Гипотеза Томсона и «тепловая смерть» Вселенной

Итак, необратимость реальных тепловых процессов в природе обусловлена стремлением термодинамических сис­тем к равновесию, сопровождающемуся разрушением по­рядка и переходом к более вероятному неупорядоченному состоянию. И в соответствии со статистической формули­ровкой второго начала термодинамики «стрела времени» направлена в сторону увеличения энтропии системы.

Это фундаментальное положение равновесной термо­динамики было положено в основу одной достаточно по­пулярной в свое время космологической гипотезы, кото­рую в 1852 г. выдвинул английский физик У. Томсон. Так, применив второе начало термодинамики ко всей Вселен­ной в целом, он пришел к выводу, что конечным состоя­нием Вселенной должно стать состояние теплового равно­весия, когда материя окажется равномерно распределен­ной по всему пространству. Такая концепция получила название «тепловой смерти» Вселенной: ведь в состоянии равновесия никакое макроскопическое движение невоз­можно, а это и есть «критерий смерти». Согласно этой кон­цепции нынешнее состояние Вселенной — это гигантская флуктуация из равновесного состояния, которая в настоя­щее время «рассасывается», экспоненциально приближа­ясь к равновесному состоянию. В дальнейшем возможно повторение флуктуационного всплеска, сопровождающе­гося самопроизвольным упорядочением материи,.после чего опять начнется релаксационный процесс, и так будет повторяться до бесконечности.

Найти ошибку в рассуждениях Томпсона, а также под­державшего его Клаузиуса, долго не удавалось. И первым, кто решил вопрос о «тепловой смерти», стал Л. Больцман.

Во-первых, вряд ли предположение о замкнутости (изолированности) Вселенной можно считать убедитель­но доказанным фактом. Во-вторых, статистическая интер­претация второго начала термодинамики разработана для слабо взаимодействующих молекул (точнее, для материальных точек). Вселенная же представляет собой другие объекты — планеты, звезды, галактики, и ниоткуда не следует, что закономерности одного «мира» будут такими же, как в другом.

В-третьих, второе начало термодинамики, строго го­воря, относится к системам, находящимся вблизи состоя­ния теплового равновесия. Сделанные Томсоном и Клаузиусом выводы противоречат и первому началу термоди­намики, утверждающему неуничтожимость движения, причем не только количественно, но и качественно.

Таким образом, концепция «тепловой смерти» Вселен­ной была похоронена. Однако на этом месте оказалась «зияющая пропасть», отделяющая физические процессы, подчиняющиеся динамическим и статистическим законо­мерностям, от процессов в живой природе и космосе, ко­торые в эти законы не вписывались. Эта «пропасть» сей­час активно заполняется исследованием закономерностей эволюционных процессов в природе.

Поиск по сайту: