Šiluminė Visatos mirtis
Skaitykite apsakymą Šiluminė Visatos mirtis
Tai galima Visatos baigiamoji būsena, kai bus sunaudota visa laisva energija, kuri
palaiko judėjimą ar gyvybę. Šios idėjos pagrindas yra William Thomson'o
(lordo Kelvino) idėjos,
kuris apibendrino mechaninės energijos teoriją. Jis nuo 1851 m. vystė Sadi Carnot, James Joule ir
Rudolfo Klauzijaus idėjas.
Šiluminės mirties idėja išvedama iš antrojo termodinamikos dėsnio, teigiančio, kad uždarose sistemose entropija linkusi didėti.
Jei Visata egzistuoja pakankamai ilgai, ji turėtų artėti prie būsenos, kurioje visa energija tolygiai pasiskirsčiusi.
1851 m. Thomson'as, remdamasis termodinamikos eksperimentų rezultatais,
išsakė idėją, kad šiluma nėra substancija, o yra mechaninio poveikio dinaminė forma... ir turėtų būti
ekvivalentiškas atitikmuo tarp mechaninio darbo bei šilumos
1852 m. jis išspausdino Apie
visuotiną gamtos tendenciją išsklaidyti mechaninę energiją, kur išdėstė išvadų iš antrojo
termodinamikos dėsnio užuomazgas. 1862 m. Thomson'as paskelbė straipsnį Apie Saulės
šilumos amžių, kuriame pakartojo įsitikinimą apie energijos tvermės dėsnį (pirmasis termodinamikos dėsnis)
ir visuotinį energijos pasiskirstymą (antrasis termodinamikos dėsnis). Jame rašoma:
Rezultatas neišvengiamai turėtų būti visuotinės ramybės ir mirties būsena, jei
Visata yra baigtinė ir elgiasi pagal žinomus dėsnius. Tačiau neįmanoma suvokti materijos
apimtį Visatoje, todėl mokslas linkęs minėti begalinį procesą beribėje erdvėje, kai potenciali
energija transformuojasi į stebimą judėjimą, tad ir į šilumą, o ne paprastą baigtinį
mechanizmą, sustojantį tarsi laikrodis, ir sustojantį visiems laikams.
Požiūris sudomino H. von Helmholtz'a ir W. Rankine*),
kurie toliau išvystė jo idėjas, tvirtindami, kad šiluminė mirtis (pagal Helmholtz'ą) bus visų fizikinių reiškinių galas. Tačiau
nepaisant šilto pavadinimo, visos Visatos temperatūra bus artima absoliučiam nuliui.
Helmholco niūri prognozė sukėlė tokią
Bertrano Raselo reakciją:
...kad visų amžių darbai, pasišventimas, polėkiai, visas nūdienos genijaus blizgesys yra
pasmerkti išnykti su Saulės sistemos mirtimi ir visi žmogaus pasiekimai turi būti palaidoti po
Visatos griuvėsiais visa tai, nors ir ginčytina, yra beveik tikra; ir filosofai, bandantys tai
atmesti, negali to paneigti. Ir tik suvokdami šias tiesas, ir tik stovėdami ant tvirto beviltiškumo
pamato, nuo šiol galime saugiai statyti sielos būstą.
Galimas toks Visatos artėjimo į šiluminę mirtį scenarijus:
Degeracija (1014-<1040)
Žvaigždžių formavimasis liaujasi. Žvaigždės išdegina vandenilį, vėsta ir blėsta. Jų
temperatūra palaipsniui pasiekia mikrobanginio Visatos fono spinduliavimo temperatūrą.
Laikas nuo laiko baltosios nykštukės dar susiduria suformuodamos naujas raudonąsias
nykštukes, kurios galės išgyventi dar milijardus metų ir tai bus vienintelis regimos šviesos šaltinis Visatoje.
Išnyksta žvaigždės (1016)
Žvaigždės išsisklaido į tarpžvaigždinė materiją arba sukrenta į supermasyvias juodąsias skyles.
