الصفحة الرئيسية › أطفال › الموت الحراري للكون. هل نواجه الموت الحراري للكون؟ عصر الثقوب السوداء

الموت الحراري للكون. هل نواجه الموت الحراري للكون؟ عصر الثقوب السوداء

تم إجراء محاولة لتوسيع قوانين الديناميكا الحرارية لتشمل الكون ككل ر. كلوسيوسالذين طرحوا الافتراضات التالية.

- دائمًا ما تكون طاقة الكون ثابتة ، أي أن الكون نظام مغلق.

- إن إنتروبيا الكون تتزايد دائمًا.

إذا قبلنا الافتراض الثاني ، فعلينا أن نعترف بأن جميع العمليات في الكون تهدف إلى تحقيق حالة من التوازن الديناميكي الحراري تتميز بحد أقصى من الانتروبيا ، مما يعني أكبر درجة من الفوضى وعدم التنظيم وتوازن الطاقة. في هذه الحالة ، سوف الكون الموت الحراري ولا يوجد عمل مفيد ، ولن يتم إنتاج عمليات أو تشكيلات جديدة فيه (لن تشرق النجوم ، وستتشكل نجوم وكواكب جديدة ، وسيتوقف تطور الكون).

لم يتفق العديد من العلماء مع هذا الاحتمال القاتم ، مما يشير إلى أنه إلى جانب عمليات الإنتروبيا في الكون ، يجب أن تحدث أيضًا عمليات مضادة للإنتروبيا ، مما يمنع الموت الحراري للكون.

من بين هؤلاء العلماء كان L. Boltzmann ، الذي اقترح ذلك بالنسبة لعدد قليل من الجسيمات ، لا ينبغي تطبيق القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، لأنه في هذه الحالة من المستحيل التحدث عن حالة توازن النظام. في الوقت نفسه ، يجب اعتبار الجزء الخاص بنا من الكون جزءًا صغيرًا من الكون اللامتناهي. وبالنسبة لمثل هذه المساحة الصغيرة ، فإن الانحرافات الصغيرة (العشوائية) عن التوازن العام مسموح بها ، بسبب اختفاء التطور غير القابل للانعكاس لجزءنا من الكون نحو الفوضى عمومًا. توجد مناطق صغيرة نسبيًا في الكون ، بترتيب نظامنا النجمي ، والتي تنحرف بشكل كبير عن التوازن الحراري خلال فترات زمنية قصيرة نسبيًا. في هذه المجالات ، يحدث التطور ، أي التطوير والتحسين وانتهاك التناظر.

في منتصف القرن العشرين ، ظهرت ديناميكا حرارية جديدة غير متوازنة ، أو الديناميكا الحرارية للأنظمة المفتوحة ، أو التعاضد حيث تم أخذ مكان النظام المعزول المغلق من خلال المفهوم الأساسي للنظام المفتوح. كان مؤسسو هذا العلم الجديد آي آر بريجوزين(1917-2004) و ج. هاكين (1927).

نظام مفتوح- نظام يتبادل المادة أو الطاقة أو المعلومات مع البيئة.

ينتج النظام المفتوح أيضًا إنتروبيا ، مثل نظام مغلق ، ولكن على عكس النظام المغلق ، لا يتراكم هذا الانتروبيا في نظام مفتوح ، بل يتم إطلاقه في البيئة. يتم تبديد طاقة النفايات المستعملة (طاقة ذات جودة منخفضة - حرارة عند درجة حرارة منخفضة) في البيئة وبدلاً من ذلك ، يتم استخراج طاقة جديدة من البيئة (ذات جودة عالية ، وقادرة على التغيير من شكل إلى آخر) ، وقادرة على إنتاج مفيد الشغل.

تنشأ لهذه الأغراض تسمى الهياكل المادية القادرة على تبديد الطاقة المستخدمة وامتصاص الطاقة الجديدة بالتبديد . نتيجة لهذا التفاعل ، يستخرج النظام النظام من البيئة ، مع إدخال الفوضى في نفس الوقت في هذه البيئة. مع وصول طاقة أو مادة أو معلومات جديدة ، يزداد عدم التوازن في النظام. تم تدمير العلاقة السابقة بين عناصر النظام ، التي حددت هيكله. تنشأ روابط جديدة بين عناصر النظام ، مما يؤدي إلى عمليات تعاونية ، أي إلى السلوك الجماعي للعناصر. هذه هي الطريقة التي يمكن بها وصف عمليات التنظيم الذاتي في الأنظمة المفتوحة بشكل تخطيطي.

مثال على مثل هذا النظام عمل الليزر ، والتي تنتج إشعاعًا ضوئيًا قويًا. تؤدي الحركات المتذبذبة الفوضوية لجزيئات هذا الإشعاع ، بسبب تلقي جزء معين من الطاقة من الخارج ، إلى حركات منسقة. تبدأ جسيمات الإشعاع في التذبذب في نفس المرحلة ، ونتيجة لذلك تزداد قوة إشعاع الليزر عدة مرات ، بما لا يتناسب مع كمية الطاقة التي يتم ضخها.

يدرس الفيزيائي الألماني العمليات التي تحدث في الليزر ج. هاكين (ب 1927) يسمى اتجاه جديد التآزر ، والتي تعني في اليونانية القديمة "العمل المشترك" ، "التفاعل".

مثال آخر معروف للتنظيم الذاتي هو التفاعلات الكيميائية التي درسها I.Prigozhin. يرتبط التنظيم الذاتي في هذه التفاعلات بالدخول إلى النظام من الخارج للمواد التي توفر هذه التفاعلات (الكواشف) ، من ناحية ، وإزالة نواتج التفاعل في البيئة ، من ناحية أخرى. خارجيًا ، يمكن أن يتجلى هذا التنظيم الذاتي في شكل موجات متحدة المركز تظهر بشكل دوري أو في تغيير دوري في لون المحلول المتفاعل. تم الحصول على تفاعل كيميائي مماثل ودراسته من قبل الكيميائي البلجيكي الشهير من أصل روسي آي آر بريجوزين. أطلق بريغوجين على تفاعله الكيميائي اسم "Brusselator" تكريما لمدينة بروكسل ، حيث عاش Prigogine وعمله ، وحيث ظهر هذا التفاعل لأول مرة.

إليكم كيف كتب بريغوجين نفسه عن هذا: "افترض أن لدينا نوعين من الجزيئات:" أحمر "و" أزرق ". بسبب الحركة الفوضوية للجزيئات ، يتوقع المرء أنه في وقت ما سيكون هناك المزيد من الجزيئات "الحمراء" على الجانب الأيسر من الوعاء ، وفي اللحظة التالية سيكون هناك المزيد من الجزيئات "الزرقاء" ، وهكذا. يصعب وصف لون الخليط: أرجواني مع انتقالات عشوائية إلى الأزرق والأحمر. سنرى صورة مختلفة عند النظر إلى الساعة الكيميائية: سيكون لمزيج التفاعل بأكمله لون أزرق ، ثم يتغير لونه بحدة إلى الأحمر ، ثم يعود إلى اللون الأزرق ، وهكذا. يحدث تغير اللون على فترات منتظمة. من أجل تغيير لونها في وقت واحد ، يجب أن تحافظ الجزيئات بطريقة ما على اتصال مع بعضها البعض. يجب أن يتصرف النظام ككل "(Prigozhin I.، Stengers I. Order from chaos. M.، 1986. P.202-203).

