Cтраница 1
Теория тепловой смерти Вселенной противоречит и статистической трактовке второго начала термодинамики. Если бы даже обычная термодинамика и статистика и были применимы к таким огромным системам, какой является Вселенная, то и тогда на их основании нельзя сделать вывод о неизбежности тепловой смерти Вселенной. Действительно, в такой системе должны были бы происходить флуктуации, размеры которых, определяемые масштабом Вселенной, могли бы быть весьма значительными, по крайней мере по сравнению с земными размерами их. Больцман, впервые рассмотревший этот вопрос, высказал предположение, что ( наблюдаемое неравновесное состояние доступной нам части Вселенной является результатом произошедшей здесь флуктуации гигантского размера, причем в остальных частях Вселенной имеет место тепловое равновесие. [1]
Теория тепловой смерти Вселенной противоречит и статистической трактовке второго начала термодинамики. Если бы даже обычная термодинамика и статистика и были применимы к таким огромным системам, какой является Вселенная, то и тогда на их основании нельзя сделать вывода о неизбежности тепловой смерти Вселенной. Действительно, з такой системе должны были бы происходить флюктуации, размеры которых, определяемые масштабом Вселенной, могли бы быть весьма значительными, по крайней мере по сравнению с земными размерами. Больцман, впервые рассмотревший этот вопрос, высказал предположение, что наблюдаемое неравновесное состояние доступной нам части Вселенной является результатом происходящей здесь флюктуации гигантского размера, причем в остальных частях Вселенной имеет место тепловое равновесие. [2]
Теория тепловой смерти Вселенной противоречит и статистической трактовке второго начала термодинамики. Если бы даже обычная термодинамика и статистика и были применимы к таким огромным системам, какой является Вселенная, то и тогда на их основании нельзя сделать вывода о неизбежности тепловой смерти Вселенной. Действительно, в такой системе должны были бы происходить флуктуации, размеры которых, определяемые масштабом Вселенной, могли бы быть весьма значительными, по крайней мере но сравнению с земными размерами. Больцман, впервые рассмотревший этот вопрос, высказал предположение, что наблюдаемое неравновесное состояние доступной нам части Вселенной является результатом произошедшей здесь флуктуации гигантского размера, причем в остальных частях Вселенной имеет место тепловое равновесие. [3]
Так была разгромлена теория тепловой смерти Вселенной. Оказалось, что в отличие от закона сохранения энергии - всеобщего закона природы - второй закон, как статистический, применим только к системам, состоящим из большого числа хаотически движущихся частиц и указываемое им направление протекания процессов является лишь наиболее вероятным. Маловероятные противоположные процессы, называемые флуктуациями, не только не противоречат закону, но, наоборот, вытекают из него. К отдельным же телам, частицам, планетам и системам этот закон не применим. Там царят свои, особые для каждого случая динамические законы. [4]
Произвольность и необоснованность теории тепловой смерти вселенной была подвергнута глубокой принципиальной критике Энгельсом. [5]
Прежде чем подвергать критике теорию тепловой смерти Вселенной с позиций естествознания, следует напомнить, что, хотя сторонники этой теории апеллируют ко второму началу термодинамики, недопустимо отождествлять теорию тепловой смерти Вселенной с законом возрастания энтропии. Закон возрастания энтропии - хорошо обоснованный закон физики и критике не подлежит. Теория же тепловой смерти Вселенной - мировоззренческая концепция, которая базируется не столько на втором начале, сколько на попытке его экстраполяции на всю Вселенную, что предполагает ряд произвольных допущений о структуре Вселенной. Естественнонаучная критика этой теории направлена не против самого второго начала термодинамики, а против правомерности его экстраполяции на всю Вселенную. [6]
В настоящее время естественнонаучная критика теории тепловой смерти Вселенной опирается на несколько доводов. Второе начало термодинамики было сформулировано для замкнутых изолированных систем. Кроме того, статистическая трактовка закона возрастания энтропии обязательно предполагает, что система должна состоять из сколь угодно большого, но конечного числа частиц. [7]
По мнению многих ученых, решающий довод против теории тепловой смерти Вселенной следует из релятивистской термодинамики, которая учитывает действие во Вселенной гравитационных полей. Гравитационные поля имеют переменный характер, зависят от координат и времени и выступают в качестве внешних условий протекания во Вселенной термодинамических процессов. Термодинамическая система достигает состояния термодинамического равновесия, только если она находится в стационарных ( не зависящих от времени) условиях. В силу наличия внешних нестационарных условий, в качестве которых выступают гравитационные поля, возрастание энтропии во Вселенной не ведет к достижению ее термодинамического равновесия. В свете данных релятивистской термодинамики теория тепловой смерти Вселенной теряет доказательный характер и обнаруживает свою несостоятельность. [8]
Рассмотрим в заключение этого параграфа концепцию, получившую название теории тепловой смерти Вселенной. Если считать, что законы статистической физики применимы не только к любой конечной системе, но и ко всей Вселенной в целом, то за время своего существования Вселенная должна была бы перейти в состояние термодинамического равновесия с однородным распределением плотности, температуры и химического состава, нарушаемым лишь флуктуация-ми. Однако астрономические наблюдения, которые к настоящему времени охватывают огромные области Вселенной ( - 1010 световых лет, или 1023 км), показывают, что термодинамическое равновесие во всей доступной наблюдению области отсутствует, и состояние Вселенной характеризуется наличием колоссальных градиентов плотности, температуры и химического состава - звезды и межзвездная среда. Больцман выдвинул гипотезу, согласно которой это наблюдаемое состояние Вселенной представляет собой гигантскую флуктуацию. [9]
Статистическое толкование второго начала термодинамики с особой наглядностью показывает несостоятельность теории тепловой смерти Вселенной, выдвинутой Клаузиусом и подхваченной впоследствии в целях борьбы против материализма различными представителями идеализма из числа философов и физиков. Клаузиус, рассматривая Вселенную как замкнутую систему, испытывающую непрерывный ряд превращений, пришел на основании закона возрастания энтропии замкнутой системы к выводу, что по истечении достаточно большого промежутка времени энергия Вселенной утратит полностью свою способность к превращениям, все имеющиеся во Вселенной разности температур выравняются, всякое движение прекратится, и Вселенная перейдет в состояние полного покоя или тепловой смерти. Эта антинаучная реакционная теория, с неизбежностью приводящая к божественному происхождению или первоначалу Вселенной, подверглась уничтожающей принципиальной критике со стороны Энгельса. Энгельс показал, что теория тепловой смерти Вселенной противоречит основному абсолютному закону природы о сохранении и превращении энергии и о неуиичтожаемоети движения. [10]
Неправильное представление о вселенной как замкнутой системе является причиной появления теории тепловой смерти вселенной. Рассмотрим вопрос об энтропии в замкнутой системе. [11]
Следует отметить, что статистическое толкование второго начала термодинамики опровергает теорию тепловой смерти Вселенной. Если термодинамика и статистика и были применимы к таким огромным системам, какой является Вселенная, то и тогда нельзя было бы сделать вывод о неизбежности тепловой смерти Вселенной. Действительно, в такой системе должны были бы происходить флуктуации, размеры которых, определяемые масштабом Вселенной, весьма значительные по сравнению с земными размерами. Больцман, впервые рассмотревший этот вопрос, высказал предположение, что наблюдаемое неравновесное состояние доступной нам части Вселенной является результатом происшедшей в этой части флуктуации гигантского размера, тогда как в остальных частях Вселенной отмечается тепловое равновесие. [12]
Уместно отметить, что статистическое толкование второго начала термодинамики служит опровержением теории тепловой смерти Вселенной. Если бы даже обычная термодинамика и статистика и были применимы к таким огромным системам, какой является Вселенная, то и тогда на их основании нельзя сделать вывода о неизбежности тепловой смерти Вселенной. Действительно, в такой системе должны были бы происходить флуктуации, размеры которых, определяемые масштабом Вселенной, могли бы быть весьма значительными, по крайней мере по сравнению с земными размерами. Больцман, впервые рассмотревший этот вопрос, высказал предположение, что наблюдаемое неравновесное состояние доступной нам части Вселенной является результатом происшедшей здесь флуктуации гигантского размера, причем в остальных частях Вселенной имеет место тепловое равновесие. [13]
Таким образом, Энгельс блестяще решил вопрос с философской стороны на основе положений диалектического материализма, разбив теорию тепловой смерти вселенной. [14]
Существенную отрицательную роль в этом, как отмечает А. М. Жаботинский, сыграл второй закон термодинамики, с которым связано немало серьезных заблуждений ( например, теория тепловой смерти Вселенной) и острых дискуссий. Этот закон утверждает: любая изолированная система неизбежно приходит в состояние термодинамического равновесия. Делался вроде бы бесспорный вывод: колебания возможны лишь в системах, имеющих, подобно обычным часам, определенную пространственную структуру. [15]