Dom › Dzieci › Śmierć cieplna wszechświata. Czy stoimy w obliczu śmierci cieplnej Wszechświata? Era czarnych dziur

Śmierć cieplna wszechświata. Czy stoimy w obliczu śmierci cieplnej Wszechświata? Era czarnych dziur

Próbę rozszerzenia praw termodynamiki na wszechświat jako całość podjął: R. Clausius którzy wysunęli następujące postulaty.

- Energia Wszechświata jest zawsze stała, to znaczy Wszechświat jest układem zamkniętym.

- Entropia wszechświata stale rośnie.

Jeśli przyjmiemy drugi postulat, to musimy przyznać, że wszystkie procesy we Wszechświecie zmierzają do osiągnięcia stanu równowagi termodynamicznej, charakteryzującego się maksimum entropii, co oznacza największy stopień chaosu, dezorganizacji, zrównoważenia energii. W takim przypadku wszechświat będzie śmierć cieplna i nie będzie w nim żadnej użytecznej pracy, nie powstaną w niej żadne nowe procesy ani formacje (gwiazdy nie będą świecić, powstaną nowe gwiazdy i planety, zatrzyma się ewolucja wszechświata).

Wielu naukowców nie zgadzało się z tą ponurą perspektywą, sugerując, że wraz z procesami entropii we Wszechświecie muszą zachodzić również procesy antyentropii, które zapobiegają śmierci cieplnej Wszechświata.

Wśród tych naukowców był L. Boltzmann, który zasugerował, że: dla małej liczby cząstek druga zasada termodynamiki nie powinna mieć zastosowania , ponieważ w tym przypadku nie można mówić o stanie równowagi układu. Jednocześnie naszą część Wszechświata należy uważać za niewielką część Wszechświata nieskończonego. A dla tak małego obszaru dopuszczalne są niewielkie fluktuacje (przypadkowe) odchylenia od ogólnej równowagi, przez co nieodwracalna ewolucja naszej części Wszechświata w kierunku chaosu na ogół zanika. We Wszechświecie istnieją stosunkowo niewielkie obszary, rzędu naszego układu gwiezdnego, które w stosunkowo krótkim czasie znacznie odbiegają od równowagi termicznej. W tych obszarach zachodzi ewolucja, czyli rozwój, doskonalenie, naruszenie symetrii.

W połowie XX wieku pojawiła się nowa termodynamika nierównowagowa, czyli termodynamika układów otwartych , lub synergia gdzie miejsce zamkniętego systemu izolowanego zajęła fundamentalna koncepcja systemu otwartego. Założycielami tej nowej nauki byli: I.R.Prigozhin(1917-2004) i G. Haken (1927).

otwarty system- system wymiany materii, energii lub informacji z otoczeniem.

System otwarty również wytwarza entropię, podobnie jak system zamknięty, ale w przeciwieństwie do systemu zamkniętego, ta entropia nie kumuluje się w systemie otwartym, ale jest uwalniana do środowiska. Zużyta energia odpadowa (energia o niższej jakości - cieplna w niskiej temperaturze) jest rozpraszana w środowisku, a zamiast niej ze środowiska pozyskiwana jest nowa energia (wysokiej jakości, zdolna do zmiany z jednej postaci w drugą), zdolna do wytwarzania praca.

Powstające dla tych celów struktury materiałowe zdolne do rozpraszania zużytej energii i pochłaniania świeżej energii nazywane są rozpraszającymi . W wyniku tej interakcji system wydobywa porządek z otoczenia, jednocześnie wprowadzając do niego nieporządek. Wraz z nadejściem nowej energii, materii lub informacji, nierównowaga w systemie wzrasta. Zniszczona zostaje dawna relacja między elementami systemu, która determinowała jego strukturę. Pomiędzy elementami systemu powstają nowe połączenia, prowadzące do procesów kooperacyjnych, czyli do kolektywnego zachowania elementów. W ten sposób można schematycznie opisać procesy samoorganizacji w systemach otwartych.

Przykładem takiego systemu jest praca laserowa , który wytwarza silne promieniowanie optyczne. Chaotyczne ruchy oscylacyjne cząstek takiego promieniowania, ze względu na odbiór pewnej porcji energii z zewnątrz, wytwarzają skoordynowane ruchy. Cząsteczki promieniowania zaczynają oscylować w tej samej fazie, w wyniku czego moc promieniowania lasera wzrasta wielokrotnie, niewspółmiernie do ilości pompowanej energii.

Badając procesy zachodzące w laserze, niemiecki fizyk G. Haken (ur. 1927) nazwał nowy kierunek synergetyka, co w starożytnej grece oznacza „wspólne działanie”, „interakcję”.

Innym znanym przykładem samoorganizacji są reakcje chemiczne badane przez I.Prigozhina. Samoorganizacja w tych reakcjach wiąże się z jednej strony z wejściem do układu z zewnątrz substancji, które te reakcje zapewniają (odczynników), z drugiej zaś z usuwaniem produktów reakcji do środowiska. Zewnętrznie taka samoorganizacja może przejawiać się w postaci pojawiających się okresowo koncentrycznych fal lub okresowej zmiany koloru reagującego roztworu. Podobną reakcję chemiczną uzyskał i zbadał słynny belgijski chemik pochodzenia rosyjskiego I.R.Prigożyn. Prigozhin nazwał swoją reakcję chemiczną „Brusselator” na cześć miasta Brukseli, gdzie Prigogine mieszkał i pracował, i gdzie ta reakcja została po raz pierwszy wystawiona.

Oto jak napisał o tym sam Prigogine: „Załóżmy, że mamy dwa rodzaje cząsteczek: „czerwoną” i „niebieską”. Ze względu na chaotyczny ruch molekuł można by się spodziewać, że w pewnym momencie po lewej stronie naczynia będzie więcej molekuł „czerwonych”, a za chwilę molekuł „niebieskich” i tak dalej. Kolor mieszanki jest trudny do opisania: fioletowy z przypadkowymi przejściami na niebieski i czerwony. Gdy spojrzymy na zegar chemiczny, zobaczymy inny obraz: cała mieszanina reakcyjna będzie miała kolor niebieski, następnie jej kolor zmieni się gwałtownie na czerwony, a następnie z powrotem na niebieski i tak dalej. Zmiana koloru następuje w regularnych odstępach czasu. Aby jednocześnie zmieniać kolor, cząsteczki muszą w jakiś sposób utrzymywać ze sobą połączenie. System musi zachowywać się jako całość” (Prigozhin I., Stengers I. Order from chaos. M., 1986. P.202-203).