بالطبع ، لا يوجد "تواطؤ" بين الجزيئات بالمعنى الحرفي للكلمة ولا يمكن أن يكون كذلك. الحقيقة هي أنه في وقت معين ، بدأت جميع الجزيئات بالاهتزاز في مرحلة واحدة - الأزرق ، ثم اكتسب الخليط بأكمله لونًا أزرق. بعد فترة زمنية معينة ، بدأت الجزيئات بالاهتزاز في مرحلة أخرى - المرحلة الحمراء ، ثم تحول الخليط بأكمله إلى اللون الأحمر ، وما إلى ذلك ، حتى انتهى عمل الكاشف.

لنأخذ مثالاً آخر. إذا أخذنا طبلة سيرك شفافة بها كرات زرقاء وحمراء وبدأنا في تدويرها بتردد معين - تردد اللون الأحمر ، فإننا ، كما في حالة الجزيئات ، سنجد أن كل الكرات قد تحولت إلى اللون الأحمر. إذا قمنا بتغيير سرعة الأسطوانة إلى الطول الموجي الأزرق المقابل ، فسنرى أن الكرات تتحول إلى اللون الأزرق ، إلخ.

المثال الأكثر توضيحًا للتنظيم الذاتي هو خلايا بينارد . هذه هياكل سداسية صغيرة يمكن أن تتشكل ، على سبيل المثال ، في طبقة من الزبدة في مقلاة مع اختلاف درجة الحرارة المناسبة. بمجرد أن يتغير نظام درجة الحرارة ، تتفكك الخلايا.

وبالتالي ، من أجل أن يصطف الهيكل الجديد تلقائيًا ، من الضروري تعيين معلمات البيئة المناسبة.

المعلمات السيطرة- هذه هي معلمات البيئة التي تخلق الظروف الحدودية التي يوجد فيها هذا النظام المفتوح (يمكن أن يكون هذا نظام درجة حرارة ، وتركيز المواد المقابل ، وتكرار الدوران ، وما إلى ذلك).

خيارات الطلب- هذا هو "رد" النظام على تغيير في معايير التحكم (إعادة هيكلة النظام).

من الواضح أن عملية التنظيم الذاتي لا يمكن أن تبدأ في أي نظام وليس تحت أي ظروف. دعونا نفكر في الظروف التي يمكن أن تبدأ فيها عملية التنظيم الذاتي.

الشروط اللازمة لظهور التنظيم الذاتيفي أنظمة مختلفة كالتالي:

1. يجب أن يكون النظام افتح ، لأن النظام المغلق ، في النهاية ، يجب أن يصل إلى أقصى حالة من الفوضى والفوضى وعدم التنظيم وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ؛

2. فتح يجب أن يكون النظام بعيدًا بدرجة كافية عن نقطة التوازن الديناميكي الحراري . إذا كان النظام قريبًا بالفعل من هذه النقطة ، فسوف يقترب منه حتمًا وسيصل في النهاية إلى حالة من الفوضى الكاملة والفوضى. لنقطة التوازن الديناميكي الحراري هو جاذب قوي ؛

3. المبدأ الأساسي للتنظيم الذاتي هو " ظهور النظام من خلال التقلبات " (آي بريجوزين). تقلبات أو الانحرافات العشوائية للنظام عن متوسط موضع معين في البداية يتم قمعها وإزالتها بواسطة النظام. ومع ذلك ، في الأنظمة المفتوحة ، بسبب تقوية عدم التوازن ، تزداد هذه الانحرافات بمرور الوقت ، وتكثف ، وفي النهاية ، تؤدي إلى "فك" النظام السابق ، إلى فوضى النظام. في حالة عدم الاستقرار وعدم الاستقرار ، سيكون النظام حساسًا بشكل خاص للظروف الأولية ، وحساسًا للتقلبات. في هذه اللحظة ، ينتقل بعض التقلبات من المستوى الكلي للنظام إلى المستوى الجزئي ويختار المسار الإضافي لتطوير النظام ، وإعادة هيكلته الإضافية. من المستحيل بشكل أساسي التنبؤ بكيفية تصرف النظام في حالة عدم الاستقرار ، وما هو الخيار الذي سيتم اتخاذه له. توصف هذه العملية بأنها مبدأ "ظهور النظام من خلال التقلبات". التقلبات عشوائية. لذلك ، يتضح أن ظهور شيء جديد في العالم يرتبط بفعل العوامل العشوائية.

على سبيل المثال ، كان المجتمع الشمولي في الاتحاد السوفياتي بنية اجتماعية صلبة. ومع ذلك ، فإن المعلومات الواردة من الخارج حول حياة المجتمعات الأخرى ، والتجارة (تبادل السلع) ، إلخ. بدأ في إحداث انحرافات في المجتمع الشمولي في شكل التفكير الحر ، والاستياء ، والمعارضة ، إلخ. في البداية ، استطاعت بنية المجتمع الشمولي قمع هذه التقلبات ، لكنها أصبحت أكثر فأكثر ، ونمت قوتها ، مما أدى إلى تفكك وانهيار الهيكل الشمولي القديم واستبداله بآخر جديد.

ومثال هزلي آخر: The Tale of the Turnip. زرع الجد اللفت. نما اللفت كبير. حان الوقت لإخراجها من الأرض. قام الجد بجر اللفت وجره ، لكنه لم يستطع إخراجها. لا يزال نظام اللفت مستقرًا للغاية. اتصل الجد بالجدة طلبا للمساعدة. قاموا بجر اللفت وسحبوه معًا ، لكنهم لم يتمكنوا من سحبه. تقلبات اللفت تزداد قوة ، لكنها لا تزال غير كافية لتدمير النظام (اللفت). اتصلوا بحفيدتهم ، لكنهم لم يسحبوا اللفت أيضًا. ثم أطلقوا على الكلب بق ، وأخيراً اتصلوا بالفأر. يبدو أن الفأر يمكنه بذل جهد ، لكنه كان "القشة الأخيرة" ، التي أدت إلى تغيير نوعي جديد في النظام - انهياره (تم سحب اللفت من الأرض). يمكن أن يطلق على الفأر حادث لا يمكن التنبؤ به ولعب دورًا حاسمًا ، أو "سبب صغير لأحداث كبيرة" ؛

4. ظهور التنظيم الذاتي يقوم على ردود الفعل الإيجابية . وفقًا لمبدأ التغذية الراجعة الإيجابية ، لا يتم القضاء على التغييرات التي تظهر في النظام ، بل يتم تكثيفها وتراكمها ، مما يؤدي في النهاية إلى زعزعة الاستقرار وتفكك الهيكل القديم واستبداله بآخر جديد ؛

5. عمليات التنظيم الذاتي مصحوبة كسر التماثل . التناظر يعني الاستقرار والثبات. التنظيم الذاتي ، من ناحية أخرى ، يعني عدم التناسق ، أي التنمية والتطور ؛

6. يمكن أن يبدأ التنظيم الذاتي فقط في الأنظمة الكبيرة التي تحتوي على عدد كافٍ من العناصر التي تتفاعل مع بعضها البعض (10 10-10 14 عنصرًا) ، أي في الأنظمة التي تحتوي على بعض المعلمات الحرجة . لكل نظام تنظيم ذاتي محدد ، تختلف هذه المعلمات الهامة.