Protonų suskilimas (1040)
Jei manomas protonų skilimo pusamžis yra tikras, tai iki šiol turėjo praeiti 10 tūkst. jų
pusamžių. Jei laikysime, kad Visatoje yra 1080) protonų, o jų skilimo pusamžis
yra 1036), tad dabar tėra 10-3010) tiek protonų, kiek buvo
Visatos pradžioje. Tad visa materija tam laikui bus sutelkta vieninteliuose masyviuose
kūnuose, galinčiuose sustabdyti protonų skilimą, t.y., juodosiose skylėse.
Juodosios skylės (1040-10100)
Juodosios skylės labai iš lėto "garuoja" Hawking'o spinduliavimo dėka. Galės išlikti
kelios (jei išliks) juodosios skylės, o likusi materija bus virtusi fotonais.
Tamsieji amžiai (10100-10150)
Išgaruos likusios juodosios skylės; visa materija bus virtusi fotonais ir leptonais.
Fotonų amžius (po 10150)
Visatos energetinis lygis taps nepaprastai žemas. Kas bus po to tėra spekuliacijos. Gali būti,
kad kils Didieji ratilai, tačiau gali būti, kad tokioje būsenoje Visata liks amžiams taigi, ją bus
ištikusi tikroji šiluminė mirtis. Nepaprastai žemas energetinis lygis sąlygos, kad lokalūs
kvantiniai reiškiniai bus pagrindiniai makrokosmoso įvykiai. Kvantinės fizikos dėsniai dominuos.
Tačiau fizikas Paul Davies tiki:
Lygiagreti entropijos strėlei yra kita laiko strėlė, tokia pat fundamentali ir ne mažiau savo
prigimtimi subtili. Jos ištakas gaubia paslapties skraistė, bet jos buvimas nepaneigiamas.
Vadovaujuosi faktu, kad Visata progresuoja tobulesnių ir sudėtingesnių materijos ir energijos
būsenų linkme, jos struktūra bei sandara tampa vis sudėtingesnė. Šį visuotinį progresą
galėtume pavadinti optimistine strėle, priešinga pesimistinei antrojo (termodinamikos) dėsnio strėlei.
>>>>Skaitykite apsakymą Šiluminė Visatos mirtis
Termodinamikos dėsniai - empirinės kilmės tarpusavyje nesusiję postulatai,
nusakantys šilumos pernešimo ir darbo termodinaminiuose procesuose dėsningumus, tačiau nesudarantys pilnos aksiomų sistemos.
Pirmąjį termodinamikos principą, vėliau tapusį antruoju dėsniu, 1824 m. suformulavo S. Carnotas. Iki 186-ųjų R.
Klauzijaus ir V. Tomsono darbai formalizavo pirmąjį ir antrąjį dėsnius. Vėliau 1906-12 m. W. Nernstas suformulavo
postulatą, tapusį trečiuoju dėsniu. Buvo siūlomi ir papildomi dėsniai, tačiau nepasiekė kitų bendrumo ir nebuvo visuotinai priimti.
Minus pirmasis (dar vadinamas bendruoju) dėsnis išsako termodinaminės pusiausvyros egzistavimą.
Jis naudojamas termodinamikos aksiomų sistemų sudaryme, pagrįstų kontaktine pusiausvyra bei apibendrintų
koordinačių išsaugojimo dėsnyje. Racionalistinėje termodinamikoje nėra poreikio skirti procesus, esančius pusiausvyroje ir ne pusiausvyroje.
Nulinis dėsnis: jei dvi termodinaminės sistemos yra šiluminėje pusiausvyroje su trečia, tai jos taip
pat yra šiluminėje pusiausvyroje tarpusavyje.
Tarp kontaktuojančių sistemų energijos mainai vyks tol, kol įsivyraus termodinaminė pusiausvyra.
Šis dėsnis suvoktas tik 20 a. pradžioje, daug vėliau nei kiti trys, suformuluotas 20 a. R.H. Fowlerio 4-me dešimtmetyje,
todėl ir pavadintas nuliniu. Šis dėsnis leidžia sukurti temperatūros matavimo prietaisus.