Oczywiście nie ma „zmowy” między cząsteczkami w dosłownym tego słowa znaczeniu i być nie może. Faktem jest, że w pewnym momencie wszystkie cząsteczki zaczęły wibrować w jednej fazie - niebieskiej, a następnie cała mieszanina nabrała niebieskiego koloru. Po pewnym czasie cząsteczki zaczęły wibrować w kolejnej fazie - fazie czerwonej, a następnie cała mieszanina zmieniała kolor na czerwony itd., aż do zakończenia działania odczynnika.

Weźmy inny przykład. Jeśli weźmiemy przezroczysty bęben cyrkowy z niebieskimi i czerwonymi kulkami i zaczniemy go obracać z określoną częstotliwością - częstotliwością czerwieni, to tak jak w przypadku cząsteczek stwierdzimy, że wszystkie kulki stały się czerwone. Jeśli zmienimy prędkość bębna na odpowiednią długość fali niebieskiej, zobaczymy, że kulki zmieniają kolor na niebieski itp.

Najbardziej ilustrującym przykładem samoorganizacji jest: Ogniwa Benarda . Są to małe heksagonalne struktury, które przy odpowiedniej różnicy temperatur mogą tworzyć się np. w warstwie masła na patelni. Gdy tylko zmieni się reżim temperaturowy, komórki rozpadają się.

Aby więc nowa struktura mogła się samoistnie ustawić, konieczne jest ustawienie odpowiednich parametrów otoczenia.

Parametry kontrolne- są to parametry środowiska, które tworzą warunki brzegowe, w których istnieje ten otwarty system (może to być reżim temperaturowy, odpowiednie stężenie substancji, częstotliwość rotacji itp.).

Opcje zamówień- jest to „odpowiedź” systemu na zmianę parametrów sterowania (restrukturyzacja systemu).

Jest oczywiste, że proces samoorganizacji nie może rozpocząć się w żadnym systemie i nie w żadnych warunkach. Zastanówmy się, w jakich warunkach może się rozpocząć proces samoorganizacji.

Warunki niezbędne do powstania samoorganizacji w różnych systemach są następujące:

1. System musi być otwarty , ponieważ układ zamknięty ostatecznie musi dojść do stanu maksymalnego nieporządku, chaosu, dezorganizacji zgodnie z II zasadą termodynamiki;

2. Otwórz układ musi znajdować się wystarczająco daleko od punktu równowagi termodynamicznej . Jeśli system jest już blisko tego punktu, to nieuchronnie się do niego zbliży i ostatecznie dojdzie do stanu całkowitego chaosu i dezorganizacji. Punkt równowagi termodynamicznej jest bowiem silnym atraktorem;

3. Podstawową zasadą samoorganizacji jest „ wyłanianie się porządku poprzez wahania” (I.Prigożyn). wahania lub przypadkowe odchylenia systemu od jakiejś średniej pozycji na początku są przez system tłumione i eliminowane. Jednak w systemach otwartych, ze względu na umacnianie się nierównowagi, odchylenia te z czasem narastają, nasilają się i ostatecznie prowadzą do „rozluźnienia” poprzedniego ładu, do chaosu systemowego. W stanie niestabilności, niestabilności system będzie szczególnie wrażliwy na warunki początkowe, wrażliwy na wahania. W tym momencie pewna fluktuacja przełamuje poziom makro systemu do poziomu mikro i wybiera dalszą ścieżkę rozwoju systemu, jego dalszą restrukturyzację. Zasadniczo niemożliwe jest przewidzenie, jak system będzie się zachowywał w stanie niestabilności, jaki zostanie wobec niego dokonany wybór. Proces ten jest określany jako zasada „wyłaniania się porządku poprzez fluktuacje”. Wahania są losowe. Dlatego staje się jasne, że pojawienie się czegoś nowego na świecie wiąże się z działaniem czynników losowych.

Na przykład społeczeństwo totalitarne w Związku Radzieckim było solidną strukturą społeczną. Natomiast informacje napływające z zagranicy o życiu innych społeczeństw, handlu (wymiana towarów) itp. zaczął powodować dewiacje w społeczeństwie totalitarnym w postaci wolnomyślicielstwa, niezadowolenia, sprzeciwu itp. Początkowo struktura społeczeństwa totalitarnego była w stanie tłumić te wahania, ale stawały się one coraz większe, a ich siła rosła, co doprowadziło do rozluźnienia i upadku starej struktury totalitarnej i zastąpienia jej nową.

I jeszcze jeden komiczny przykład: Opowieść o rzepie. Dziadek posadził rzepę. Urosła duża rzepa. Czas wyciągnąć ją z ziemi. Dziadek ciągnął i ciągnął rzepę, ale nie mógł jej wyciągnąć. Nasz system rzepy jest nadal zbyt stabilny. Dziadek wezwał babcię o pomoc. Ciągnęli, ciągnęli rzepę razem, ale nie mogli jej wyciągnąć. Wahania, które rozluźniają rzepę, stają się coraz silniejsze, ale nadal nie wystarczają, aby zniszczyć system (rzepę). Zadzwonili do swojej wnuczki, ale rzepy też nie wyciągnęli. Potem zadzwonili do psa Bug, a w końcu zadzwonili do myszy. Wydawałoby się, że mysz może podjąć wysiłek, ale była to „ostatnia słoma”, która doprowadziła do jakościowo nowej zmiany w systemie - jego upadku (rzepa została wyciągnięta z ziemi). Mysz można nazwać nieprzewidywalnym wypadkiem, który odegrał decydującą rolę, lub „drobną przyczyną wielkich wydarzeń”;

4. Powstanie samoorganizacji opiera się na: pozytywne opinie . Zgodnie z zasadą pozytywnego sprzężenia zwrotnego zmiany zachodzące w systemie nie są eliminowane, lecz intensyfikowane, kumulowane, co ostatecznie prowadzi do destabilizacji, rozluźnienia starej struktury i zastąpienia jej nową;

5. Towarzyszą procesy samoorganizacji łamanie symetrii . Symetria oznacza stabilność, niezmienność. Z drugiej strony samoorganizacja implikuje asymetrię, czyli rozwój, ewolucję;

6. Samoorganizacja może rozpocząć się tylko w dużych systemach, które mają wystarczającą liczbę elementów oddziałujących ze sobą (10 10 -10 14 elementów), czyli w systemach, które mają pewną parametry krytyczne . Dla każdego konkretnego systemu samoorganizującego się te krytyczne parametry są różne.