عدد المحاضرة 14. المفاهيم الأساسية للتآزر. القدرة على إدارة النظم التآزرية.

العمليات المتفجرة والكارثية معروفة للبشرية منذ زمن طويل. لنفترض أن شخصًا يسافر في الجبال يعرف ، على أساس تجربته التجريبية ، أن انهيارًا جبليًا يمكن أن ينهار فجأة ، تقريبًا من ريح ريح أو خطوة فاشلة.

غالبًا ما كانت الثورات والكوارث ناتجة عن آخر انخفاض في السخط الشعبي ، وهو آخر حدث عشوائي طغى على الموازين. كانت هذه أسبابًا صغيرة نموذجية للأحداث الكبيرة.

يمكن لكل منا أن يتذكر مواقف معينة من الاختيار كانت تقف في طريق حياته ، وفي اللحظات الحاسمة في الحياة ، فتحت العديد من الفرص أمامنا. نحن جميعًا مشمولون في الآليات ، حيث في لحظة حرجة ، لحظة نقطة تحول ، يحدد الاختيار الحاسم حدثًا عشوائيًا. لذلك ، عمليات تشبه الانهيارات الجليدية ، والكوارث والاضطرابات الاجتماعية ، والمواقف الحرجة للاختيار على مسار حياة كل شخص ... هل من الممكن رسم أساس علمي واحد لكل هذه الحقائق التي تبدو مختلفة؟ على مدى الثلاثين عامًا الماضية ، تم وضع الأساس لمثل هذا النموذج العلمي العالمي ، والذي يسمى التعاضد.

كما رأينا ، يعتمد التآزر على الأفكار منهجية وشاملة إلى العالم اللاخطية (أي الكثير من الاختلاف) ، اللارجعة ، عميق العلاقة بين الفوضى والنظام . التآزر يعطينا صورة عالم معقد الذي لم يصبح ولكن تصبح ليس مجرد موجود ، ولكن الناشئة باستمرار . هذا العالم يتطور القوانين غير الخطية ، انه ممتلىء غير متوقع ، لا يمكن التنبؤ به يتحول المتعلقة باختيار مسار التطوير الإضافي.

موضوع التآزرنكون آليات التنظيم الذاتي . وهي آليات لتشكيل وتدمير الهياكل ، وهي آليات تضمن الانتقال من الفوضى إلى النظام والعكس بالعكس. لا تعتمد هذه الآليات على الطبيعة المحددة لعناصر النظام. إنها متأصلة في عالم الجماد والطبيعة والإنسان والمجتمع. لذلك يعتبر التآزر مجالًا متعدد التخصصات للبحث العلمي.

علم التآزر ، مثل أي علم آخر ، له لغته الخاصة ونظام المفاهيم الخاص به. هذه مفاهيم مثل "الجاذب" و "التشعب" و "الشيء الكسوري" و "الفوضى الحتمية" وغيرها. يجب أن تصبح هذه المفاهيم في متناول كل شخص متعلم ، خاصة أنه يمكنهم العثور على نظائرها في العلم والثقافة.

المفاهيم الأساسية للتآزر هي مفاهيم "الفوضى" و "النظام".

ترتيب- هذه مجموعة من العناصر من أي طبيعة ، والتي توجد بينها علاقات مستقرة (منتظمة) تتكرر في المكان والزمان. على سبيل المثال ، تشكيل جنود يسيرون في موكب.

فوضى- مجموعة من العناصر التي لا توجد بينها علاقات متكررة مستقرة. على سبيل المثال ، حشد من الناس يركضون في ذعر.

مفهوم "الجاذب"قريب من المفهوم الأهداف. يمكن الكشف عن هذا المفهوم على أنه هدف ، مثل اتجاه سلوك النظام ، كحالة نهائية مستقرة نسبيًا له. في تآزر يُفهم الجاذب على أنه حالة مستقرة نسبيًا للنظام ، والتي ، كما كانت ، تجذب تنوع مسارات النظام تحددها شروط أولية مختلفة. إذا وقع النظام في مخروط الجاذب ، فإنه يتطور حتمًا إلى هذه الحالة المستقرة نسبيًا. على سبيل المثال ، بغض النظر عن الموضع الأولي للكرة ، سوف تتدحرج إلى أسفل الحفرة. إن حالة بقية الكرة في أسفل الحفرة هي عامل جذب لحركة الكرة.

الجاذبونمقسمة إلى بسيط و غريب .

جاذب بسيط(الجاذب) هي الحالة المقيدة للنظام. يبني النظام النظام ويحسنه ليس إلى ما لا نهاية ، ولكن إلى مستوى يحدده جاذب بسيط.

جاذب غريبهي الحالة المقيدة لتقسيم النظام. النظام فوضوي ، ينهار أيضًا ، ليس إلى ما لا نهاية ، ولكن إلى مستوى يحدده جاذب غريب.

مفهوم تشعب الترجمة من الإنجليزية تعني شوكة ذات شقين - بورك. يتحدثون عادة ليس عن التشعب نفسه ، ولكن عن نقاط التشعب . الشعور التآزري نقاط التشعب هو - هذه هي نقطة التفرع لمسارات التطور المحتملة للنظام .بالمرور عبر نقاط التفرع ، فإن الاختيار الأمثل يغلق المسارات الأخرى وبالتالي يجعل العملية التطورية لا رجعة فيها. .

نظام غير خطييمكن تعريفه على أنه نظام يحتوي على تشعبات.

مهم جدا للتآزر اللاخطية . تحت اللاخطية تفهم:

1. إمكانية اختيار طريقة تطوير النظام (من المفهوم أن النظام ليس لديه طريقة واحدة للتطوير ، بل عدة طرق) ؛

2. عدم قابلية تأثيرنا على النظام والنتيجة التي حصلنا عليها فيه قابلية القياس. حسب المثل القائل "الفأر يلد جبلا".

ما يسمى في التآزر ”التشعب "لها نظائر عميقة في الثقافة. عندما يقف فارس من حكاية خرافية ، يفكر في حجر على جانب الطريق عند مفترق طرق وسيحدد اختيار المسار مصيره في المستقبل ، فإن هذا يمثل في الأساس تمثيلًا مرئيًا رمزيًا للتشعب في حياة الشخص. تطور الأنواع البيولوجية ، ممثلة ب شجرة تطورية ، يوضح بوضوح المسارات المتفرعة لتطور الطبيعة الحية.

> الموت الحراري

يكتشف فرضية الموت الحراري للكون.اقرأ مفهوم ونظرية الموت الحراري ، ودور إنتروبيا الكون ، والتوازن الديناميكي الحراري ، ودرجة الحرارة.

إن إنتروبيا الكون تتزايد باستمرار. هدفها هو التوازن الديناميكي الحراري ، والذي سيؤدي إلى الموت الحراري.

