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 Вам необходимо написание реферата, курсовой или дипломной работы по данной теме, Вы можете

Еще из раздела Естествознание

    Понятие периодического события может быть раскрыто через категории «ритм» и «цикл». Ритм — это равномерное чередование каких-либо элементов. Цикл — это совокупность явлений и процессов, составляющих кругооборот в течение некоторого промежутка ...
    подробнее
      Все виды гомеостаза, наблюдаемого в живых организмах и экосистемах, не являются статическими, а достигаются за счет непрерывно протекающих процессов, активно препятствующих любой тенденции к нарушению этого постоянства. Средообразующие функции ...
      подробнее
        Объединение молекул в микроскопические структуры обычно называют микроскопическими телами. К таким надмолекулярным структурам можно отнести клетку живого организма и ее составные части: ядро, хромосому и т. п. Размеры и масса молекул изменяются в ...
        подробнее




        © 2006-2019 ИП Антонович А.С.
        +375-29-5017588 2
        +375-29-1438110 2
                                
        zavtrasessiya.com

        Сайт работает на платформе Nestorclub.com