Pirmasis dėsnis: izoliuotoje sistemoje bet kokio proceso metu bendras energijos kiekis išlieka pastovus.
Tai energijos tvermės dėsnis jis nurodo, jog energija negali būti sukurta ar sunaikinta. Uždarai sistemai pereinant iš
vienos būsenos į kitą, jos visos energijos pokytis yra lygus tos sistemos atžvilgiu atlikto darbo ir jai suteikto šilumos kiekio
sumai. Iš šio dėsnio seka išvada, jog termodinaminiu pagrindu veikiantis amžinas variklis yra negalimas.
Antrasis dėsnis: Neįmanomas toks procesas, kurio vienintelis rezultatas būtų iš šildytuvo gautos
šilumos pavertimas jai ekvivalentišku darbu.
T.y. uždaroje sistemoje iš šaltesnio kūno neįmanoma perduoti šilumą šiltesniam. Šį dėsnį 1850 m. suformulavo R.
Klauzijus, jis sistemos būsenos parametrą pavadino entropija. Šis dėsnis dar vadinamas entropijos didėjimo dėsniu.
Trečiasis dėsnis: Temperatūrai artėjant prie absoliutaus nulio, sistemos entropija tampa pastovi.
T.y. absoliutaus nulio nepasiekiamumo per baigtinį termodinaminių procesų skaičių dėsnis, nes pasiekus absoliutų nulį
visi procesai sustoja, nes sistemos entropija tampa nuline.
Pastaba: P. Landsbergis šiuos dėsnius papildė ketvirtuoju: kad bet kuriuo laiko momentu homogeninių
atvirų esančių ir nesančių pusiausvyroje sistemų aprašymui naudojamas tas pats kintamųjų rinkinys kaip ir
homogeninėms uždaroms sistemoms, tik papildytas kintamaisiais, nusakantiems cheminę sistemos sudėtį.
|
*) Viljamas Rankinas (William John Macquorn Rankine, 1820-1872) škotų mechanikas,
vienas techninės termodinamikos pradininkų (Garo mašinų vadovas, 1859), prisidėjęs ir prie fizikos ir
matematikos vystymo. 1870 m., tirdamas smūgines bangas, nustatė teisingas sąlygas trūkio paviršiuje.
Papildomai skaitykite:
Visatos modeliai
Tamsioji materija
Saga apie neutronus
Laikrodžiai mūsų kūne
Vieningo lauko teorija
Nekritinė stygų teorija
Seržantas šiluminėje trasoje
Visatos pirmapradis karštis
Juodosios skylės ne tokios jau ir juodos
S. Hokingas - nenuilstantis invalidas
Nepaprastai suderinta Visatos sandara
Higso bosonas: labai prasta balerina
Didysis sprogimas ar Didysis atšokimas
Savaime besiorganizuojantis kvantinis pasaulis
Greičiais C besiplečiančiosbesitraukiančios erdvės B
Gal įmanoma išspręsti Einšteino uždavinį?
Kvantinė mechanika: triumfas ar ribotumas?
Tėkmė: kas atvedė prie LHC?
Mitas apie laiko pradžią
Antigravitacijos paieškų istorija
Kokia yra Visata? Sukasi?
Stabilios būsenos teorija
Šaltoji branduolių sintezė
Antigravitacijos paieškos
Nepastovios konstantos
Lygiagrečios visatos
Kosminiai spinduliai
Sprogimai Visatoje
Paštas raketa
Zemės šviesos
Maloniai pasitiksime žinias apie bet kokius Jūsų pastebėtus sunkiai paaiškinamus reiškinius. Juos prašome siųsti el.paštu:
san-taka@lithuanian.net
arba pateikti šiame puslapyje.
|
UFO sightings and other phenomenas in/under Lithuanian sky.
Please inform us about everything you noticed and find unexplainable in the night sky or even duringyour night dreams, or in the other fields of life.
Review of our site in English
|
NSO.LT skiltis
Vartiklis
|
|