مهمة التعلم

ضع في اعتبارك العمليات التي تؤدي إلى مشكلة الموت الحراري للكون.

النقاط الرئيسية

في بداية الكون ، كانت كل المادة والطاقة قابلة للتبادل بسهولة ومتطابقة في الطبيعة.
مع نمو الانتروبيا ، فتحت طاقة أقل وأقل العمل.
يميل الكون إلى التوازن الديناميكي الحراري - أقصى إنتروبيا. هذا موت حراري ونهاية نشاط كل شيء.

شروط

الكويكب جسم صلب طبيعي ، أدنى حجمًا من الكوكب ، ولا يعمل كمذنب.
الانتروبيا هو مقياس لتوزيع الطاقة المنتظمة في النظام.
الطاقة الحرارية الأرضية - تشير إلى الطاقة الحرارية القادمة من خزانات الأرض العميقة.

في بداية الكون ، كانت المادة والطاقة متطابقتين في الطبيعة وكانا قابلين للتبادل بسهولة. بالطبع ، لعبت الجاذبية دورًا رئيسيًا في العديد من العمليات. بدا الأمر غير منتظم ، ولكن تم عرض كل طاقة الكون المستقبلية للعمل.

لقد تطورت المساحة ، وظهرت اختلافات في درجات الحرارة ، مما خلق المزيد من فرص العمل. النجوم تتفوق في الأداء على الكواكب في التدفئة ، والتي تتقدم على الكويكبات ، وهي أكثر دفئًا من الفراغ. يبرد الكثير بسبب التداخل العنيف (انفجار نووي بالقرب من النجوم ، نشاط بركاني بالقرب من الأرض ، إلخ). إذا لم تحصل على طاقة إضافية ، فإن أيامهم معدودة. يوجد أدناه خريطة الكون.

هذا كون صغير جدًا مع تقلبات في درجات الحرارة (مظللة بالألوان) ، تتوافق مع الحبوب التي أصبحت مجرات

كلما زادت الانتروبيا ، قل استخدام الطاقة. تحتوي الأرض على احتياطيات كبيرة من الطاقة (الحفريات والوقود النووي) ، واختلافات كبيرة في درجات الحرارة (طاقة الرياح) ، والطاقة الحرارية الأرضية بسبب الاختلاف في درجات حرارة طبقات الأرض وطاقة المد والجزر للمياه. لكن بعض طاقتهم لن تذهب إلى العمل أبدًا. نتيجة لذلك ، سيتم استنفاد جميع أنواع الوقود ، وستتساوى درجات الحرارة.

يُنظر إلى الكون على أنه نظام مغلق ، وبالتالي فإن الانتروبيا المكانية تتزايد دائمًا ، كما تتناقص كمية الطاقة المتاحة للعمل. في النهاية ، عندما تنفجر جميع النجوم ، يتم استخدام جميع أشكال الطاقة الكامنة ، وتساوي درجات الحرارة ، يصبح العمل ببساطة مستحيلًا.

يميل كوننا إلى التوازن الديناميكي الحراري (أقصى إنتروبيا). غالبًا ما يشار إلى هذا السيناريو على أنه موت حراري - توقف كل النشاط. لكن الفضاء يستمر في التوسع والنهاية لا تزال بعيدة جدًا. بمساعدة حسابات الثقب الأسود ، اتضح أن الانتروبيا ستستمر لمدة 10100 عام أخرى.

ينص القانون الثاني (بداية) للديناميكا الحرارية على أن الطاقة الداخلية للحرارة (الحرارة) لا يمكن أن تنتقل بشكل مستقل من جسم أقل تسخينًا إلى جسم أكثر تسخينًا.

كنتيجة للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، فإن أي نظام فيزيائي لا يتبادل الطاقة مع الأنظمة الأخرى يميل إلى حالة التوازن الأكثر احتمالا - إلى الحالة التي بها أعلى إنتروبيا (قيمة تميز درجة الاضطراب والحالة الحرارية لل النظام الفيزيائي). تم وصف هذا القانون لأول مرة من قبل سعدي كارنو في عام 1824. نتيجة لذلك ، في عام 1852 ، اقترح ويليام كلفن فرضية حول "الموت الحراري للأرض" في المستقبل في سياق عملية تبريد كوكبنا إلى حالة هامدة. في عام 1865 ، وسع رودولف كلاوسيوس هذه الفرضية إلى الكون بأسره.

في عام 1872 ، حاول الفيزيائي النمساوي Ludwig Boltzmann تحديد الانتروبيا باستخدام الصيغة S = k * ln W (حيث ، S هي الانتروبيا ، k هو ثابت بولتزمان ، W هو عدد الدول المجهرية التي تدرك الحالة الكلية. لمكون واحد من نظام ، و macrostate - حالة النظام ككل.

كان الدليل الأكبر على صحة الفرضية هو اكتشاف الإشعاع الحراري للكون ، والذي نشأ أثناء إعادة تركيب (مزيج من البروتونات والإلكترونات في الذرات) من الهيدروجين الأولي ، والذي حدث بعد 379 ألف سنة. تحدث عملية إعادة التركيب عند درجات حرارة تبلغ 3 آلاف كلفن ، في حين أن درجة الحرارة الحالية لإشعاع الخلفية الكونية الميكروويف ، المحددة من الحد الأقصى ، هي 2.7 كلفن فقط. أظهرت دراسة CMB أنه موحد الخواص لأي اتجاه في السماء بمستوى 99.999٪.

تسمح لك الملاحظات الفلكية ببناء ما يسمى ب. مخطط مادو ، الذي يوضح اعتماد معدل تشكل النجوم على.

إن دراسة إحصائيات الكوازارات (نوى المجرات النشطة) تجعل من الممكن تقدير معدل تشكل النجوم بشكل مستقل. درس المسح 2DF الذي أجري في 1997-2002 على تلسكوب AAT الأسترالي حوالي 10000 كوازار في منطقة سماء تبلغ 1.5 ألف درجة مربعة في مناطق قطبي المجرة.

دليل آخر على صحة نظرية "الموت الحراري للكون" في المستقبل هو بحث الفيزياء النووية ، الذي أظهر أن طاقة الارتباط للنواة (البروتونات والنيوترونات) في النواة تزداد كلما زاد عددها في نواة معظم زيادة العناصر الكيميائية.

كانت نتيجة هذا الاعتماد أن تفاعلات الاندماج النووي الحراري التي تتضمن عناصر كيميائية أخف (على سبيل المثال ، الهيدروجين والهيليوم) تؤدي إلى إطلاق طاقة أكبر بكثير في الأجزاء الداخلية للنجوم من التفاعلات النووية الحرارية التي تنطوي على عناصر كيميائية أثقل. بالإضافة إلى ذلك ، اقترحت الدراسات النظرية في نهاية القرن العشرين أنها ليست أبدية ، ولكنها تتبخر تدريجيًا تحت التأثير (الإشعاع الافتراضي للثقوب السوداء ، والذي يتكون أساسًا من الفوتونات).

الحجج ضد فرضية "الموت الحراري" للكون

يمكن تقسيم الشكوك حول صحة فرضية "الموت الحراري للكون" الحتمي في المستقبل إلى عدة نقاط (انظر الرسم التوضيحي لنظرية التمزق الكبير للكون).

