Що таке ентропія і теплова смерть всесвіту
Боюся здатися вам нетямущим дурнем (хоча такий і є), але ось хочу задати таке питання. В одному з обговорень я дізнався, що є, виявляється, таке поняття, як "ентропія" і "теплова смерть всесвіту". Якщо, звичайно ж, вам не лінь, то я був би дуже вдячний, якщо ви напишіть мені що це означає. Але оскільки в даній області (наскільки я розумію галузі фізики і маетематікі) я особливих знань не маю, буду ще більш вдячний, якщо написане вами буде зрозуміло, так би мовити на побутовому мовою.
Заздалегідь вдячний.
Резюме вже моє.
Отже, ентропія- міра незворотного розсіювання енергії, що постійно збільшується.
Гіпотеза про теплової смерті всесвіту ( "кінець світу") здійсниться, якщо ентропія досягне максимуму, тобто виникне стан термодинамічної рівноваги, коли і температура, і тиск, і обсяг будуть постійні. Але і в цьому стані все одно будуть флуктуації цих параметрів, а значить, теплової смерті всесвіту не відбудеться.
Успіхів!
Justin.
А чому товариші вчені взяли за аксіому те, що у Всесвіті нескінченний вік? - Cure
А хіба є сумніви з приводу того, що у Всесвіті нескінченний вік? Я згоден, вік Землі підрахувати можна. А ось вік Всесвіту. це дві великі різниці, як кажуть в Одесі.
Спробуйте спростувати! Дивишся, Нобелівську премію отримаєте. Пивка на неї поп'ємо! - Justin
Ви знаєте, мені здається, що оскільки вік Всесвіту ми все одно не можемо визначити (поки), то значить ми повинні брати до уваги принаймні обидва варіанти, а затверджувати і будувати теорії на те, що вік Всесвіту нескінченний. тоді це не науковий підхід, а просто вигадки. Тим більше дивно, що вчені взяли це за аксіому, тому що є ж такий логічний прийом, що оскільки макрокосм складається з мікрокосмів, то закони мікрокосмів можна застосувати і до макро-. Мікрокосм всесвіту є її складові (планета Земля наприклад), а раз ми знаємо, що вік складових кінцевий, то з більшою ймовірністю ми можемо стверджувати, що і макрокосм кінцевий, отже Всесвіт кінцева. Ось. Де моя Нобелівська премія? - Cure
Облом Нобелівської премії обом. )
Про нескінченному вік Всесвіту можна говорити тільки в перспективі, якщо вона буде розширюватися вічно. А так вік Всесвіту, тобто час після її народження, т.зв. Великого Вибуху, становить за різними підрахунками від 25 до 9 млрд. Років. Цілком кінцева цифра. - Alex aka Phoenix
2 Cure
Не знаю, чому вчені взяли це за істину, але тим не менше факт залишається фактом: у цій матеріалу студенти вчаться. Всі питання до Томсону і Клаузиусу. Хоча, що з них взяти, в 19 столітті жили, наука з того часу далеко вперед зробила крок. Та й люди мислити почали інакше.
2 Alex aka Phoenix
Дик що, облом щодо пива вийшов? Блін, неприємно як то. Посиділи б за кухлем пива, на наукові теми поговорили. Абидна, панимаіщь! - Justin
2Сure:
Ми може тільки припускати, будувати гіпотези, але ніколи не зможемо дізнатися правду. Ми бачимо тільки наслідки, але вони не можуть вказувати на першопричину явно і однозначно. Може трапитися і так, що все створив Всевишній. - Alex aka Phoenix
2 Cure
Про макро- і мікрокосму. З того, що значення кожного елемента множини звичайно, не випливає те, що безліч обмежено зверху. На цьому ловляться в першому семестрі майже всі першокурсники-математики :). Мало того, з усіх таких (нескінченних) наборів більше буде якраз тих, які в сукупності не обмежені зверху. Навскидку приклад такого безлічі: безліч натуральних чисел - кожне число звичайно, але найбільшого натурального числа не існує. Це, звичайно, якщо ми віримо в нескінченність Всесвіту :)).
2 Justin
Ентропія все-таки неубутна, а не строго зростаюча функція. Може, не все так погано. ) - Варення
2Варенье: Тоді у мене питання: чи правомірно застосовувати поняття "безлічі", коли ми говоримо про фізичні явища?
Коли я говорила про мікро- і макро-, я акцент робила (принаймні подумки) трохи на іншому, не на тому, що буде, а на тому чи було початок. Адже якщо сказати, що вік Всесвіту нескінченний, значить мається на увазі, що вона була завжди, тобто якби термодинамічна рівновага було можливо, то воно б уже настав. Про що, власне, ІМХО, і говорив Justin, коли став міркувати про флуктуаціях, тобто виходить, що наш Всесвіт живе завдяки флуктуацій в стані рівноваги, яке вже давним-давно настав. Це якщо брати за основу, що Всесвіт нескінченний. Поправте, якщо не права, тому що все ж я в цих питаннях дилетант :) - Cure
2 Cure
Якби я знала відповідь на це питання, мене б давно, напевно, забрали мерзенні зелені чоловічки вирішувати долю Всесвіту (в дурку. Або в армію :))
Про множинах можна говорити в будь-якому контексті, будь то фізичні, соціологічні або метафізичні :) явища.