Wykład nr 14. Podstawowe pojęcia synergii. Umiejętność zarządzania systemami synergistycznymi.

Wybuchowe, katastroficzne procesy znane są ludzkości od dawna. Powiedzmy, że osoba podróżująca po górach wiedziała na podstawie swoich empirycznych doświadczeń, że lawina górska może się nagle zawalić, niemal od powiewu wiatru lub nieudanego kroku.

Rewolucje i kataklizmy były często wynikiem ostatniej kropli powszechnego niezadowolenia, ostatniego zdarzenia losowego, które przytłoczyło szalę. Były to typowe małe przyczyny wielkich wydarzeń.

Każdy z nas pamięta pewne sytuacje wyboru, które stanęły na drodze życia, aw decydujących momentach otwierało się przed nami kilka możliwości. Wszyscy jesteśmy włączeni w mechanizmy, gdzie w krytycznym momencie, momencie przełomowym, decydujący wybór determinuje zdarzenie losowe. A więc procesy lawinowe, społeczne kataklizmy i wstrząsy, krytyczne sytuacje wyboru na ścieżce życiowej każdego człowieka… Czy możliwe jest wyciągnięcie jednej naukowej podstawy dla tych wszystkich pozornie odmiennych faktów? W ciągu ostatnich 30 lat położono podwaliny pod taki uniwersalny model naukowy, który nazywa się synergia.

Jak widzieliśmy, synergetyka opiera się na pomysłach systematyczne, holistyczne podejście Do świata nieliniowość (tj. duża zmienność), nieodwracalność , głęboko związek między chaosem a porządkiem . Synergetyka daje nam obraz złożony świat , który nie jest, ale twarzowy nie tylko istniejący, ale stale pojawiające się . Ten świat ewoluuje nieliniowe prawa , To jest pełne nieoczekiwany , nieprzewidywalny zakręty, związane z wyborem dalszej ścieżki rozwoju.

Temat synergii są mechanizmy samoorganizacji . Są to mechanizmy tworzenia i niszczenia struktur, mechanizmy zapewniające przejście od chaosu do porządku i odwrotnie. Mechanizmy te nie zależą od specyfiki elementów systemu. Są nieodłączne od świata nieożywionego i natury, człowieka i społeczeństwa. Synergetyka jest zatem uznawana za interdyscyplinarny obszar badań naukowych.

Synergetyka, jak każda inna nauka, ma swój własny język, własny system pojęć. Są to takie pojęcia jak „atraktor”, „bifurkacja”, „obiekt fraktalny”, „chaos deterministyczny” i inne. Pojęcia te powinny stać się dostępne dla każdego wykształconego człowieka, zwłaszcza że mogą znaleźć odpowiednie odpowiedniki w nauce i kulturze.

Podstawowymi pojęciami synergii są pojęcia „chaosu” i „porządku”.

Zamówienie- jest to zestaw elementów o dowolnej naturze, między którymi istnieją stabilne (regularne) relacje, które powtarzają się w przestrzeni i czasie. Na przykład formacja żołnierzy maszerujących w paradzie.

Chaos- zbiór elementów, pomiędzy którymi nie ma stałych, powtarzających się relacji. Na przykład tłum ludzi biegających w panice.

Pojęcie „atraktora” blisko koncepcji cele. Pojęcie to może objawiać się jako celowość, jako kierunek działania systemu, jako stabilny względnie końcowy stan. W synergii atraktor rozumiany jest jako względnie stabilny stan układu, który niejako przyciąga różnorodność trajektorii układu określone przez różne warunki początkowe. Jeśli układ wpadnie w stożek atraktora, to nieuchronnie ewoluuje do tego względnie stabilnego stanu. Na przykład, niezależnie od początkowej pozycji piłki, potoczy się ona na dno dołu. Stan spoczynku kuli na dnie dołu jest atraktorem ruchu kuli.

Atraktory podzielony na prosty oraz dziwny .

Prosty atraktor(atraktor) to stan graniczny zlecenia. System buduje porządek i poprawia go nie do nieskończoności, ale do poziomu wyznaczonego przez prosty atraktor.

dziwny atraktor to stan graniczny chaotyzacji systemu. System jest chaotyczny, rozpada się też nie w nieskończoność, ale do poziomu wyznaczonego przez dziwny atraktor.

pojęcie rozwidlenie w tłumaczeniu z angielskiego oznacza widelec z dwoma zębami - befork. Zwykle mówią nie o samym bifurkacji, ale o punkty rozwidlenia . Zmysł synergiczny punkty rozwidlenia jest - to jest rozgałęzienie możliwych ścieżek ewolucji systemu .Idealny wybór, przechodząc przez punkty rozgałęzienia, zamyka inne ścieżki i tym samym czyni proces ewolucyjny nieodwracalnym. .

System nieliniowy można zdefiniować jako system zawierający bifurkacje.

Bardzo ważne dla synergii jest nieliniowość . Pod nieliniowość Rozumiesz:

1. Możliwość wyboru sposobu rozwoju systemu (przyjmuje się, że system ma nie jeden sposób rozwoju, ale kilka);

2. Niewspółmierność naszego wpływu na system i uzyskany w nim wynik. Zgodnie z przysłowiem „mysz urodzi górę”.

Co w synergii nazywa się "rozwidlenie ” ma głębokie analogie w kulturze. Kiedy bajkowy rycerz stoi, myśląc o przydrożnym kamieniu na rozwidleniu dróg, a wybór ścieżki zadecyduje o jego przyszłym losie, jest to w istocie wizualno-figuratywne przedstawienie rozwidlenia w życiu człowieka. Ewolucja gatunków biologicznych, reprezentowana jako drzewo ewolucyjne , wyraźnie ilustruje rozgałęzione ścieżki ewolucji przyrody ożywionej.

> Śmierć cieplna

Badać hipoteza śmierci cieplnej wszechświata. Zapoznaj się z pojęciem i teorią śmierci cieplnej, rolą entropii Wszechświata, równowagą termodynamiczną, temperaturą.

Entropia wszechświata stale rośnie. Jego celem jest równowaga termodynamiczna, która doprowadzi do: śmierć cieplna.

Zadanie edukacyjne

Rozważ procesy prowadzące do problemu śmierci cieplnej Wszechświata.