هناك عدم يقين في التنبؤ بالتغيرات المستقبلية في حجم كوننا. هناك كل من نظرية التمزق الكبير للكون (التوسع المتسارع للكون إلى اللانهاية) ، ونظرية الانضغاط الكبير للكون (في المستقبل سيبدأ الكون في الانكماش). سبب عدم اليقين بين هذه الخيارات هو الاكتشافات الحديثة للمادة المظلمة الغامضة والطاقة.

هناك عدم يقين بشأن عدد الأكوان الموجودة وإمكانية الاتصال بينها. من ناحية أخرى ، تتحدث المفارقة الضوئية (مفارقة Szezo-Olbers) للسماء المظلمة عن محدودية حجم وعمر كوننا ، فضلاً عن عدم ارتباطه بالأكوان الأخرى.

من ناحية أخرى ، يترتب على مبدأ الرداءة (مبدأ كوبرنيكوس) أن كوننا ليس فريدًا ، ويجب أن يكون هناك عدد لا حصر له من الأكوان الأخرى بمجموعة مختلفة من الثوابت الفيزيائية. بالإضافة إلى ذلك ، تعترف الفيزياء الحديثة بوجود أنفاق الزمكان (الثقوب الدودية) بين الأكوان المختلفة.

عندما يتم تبريد مادة عادية (انتقالها إلى الحالة الصلبة) ، فإن إنتروبياها لا تزيد ، بل تنخفض:

تتمثل النقاط الرئيسية لنظرية "الموت الحراري" للكون في إمكانية تحلل البروتون ووجود "إشعاع هوكينغ" ، لكن هذه الظواهر الافتراضية لم يتم إثباتها تجريبيًا بعد.

هناك قدر كبير من عدم اليقين بشأن تأثير الحياة والذكاء على ديناميكيات إنتروبيا الكون. في مسألة تأثير أشكال الحياة غير الذكية على إنتروبيا الكون ، هناك القليل من الشك في أن الحياة تقلل الإنتروبيا. كدليل على ذلك ، يمكننا الاستشهاد بحقائق الطبيعة الأكثر تعقيدًا للكائنات الحية مقارنة بأي مواد كيميائية غير عضوية. يبدو سطح كوكبنا بسبب المحيط الحيوي أكثر تنوعًا مقارنة بالسطح "الميت" ، أو. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر أبسط الكائنات الحية في نشاط إثراء الغلاف الجوي للأرض بالأكسجين (الأكسجين الحيوي) ، وكذلك توليد رواسب معدنية غنية (التولد الحيوي).

في الوقت نفسه ، يبقى السؤال بلا إجابة: هل الحياة الذكية (أي الإنسان) تزيد أو تقلل من إنتروبيا الكون؟ من ناحية أخرى ، يعتبر الدماغ البشري هو الشكل الأكثر تعقيدًا المعروف بين الكائنات الحية ، فضلاً عن حقيقة أن التقدم العلمي والتكنولوجي سمح للناس بالوصول إلى مستويات غير مسبوقة في المعرفة والتصميم ، بما في ذلك في تركيب العناصر الكيميائية والجسيمات الأولية التي لم يتم ملاحظتها في الطبيعة. الحضارة البشرية الحديثة قادرة على منع الكوارث الطبيعية الكبرى (حرائق الغابات ، والفيضانات ، والأوبئة الجماعية ، وما إلى ذلك) وهي على بعد خطوة واحدة من إمكانية منع الكوارث الكوكبية (سقوط الكويكبات الصغيرة والمذنبات).

من ناحية أخرى ، تتميز الحضارة الإنسانية أيضًا بالميول "الحتمية". تتزايد القوة التدميرية لترسانات الأسلحة جنبًا إلى جنب مع زيادة عدد الصناعات الكيميائية والنووية الخطرة ، وصناعة التعدين في غضون عقود فقط قادرة على تدمير الرواسب المعدنية التي تراكمت على كوكب الأرض لمئات الملايين من السنين. أدى تطوير الزراعة إلى إزالة الغابات في جزء كبير من سطح كوكبنا ، كما يساهم في تدهور التربة وتشابكها. الصيد الجائر ، وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري (احتمال تحمض المحيطات) ، إلخ. تقلل بسرعة من التنوع البيولوجي لكوكبنا ، فيما يصنف علماء البيئة الوقت الحالي على أنه انقراض جماعي جديد. بالإضافة إلى ذلك ، في العقود الأخيرة ، كان هناك انخفاض قوي في معدل المواليد في معظم البلدان المتقدمة ، ومن الممكن أن يكون هذا الوضع الديموغرافي نتيجة التعقيد الباهظ لحياة الحضارة الإنسانية.

فيما يتعلق بكل هذه الاتجاهات ، يقدم المستقبل القريب للحضارة البشرية عددًا كبيرًا من الاحتمالات: من الصورة الملحمية لاستعمار الفضاء للمجرة بأكملها ، إلى جانب بناء كرات دايسون ، وظهور الذكاء الاصطناعي وإقامة اتصال مع كائنات فضائية. الحضارات ، حتى تراجع إلى العصور الوسطى الأبدية على كوكب به موارد معدنية وبيولوجية مقوضة. تضيف مفارقة فيرمي (الصمت العظيم للكون) مزيدًا من عدم اليقين لمسألة تأثير الحياة والعقل على ديناميكيات إنتروبيا الكون ، نظرًا لوجود نطاق كبير لتفسيرها: من الندرة الهائلة لـ البيوسفير والحضارات الذكية في الكون إلى الفرضية القائلة بأن أرضنا هي "احتياطي" أو "مصفوفة" معينة في عالم الحضارات الخارقة الذكية.

الفكرة الحديثة عن "الموت الحراري" للكون

حاليًا ، يدرس الفيزيائيون التسلسل التالي لتطور الكون في المستقبل ، رهنا بتوسعه الإضافي بالمعدل الحالي:

1-100 تريليون (1012) سنة - اكتمال تشكل النجوم في الكون وانقراض حتى الأقزام الحمراء الحديثة. بعد هذه اللحظة ، ستبقى بقايا النجوم فقط في الكون: الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والأقزام البيضاء.
1 كوادريليون (1015) سنة - ستترك جميع الكواكب مداراتها حول النجوم بسبب اضطرابات الجاذبية من تحليق قريب من النجوم الأخرى.
10-100 كوينتيليون (1018) سنة - ستغادر جميع الكواكب والأقزام البنية وبقايا النجوم مجراتها بسبب اضطرابات الجاذبية المستمرة من بعضها البعض.
100 كوينتيليون (1018) سنة - الوقت التقريبي لسقوط الأرض في الشمس بسبب انبعاث موجات الجاذبية ، إذا نجت الأرض من مرحلة العملاق الأحمر وبقيت في مدارها.
2 anvigintillion (1066) سنة - الوقت التقريبي للتبخر الكامل لثقب أسود بكتلة الشمس.
17 سبتمبر (10105) سنة هو الوقت التقريبي للتبخر الكامل لثقب أسود كتلته 10 تريليون كتلة شمسية. هذه نهاية عصر الثقوب السوداء.

