Deset teorija o smrti našeg svemira. Toplinska smrt Moderna ideja o "toplinskoj smrti" svemira

Toplinska smrt svemira - hipotetska. stanje u svijetu, do kojeg bi trebao navodno dovesti njegov razvoj kao rezultat transformacije svih vrsta energije u toplinsku energiju i jednolike raspodjele potonje u prostoru; u ovom slučaju, svemir mora doći u stanje homogene izoterme. ravnoteža karakterizirana maks. entropija. T.-ova pretpostavka sa. u. je formuliran na temelju apsolutizacije drugog zakona termodinamike, prema kojem entropija u zatvorenom sustavu može samo rasti. U međuvremenu, drugi zakon termodinamike, iako ima vrlo širok opseg, ima stvorenja. ograničenja.

To uključuje, posebice, brojne fluktuacijske procese - Brownovo gibanje čestica, pojavu jezgri nove faze tijekom prijelaza tvari iz jedne faze u drugu, spontane fluktuacije temperature i tlaka u ravnotežnom sustavu itd. Još u radovima L. Boltzmanna i J. Gibbsa utvrđeno je da drugi zakon termodinamike ima statistički značaj. priroda i smjer procesa koji ona propisuje zapravo je samo najvjerojatniji, ali ne i jedini mogući. U općoj teoriji relativnosti pokazuje se da zbog prisutnosti gravitacijske polja u divovskom prostoru. termodinamički sustava, njihova entropija može stalno rasti, a da ne dosegnu stanje ravnoteže s max. vrijednost entropije, jer takvo stanje u ovom slučaju uopće ne postoji. Nemogućnost postojanja c.-l. Apsolutno ravnotežno stanje Svemira povezano je i s činjenicom da on uključuje strukturne elemente sve većeg reda složenosti. Stoga je pretpostavka T. s. u. neodrživo. .

“Toplinska smrt” Svemira, pogrešan zaključak da se sve vrste energije u Svemiru moraju na kraju pretvoriti u energiju toplinskog gibanja, koja će se ravnomjerno rasporediti po supstanci Svemira, nakon čega će svi makroskopski procesi prestati u to.

Taj je zaključak formulirao R. Clausius (1865.) na temelju drugog zakona termodinamike. Prema drugom zakonu, svaki fizički sustav koji ne izmjenjuje energiju s drugim sustavima (takva je izmjena očito isključena za Svemir u cjelini) teži najvjerojatnijem ravnotežnom stanju - tzv. stanju s maksimalnom entropijom. Takvo stanje bi odgovaralo "T. S." P. I prije stvaranja moderne kozmologije učinjeni su brojni pokušaji opovrgnuti zaključak o “T. S." C. Najpoznatija od njih je fluktuacijska hipoteza L. Boltzmanna (1872.), prema kojoj je Svemir uvijek bio u ravnotežnom izotermnom stanju, ali prema zakonu slučajnosti, nekada na jednom, zatim na drugom mjestu, ponekad se javljaju odstupanja od ovog stanja; javljaju se rjeđe, što je veće zahvaćeno područje i što je veći stupanj odstupanja. Moderna kozmologija utvrdila je da ne samo zaključak o “T. S." V., ali rani pokušaji da se to opovrgne također su pogrešni. To je zbog činjenice da nisu uzeti u obzir značajni fizički čimbenici, a prije svega gravitacija. Uzimajući u obzir gravitaciju, homogena izotermna raspodjela tvari nikako nije najvjerojatnija i ne odgovara maksimumu entropije. Promatranja pokazuju da je svemir izrazito nestacionaran. Ona se širi, a tvar, gotovo homogena u početku širenja, kasnije se pod utjecajem gravitacijskih sila raspada na zasebne objekte, nastaju skupovi galaksija, galaksije, zvijezde i planeti. Svi ti procesi su prirodni, idu s rastom entropije i ne zahtijevaju kršenje zakona termodinamike. Ni u budućnosti, uzimajući u obzir gravitaciju, oni neće dovesti do homogenog izotermnog stanja Svemira - do “T. S." B. Svemir je uvijek nestatičan i stalno se razvija. .

Vrijeme je da se pozabavimo drugim temeljnim postulatom termodinamike, tzv drugi zakon termodinamike. Drugi zakon nije dokaziv u okviru klasične termodinamike. Njegove su formulacije rezultat generalizacije iskustava, opažanja i eksperimenata. Pokušajmo o tome govoriti kratko i jasno.