Річ у тім, у мене досить жалюгідне уяву, тому я все намагаюся уявити собі, як якусь математичну модель. Ну і відразу хочу сказати, що я не фізик. я невдалий математик :). Так що не претендую на абсолютну істину.
Наприклад, якщо ми припускаємо нескінченний часовий відрізок існування всесвіту, то необов'язково максимальне значення ентропії досягається за будь-який кінцевий проміжок часу (можливо, наприклад, асимптотичне досягнення, тобто на нескінченності), наскільки я розумію, з цим був згоден ще Больцман. Далі, ми розглядаємо Всесвіт як замкнуту систему. Чому? Я з великою підозрою ставлюся до узагальнень закономірностей, отриманих в холі ЛОКАЛЬНОГО експерименту, на нескінченні проміжки.
Ну і найголовніше. Є така штука, як релятивістська термодинаміка. В ОТО є така штука, як фундаментальний метричний тензор (можливо, помиляюся в назві, далі ФМТ). Так ось, так як Всесвіт досить велика (не буду стверджувати, що нескінченна), то на досить великих відстанях починають бути помітні гравітаційні поля (як викривлення метрики простору-часу, що описуються за допомогою ФМТ). Наскільки я розумію:
1. Якщо ми включаємо гравітаційні поля до складу системи, то всі закони збереження (енергії, імпульсу і моменту імпульсу) звертаються в тотожності, так як нам важливі тільки сім величин: енергія, координати імпульсу і координати моменту імпульсу. Це так звані адитивні інтеграли руху, які повністю цей рух (а отже, і ентропію) визначають. Але тоді у нас просто не існує законів збереження, виходячи з яких, можна робити якісь статистичні висновки (а наскільки я пам'ятаю, ентропія в макромасштабах вважається саме статистично, при припущенні фіксованою сумарної енергії системи) про поведінку ентропії. Тобто, про поведінку ентропії ніяких висновків робити не представляється можливим.
2. Якщо не включаємо, то все простіше - система просто стає незамкненою, причому компоненти ФМТ залежать ще й від часу, значить, система знаходиться в нестаціонарних (залежних від часу) зовнішніх умовах - значить, ні про яке другому законі термодинаміки всередині цієї системи говорити не можна.
Фізикам дозволяється мене штовхати :)) - Варення
2Варенье: Кошмар! В принципі зрозуміло, але напевно треба все-таки мати спеціальну освіту, щоб продовжити діалог, а то мої заперечення якось наївно виглядають :), у мене-то в голові модель Всесвіту, в якій діють закони фізики, що вивчаються на першому курсі медінституту :), підозрюю, що у фізиків і математиків з Всесвіту якось інакше, ніж у мене. - Cure
У мене трохи інакше. Ну, припустимо, не на першому, а на другому. І не медінституту, а університету шляхів сполучення. -) - Justin
Думаю, що навушні суперечка нікуди далі не приведе :) Ось, колись в "Квант" -е прочитала, про Всесвіти:
Страждаючи з проклятими питаннями,
Для себе вирішеними заздалегідь,
Даремно нудні філософи
Сперечаються про межі світобудови.
Логіка, формально бездоганна,
Силогізми, плід розуму голого, -
Ясно, що всесвіт кінцева,
Раз вона легко влазить в голову.
Були зірки, а до ранку стемніє,
Питаєш - нікому відповісти.
Як давно сказав єпископ Берклі,
Кожна людина один на світі.
Кожен будує заново всесвіт,
І вона єдино реальна.
Є всесвіти досить цінні,
Більшість всесвітів тривіальні.
Скільки їх, і брудних і занедбаних,
Для інших всесвітів просто лихо.
Робіть всесвіти хорошими,
Адже вони злегка взаємодіють.
Гей, що за справи! Anonymous - це я, Варення :)) - Варення
Ну ви вже між собою розберіться, як говорив М. С. Горбачов, "хто є ху", а я поки чай вскіпячу.
А вірші воістину хороші! Щось, наголошую, в останні 2 дні ліричний настрій на AskMe витає. Народ, напевно, радіє наступу літа. - Justin
Ось з цим я згодна! А то теорії, викладені в попередніх відповідях якісь притягнуті за вуха. - Cure
Вони не притягнуті за вуха, вони з підручників курсу загальної фізики. А матеріал в нинішніх підручниках застарів років на 100. І немає можливості вчити на іншому матеріалі просто не вистачає часу, виділеного на предмет. Сучасну фізику неможливо викладати на основі нинішніх шкільних знань, а інші варіанти є в обраних ВНЗ, і вони всі три в Москві. ) - Lit
Не треба чіпати дядька Ньютона. У його час про космології навіть ніхто не думав, тому що не так давно ще людей за сумніви в геоцентричної системі світу на вогнищах спалювали. До речі, Ньютон - це все ж 17-е століття, а не 19-й :))
У сучасній космології про нескінченному вік Всесвіту кажуть, коли мають на увазі модель розвитку Всесвіту при числі Хаббла менше критичного (тобто тієї самої питомої маси, але Вам, схоже, це пояснювати і так не потрібно).
