтропия Вселенной сегодня примерно в квадриллион раз больше, чем во время Большого взрыва.
По мнению некоторых космологов, это можно объяснить с помощью идеи о существовании энтропии времени. Поскольку второй закон термодинамики гласит, что энтропия изолированной системы может увеличиваться, но не уменьшаться, энтропия требует определенного направления времени, иногда называемого осью времени. Таким образом, измерение энтропии - это способ отличить прошлое от будущего.
Почему энтропия Вселенной растет?
Энтропия Вселенной будет продолжать расти, но что именно приводит к этому росту? Остаточные уровни излучения после Большого взрыва, ядерный синтез в звездах. Существует множество процессов, которые поддерживают поток энергии, но считается, что основной вклад в это вносят черные дыры из-за огромного количества частиц, которые они содержат.
Черные дыры обладают огромной концентрацией массы, которая обеспечивает им исключительно сильное гравитационное поле. Поэтому они допускают множественность микросостояний. В связи с этим Стивен Хокинг предположил, что черные дыры выделяют тепловое излучение вблизи своих горизонтов событий. Это излучение Хокинга может привести к потере массы и окончательному испарению черных дыр.
Source: Geralt/Pixabay
Но помните, что черные дыры подчиняются второму закону термодинамики, который гласит, что энтропия всегда будет иметь тенденцию к увеличению. Поэтому они будут набирать все большую массу и сливаться с другими черными дырами, превращаясь в сверхмассивные чёрные дыры. А когда они в конце концов распадутся, излучение Хокинга, создаваемое распадающимися чёрными дырами, будет иметь такое же количество возможных состояний, как и сама ранее существовавшая черная дыра. Согласно этой точке зрения, ранняя Вселенная имела низкую энтропию из-за меньшего количества или гораздо меньших размеров черных дыр.
Существует ли предел энтропии во Вселенной?
Как бы мы ни говорили о тенденции к увеличению энтропии, законы термодинамики также подразумевают состояние максимальной энтропии.
В повседневной жизни мы можем наблюдать это, когда наш кофе остывает в чашке. Когда кофе достигает комнатной температуры, это означает, что он находится в тепловом равновесии с окружающей средой. В кипящей воде, используемой для приготовления кофе, было много возбужденных атомов, но они замедлились и в конце концов достигли максимальной энтропии для данной системы.
Термодинамическое равновесие - это стабильное состояние, которое не обратимо без "помощи" - поступления энергии. Кофе нужно было бы подогреть, добавив энергию, например, поставив его на плиту или в микроволновую печь. Однако у нас нет никакого способа подать энергию во Вселенную после того, как она достигнет теплового равновесия. В конце концов, повсюду будут достигнуты одни и те же значения.
При постоянной, стабильной температуре во всем космосе больше не останется энергии для совершения работы, так как энтропия достигнет максимального уровня. Все эти предположения составляют теорию тепловой смерти Вселенной. Эта теория также известна под названием "Большой заморозки", поскольку в этом сценарии энтропия Вселенной будет постоянно возрастать, пока не достигнет максимального значения. В этот роковой момент все тепло в нашей Вселенной будет распределено абсолютно равномерно, не оставляя места для полезной энергии.
Однако это лишь одна из теорий о конце света. Согласно другим теориям, энергия, содержащаяся в темной материи, заставит Вселенную сжаться и снова нагреться, что приведет к чему-то похожему на новый большой взрыв.
Может ли энтропия Вселенной уменьшиться?
Можно с уверенностью сказать, что энтропия во Вселенной в какой-то момент уменьшилась, потому что в ней существует определенный порядок. Гравитационные взаимодействия могут к примеру превращать туманности в звезды. Это своего рода порядок.
Ученые считают, что человеческое сознание может быть побочным эффектом энтропии
Энтропия может уменьшаться без нарушения второго закона термодинамики до тех пор, пока она увеличивается в других частях системы. В конце концов, второй закон термодинамики не говорит, что энтропия не может уменьшаться в определенных частях системы, а только то, что общая энтропия системы имеет естественную тенденцию к увеличению.