U prošlom članku o termodinamici govorili smo o termodinamičkim sustavima koji se sastoje od velikog broja čestica. Za opis takvih sustava tzv državne funkcije .

Termodinamička funkcija stanja (ili termodinamički potencijal) je funkcija koja ovisi o nekoliko neovisnih parametara koji određuju stanje sustava. Da bi bilo jasnije, uzmimo primjer. Jedna od funkcija stanja sustava je njegova unutarnja energija. Ne ovisi o tome kako je točno sustav završio u ovom stanju.

Još jedan koncept s kojim se treba upoznati je entropija . Za razumijevanje drugog zakona termodinamike, entropija je vrlo važna. A to je također lijepa riječ koja mnoge dovodi u stupor i kojom možete bljesnuti u društvu.

U najopćenitijem slučaju, entropija je mjera slučajnosti nekog sustava

Jednostavan primjer : Recimo da imate ladicu za čarape. Ako su sve čarape u kutiji razbacane i pomiješane jedna po jedna, entropija takvog sustava je maksimalna. A ako su čarape skupljene u parovima i leže uredno u nizu - to je minimalno.

U termodinamici, entropija je funkcija stanja termodinamičkog sustava, koji određuje mjeru ireverzibilne disipacije energije. Što to znači? To znači da se neki dio unutarnje energije sustava ne može pretvoriti u mehanički rad koji sustav izvodi. Na primjer, proces pretvaranja topline u mehanički rad uvijek je popraćen gubicima, uslijed kojih se toplina pretvara u druge oblike energije.

Kod ireverzibilnih termodinamičkih procesa ona raste, a kod reverzibilnih procesa ostaje konstantna. Matematički zapis za entropiju (S):

Ovdje je delta Q količina topline dovedena ili odvedena iz sustava, T je temperatura sustava, dS je promjena entropije.

Postoji nekoliko različitih formulacija drugog zakona termodinamike, a evo jedne od njih:

Entropija zatvorenog sustava raste sa svim ireverzibilnim procesima u ovom sustavu

Budući da nas zanima razumijevanje suštine stvari, evo još jedne vrlo jednostavne definicije:

Inače, ova formulacija drugog zakona termodinamike pripada Rudolfu Clausiusu, koji je uveo koncept entropija .

I opet perpetum mobile

Nakon što su bili razočarani idejom perpetuum mobile prve vrste, ljudi nisu ni pomišljali na odustajanje. Nakon nekog vremena izumljen je perpetuum mobile druge vrste, čiji se rad temeljio na prijenosu topline i nije proturječio zakonu očuvanja energije. Takav motor svu toplinu primljenu od okolnih tijela pretvara u rad. Na primjer, kao njegova implementacija, trebalo je dobiti ogromnu količinu topline hlađenjem oceana. No, na sreću, nije došlo do hlađenja oceana i zamrzavanja ribe, jer. ova ideja proturječi drugom zakonu dinamike. Učinkovitost bilo kojeg stroja ne može biti jednaka jedinici, kao što se toplina ne može u potpunosti pretvoriti u rad. Dakle, koliko god se trudili, nemoguće je stvoriti perpetuum mobile druge vrste, baš kao ni perpetuum mobile prve vrste.

Toplinska smrt svemira

Nakon uvođenja pojma entropije od strane Rudolfa Clausiusa 1865. godine, pojavile su se mnoge rasprave, nagađanja i teorije vezane uz ovaj pojam. Jedna od njih je hipoteza o toplinska smrt svemira, koju je formulirao sam Clausius na temelju drugog zakona termodinamike.

Ova teorija, koju je formulirao Clausius, kaže da svemir, kao i svaki zatvoreni sustav, teži stanju termodinamičke ravnoteže, koju karakterizira maksimalna entropija i potpuna odsutnost makroskopskih procesa, što zauzvrat ima smisla nama poznatom pojmu vremena . Prema Clausiusu: Energija svijeta ostaje konstantna. Entropija svijeta teži maksimumu" . To znači da kada Svemir dođe u stanje termodinamičke ravnoteže, svi procesi će prestati i svijet će uroniti u stanje "toplinske smrti". Temperatura u bilo kojoj točki Svemira bit će ista, više neće postojati razlozi koji mogu uzrokovati pojavu bilo kakvih procesa.