Kluczowe punkty

We wczesnym wszechświecie cała materia i energia były łatwo wymienne i identyczne z natury.
Wraz ze wzrostem entropii coraz mniej energii otwierało pracę.
Wszechświat dąży do równowagi termodynamicznej - maksymalnej entropii. To jest śmierć cieplna i koniec działania wszystkiego.

Semestry

Asteroida jest naturalnym ciałem stałym o rozmiarach mniejszych od planety i nie działa jak kometa.
Entropia jest miarą rozkładu jednorodnej energii w systemie.
Geotermalna - odnosi się do energii cieplnej pochodzącej z głębokich zbiorników ziemnych.

We wczesnym wszechświecie materia i energia miały identyczną naturę i można je było łatwo wymieniać. Oczywiście grawitacja odgrywała główną rolę w wielu procesach. Wydawało się to niekonsekwentne, ale cała przyszła energia wszechświata została ofiarowana do pracy.

Przestrzeń ewoluowała, pojawiły się różnice temperatur, stwarzając więcej możliwości pracy. Gwiazdy przewyższają w ogrzewaniu planety, które wyprzedzają asteroidy, a te są cieplejsze niż próżnia. Wiele z nich stygnie z powodu gwałtownej interferencji (wybuch jądrowy w pobliżu gwiazd, aktywność wulkaniczna w pobliżu Ziemi itp.). Jeśli nie dostaniesz dodatkowej energii, to ich dni są policzone. Poniżej znajduje się mapa wszechświata.

Jest to bardzo młody Wszechświat z fluktuacjami temperatury (podświetlonymi kolorami), odpowiadającymi ziarnom, które stały się galaktykami

Im wyższa entropia, tym mniej energii poszło na pracę. Ziemia ma duże rezerwy energii (kopalne i paliwa jądrowe), ogromne różnice temperatur (energia wiatru), energię geotermalną ze względu na różnicę znaków temperatury warstw ziemi i energię pływów wody. Ale część ich energii nigdy nie pójdzie do pracy. W rezultacie wszystkie rodzaje paliwa ulegną wyczerpaniu, a temperatury wyrównają się.

Wszechświat jest postrzegany jako układ zamknięty, więc entropia przestrzenna zawsze rośnie, a ilość energii dostępnej do pracy maleje. W końcu, kiedy wybuchną wszystkie gwiazdy, wszystkie formy energii potencjalnej zostaną zużyte, a temperatury wyrównają się, praca staje się po prostu niemożliwa.

Nasz Wszechświat dąży do równowagi termodynamicznej (maksymalnej entropii). Często ten scenariusz jest określany jako śmierć cieplna – zaprzestanie wszelkiej działalności. Ale przestrzeń wciąż się rozszerza, a koniec jest wciąż za daleko. Za pomocą obliczeń czarnej dziury okazało się, że entropia będzie się utrzymywać przez kolejne 10100 lat.

Druga zasada (początek) termodynamiki mówi, że energia wewnętrzna ciepła (ciepła) nie może samodzielnie przenosić się z mniej nagrzanego obiektu do bardziej nagrzanego obiektu.

W wyniku Drugiej Zasady Termodynamiki każdy układ fizyczny, który nie wymienia energii z innymi układami, dąży do najbardziej prawdopodobnego stanu równowagi – do stanu o najwyższej entropii (wartości charakteryzującej stopień nieuporządkowania i stan termiczny system fizyczny). Prawo to zostało po raz pierwszy opisane przez Sadi Carnota w 1824 roku. W konsekwencji już w 1852 roku William Kelvin postawił hipotezę o przyszłej „śmierci termicznej Ziemi” w trakcie procesu ochładzania naszej planety do stanu martwego. W 1865 Rudolf Clausius rozszerzył tę hipotezę na cały wszechświat.

W 1872 roku austriacki fizyk Ludwig Boltzmann spróbował określić entropię za pomocą wzoru S = k * ln W (gdzie S to entropia, k to stała Boltzmanna, W to liczba mikrostanów realizujących makrostan. Mikrostan to stan pojedynczego składnika systemu, a makrostanu — stan systemu jako całości.

Jeszcze większym dowodem na słuszność tej hipotezy było odkrycie promieniowania cieplnego Wszechświata, które powstało podczas rekombinacji (połączenia protonów i elektronów w atomy) pierwotnego wodoru, która nastąpiła po 379 tysiącach lat. Proces rekombinacji zachodzi w temperaturze 3 tys. Kelwinów, podczas gdy aktualna temperatura kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła, wyznaczona z jego maksimum, wynosi zaledwie 2,7 Kelwina. Badania CMB wykazały, że jest on izotropowy (jednorodny) dla dowolnego kierunku na niebie na poziomie 99,999%.

Obserwacje astronomiczne pozwalają na budowę tzw. diagram Madau, który pokazuje zależność tempa powstawania gwiazd od .

Badanie statystyk kwazarów (jąder aktywnych galaktyk) umożliwia niezależne oszacowanie tempa powstawania gwiazd. Przegląd 2DF, przeprowadzony w latach 1997-2002 na australijskim teleskopie AAT, przebadał około 10 tysięcy kwazarów na obszarze nieba o powierzchni 1,5 tysiąca stopni kwadratowych w rejonach obu biegunów galaktycznych.

Kolejnym dowodem na słuszność teorii przyszłej „termicznej śmierci Wszechświata” były badania fizyki jądrowej, które wykazały, że energia wiązania nukleonów (protonów i neutronów) w jądrze wzrasta wraz z ich liczbą w jądrze większości pierwiastki chemiczne wzrasta.

Konsekwencją tej zależności było to, że reakcje termojądrowe z udziałem lżejszych pierwiastków chemicznych (na przykład wodoru i helu) prowadzą do uwolnienia znacznie większej ilości energii we wnętrzach gwiazd niż reakcje termojądrowe z udziałem cięższych pierwiastków chemicznych. Ponadto badania teoretyczne pod koniec XX wieku sugerowały, że nie są one wieczne, ale stopniowo odparowują pod wpływem działania (hipotetyczne promieniowanie czarnych dziur, które składa się głównie z fotonów).

Argumenty przeciwko hipotezie „śmierci cieplnej” Wszechświata

Wątpliwości co do słuszności hipotezy o nieuchronnej „śmierci termicznej Wszechświata” w przyszłości można podzielić na kilka punktów (patrz ilustracja teorii Wielkiego Rozdarcia Wszechświata).