При этом общая энтропия Вселенной не уменьшается. Как было сказано выше, энтропия будет иметь тенденцию к увеличению, пока не достигнет своего максимального уровня и не приведет к тепловой смерти. Это стационарное состояние термодинамического равновесия, в котором энтропия не только максимальна, но и постоянна, и она будет оставаться такой, пока не произойдет приток энергии, который оживит систему.
Тогда цикл может повториться. С новой, дополнительной энергией, совершающей работу, останется часть энергии, не способной совершить работу, которая превратится в тепло. Это снова увеличит энтропию системы. Но откуда возьмется эта энергия? Что заставит оставшиеся лептоны и фотоны, если таковые имеются, взаимодействовать?
Однако мы не будем присутствовать при этом процессе. Конечно, страшно подумать, что когда-нибудь вся активность во Вселенной прекратится, что означает конец света и всего остального, но ученые считают, что тепловая смерть наступит примерно через 10 100 лет. Так что мы еще некоторое время можем быть спокойны.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Идея была в том, чтобы преобразить поток тепла между двумя резервуарами в работу. Именно для этого Карно и поместил цилиндр с поршнем между резервуарами. Однако он понял, что 100%-ной производительности добиться не удастся: часть тепла всегда уходила через цилиндр в холодный резервуар.
Первое начало термодинамики утверждает, что энергия не может быть создана или уничтожена — она может только менять свою форму. Но тут есть некоторые ограничения. Закон не определяет направление, в котором может произойти изменение, и не сообщает об обратимости этого изменения. Если мы сбросим с возвышения объект, потенциальная энергия преображается в кинетическую, и он падает. Однако после столкновения с землей он не отскочит обратно на ту же высоту, с которой упал. Почему так происходит? Чтобы понять это, необходимо рассмотреть важный термин — спонтанный процесс.
Спонтанный процесс
Исходя из собственного опыта мы знаем, что некоторые происходящие в наших жизнях события спонтанны. Однако ученым надо было найти способ определения спонтанности любого события. Им был необходим способ определения направления, в котором происходит изменение. Эта самая нужда породила то, что сегодня мы называем вторым началом термодинамики.
Второе начало термодинамики
Законы термодинамики определяют, как работа, тепло и энергия влияют на какую-либо систему. Система — это любая ограниченная область во Вселенной, по которой может передаваться энергия. Все, что находится за пределами этой системы, считается ее окружением.
Второе начало термодинамики утверждает, что в спонтанном процессе общая энтропия Вселенной всегда возрастает. Что же такое энтропия?
Энтропия
Когда капля чернил падает в стакан воды, она распространяется по жидкости. Так же, если у вас на столе лежит кусок горячего металла, его тепло распространяется по всей окружающей его среде. Представьте себе, что у вас есть коробка с пятью молекулами газа, которая стоит рядом с этим куском металла. Металл передаст пять квантов тепла газу. Получит ли каждая молекула газа по одному кванту энергии? Не обязательно.
Вполне возможно, что две молекулы получат по два кванта, а одна — только один, тогда как две другие единицы не получат вообще ничего. Возможно, что одна молекула получит три кванта, другая — два, остальные — ничего.
Каждая из этих комбинаций называется микросостоянием. Общий уровень энергии называется макросостоянием. Энтропия — это мера вероятностей распределения энергии между молекулами.
Энтропия — переменная состояния, которая описывает физическое состояние системы — вроде давления, температуры и объема. Энтропию можно объяснить следующей математической формулой: S=kBlnΩ,
где S — энтропия, kB — постоянная Больцмана, Ω — мера вероятности. Постоянная Больцмана — это физическая константа, определяющая среднюю кинетическую энергию частиц газа в соотношении с температурой. Для вычисления энтропии эта константа умножается на натуральный логарифм числа микросостояний (мера вероятности).
Изменение в энтропии также можно вычислить делением полученного тепла на температуру. Полученное тепло повышает кинетическую энергию частиц.