Koncept toplinske smrti svemira bio je prilično raširen u nedavnoj prošlosti i bio je predmet aktivnih rasprava. Tako se u knjizi Jeansa "Svemir oko nas" (1932.) mogu pronaći sljedeći stihovi o toplinskoj smrti Svemira: “Svemir ne može postojati zauvijek; prije ili kasnije mora doći vrijeme kada će njegov posljednji erg energije dosegnuti najviši stupanj na ljestvici opadajuće korisnosti, i u tom trenutku će aktivni život Svemira morati prestati..

Kada je izvodio svoju teoriju, Clausius je u svom razmišljanju pribjegao sljedećim ekstrapolacijama (aproksimacijama):

1. Svemir se smatra zatvorenim sustavom.
2. Evolucija svijeta može se opisati kao promjena njegovih stanja.

Zanimljiva činjenica : rasuđivanje o toplinskoj smrti omogućilo je crkvi da izjavi da je sa znanstvenog gledišta (uključujući i zahvaljujući Clausiusovoj teoriji) moguće pronaći premise koje ukazuju na postojanje Boga. Dakle, 1952. godine, na sastanku “Papinske akademije znanosti,” Papa Pio 12. je u svom govoru rekao: “Zakon entropije, koji je otkrio Rudolf Clausius, dao nam je povjerenje da su spontani prirodni procesi uvijek povezani s nekim gubitkom slobodnu energiju koja se može iskoristiti, iz čega proizlazi da će u zatvorenom materijalnom sustavu, na kraju, ti procesi u makroskopskim razmjerima kad-tad prestati. Ova tužna nužnost ... rječito svjedoči o postojanju Nužnog Bića.

Pobijanje teorije toplinske smrti svemira

Kao što je gore primijetio Clausius, u izvođenju njegove teorije korištene su određene ekstrapolacije. Danas se, unatoč određenim poteškoćama, može slobodno reći da su takvi zaključci neznanstveni. Poanta je da postoje određeni granice primjenjivosti drugog zakona termodinamike: donja i gornja. Dakle, drugi zakon termodinamike ne može se primijeniti za opisivanje mikrosustava čije su dimenzije usporedive s dimenzijama molekula, te za makrosustave koji se sastoje od beskonačnog broja čestica, tj. za svemir kao cjelinu.

Zapravo, prvi znanstvenik koji je utvrdio statističku prirodu drugog zakona termodinamike i suprotstavio takozvanu hipotezu fluktuacije teoriji toplinske smrti Svemira bio je izvrsni fizičar materijalist Boltzmann. Postoji Boltzmannova formula koja nam omogućuje da damo statističku interpretaciju drugog zakona termodinamike

Ovdje je S entropija sustava, k je Boltzmannova konstanta, P je termodinamička vjerojatnost stanja, koja određuje broj mikrostanja sustava koji odgovaraju danom makrostanju. Prema Boltzmannovoj formuli,

To jest, termodinamička vjerojatnost stanja izoliranog sustava za sve procese koji se u njemu odvijaju ne može se smanjiti. Međutim, budući da za sustave koji se sastoje od beskonačnog broja čestica, sva će stanja biti jednako vjerojatna, gornji odnos nije primjenjiv na Svemir. U takvim sustavima postoje značajne fluktuacije(fluktuacija – odstupanje prave vrijednosti određene veličine od njezine srednje vrijednosti), što su odstupanja od drugog zakona termodinamike. Prema Boltzmannu, stanje termodinamičke ravnoteže samo je najčešće i najvjerojatnije; uz to, proizvoljno velike fluktuacije mogu spontano nastati u ravnotežnom sustavu. Naime, u Svemiru, koji je u stanju termodinamičke ravnoteže, stalno nastaju fluktuacije, a jedna od takvih fluktuacija je područje prostora u kojem se nalazimo.

Moderni pristup bezuvjetno odbacuje teoriju toplinske smrti svemira. Uzimajući u obzir ogromnu starost Svemira i činjenicu da nije u stanju toplinske smrti, možemo zaključiti da u Svemiru postoje procesi koji sprječavaju rast entropije, tj. procesi s negativnom entropijom. Međutim, Boltzmannovi zaključci da u Svemiru prevladava stanje termodinamičke ravnoteže sve su više u suprotnosti sa sve većim eksperimentalnim materijalom astronomije. Materija ima nikad izgubljenu sposobnost koncentriranja energije i pretvaranja jednog oblika gibanja u drugi. Na primjer, proces nastajanja zvijezda iz raspršene materije pokorava se određenim zakonima i ne može se svesti samo na nasumične fluktuacije u raspodjeli energije u Svemiru.

