Сформулированные в 1862 году лорд Кельвин , Герман фон Гельмгольц и Ренкин , [1] тепловой смерти парадокс , известный также как парадокс Клаузиуса и термодинамического парадокса , [2] является доведение до абсурда аргумент , который использует термодинамика , чтобы показать невозможность бесконечно старая вселенная.
Если предположить, что Вселенная вечна, возникает вопрос: почему термодинамическое равновесие еще не достигнуто? [3]
Этот парадокс направлен на тогдашнее господствовавшее направление веры в классический взгляд на бесконечную вселенную, в соответствии с которым ее материя постулируется как вечная и всегда распознаваемая вселенная. Парадокс Клаузиуса - это парадигма. Необходимо было внести поправки в фундаментальные космические идеи, означающие смену парадигмы. Парадигма была разрешена после смены парадигмы.
Парадокс основан на жесткой механической точке зрения второго закона термодинамики, постулированного Рудольфом Клаузиусом, согласно которому тепло может передаваться только от более теплого объекта к более холодному. Он отмечает: если бы Вселенная была вечной, как утверждают классики, она уже должна быть холодной и изотропной (ее объекты имеют одинаковую температуру). [3]
Любой горячий объект передает тепло в более прохладное окружение, пока все не достигнет одинаковой температуры . Для двух объектов с одинаковой температурой от одного тела течет столько же тепла, сколько от другого, и общий эффект не меняется. Если бы Вселенная была бесконечно старой, у звезд должно было быть достаточно времени, чтобы остыть и согреть свое окружение. Следовательно, везде должна быть одинаковая температура и либо не должно быть звезд, либо все должно быть горячим, как звезды.
Поскольку есть звезды и более холодные объекты, Вселенная не находится в тепловом равновесии, поэтому она не может быть бесконечно старой.
Парадокса не возникает ни в теории Большого взрыва, ни в современной космологии устойчивого состояния . В первом случае вселенная слишком молода, чтобы достичь равновесия; в последнем случае, включая более детальную теорию квазистационарного состояния, предполагается, что достаточно водорода, чтобы постоянно пополняться или регенерироваться, чтобы обеспечить постоянную среднюю плотность. Истощение звездной популяции и снижение температуры замедляются из-за образования или слияния больших звезд, которые при определенных массах и определенных температурах образуют остаточные туманности сверхновых - такая реинкарнация откладывает тепловую смерть, как и расширение Вселенной.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Томсон, Уильям (1862). «Об эпохе солнечного тепла» . Журнал Macmillan's . 5 : 388–393.
- ^ Кучич, Драголюб; Ангелопулос (2010). «Парадоксы термодинамики». Материалы конференции AIP . 1203 (1): 1267–1270. arXiv : 0912.1756 . Bibcode : 2010AIPC.1203.1267C . DOI : 10.1063 / 1.3322352 .
- ^ a b Cucic, Драголюб А. (2008). «Астрофизические парадоксы, полная версия». arXiv : 0812.1679 [ Physics.hist -ph ].