По сути, энтропия — это значение числа способов распределения энергии между молекулами, находящимися в системе.
Энтропия теплового двигателя
Вернемся к двигателю Карно и попробуем выяснить, при каких условиях возможен тепловой двигатель. Предположим, что температура горячего резервуара имеет значение TH, а температура холодного резервуара — TC. Количество тепла QH извлекается из резервуара для выполнения работы.
Таким образом, изменение энтропии в горячем резервуаре можно вычислить по следующей формуле: ΔSH = -QH / TH
Q — отрицательна, так как тепло извлекается из резервуара.
После выполнения работы поршнем в двигателе и его возвращения в изначальное состояние изменение энтропии двигателя (ΔSE) будет иметь значение 0.
Если мы предположим, что для выполнения работы используется вся энергия, а холодный резервуар совсем не получает тепла, то энтропия холодного резервуара (ΔSС) тоже будет иметь значение 0.
Общая энтропия Вселенной становится отрицательной, а значит, не может быть спонтанной.
Теперь предположим, что холодный резервуар получает количество тепла QC и не используется для выполнения работы. В таком случае энтропия холодного резервуара: (ΔSC) — QC / TC.
Так мы получаем следующее:
Единственный случай, при котором двигатель может работать, — когда энтропия Вселенной (ΔSuniverse) положительна или если положительно значение QC / TC — QH / TH, как и гласит второе начало термодинамики.
Универсальный закон
Второе начало термодинамики движет Вселенной. Нам известно, что Вселенная расширяется. Согласно второму началу термодинамики, энтропия Вселенной также должна возрастать. Звезды — источник энергии Вселенной. К тому моменту, когда последняя звезда испустит свой последний фотон, уровень энтропии будет невероятно высок. Переживать по этому поводу не стоит: все мы уйдем в небытие задолго до этого. Тогда-то и погибнет Вселенная, так как больше не останется энергии для увеличения ее энтропии.
Реки текут вниз, камни скатываются с горы, движение останавливается из-за трения – прекращаются все относительные движения. Горячие тела остывают, а холодные нагреваются – температуры всех тел мира выравниваются. Таков неотвратимый ход событий в окружающем нас мире с точки зрения закона возрастания энтропии.
Казалось бы, все ясно. Однако, если вдуматься, то в этом есть одна непонятная сторона. Если природа стремится к равновесию, то, спрашивается, почему же равновесие еще не установилось?
Действительно, даже если система предельно неравновесна, то время перехода ее в состояние равновесия (физики называют это время временем релаксации) не может быть бесконечно велико. Переход нашей вселенной к равновесию мог бы длиться долго, пусть многие миллиарды лет, но во всяком случае переход от любого неравновесного состояния к состоянию равновесия занял бы определенный срок, а не длился бы без конца.
Почему же это равновесие не наступило миллиард лет, пусть даже миллиард миллиардов лет назад?
Это противоречие очень серьезно. Получается, что самое существование нашего мира, каким мы его наблюдаем, находится в непримиримом противоречии с известными нам законами физики.
Нельзя ли выйти из затруднения, если допустить, что вся наша вселенная является гигантской флуктуацией? Мир бесконечен во времени и пространстве. То там, то здесь возникает флуктуация – молекулы объединяются, их движение упорядочивается, создается, например, планетная система, подобная нашей. После этого флуктуация рассасывается, исчезает, но взамен ее возникнет в другой части мира другая флуктуация.
Однако как ни заманчива подобная гипотеза, она не выдерживает простой критики. Подобная флуктуация слишком невероятна. Мы видели, что самопроизвольное сгущение молекул в одной половине сосуда размером в кубический сантиметр является одним случаем из колоссального числа. Что же тогда сказать о флуктуации, создавшей видимую вселенную.