Dragi prijatelji! Danas smo saznali, ako je moguće, što pojam entropije znači za drugi zakon termodinamike, saznali da je perpetuum mobile druge vrste nemoguć, a također smo se radovali što ipak neće doći do toplinske smrti Svemira. Kao i uvijek, nadamo se da vam se svidio naš članak u kojem smo pokušali govoriti o termodinamici na jednostavan, razumljiv i zanimljiv način. Želimo Vam uspjeh u studiranju i podsjećamo Vas da smo uvijek spremni predložiti, pomoći, savjetovati i preuzeti dio posla. naši stručnjaci. Učite i uživajte u životu!

"Sunce će postati tamno kao kostrijet, i mjesec neće dati svoje svjetlosti ... Sile će se nebeske potresti i svi će elementi izumrijeti ..." Ove su riječi izgovorene prije otprilike dvije tisuće godina, opisujući umjetničkim slikama kako kraj vremena ili će nastupiti toplinska smrt svemira. Ali prošlo je osamnaest stoljeća prije nego što su istraživači pristupili proučavanju ovog problema sa znanstvenog gledišta. Zapravo, čim je čovječanstvo otkrilo osnove, ovo se pitanje moralo pojaviti prije ili kasnije. Logično, ako bilo koji prirodni princip djeluje u zatvorenom sustavu, zašto ne pretpostaviti da ta ista tendencija djeluje u odnosu na cijeli svemir?

Hipotezu o toplinskoj smrti svemira prvi je iznio William Thompson 1852. godine, ali ju je kasnije, 1865. godine, detaljnije formulirao R. Clausius. Ekstrapolirao je na prostor Prema tom pravilu svaki zatvoreni sustav teži ravnoteži kada energija zračenja prelazi u toplinu. "Smrt" nastupa kada se dostigne maksimalna razina entropije. U ovom trenutku ne dolazi do razmjene energije, jer sva prelazi u toplinu. A budući da nema razloga pretpostaviti da postoji još nešto osim kozmosa, onda se, zaključuje Clausius, i naš Svemir može smatrati zatvorenim sustavom iu njemu djeluje isti zakon.

Naravno, ni Thompson ni Clausius nisu ni pretpostavili da će se uskoro dogoditi toplinska smrt Svemira, međutim, prognoze čak i vrlo dalekog kraja svijeta izazvale su veliku buku u znanstvenoj zajednici i potaknule različita opovrgavanja takve hipoteze. . Još 1872. godine znanstvenik L. Boltzmann iznio je teoriju fluktuacija. Prema njezinim riječima, naš je svemir previše golem i složen da bi umro tako jednostavnom smrću. Uvijek je bio i uvijek će biti u stanju izotermne ravnoteže, ali u njegovim različitim dijelovima postoje stalna i uvijek će biti odstupanja od tog stanja. Odnosno, takvi valovi, emisije energije neće dopustiti pokretanje mehanizma prijenosa sve energije svemira u toplinsku energiju.

Moderna znanost nije niti potvrdila niti opovrgla hipotezu da će toplinska smrt svemira neizbježno doći. Koncept Velikog praska, koji se navodno dogodio prije otprilike 14 milijardi godina i iz kojeg je sve nastalo, još ne dokazuje da u prostoru djeluje samo djelovanje varijable. Treba uzeti u obzir i djelovanje varijable. A. Posebnu pažnju zaslužuje Friedmanova teorija: Svemir ispunjen gravitirajućom materijom nije stacionaran, on se ili širi ili skuplja. A ako je tako, stalno rastuća entropija ne dovodi sustav u cjelini do

Toplinska smrt Svemira također se može dovesti u pitanje sa stajališta opće teorije relativnosti. Još uvijek znamo premalo o našem svijetu da bismo sa apsolutnom sigurnošću procijenili je li naš svijet zatvoren i postoji li nešto drugo izvan njega. Možda na njega djeluju druge vanjske sile i sustavi? Zakoni fizike kakve poznajemo ne moraju vrijediti u mjerilu bezgraničnog kozmosa, kažu zagovornici vječnosti zračenja u svemiru. Zvijezde se pale i gase, ali sam sustav je u ravnoteži, što međutim ne dovodi do toplinske smrti svega.