Istnieje niepewność w przewidywaniu przyszłych zmian objętości naszego wszechświata. Istnieje zarówno teoria Wielkiego Rozdarcia Wszechświata (przyspieszona ekspansja Wszechświata do nieskończoności), jak i teoria Wielkiego Ściskania Wszechświata (w przyszłości Wszechświat zacznie się kurczyć). Niepewność między tymi opcjami jest spowodowana niedawnymi odkryciami tajemniczej ciemnej materii i energii.

Istnieje niepewność co do liczby istniejących Wszechświatów i możliwości komunikacji między nimi. Z jednej strony paradoks fotometryczny (paradoks Szezo-Olbersa) ciemnego nieba mówi o skończoności wielkości i wieku naszego Wszechświata, a także o braku jego związku z innymi Wszechświatami.

Z drugiej strony z zasady przeciętności (zasada kopernikańska) wynika, że nasz Wszechświat nie jest unikalny i musi istnieć nieskończona liczba innych Wszechświatów o innym zestawie stałych fizycznych. Ponadto współczesna fizyka dopuszcza istnienie tuneli czasoprzestrzennych (tuneli czasoprzestrzennych) pomiędzy różnymi Wszechświatami.

Kiedy zwykła substancja jest chłodzona (jej przejście do stanu stałego), jej entropia nie wzrasta, ale raczej maleje:

Kluczowymi punktami teorii „śmierci termicznej” Wszechświata są możliwość rozpadu protonu i istnienie „promieniowania Hawkinga”, ale te hipotetyczne zjawiska nie zostały jeszcze udowodnione eksperymentalnie.

Istnieje duża niepewność co do wpływu życia i inteligencji na dynamikę entropii Wszechświata. W kwestii wpływu nieinteligentnych form życia na entropię Wszechświata nie ma wątpliwości, że życie zmniejsza entropię. Jako dowód na to możemy przytoczyć fakty o bardziej złożonej naturze organizmów żywych w porównaniu z jakimikolwiek nieorganicznymi chemikaliami. Powierzchnia naszej planety ze względu na biosferę wygląda znacznie bardziej zróżnicowana w porównaniu z „martwą” powierzchnią, czyli . Ponadto najprostsze organizmy żywe przejawiają się w czynności wzbogacania atmosfery ziemskiej w tlen (tlen biogenny), a także w generowaniu bogatych złóż mineralnych (biogeneza).

Jednocześnie bez odpowiedzi pozostaje pytanie: czy inteligentne życie (czyli człowiek) zwiększa czy zmniejsza entropię Wszechświata? Z jednej strony ludzki mózg to najbardziej złożona forma znana wśród żywych organizmów, a także fakt, że postęp naukowy i technologiczny pozwolił ludziom osiągnąć niespotykane dotąd wyżyny wiedzy i projektowania, w tym syntezy pierwiastków chemicznych i cząstek elementarnych, które nie są obserwowane w naturze. Współczesna cywilizacja ludzka jest w stanie zapobiegać poważnym klęskom żywiołowym (pożary lasów, powodzie, masowe epidemie itp.) i jest o krok od możliwości zapobiegania katastrofom planetarnym (spadające małe asteroidy i komety).

Z drugiej strony cywilizację ludzką wyróżniają także tendencje „entropiczne”. Niszczycielska moc arsenałów broni rośnie wraz ze wzrostem liczby niebezpiecznych przemysłów chemicznych i nuklearnych, przemysł wydobywczy w ciągu zaledwie kilkudziesięciu lat jest w stanie zdewastować złoża mineralne, które nagromadziły się na planecie przez wiele setek milionów lat. Rozwój rolnictwa doprowadził do wylesienia znacznej części powierzchni naszej planety, a także przyczynia się do degradacji i zaplątania gleby. Kłusownictwo, emisje gazów cieplarnianych (możliwe zakwaszenie oceanów) itp. gwałtownie zmniejszają bioróżnorodność naszej planety, w związku z czym ekolodzy klasyfikują obecny czas jako nowe masowe wymieranie. Ponadto w ostatnich dziesięcioleciach nastąpił silny spadek liczby urodzeń w najbardziej rozwiniętych krajach, możliwe, że ta sytuacja demograficzna była wynikiem zaporowej komplikacji życia ludzkiej cywilizacji.

W związku z tymi wszystkimi trendami najbliższa przyszłość cywilizacji ludzkiej przedstawia ogromną ilość możliwości: od epickiego obrazu kolonizacji kosmosu całej galaktyki, wraz z budową sfer Dysona, powstanie sztucznej inteligencji i nawiązanie kontaktu z istotami pozaziemskimi. cywilizacje, do powrotu do wiecznego średniowiecza na planecie o podkopanych zasobach mineralnych i biologicznych. Paradoks Fermiego (Wielka cisza Wszechświata) dodaje jeszcze więcej niepewności do pytania o wpływ życia i umysłu na dynamikę entropii Wszechświata, ponieważ istnieje ogromny zakres jego wyjaśnienia: od ogromnej rzadkości biosfery i inteligentne cywilizacje we Wszechświecie do hipotezy, że nasza Ziemia jest rodzajem „rezerwy” lub „matrycy” w świecie inteligentnych supercywilizacji.

Współczesna idea „śmierci cieplnej” Wszechświata

Obecnie fizycy rozważają następującą sekwencję ewolucji Wszechświata w przyszłości, podlegającej jego dalszej ekspansji w obecnym tempie:

1-100 bilionów (1012) lat - zakończenie formowania się gwiazd we Wszechświecie i wyginięcie nawet najnowszych czerwonych karłów. Po tym momencie we Wszechświecie pozostaną jedynie gwiezdne pozostałości: czarne dziury, gwiazdy neutronowe i białe karły.
1 biliard (1015) lat - wszystkie planety opuszczą swoje orbity wokół gwiazd z powodu perturbacji grawitacyjnych spowodowanych bliskimi przelotami innych gwiazd.
10-100 trylionów (1018) lat - wszystkie planety, brązowe karły i gwiezdne pozostałości opuszczą swoje galaktyki z powodu ciągłych perturbacji grawitacyjnych.
100 trylionów (1018) lat - przybliżony czas upadku Ziemi na Słońce z powodu emisji fal grawitacyjnych, jeśli Ziemia przetrwała etap czerwonego olbrzyma i pozostała na swojej orbicie.
2 anwiginlionów (1066) lat - przybliżony czas całkowitego wyparowania czarnej dziury o masie Słońca.
17 septecillion (10105) lat to przybliżony czas całkowitego odparowania czarnej dziury o masie 10 bilionów mas Słońca. To koniec ery czarnych dziur.

W przyszłości przyszłość Wszechświata dzieli się na dwie możliwe opcje, w zależności od tego, czy proton jest stabilną cząstką elementarną, czy nie:

A) Proton jest niestabilną cząstką elementarną;
A1) 10 decylionów (1033) lat - najmniejszy możliwy okres półtrwania protonu według eksperymentów fizyków jądrowych na Ziemi;
A2) 2 undecylionów (1036) lat - najmniejszy możliwy czas rozpadu wszystkich protonów we Wszechświecie;
A3) 100 dodecylionów (1039) lat to najdłuższy możliwy okres półtrwania protonu, co wynika z hipotezy, że Wielki Wybuch wyjaśniają inflacyjne teorie kosmologiczne, a rozpad protonu jest spowodowany tym samym procesem, który odpowiada za przewaga barionów nad antybarionami we wczesnym Wszechświecie;
A4) 30 tredecylionów (1041) lat to maksymalny możliwy czas rozpadu wszystkich barionów we Wszechświecie. Po tym czasie powinna rozpocząć się era czarnych dziur, ponieważ pozostaną one jedynymi istniejącymi obiektami niebieskimi we Wszechświecie;
A5) 17 siedemnaście miliardów (10105) lat to przybliżony czas całkowitego odparowania nawet najbardziej masywnych czarnych dziur. To czas końca ery czarnych dziur i początek ery wiecznej ciemności, w której wszystkie obiekty Wszechświata rozpadły się na cząstki subatomowe i zwolniły do najniższego poziomu energetycznego.

B) Proton jest stabilną cząstką elementarną;

B1) 100 winitylionów (1063) lat - czas, w którym wszystkie ciała w postaci stałej, nawet w stanie zera absolutnego, zamieniają się w stan „płynny”, wywołany efektem tunelowania kwantowego - migracji do innych części sieci krystalicznej;

B2) 101500 lat - pojawienie się hipotetycznych gwiazd żelaznych w wyniku procesów zimnej nukleosyntezy, przechodzącej przez tunelowanie kwantowe, podczas którego lekkie jądra przekształcają się w najbardziej stabilny izotop - Fe56 (według innych źródeł najbardziej stabilnym izotopem jest nikiel- 62, który ma najwyższą energię wiązania.). Jednocześnie ciężkie jądra zamieniają się również w żelazo w wyniku rozpadu radioaktywnego;

B3) 10 na 1026 - 10 na 1076 lat - oszacowanie zakresu czasu, w którym cała materia we wszechświecie akreuje w czarne dziury.

Era czarnych dziur

I podsumowując, możemy zauważyć założenie, że po 10 na 10120 lat cała materia we Wszechświecie osiągnie minimalny stan energetyczny. Oznacza to, że będzie to hipotetyczny początek „śmierci termicznej” Wszechświata. Ponadto matematycy mają koncepcję czasu powrotu Poincare.

Pojęcie to oznacza prawdopodobieństwo, że prędzej czy później jakakolwiek część systemu powróci do swojego pierwotnego stanu. Dobrą ilustracją tej koncepcji jest przypadek, gdy w naczyniu podzielonym przegrodą na dwie części jedna z części zawiera pewien gaz. Jeśli przegroda zostanie usunięta, prędzej czy później nadejdzie czas, kiedy wszystkie cząsteczki gazu znajdą się w oryginalnej połowie naczynia. Szacuje się, że dla naszego Wszechświata czas powrotu Poincare jest fantastycznie długi.

Teoria „śmierci cieplnej” wszechświata stała się popularna w kulturze popularnej. Dobrą ilustracją tej teorii był klip grupy Liczby zespolone: „Nieuchronność”, a także opowiadanie science fiction Isaaca Asimova „Ostatnie pytanie”.

Jest mało prawdopodobne, aby wśród ogółu społeczeństwa przeprowadzono sondaże socjologiczne na temat: Dlaczego interesuje Cię wiedza o Wszechświecie? Ale jest bardzo prawdopodobne, że większość zwykłych ludzi, którzy nie zajmują się badaniami naukowymi, jest zaniepokojona osiągnięciami współczesnych naukowców w dziedzinie badania Wszechświata tylko w związku z jednym problemem - czy nasz Wszechświat jest skończony, a jeśli tak, to kiedy się spodziewać powszechna śmierć? Jednak takie pytania interesują nie tylko zwykłych ludzi: od prawie półtora wieku naukowcy również spierają się na ten temat, omawiając teorię śmierci cieplnej Wszechświata.

Czy wzrost energii prowadzi do śmierci?

W rzeczywistości teoria śmierci cieplnej Wszechświata wynika logicznie z termodynamiki i prędzej czy później musiała zostać wyrażona. Ale zostało to wyrażone na wczesnym etapie współczesnej nauki, w połowie XIX wieku. Jego istotą jest zapamiętanie podstawowych pojęć i praw Wszechświata i zastosowanie ich do samego Wszechświata oraz do zachodzących w nim procesów. Tak więc z punktu widzenia termodynamiki klasycznej Wszechświat można uznać za zamknięty układ termodynamiczny, czyli układ, który nie wymienia energii z innymi układami.

Nie ma powodu, by sądzić, argumentują zwolennicy teorii śmierci cieplnej, że Wszechświat może wymieniać energię z dowolnym układem poza nim, ponieważ nie ma dowodów na to, że poza Wszechświatem istnieje coś jeszcze. Następnie do Wszechświata, jak do każdego zamkniętego układu termodynamicznego, obowiązuje druga zasada termodynamiki, która jest jednym z głównych postulatów współczesnego światopoglądu naukowego. Druga zasada termodynamiki mówi, że zamknięte układy termodynamiczne dążą do najbardziej prawdopodobnego stanu równowagi, czyli do stanu o maksymalnej entropii. W przypadku Wszechświata oznacza to, że przy braku „kanałów do wyprowadzania” energii najbardziej prawdopodobnym stanem równowagi jest stan przemiany wszystkich rodzajów energii w ciepło. A to oznacza równomierny rozkład energii cieplnej w całej materii, po którym ustaną wszystkie znane procesy makroskopowe we Wszechświecie, Wszechświat będzie wydawał się sparaliżowany, co oczywiście doprowadzi do zakończenia życia.