Такое объяснение явно не годится. Поверить в его справедливость было бы еще гораздо более наивно, чем поверить клятвенным утверждениям вора, что это не он вытащил у вас кошелек из кармана, а флуктуация молекул привела к переходу кошелька из вашего кармана в его руку. Между тем такая флуктуация в невообразимо огромное число раз более вероятна, чем флуктуация в масштабе вселенной, о которой идет речь.
Можно было бы пытаться возражать следующим образом. Пусть вероятность гигантской флуктуации размером со вселенную ничтожно мала, но это не должно нас удивлять. Ведь я – человек, обсуждающий этот вопрос, – являюсь тоже следствием флуктуации. Уже мое существование – совершенно невероятное происшествие, а о вероятном или невероятном я должен судить по отношению к самому себе.
И это возражение приходится отбросить.
Для нашего существования больше чем достаточно солнечной системы, а мы видим неравновесный мир в масштабе, по сравнению с которым наша солнечная система – мельчайшая частица.
Уже сегодня астрономы при помощи телескопов проникли в глубь вселенной на раcстояния, в 10 12 ?10 13 раз превышающие размер солнечной системы. Если вселенная – это флуктуация, значит, мы наблюдаем неравновесные состояния, которые превышают масштаб, нужный для нашей жизни, по крайней мере в 10 12 раз. Поэтому наше существование ни в какой степени не оправдывает невообразимо малую вероятность флуктуации, приведшей к образованию вселенной в современном виде.
Таким образом, противоречие остается в полной силе. Это указывает на то, что основные представления о пространстве и времени, а также основные законы, которые мы до сих пор считали несомненными, в чем-то нехороши. Где-то в фундамент науки надо внести поправки.
Мы второй раз сталкиваемся с принципиальными пороками нашей механики. Однако теперь мы нашли в ней новый дефект, не связанный с пересмотром понятий, на необходимость которого мы указали, когда познакомились с необычными свойствами жидкого гелия. Там шла речь о неприменимости законов старой механики к микрочастицам. Теперь мы обнаружили недостатки в фундаменте нашего знания, пытаясь применить его ко всей вселенной.
Наша старая механика оказалась негодной как для очень малого, так и для очень большого.
О том, какие изменения надо внести в наши прежние формулировки законов природы, чтобы их можно было применять в одних нужных случаях к микромиру, а в других ко всей вселенной, мы надеемся поговорить с читателем в дальнейшем.
1. Дальнейшее развитие механики
1. Дальнейшее развитие механики В предыдущей главе мы не собирались давать сколько-нибудь полного обзора классической механики. Тем более мы не собираемся излагать в этой главе всю классическую физику. Мы отметим здесь лишь ее основные разделы и сделаем несколько
РАЗВИТИЕ ГИДРО-ЭЛЕКТРИКИ
РАЗВИТИЕ ГИДРО-ЭЛЕКТРИКИ Энергия воды предоставляет огромные возможности для новейших применений электричества, особенно в области электрохимии. Покорение водопадов — это самый экономичный из известных методов получения энергии от солнца. Это обуславливается тем
Развитие цивилизации по экспоненциальному закону
Развитие цивилизации по экспоненциальному закону Сегодня мы, не задумываясь, отправляемся на воскресную прогулку за город в автомобиле с двигателем мощностью 200 лошадиных сил. Но на протяжении почти всей эволюции человечества в распоряжении среднестатистического