في المستقبل ، يقع مستقبل الكون في خيارين محتملين ، اعتمادًا على ما إذا كان البروتون جسيمًا أوليًا ثابتًا أم لا:

أ) البروتون هو جسيم أولي غير مستقر ؛
A1) 10 ديسيليون (1033) سنة - أصغر نصف عمر ممكن لبروتون وفقًا لتجارب علماء الفيزياء النووية على الأرض ؛
A2) 2 undecillion (1036) سنة - أصغر وقت ممكن لانحلال جميع البروتونات في الكون ؛
A3) 100 دوديسيلون (1039) سنة هي أطول نصف عمر ممكن للبروتون ، والذي يتبع الفرضية القائلة بأن الانفجار العظيم قد تم تفسيره من خلال النظريات الكونية التضخمية ، وأن اضمحلال البروتون ناتج عن نفس العملية المسؤولة عن غلبة الباريونات على الباريونات المضادة في بدايات الكون ؛
A4) 30 تريديليون (1041) سنة هي أقصى وقت تسوس ممكن لجميع الباريونات في الكون. بعد هذا الوقت ، يجب أن يبدأ عصر الثقوب السوداء ، لأنها ستبقى الأجرام السماوية الوحيدة الموجودة في الكون ؛
A5) 17 سبعة عشر مليار (10105) سنة هو الوقت التقريبي للتبخر الكامل حتى لأضخم الثقوب السوداء. هذا هو وقت نهاية عصر الثقوب السوداء ، وبداية عصر الظلام الأبدي ، حيث تتحلل جميع كائنات الكون إلى جسيمات دون ذرية وتتباطأ إلى أدنى مستوى للطاقة.

ب) البروتون هو جسيم أولي مستقر ؛

B1) 100 vigintillion (1063) سنة - الوقت الذي تتحول خلاله جميع الأجسام في شكل صلب ، حتى عند الصفر المطلق ، إلى حالة "سائلة" ، بسبب تأثير النفق الكمومي - الانتقال إلى أجزاء أخرى من الشبكة البلورية ؛

B2) 101500 سنة - ظهور نجوم حديدية افتراضية بسبب عمليات التخليق النووي البارد ، التي تمر عبر النفق الكمي ، والتي يتم خلالها تحويل النوى الخفيفة إلى النظير الأكثر استقرارًا - Fe56 (وفقًا لمصادر أخرى ، فإن النظير الأكثر استقرارًا هو النيكل- 62 ، الذي يحتوي على أعلى طاقة ربط.). في الوقت نفسه ، تتحول النوى الثقيلة أيضًا إلى حديد بسبب التحلل الإشعاعي ؛

B3) 10 في 1026 - 10 في 1076 سنوات - تقدير للمدى الزمني الذي تتراكم خلاله كل مادة في الكون إلى ثقوب سوداء.

عصر الثقوب السوداء

وفي الختام ، يمكننا أن نلاحظ الافتراض بأنه بعد 10 أعوام في 10120 عامًا ، ستصل كل مادة في الكون إلى الحد الأدنى من حالة الطاقة. أي أن هذا سيكون البداية الافتراضية لـ "الموت الحراري" للكون. بالإضافة إلى ذلك ، لدى علماء الرياضيات مفهوم زمن عودة بوانكاريه.

يعني هذا المفهوم احتمال عودة أي جزء من النظام عاجلاً أم آجلاً إلى حالته الأصلية. مثال جيد على هذا المفهوم هو الحالة عندما يحتوي أحد الأجزاء في وعاء مقسم إلى جزأين بواسطة قسم ، على غاز معين. إذا تمت إزالة القسم ، فعاجلاً أم آجلاً سيأتي الوقت الذي ستكون فيه جميع جزيئات الغاز في النصف الأصلي من الوعاء. بالنسبة لكوننا ، من المقدر أن يكون وقت عودة بوانكاريه كبيرًا بشكل خيالي.

أصبحت نظرية "الموت الحراري" للكون شائعة في الثقافة الشعبية. ومن الأمثلة الجيدة على هذه النظرية مقطع مجموعة الأعداد المركبة: "الحتمية" ، بالإضافة إلى قصة الخيال العلمي لإيزاك أسيموف "السؤال الأخير".

من غير المحتمل أن تكون المسوحات الاجتماعية قد أجريت بين عامة الناس حول موضوع: لماذا أنت مهتم بمعرفة الكون؟ لكن من المحتمل جدًا أن يهتم معظم الأشخاص العاديين الذين لا يشاركون في البحث العلمي بإنجازات العلماء المعاصرين في مجال دراسة الكون فقط فيما يتعلق بمشكلة واحدة - هل كوننا محدود ، وإذا كان الأمر كذلك ، فمتى نتوقع الموت الشامل؟ ومع ذلك ، فإن مثل هذه الأسئلة لا تهم الناس العاديين فقط: لما يقرب من قرن ونصف ، كان العلماء أيضًا يتجادلون حول هذا الموضوع ، ويناقشون نظرية الموت الحراري للكون.

هل زيادة الطاقة تؤدي إلى الموت؟

في الواقع ، فإن نظرية الموت الحراري للكون تتبع منطقيًا الديناميكا الحرارية ويجب التعبير عنها عاجلاً أم آجلاً. لكن تم التعبير عنها في مرحلة مبكرة من العلم الحديث ، في منتصف القرن التاسع عشر. جوهرها هو تذكر المفاهيم والقوانين الأساسية للكون وتطبيقها على الكون نفسه وعلى العمليات التي تحدث فيه. لذلك ، من وجهة نظر الديناميكا الحرارية الكلاسيكية ، يمكن اعتبار الكون كنظام ديناميكي حراري مغلق ، أي نظام لا يتبادل الطاقة مع الأنظمة الأخرى.

لا يوجد سبب للاعتقاد ، كما يجادل مؤيدو نظرية الموت الحراري ، بأن الكون يمكنه تبادل الطاقة مع أي نظام خارجي ، حيث لا يوجد دليل على وجود أي شيء آخر غير الكون. ثم بالنسبة للكون ، كما هو الحال بالنسبة لأي نظام ديناميكي حراري مغلق ، فإن القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، والذي يعد أحد المسلمات الرئيسية للنظرة العلمية الحديثة للعالم ، قابل للتطبيق. ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن الأنظمة الديناميكية الحرارية المغلقة تميل إلى حالة التوازن الأكثر احتمالا ، أي إلى الحالة ذات الانتروبيا القصوى. في حالة الكون ، هذا يعني أنه في حالة عدم وجود "قنوات لإخراج" الطاقة ، فإن حالة التوازن الأكثر احتمالًا هي حالة تحويل جميع أنواع الطاقة إلى حرارة. وهذا يعني توزيعًا موحدًا للطاقة الحرارية في جميع أنحاء المادة ، وبعد ذلك ستتوقف جميع العمليات العيانية المعروفة في الكون ، سيبدو الكون مشلولًا ، مما سيؤدي بالطبع إلى إنهاء الحياة.