Wszechświat nie jest tak łatwo umrzeć śmiercią cieplną

Jednak konwencjonalna mądrość, że wszyscy naukowcy są pesymistami i mają tendencję do rozważania tylko najbardziej niekorzystnych opcji, jest niesprawiedliwa. Gdy tylko sformułowano teorię śmierci cieplnej Wszechświata, społeczność naukowa natychmiast zaczęła szukać argumentów, aby ją obalić. A argumenty zostały znalezione w dużej liczbie. Przede wszystkim i pierwszą z nich była opinia, że Wszechświata nie można traktować jako układu zdolnego do ciągłego przebywania w stanie równowagi. Nawet biorąc pod uwagę drugą zasadę termodynamiki, Wszechświat może generalnie osiągnąć stan równowagi, ale na poszczególnych jego odcinkach mogą występować fluktuacje, czyli pewne emisje energii. Wahania te nie pozwalają na rozpoczęcie procesu przekształcania wszystkich rodzajów energii w wyłącznie energię cieplną.

Inna opinia, która sprzeciwia się teorii śmierci cieplnej, wskazuje na następującą okoliczność: gdyby druga zasada termodynamiki rzeczywiście stosowała się do Wszechświata w stopniu absolutnym, to śmierć cieplna nadeszłaby dawno temu. Skoro bowiem Wszechświat istnieje nieograniczony czas, to zgromadzona w nim energia powinna już wystarczyć na śmierć cieplną. Ale jeśli wciąż brakuje energii, to Wszechświat jest niestabilnym, rozwijającym się systemem, to znaczy rozszerza się. W konsekwencji nie może w tym przypadku być zamkniętym układem termodynamicznym, ponieważ zużywa energię na własny rozwój i ekspansję.

Wreszcie współczesna nauka kwestionuje teorię śmierci cieplnej Wszechświata z innych stanowisk. Pierwsza to ogólna teoria względności. , zgodnie z którym Wszechświat jest układem znajdującym się w zmiennym polu grawitacyjnym. Z tego wynika, że jest niestabilny, a prawo wzrostu entropii, czyli ustanowienie stanu równowagi Wszechświata, jest niemożliwe. W końcu dzisiejsi naukowcy są zgodni co do tego, że wiedza ludzkości o Wszechświecie nie wystarczy, aby jednoznacznie stwierdzić, że jest to zamknięty układ termodynamiczny, czyli nie ma on kontaktów z jakimiś układami zewnętrznymi. Dlatego nie jest jeszcze możliwe ostateczne potwierdzenie lub obalenie teorii śmierci cieplnej Wszechświata.

Aleksander Babicki

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ

Państwowa instytucja edukacyjna

Wyższe wykształcenie zawodowe

Rosyjski Państwowy Uniwersytet Handlowo-Ekonomiczny

INSTYTUT UFIMSKY

Wydział Prawa i Kształcenia na Odległość

Kształcenie na odległość (5,5 roku)

Specjalność „Analiza i audyt księgowy”

Kurs pracy

Temat: Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych

Nazwisko: Sitdikova

Imię: Elvira

Drugie imię: Zakievna

Praca kontrolna wysłana na uczelnię

Nazwisko nauczyciela: Khamidullin Yavdat Nakipovich

Wstęp

1.1 Pojawienie się idei T.S.V.

2. Prawo rosnącej entropii

2.2 Możliwość entropii we Wszechświecie

3. Śmierć termiczna Wszechświata w naukowym obrazie Świata

3.1 Paradoks termodynamiczny

3.2 Paradoks termodynamiczny w relatywistycznych modelach kosmologicznych

3.3 Paradoks termodynamiczny w kosmologii i postnieklasyczny obraz świata

Wniosek

Literatura

Wstęp

Śmierć termiczna Wszechświata (T.S.V.) to wniosek, że wszystkie rodzaje energii we Wszechświecie muszą ostatecznie zamienić się w energię ruchu termicznego, która zostanie równomiernie rozłożona w substancji Wszechświata, po czym zatrzymają się wszystkie procesy makroskopowe to. Wniosek ten sformułował R. Clausius (1865) na podstawie drugiej zasady termodynamiki. Zgodnie z drugim prawem każdy układ fizyczny, który nie wymienia energii z innymi układami (taka wymiana jest oczywiście wykluczona dla całego Wszechświata) zmierza do najbardziej prawdopodobnego stanu równowagi – do tzw. stanu z maksymalną entropią. Taki stan odpowiadałby T.S.V. Jeszcze przed powstaniem nowoczesnej kosmologii podejmowano liczne próby obalenia wniosku o T.S.W. Najsłynniejszą z nich jest hipoteza o fluktuacjach L. Boltzmanna (1872), zgodnie z którą Wszechświat jest wiecznie w stanie izotermicznym równowagi, ale zgodnie z prawem przypadku, czasami w jednym miejscu, to w innym, odchylenia od tego czasami występuje stan; występują rzadziej, im większy obszar uchwycony i większy stopień odchylenia. Współczesna kosmologia ustaliła, że nie tylko wniosek dotyczący TSV jest błędny, ale również wczesne próby obalenia go są błędne. Wynika to z nieuwzględnienia istotnych czynników fizycznych, a przede wszystkim grawitacji. Biorąc pod uwagę grawitację, jednorodny izotermiczny rozkład materii nie jest bynajmniej najbardziej prawdopodobny i nie odpowiada maksimum entropii. Obserwacje pokazują, że Wszechświat jest mocno niestacjonarny. Rozszerza się, a substancja, prawie jednorodna na początku ekspansji, później pod wpływem sił grawitacyjnych rozpada się na oddzielne obiekty, powstają gromady galaktyk, galaktyki, gwiazdy i planety. Wszystkie te procesy są naturalne, idą wraz ze wzrostem entropii i nie wymagają naruszenia praw termodynamiki. Nawet w przyszłości, biorąc pod uwagę grawitację, nie doprowadzą do jednorodnego stanu izotermicznego Wszechświata - do T.S.V. Wszechświat jest zawsze niestatyczny i nieustannie ewoluuje. Paradoks termodynamiczny w kosmologii, sformułowany w drugiej połowie XIX wieku, od tego czasu nieustannie ekscytuje społeczność naukową. Faktem jest, że dotknął najgłębszych struktur naukowego obrazu świata. Chociaż liczne próby rozwiązania tego paradoksu zawsze prowadziły do częściowych sukcesów, to jednak generowały nowe, nietrywialne, fizyczne idee, modele i teorie. Paradoks termodynamiczny jest niewyczerpanym źródłem nowej wiedzy naukowej. Jednocześnie jego formacja naukowa okazała się uwikłana w wiele uprzedzeń i zupełnie błędnych interpretacji. Potrzebujemy nowego spojrzenia na ten pozornie dobrze zbadany problem, który w post-nieklasycznej nauce nabiera niekonwencjonalnego znaczenia.