I. Почему мы не можем проследить все развитие Вселенной до самого Большого взрыва?
I. Почему мы не можем проследить все развитие Вселенной до самого Большого взрыва? Комбинация (t = 380 000 лет)Давным-давно, в главе 4, мы говорили о частях атомов и упоминали о том, что водород, самый простой атом, сделан из протона, окруженного электронным облаком. Водород — не
Возникновение и развитие термодинамики. Карно
Дальнейшее развитие теплофизики и атомистики
Дальнейшее развитие теории относительности
Развитие радиоастрономии
Развитие радиоастрономии В последние годы установлено, что радиоизлучения испускаются не только грозовыми разрядами или специально созданной технической аппаратурой. Эти излучения непрерывно испускают также и звезды и особенно ядра галактик.Спектры радиоизлучений
25. Второе начало термодинамики. Энтропия
25. Второе начало термодинамики. Энтропия Существует несколько формулировок второго закона термодинамики: теплота сама собой не может переходить от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой (формулировка Клаузиуса), или невозможен вечный двигатель
Развитие представлений о законах сохранения
Развитие представлений о законах сохранения Идея сохранения появилась еще в Древней Греции в виде догадки о наличии неизменных субстанций в мире, где все меняется. Древние материалисты пришли к выводу, что материя как неуничтожима, так и нетворима, и является основой
Дальнейшее развитие теории Бора
Дальнейшее развитие теории Бора Несмотря на эти результаты и заявленную цель работы Бора 1913 г. — разработать общую теорию строения атома, эта теория давала строгое и адекватное объяснение только для атомов водорода и водородно-подобных атомов. Все попытки
I. Почему мы не можем проследить все развитие Вселенной до самого Большого взрыва?
I. Почему мы не можем проследить все развитие Вселенной до самого Большого взрыва? Комбинация (t = 380?000 лет)Давным-давно, в главе 4, мы говорили о частях атомов и упоминали о том, что водород, самый простой атом, сделан из протона, окруженного электронным облаком. Водород – не
Виды энтропии
Данный термин пришел к нам из Древней Греции, но в науку вошел лишь в XIX веке. За короткое время понятие меры хаоса стало использоваться во многих науках: физика, космология, биология и так далее. Виды энтропии делятся на:
- информационная
- термодинамическая
- дифференциальная
- культурная
В молекулярной физике, например, существует своя мера неупорядоченности – энтропия Больцмана. Этот физик смог доказать, что данное понятие тесно связано с вероятностью рассеяния энергии. Это называется термодинамической энтропией.
С другой стороны, информационная также характеризует хаос, но не такой, как хаотичность молекул, а непредсказуемость и неопределенность.
Энтропия Вселенной
Энтропия Вселенной
Энтропия Вселенной не может быть вычислена стандартными формулами из-за действия гравитации и того, что материя не есть замкнутая система. Поэтому величина, определяющая хаос, подходит к понятию энтропии Вселенной как ни к чему другому.
Что же приводит к хаосу в космосе? Огромные объекты, являющиеся главным спонсором неупорядоченности Вселенной, это черные дыры.
Возможно, энтропию и можно вычислить, но пока ни одна попытка не увенчалась успехом. Почему так? Потому что ученым не хватает данных о том, как на вычисления могут повлиять другие небесные тела и темная энергия. Исследование последней находится лишь в зачаточном состоянии, поэтому конкретнее пока сказать нельзя. От того и энтропия Вселенной может постоянно изменяться.
Тепловая смерть Вселенной
Если рассматривать Вселенную как замкнутую термодинамическую систему, то ее неизбежно ждет погибель. Проще говоря – у всего есть конец. Мы уже рассматривали пять возможных сценариев смерти Вселенной. Тепловая смерть – один из вероятных вариантов кончины всего живого. В конце концов энергии всех видов, включая темную, могут эволюционировать в тепловую. Как только мера хаоса достигнет своего максимального значения, начнется тепловая смерть Вселенной.
Тепловая смерть Вселенной
К такому выводу пришел польский физик Рудольф Клаузиус в далеком 1865-ом. Второй закон термодинамики гласи, что система, которая прекратила обмен энергией с другой системой, будет стремиться прийти к уравновешенному состоянию. И вот этот вселенский баланс как раз может иметь значения, которые приведут к смерти всего живого. Но в XIX веке Клаузиус не учел одну важную деталь – гравитацию. Вселенная – не просто однородная газовая система, в которой частицы заполняют все доступное пространство. Неоднородность частиц космоса, скорее всего, никогда не достигнет максимального значения меры хаоса. Но даже сейчас, спустя более 150 лет, нельзя наверняка сказать: энтропия определяет лишь неупорядоченность Вселенной или же ее смерть.
Читайте также: