Astronomija bez teleskopa - mūsu novecojošais Visums

Pin
Send
Share
Send

Viss sākās tik solījumu pilni. Tāpēc, neraugoties uz neregulārajiem supernovu un citu debess pārpilnību uzmundrinājumiem, kļūst arvien acīmredzamāk, ka mūsu Visums nedaudz sāk darboties.

Otrais termodinamikas likums (tas attiecas uz entropiju) pieprasa, lai laika gaitā viss nonāktu līdz katlam - jo viss, kas notiek, ir enerģijas izkliedes iespēja.

Visums ir enerģijas pilns un tam vienmēr vajadzētu palikt, bet šī enerģija kaut ko interesantu var radīt tikai tad, ja ir zināma termiskā līdzsvara pakāpe. Piemēram, ja jūs izņemt olu no ledusskapja un nometiet to verdošā ūdenī, tas gatavo. Noderīga un vērtīga darbība, pat ja ne pārāk efektīva - jo daudz siltuma no plīts vienkārši izdalās virtuvē, nevis tiek saglabāts, lai pagatavotu vairāk olu.

Bet, no otras puses, ja tajā pašā verdošā ūdenī nometiet jau vārītu, jau sakarsētu olu… labi, kāda jēga? Netiek veikts nekāds noderīgs darbs, nekas ievērojams patiešām nenotiek.

Aptuveni tā ir pieaugošās entropijas ideja. Viss, kas notiek Visumā, ir saistīts ar enerģijas pārnešanu, un katrā no šīm reizēm daļa enerģijas tiek zaudēta no šīs sistēmas. Tātad, sekojot otrajam likumam līdz tā loģiskajam secinājumam, jūs galu galā nonākat Visumā, kas atrodas termiskā līdzsvarā ar sevi. Tajā brīdī nav palikuši līdzsvara gradienti, kas veicinātu enerģijas pārnešanu vai olu gatavošanu. Būtībā nekas cits ievērojams vairs nekad neatkārtosies - stāvoklis, kas pazīstams kā karstuma nāve.

Tā ir taisnība, ka agrīnais Visums sākotnēji bija termiskā līdzsvarā, taču bija arī daudz gravitācijas potenciālās enerģijas. Tātad matērija (gan gaiša, gan tumša) “salīpa” - radot daudz termiskās nelīdzsvarotības - un no turienes varēja notikt visādas interesantas lietas. Bet arī gravitācijas spējai dot noderīgu darbu Visumā ir savas robežas.

Statiskā visumā visa šī salipšanas beigu punkts ir melno caurumu kolekcija - tiek uzskatīti par objektiem augstas entropijas stāvoklī, jo neatkarīgi no tā, kas tos satur, vairs neiesaistās enerģijas pārnesē. Tas vienkārši sēž tur - un, izņemot dažus Hjūkinga starojuma čukstus, tas tur sēdēs tikai tad, kad galu galā (apmēram googolā gados) melnie caurumi iztvaikos.

Paplašināmā Visuma saturs nekad nevar sasniegt maksimālās entropijas stāvokli, jo pati izplešanās palielina šī Visuma maksimālās entropijas vērtību - bet jūs galu galā iegūstat ne tikai daudz vairāk kā izolētu un novecojošu baltu punduru kolekciju, kas galu galā izdedzina ārā un iztvaiko paši.

Ir iespējams novērtēt mūsu Visuma pašreizējo entropiju, sasaistot tās dažādās sastāvdaļas - kurām ir atšķirīgs entropijas blīvuma līmenis. Mēroga augšpusē ir melnie caurumi - un apakšā ir spīdošas zvaigznes. Šīs zvaigznes, šķiet, ir vietēji entalpiskas - kur, piemēram, Saule silda Zemi, ļaujot šeit notikt visādām interesantām lietām. Bet tas ir ierobežots laika process, un tas, ko Saule lielākoties dara, ir enerģijas izstarošana tukšā telpā.

Egans un Lineweaver nesen ir pārrēķinājuši novērojamā Visuma pašreizējo entropiju - un ieguvuši vērtību, kas ir par kārtas lielumu augstāka nekā iepriekšējās aplēses (kaut arī mēs runājam par 1 × 10104 - 1 × 10 vietā103). Tas lielā mērā ir rezultāts, iekļaujot nesen atzīto supermasīvo melno caurumu izraisīto entropiju - tur melnā cauruma entropija ir proporcionāla tā lielumam.

Tātad tas liek domāt, ka mūsu Visums ir mazliet tālāk par karstuma nāvi, nekā mēs bijām domājuši iepriekš. Izbaudi to, kamēr vari.

Papildu informācija: Egans, C.A. un Lineweaver, C.H. (2010) Lielāks Visuma entropijas novērtējums http://arxiv.org/abs/0909.3983

Pin
Send
Share
Send