1. Idea Śmierci Cieplnej Wszechświata

1.1 Pojawienie się idei T.S.V.

Groźba śmierci termicznej Wszechświata, jak powiedzieliśmy wcześniej, została wyrażona w połowie XIX wieku. Thomsona i Clausiusa, kiedy sformułowano prawo wzrostu entropii w procesach nieodwracalnych. Śmierć termiczna to taki stan materii i energii we Wszechświecie, kiedy zanikają gradienty charakteryzujących je parametrów. Rozwój zasady nieodwracalności, zasady zwiększania entropii, polegał na rozszerzeniu tej zasady na cały Wszechświat, czego dokonał Clausius.

Zgodnie więc z drugim prawem wszystkie procesy fizyczne przebiegają w kierunku przepływu ciepła z ciał gorętszych do mniej gorących, co oznacza, że proces wyrównywania temperatury we Wszechświecie postępuje powoli, ale pewnie. W konsekwencji w przyszłości można spodziewać się zaniku różnic temperatur i przemiany całej energii świata w energię cieplną, równomiernie rozłożoną we Wszechświecie. Konkluzja Clausiusa była następująca:

1. Energia świata jest stała

2. Entropia świata dąży do maksimum.

Zatem śmierć termiczna Wszechświata oznacza całkowite ustanie wszystkich procesów fizycznych na skutek przejścia Wszechświata do stanu równowagi z maksymalną entropią.

Boltzmann, który odkrył związek między entropią S a wagą statystyczną P, uważał, że obecny niejednorodny stan Wszechświata jest wielką fluktuacją*, choć prawdopodobieństwo jej wystąpienia jest znikome. Współcześni Boltzmannowi nie uznawali jego poglądów, co doprowadziło do ostrej krytyki jego pracy i najwyraźniej doprowadziło do choroby i samobójstwa Boltzmanna w 1906 roku.

Wracając do wstępnych sformułowań idei śmierci termicznej Wszechświata, widać, że nie odpowiadają one pod każdym względem ich dobrze znanym interpretacjom, przez pryzmat, przez który te sformułowania są zwykle przez nas postrzegane. Zwyczajowo mówi się o teorii śmierci cieplnej lub paradoksie termodynamicznym W. Thomsona i R. Clausiusa.

Ale po pierwsze, odpowiadające myśli tych autorów nie pokrywają się we wszystkim, a po drugie, poniższe stwierdzenia nie zawierają ani teorii, ani paradoksu.

W. Thomson, analizując ogólną tendencję do rozpraszania energii mechanicznej przejawiającą się w przyrodzie, nie rozciągnął jej na cały świat. Ekstrapolował zasadę wzrostu entropii tylko na wielkoskalowe procesy zachodzące w przyrodzie. Wręcz przeciwnie, Clausius zaproponował ekstrapolację tej zasady właśnie na Wszechświat jako całość, który działał dla niego jako wszechogarniający system fizyczny. Według Clausiusa „ogólny stan Wszechświata musi się coraz bardziej zmieniać” w kierunku wyznaczonym przez zasadę rosnącej entropii, a zatem stan ten musi stale zbliżać się do pewnego stanu granicznego. Być może po raz pierwszy aspekt termodynamiczny w kosmologii został zidentyfikowany przez Newtona. To on zauważył efekt "tarcia" w mechanizmie zegarowym wszechświata - trend, który w połowie XIX wieku. nazwał wzrostem entropii. W duchu swoich czasów Newton wezwał pomoc Pana Boga. To on został wyznaczony przez Sir Izaaka do monitorowania nakręcania i naprawy tych „zegarków”.

W ramach kosmologii paradoks termodynamiczny został rozpoznany w połowie XIX wieku. Dyskusja o paradoksie zrodziła szereg błyskotliwych pomysłów o szerokim znaczeniu naukowym ("Schrödingerowe" wyjaśnienie "antyentropii" życia L. Boltzmanna; jego wprowadzenie do termodynamiki fluktuacji, których fundamentalne konsekwencje w fizyce nie zostały dotychczas wyczerpane, jego własna, wspaniała hipoteza o fluktuacjach kosmologicznych, wykraczająca poza ramy pojęciowe, których fizyka w zagadnieniu „śmierci termicznej” Wszechświata jeszcze nie ujawniła, głęboka i innowacyjna, ale jednak historycznie ograniczona interpretacja fluktuacji Drugi Początek.

1.2 Spojrzenie na T.S.W. z XX wieku

Obecny stan nauki jest również niezgodny z założeniem śmierci cieplnej wszechświata. Przede wszystkim wniosek ten dotyczy systemu izolowanego i nie jest jasne, dlaczego Wszechświat można przypisać takim systemom.

We Wszechświecie istnieje pole grawitacyjne, którego Boltzmann nie wziął pod uwagę, a które jest odpowiedzialne za pojawianie się gwiazd i galaktyk: siły grawitacyjne mogą prowadzić do powstania struktury z chaosu, mogą dać początek Gwiazdom z Kosmosu pył. Dalszy rozwój termodynamiki, a wraz z nim idea T.S.V. W XIX wieku sformułowano główne założenia (początki) termodynamiki układów izolowanych. W pierwszej połowie XX wieku termodynamika rozwijała się głównie nie w głąb, ale wszerz, powstały różne jej sekcje: techniczne, chemiczne, fizyczne, biologiczne itp. termodynamika. Dopiero w latach 40. pojawiły się prace dotyczące termodynamiki układów otwartych w pobliżu punktu równowagi, a w latach 80. pojawiła się synergetyka. Te ostatnie można interpretować jako termodynamikę układów otwartych oddalonych od punktu równowagi. Tak więc współczesne nauki przyrodnicze odrzucają koncepcję „śmierci termicznej” w odniesieniu do Wszechświata jako całości. Faktem jest, że Clausius uciekł się w swoim rozumowaniu do następujących ekstrapolacji:

1. Wszechświat uważany jest za system zamknięty.

2. Ewolucję świata można opisać jako zmianę jego stanów.

entropia wszechświata śmierć ciepła

Ma to sens dla świata jako całego stanu o maksymalnej entropii, jak również dla każdego skończonego systemu. Ale zasadność tych ekstrapolacji sama w sobie jest wysoce wątpliwa, chociaż problemy z nimi związane stanowią również trudności dla współczesnych nauk fizycznych.