ليس من السهل أن يموت الكون بموت حر

ومع ذلك ، فإن الحكمة التقليدية القائلة بأن جميع العلماء متشائمون ويميلون إلى النظر فقط في أكثر الخيارات غير المواتية هي حكمة غير عادلة. بمجرد صياغة نظرية الموت الحراري للكون ، بدأ المجتمع العلمي على الفور في البحث عن حجج لدحضها. ووجدت الحجج بأعداد كبيرة. بادئ ذي بدء ، كان أولها هو الرأي القائل بأن الكون لا يمكن اعتباره نظامًا قادرًا على أن يكون في حالة توازن طوال الوقت. حتى مع الأخذ في الاعتبار القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، يمكن أن يصل الكون عمومًا إلى حالة توازن ، لكن أقسامه الفردية يمكن أن تشهد تقلبات ، أي بعض انبعاثات الطاقة. لا تسمح هذه التقلبات ببدء عملية تحويل جميع أنواع الطاقة إلى طاقة حرارية حصرية.

يشير رأي آخر يعارض نظرية الموت الحراري إلى الظرف التالي: إذا كان القانون الثاني للديناميكا الحرارية ينطبق حقًا على الكون بدرجة مطلقة ، فإن الموت الحراري كان سيأتي منذ وقت طويل. نظرًا لأنه إذا كان الكون موجودًا لفترة زمنية غير محدودة ، فإن الطاقة المتراكمة فيه يجب أن تكون كافية بالفعل للموت الحراري. ولكن إذا لم يكن هناك ما يكفي من الطاقة ، فإن الكون نظام غير مستقر ومتطور ، أي أنه يتوسع. وبالتالي ، في هذه الحالة ، لا يمكن أن يكون نظامًا حراريًا حراريًا مغلقًا ، لأنه ينفق الطاقة على تطوره وتوسعه.

أخيرًا ، يناقش العلم الحديث نظرية الموت الحراري للكون من مواقف أخرى. الأول هو النظرية العامة للنسبية. ، وفقًا لما يعتبر الكون نظامًا يقع في مجال جاذبية متغير. ويترتب على ذلك أنه غير مستقر وأن قانون الانتروبيا يتزايد ، أي أن إنشاء حالة توازن في الكون أمر مستحيل. في النهاية ، يتفق علماء اليوم على أن معرفة البشرية بالكون غير كافية للقول بشكل لا لبس فيه أنه نظام ديناميكي حراري مغلق ، أي أنه لا يوجد لديه اتصالات مع بعض الأنظمة الخارجية. لذلك ، ليس من الممكن بعد تأكيد أو دحض نظرية الموت الحراري للكون.

الكسندر بابيتسكي

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

مؤسسة تعليمية حكومية

التعليم المهني العالي

جامعة الدولة الروسية للتجارة والاقتصاد

معهد UFIMSKY

كلية الحقوق والتعليم عن بعد

التعلم عن بعد (5.5 سنوات)

تخصص "التحليل والمراجعة المحاسبية"

عمل الدورة

الموضوع: مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة

الاسم الأخير: Sitdikova

الاسم: الفيرا

الاسم الأوسط: زاكيفنا

إرسال أعمال المراقبة إلى الجامعة

الاسم الأخير للمعلم: خميدلين يفدات ناكيبوفيتش

مقدمة

1.1 ظهور فكرة T.

2. قانون زيادة الانتروبيا

2.2 إمكانية الانتروبيا في الكون

3. الموت الحراري للكون في الصورة العلمية للعالم

3.1 مفارقة الديناميكا الحرارية

3.2 التناقض الديناميكي الحراري في النماذج الكونية النسبية

3.3 مفارقة الديناميكا الحرارية في علم الكونيات والصورة ما بعد غير الكلاسيكية للعالم

استنتاج

المؤلفات

مقدمة

الموت الحراري للكون (T. هو - هي. صاغ هذا الاستنتاج R. Clausius (1865) على أساس القانون الثاني للديناميكا الحرارية. وفقًا للقانون الثاني ، فإن أي نظام فيزيائي لا يتبادل الطاقة مع أنظمة أخرى (من الواضح أن مثل هذا التبادل مستبعد للكون ككل) يميل إلى حالة التوازن الأكثر احتمالية - إلى ما يسمى بالحالة ذات الانتروبيا القصوى. مثل هذه الحالة تتوافق مع T. حتى قبل إنشاء علم الكونيات الحديث ، بذلت محاولات عديدة لدحض الاستنتاج حول T. S.W. وأشهر هذه الفرضيات هي فرضية التذبذب لـ L. Boltzmann (1872) ، والتي وفقًا لها ، يكون الكون دائمًا في حالة توازن متساوي الحرارة ، ولكن وفقًا لقانون الصدفة ، أحيانًا في مكان واحد ، ثم في مكان آخر ، الانحرافات عن هذا. حالة تحدث في بعض الأحيان ؛ تحدث بشكل أقل تكرارًا ، فكلما زادت المساحة التي تم التقاطها وزادت درجة الانحراف. لقد أثبت علم الكونيات الحديث أن الاستنتاج حول تي.إس.في. ليس خاطئًا فحسب ، بل إن المحاولات المبكرة لدحضه خاطئة أيضًا. هذا يرجع إلى حقيقة أن العوامل الفيزيائية الهامة ، وقبل كل شيء ، الجاذبية لم تؤخذ في الاعتبار. مع الأخذ في الاعتبار الجاذبية ، فإن التوزيع المتساوي للحرارة المتجانسة للمادة ليس بأي حال من الأحوال هو الأكثر احتمالًا ولا يتوافق مع الحد الأقصى للإنتروبيا. تظهر الملاحظات أن الكون غير ثابت بشكل حاد. يتمدد ، والمادة ، المتجانسة تقريبًا في بداية التوسع ، لاحقًا ، تحت تأثير قوى الجاذبية ، تنقسم إلى أجسام منفصلة ، وتتشكل عناقيد من المجرات ، والمجرات ، والنجوم ، والكواكب. كل هذه العمليات طبيعية ، وتتماشى مع نمو الانتروبيا ولا تتطلب انتهاكًا لقوانين الديناميكا الحرارية. حتى في المستقبل ، مع الأخذ في الاعتبار الجاذبية ، فإنها لن تؤدي إلى حالة متساوية الحرارة متجانسة للكون - إلى T. الكون دائمًا غير ثابت ويتطور باستمرار. كانت مفارقة الديناميكا الحرارية في علم الكونيات ، التي تمت صياغتها في النصف الثاني من القرن التاسع عشر ، تثير باستمرار المجتمع العلمي منذ ذلك الحين. الحقيقة هي أنه تطرق إلى أعمق هياكل الصورة العلمية للعالم. على الرغم من أن المحاولات العديدة لحل هذه المفارقة قد أدت دائمًا إلى نجاحات جزئية فقط ، إلا أنها ولدت أفكارًا ونماذج ونظريات مادية جديدة وغير تافهة. إن مفارقة الديناميكا الحرارية هي مصدر لا ينضب للمعرفة العلمية الجديدة. في الوقت نفسه ، تبين أن تكوينه في العلم متشابك مع الكثير من التحيزات والتفسيرات الخاطئة تمامًا. نحن بحاجة إلى نظرة جديدة على هذه المشكلة التي تبدو مدروسة جيدًا ، والتي تكتسب معنى غير تقليدي في العلوم ما بعد الكلاسيكية.

