Грозит ли Вселенной тепловая смерть?

Астрономы посчитали суммарную энтропию - меру хаоса - во Вселенной. В результате им удалось установить, что одними из главных источников «беспорядка» в космосе являются сверхмассивные черные дыры. Статья ученых выйдет в журнале The Astrophysical Journal.

В рамках работы астрономы вычисляли так называемую термодинамическую энтропию, которая является функцией возможного количества состояний системы. Выяснилось, что во Вселенной в настоящее время порядка 10104 единиц энтропии, что на 1-3 порядка больше предыдущих оценок этой величины.

Подобный разброс, по словам ученых, обусловлен тем, что в новой работе они использовали самые современные астрономические данные, а также учитывали вклад темной материи. В частности, им удалось установить, что сверхмассивные черные дыры в галактиках вносят существенный вклад в суммарную энтропию.

По словам ученых, энтропия напрямую связана с тепловой смертью Вселенной. Этот термин описывает такое состояние замкнутой термодинамической системы (в данном случае Вселенной), при котором энтропия максимальна. В таком состоянии внутри невозможны тепловые процессы, в том числе и поддерживающие жизнь.

Многие специалисты, однако, отмечают, что энтропию черных дыр можно не учитывать. Дело в том, что «хаос» дыр оказывается надежно заперт мощнейшей гравитацией, в результате чего эти объекты слабо влияют на перераспределение тепла во Вселенной.

Для справки: "Тепловая смерть" Вселенной (ТСВ), ошибочный вывод о том, что все виды энергии во Вселенной в конце концов должны перейти в энергию теплового движения, которая равномерно распределится по веществу Вселенной, после чего в ней прекратятся все макроскопические процессы.

Этот вывод был сформулирован Р. Клаузиусом (1865) на основе второго начала термодинамики. Согласно второму началу, любая физическая система, не обменивающаяся энергией с другими системами (для Вселенной в целом такой обмен, очевидно, исключен), стремится к наиболее вероятному равновесному состоянию — к так называемому состоянию с максимумом энтропии. Такое состояние соответствовало бы ТСВ.

Ещё до создания современной космологии были сделаны многочисленные попытки опровергнуть вывод о ТСВ. Наиболее известна из них флуктуационная гипотеза Л. Больцмана (1872), согласно которой Вселенная извечно пребывает в равновесном изотермическом состоянии, но по закону случая то в одном, то в другом её месте иногда происходят отклонения от этого состояния; они происходят тем реже, чем большую область захватывают и чем значительнее степень отклонения. Современной космологией установлено, что ошибочен не только вывод о ТСВ, но ошибочны и ранние попытки его опровержения.

Связано это с тем, что не принимались во внимание существенные физические факторы и прежде всего тяготение. С учётом тяготения однородное изотермическое распределение вещества вовсе не является наиболее вероятным и не соответствует максимуму энтропии. Наблюдения показывают, что Вселенная резко нестационарна. Она расширяется, и почти однородное в начале расширения вещество в дальнейшем под действием сил тяготения распадается на отдельные объекты, образуются скопления галактик, галактики, звёзды, планеты.

Все эти процессы естественны, идут с ростом энтропии и не требуют нарушения законов термодинамики. Они и в будущем с учётом тяготения не приведут к однородному изотермическому состоянию Вселенной — к ТСВ. Вселенная всегда нестатична и непрерывно эволюционирует.

24.04.2024

Выдвинута новая гипотеза, объясняющая колебания концентрации метана на Марсе

Путем экспериментальных исследований ученые выяснили, что солевые корки марсианского реголита могут удерживать метан на некоторое время. Таким образом, они нашли новое потенциальное объяснение зафиксированным колебаниям концентрации газа на планете. Однако данная теория требует углубленного изучения. »»»

20.04.2024

Установлена утечка углерода из атмосферы Венеры

Ученые выявили, что ионы углерода улетучиваются через магнитооболочку планеты. Такое явление зафиксировано впервые. В качестве возможных причин исследователи предполагают участие центробежных процессов или электростатического ветра. »»»

19.04.2024

Представлены результаты обработки данных миссии «Юнона»

Ученые получили изображения поверхности одного из регионов Ио и составили его карту. По результатам отмечены свидетельства интенсивной вулканической активности. Исследования Юпитера подтвердили обилие воды в его экваториальной части, при этом содержание воды в ядре оказалось очень низким. »»»

16.04.2024

Установлено происхождение структуры на поверхности Плутона

Ученые выяснили, что положительная структура образовалась на поверхности планеты в результате столкновения с космическим объектом, произошедшего на ранних стадиях ее развития. Морфология структуры обусловлена особенностями удара и составом столкнувшихся объектов. Исходя из ее положения, ученые пересмотрели теорию строения Плутона. »»»

09.04.2024

Предполагается, что мантия Луны перевернулась вскоре после формирования

Ученые считают, что на ранних стадиях развития Луна испытала удар астероида, в результате которого плотные породы расплавились и просочились в недра. С вулканизмом они вышли на поверхность, сосредоточившись на противоположной от удара стороне Луны. Ввиду большей плотности относительно мантии эти породы стали опускаться в нее, смешиваясь с материалом мантии. В дальнейшем они возвращались на поверхность в виде лавовых потоков. »»»