Модель осциллирующей Всесвіту мені самому якось приємніше і ближче до серця, ніж вічно розширюється простір з рівномірно розмазали в ньому по-одиночці елементарними частинками. Але хто сказав, що має бути так тільки тому, що ми так хочемо? На жаль, одного нашого бажання мало.
Ентропію залучають тоді, коли вона потрібна;). У моделях розвитку Всесвіту вона грає третестепенную толь, тому вона там нафіг і не потрібна, а ось в гіпотезі про теплової смерті всесвіту - першорядну, тому її там і залучають. Гіпотеза вже дійсно неактуальна, але і Птолемєєвськая картина світу теж, але її ж необхідно знати, щоб розуміти, чому вона неправильна і не натикатися на старі граблі даремно вдруге.
Про флуктуації в малих розмірах звичайно ж Ви маєте рацію: народжуються маааааленькие частинки, а не зірки або галактики. Природно, що це наномасштабі. Не можу погодитися про прості моделі, так як ефекти багатьох складних систем (н-р, випаровування чорних дір) можна пояснити тільки за допомогою флуктуацій просторово-часового континууму. - Alex aka Phoenix
флуктації ентропії Всесвіту підтримується енергією Всесвітнього тяжіння - Іван Іванов
а за рахунок чого здійснюються флуктуації в стані термодинамічної рівноваги, на це ж теж енергія потрібна, звідки вона візьметься? - Cure
Флуктуації просторово-часового континууму відбуваються хоча б через народження пар частка-античастинка. З'являється елемент матерії і антиматерії, але для цього ніякої енергії не потрібно: з'являється позитивна і негативна маса, і обидві вони викривляють Континіум.
Давайте згадаємо приклад отримання абсолютно халявної енергії, заснований на ефекті Казимира, якщо не помиляюся: два електроди, розташовані паралельно на відстані кількох нанометрів підключені до якого-небудь конденсатору. І цей конденсатор сам заряджається з нізвідки. Навколо абсолютний вакуум, ЕМ полів навколо електродів немає взагалі. З точки зору класичної фізики його взагалі не повинно бути, але з точки зору квантової - запросто. Енергія береться з пари електрон-позитрон, які народжуються в тому числі і між електродами. Електрон йде до одного електроду, позитрон - до іншого. От і все. - Alex aka Phoenix
Я в фізиці не дуже сильна, але якщо ми говоримо про стан термодинамічної рівноваги, то чи не означає це, що воно поширюється і на всякі там електрони, протони, нейтрино і т.д. адже поки існують різнойменні заряди, то існують зв'язку, тобто енергія. тобто поки залишається щось різний можна говорити про абсолютну рівновазі.
А з приводу мінливої маси, то якщо я правильно розумію формулу Ейнштейна, маса прямо пропорційна енергії, тоді якщо енергія буде дорівнює 0, то і маса стане 0, а тоді ніяких флуктуацій. - Cure
Якщо ми говоримо про термодинамічна рівновага, то різниці, якого знака електричні заряди у частинок, нам ніякої. Хоча, дійсно, цікавий момент: сумарний електричний заряд у Всесвіті відмінний від нуля чи ні? Ніколи нічого з цього приводу не чув.
Формулу Ейнштейна ти розумієш правильно, але тут ось який момент. Припустимо, у нас є 2 літри води. Всі її шари мають однакову температуру 30 С. Тепер уявімо, що цей обсяг розділився на дві частини по 1 літру і температура однієї стала дорівнює 10 С, а інший 50. Умови ідеальні, і енергія передалася абсолютно без втрат. Виходить, що ми отримали як би двеа різних тіла, але енергія системи в цілому не змінилася. З народженням пари те ж саме: у електрона маса позитивна, у позитрона - негативна, у електрона заряд негативний, у позитрона позитивний, спін у електрона і позитрона однакові по модулю, але протилежний за знаком. І так з усіма частинками: одна частка в парі дзеркально відображена протилежність інший, їх сума дорівнює нулю, вони "гасять" один одного. Але це чисто квантовий ефект, і ОТО тут не може бути застосована, тому до її постулатів і формулами в даному випадку звертатися марно. - Alex aka Phoenix
розширення Всесвіту і Великий вибух енергії зіщулена в єдину "чорну діру" Всесвіту - суть чергуються фази вічного життя Всесвітів Космосу - Іван Іванов