1. فكرة الموت الحراري للكون

1.1 ظهور فكرة T.

التهديد بالموت الحراري للكون ، كما قلنا سابقًا ، تم التعبير عنه في منتصف القرن التاسع عشر. طومسون وكلاوسيوس ، عندما تمت صياغة قانون الانتروبيا في عمليات لا رجعة فيها. الموت الحراري هو حالة من المادة والطاقة في الكون عندما تختفي تدرجات البارامترات التي تميزها. تألف تطوير مبدأ اللارجعة ، مبدأ زيادة الانتروبيا ، في توسيع هذا المبدأ إلى الكون ككل ، وهو ما قام به كلوسيوس.

لذلك ، وفقًا للقانون الثاني ، تسير جميع العمليات الفيزيائية في اتجاه انتقال الحرارة من أجسام أكثر سخونة إلى أجسام أقل حرارة ، مما يعني أن عملية معادلة درجة الحرارة في الكون تتم ببطء ولكن بثبات. وبالتالي ، من المتوقع في المستقبل اختفاء الاختلافات في درجات الحرارة وتحول كل طاقة العالم إلى طاقة حرارية ، موزعة بالتساوي في الكون. كان استنتاج كلوسيوس كما يلي:

1. طاقة العالم ثابتة

2. تميل إنتروبيا العالم إلى أقصى حد.

وبالتالي ، فإن الموت الحراري للكون يعني التوقف التام لجميع العمليات الفيزيائية بسبب انتقال الكون إلى حالة توازن مع أقصى إنتروبيا.

اعتقد بولتزمان ، الذي اكتشف العلاقة بين الانتروبيا S والوزن الإحصائي P ، أن الحالة الحالية غير المتجانسة للكون هي تقلب كبير * ، على الرغم من أن حدوثها له احتمال ضئيل. لم يعترف معاصرو بولتزمان بآرائه ، مما أدى إلى انتقادات شديدة لعمله ، وعلى ما يبدو ، أدى إلى مرض بولتزمان وانتحاره في عام 1906.

بالانتقال إلى الصيغ الأصلية لفكرة الموت الحراري للكون ، يمكن للمرء أن يرى أنها لا تتوافق من جميع النواحي مع تفسيراتها المعروفة ، والتي من خلال المنشور الذي عادة ما ندركه هذه الصيغ من قبلنا. من المعتاد الحديث عن نظرية الموت الحراري أو التناقض الديناميكي الحراري لكل من دبليو طومسون ور. كلاوسيوس.

لكن ، أولاً ، الأفكار المقابلة لهؤلاء المؤلفين لا تتطابق في كل شيء ، وثانيًا ، العبارات الواردة أدناه لا تحتوي على نظرية أو مفارقة.

دبليو طومسون ، بتحليل الميل العام لتبديد الطاقة الميكانيكية التي تتجلى في الطبيعة ، لم يمدها إلى العالم ككل. لقد استقرأ مبدأ زيادة الانتروبيا فقط للعمليات واسعة النطاق التي تحدث في الطبيعة. على العكس من ذلك ، اقترح كلاوسيوس استقراءًا لهذا المبدأ على وجه التحديد للكون ككل ، والذي عمل من أجله كنظام فيزيائي شامل. وفقًا لكلوسيوس ، "يجب أن تتغير الحالة العامة للكون أكثر فأكثر" في الاتجاه الذي يحدده مبدأ زيادة الانتروبيا ، وبالتالي ، يجب أن تقترب هذه الحالة باستمرار من حالة حد معينة. ربما لأول مرة ، حدد نيوتن الجانب الديناميكي الحراري في علم الكونيات. كان هو الذي لاحظ تأثير "الاحتكاك" في آلية عمل الكون - وهو الاتجاه الذي حدث في منتصف القرن التاسع عشر. يسمى الزيادة في الانتروبيا. بروح زمانه ، طلب نيوتن مساعدة الرب. كان هو الذي عينه السير إسحاق لمراقبة لف هذه "الساعات" وإصلاحها.

في إطار علم الكونيات ، تم التعرف على مفارقة الديناميكا الحرارية في منتصف القرن التاسع عشر. أدى النقاش حول المفارقة إلى ظهور عدد من الأفكار الرائعة ذات الأهمية العلمية الواسعة (شرح "شرودنغر" بقلم إل بولتزمان حول "معاداة إنتروبيا" الحياة ؛ وإدخاله للتقلبات في الديناميكا الحرارية ، والتي كانت نتائجها الأساسية في الفيزياء لم يتم استنفادها حتى الآن ؛ فرضيته التذبذبية الكونية العظيمة ، بما يتجاوز الإطار المفاهيمي الذي لم تخرج به الفيزياء في مشكلة "الموت الحراري" للكون ؛ تفسير عميق ومبتكر ، ولكنه مع ذلك محدود تاريخيًا للتقلبات البداية الثانية.

1.2 نظرة على T. من القرن العشرين

الحالة الحالية للعلم لا تتوافق أيضًا مع افتراض الموت الحراري للكون. بادئ ذي بدء ، هذا الاستنتاج وثيق الصلة بنظام معزول ، وليس من الواضح سبب إسناد الكون إلى مثل هذه الأنظمة.

يوجد مجال جاذبية في الكون لم يأخذه بولتزمان في الحسبان ، وهو مسؤول عن ظهور النجوم والمجرات: يمكن أن تؤدي قوى الجاذبية إلى تكوين بنية من الفوضى ، ويمكن أن تؤدي إلى ظهور نجوم من الكون. تراب. مزيد من التطوير للديناميكا الحرارية ومعها فكرة T. خلال القرن التاسع عشر ، تمت صياغة الأحكام الرئيسية (البدايات) للديناميكا الحرارية للأنظمة المعزولة. في النصف الأول من القرن العشرين ، تطورت الديناميكا الحرارية بشكل أساسي ليس في العمق ، ولكن على نطاق واسع ، نشأت أقسامها المختلفة: التقنية والكيميائية والفيزيائية والبيولوجية ، إلخ. الديناميكا الحرارية. فقط في الأربعينيات من القرن الماضي ، ظهرت أعمال حول الديناميكا الحرارية للأنظمة المفتوحة بالقرب من نقطة التوازن ، وفي الثمانينيات ظهر التآزر. يمكن تفسير هذا الأخير على أنه الديناميكا الحرارية للأنظمة المفتوحة بعيدًا عن نقطة التوازن. لذلك ، يرفض العلم الطبيعي الحديث مفهوم "الموت الحراري" فيما يتعلق بالكون ككل. والحقيقة أن كلاوسيوس لجأ في استدلاله إلى الاستقراء التالي:

1. يعتبر الكون بمثابة نظام مغلق.

2. يمكن وصف تطور العالم بأنه تغيير في حالاته.

الكون الحراري والموت

بالنسبة للعالم ككل مع أقصى إنتروبيا ، هذا منطقي ، وكذلك لأي نظام محدود. لكن شرعية هذه الاستقراءات بحد ذاتها مشكوك فيها إلى حد كبير ، على الرغم من أن المشكلات المرتبطة بها تمثل صعوبات لعلوم الفيزياء الحديثة أيضًا.