Unatoč činjenici da koncept moguće propasti Svemira moderna znanost nije ni potvrdila ni opovrgla, ovo pitanje počelo je zabrinjavati ne samo "fizičare", već i "liričare". Pisci znanstvene fantastike posebno crpe inspiraciju iz moguće smrti svih živih bića. Dakle, Isaac Asimov doslovno je predvidio jeziv kraj svih života u svojoj priči "Posljednje pitanje". Toplinska smrt svih organskih tvari bila je osnova zapleta mnogih japanskih crtića i anime serija.

To je teorija koju je iznio R. Clausius 1865. godine, prema kojoj se svemir smatra zatvorenim sustavom, dakle, prema drugom zakonu termodinamike, entropija svemira teži maksimumu, uslijed čega svi makroskopski procesi moraju u njemu s vremenom prestati.

Svemir: sporovi o zatvorenom i otvorenom sustavu

Za početak, podsjetimo se što je bit drugog zakona termodinamike: kada se u zatvorenom sustavu dogode nepovratni procesi, entropija sustava raste. Za usporedbu: u nezatvorenim sustavima entropija može i rasti i padati, a također ostati nepromijenjena.

Vratimo se našem svemiru. Svemir je, prema Clausiusu, nedvojbeno zatvoren sustav, budući da ne izmjenjuje energiju s drugim sustavima (uostalom, nema drugog svemira izvan našeg?). Kao zatvoreni sustav, Svemir teži ravnotežnom stanju – stanju s maksimumom entropije. Dakle, svi procesi koji se odvijaju u Svemiru moraju prije ili kasnije izblijedjeti, zaustaviti se.

Zašto kritizirati teoriju toplinske smrti svemira?

Kritika teorije toplinske smrti svemira temelji se uglavnom na tvrdnji da, unatoč logici argumenata, toplinska smrt još nije nastupila. Međutim, znanstvenici su podijeljeni oko budućnosti našeg svemira.

Hipoteza je pogrešna jer:

1 verzija:

Neki znanstvenici tvrde da je toplinska smrt Svemira nemoguća, budući da je drugi zakon termodinamike netočan ili jednostavno netočan, jer se ne odnosi na cijeli Svemir kao cjelinu. Činjenica je da se stanje s maksimumom entropije može percipirati samo kao idealno, budući da zakon porasta entropije nije apsolutan (već podliježe probabilističkim zakonima). Drugim riječima, zbog slučajnih fluktuacija (oscilacija), entropija u sustavu uvijek će biti ispod maksimuma.

2 verzija:

Drugi argument protiv Clausiusove teorije je shvaćanje Svemira kao beskonačnog, stoga se ne može nazvati ni zatvorenim ni otvorenim sustavom (jer se ti kriteriji koriste za konačne objekte). Stoga je sasvim logično pretpostaviti da u uvjetima beskonačnosti drugi zakon termodinamike načelno nije primjenjiv, ili da ga treba dopuniti.

U svakom slučaju, znanje o svemiru još uvijek je zanemarivo, pa sva predviđanja o budućnosti svemira ostaju samo nagađanja. Na primjer, danas među znanstvenicima postoje i pristaše teorije toplinske smrti svemira, koji tvrde da takav scenarij razvoja događaja treba razmatrati ravnopravno s drugima, jer čovječanstvo još uvijek ne može sa sigurnošću reći je li Svemir je beskonačan, ili je još uvijek konačan, pa se može shvatiti kao zatvoreni sustav.

(AKO NEKOGA OD ČITATELJA ZANIMA OVAJ TEKST, A TABLICE I FORMULE ĆE BITI IZGUBLJENE - PIŠITE MI NA MAIL - POSALJEM RAD U CJELINI SA KNJIGAMA, SLIKAMA I TABLICAMA)
Uvod
Toplinska smrt svemira (T.S.V.) je zaključak da se sve vrste energije u svemiru moraju na kraju pretvoriti u energiju toplinskog gibanja, koja će se ravnomjerno rasporediti po tvari svemira, nakon čega će svi makroskopski procesi prestati u to.
Taj je zaključak formulirao R. Clausius (1865.) na temelju drugog zakona termodinamike. Prema drugom zakonu, svaki fizički sustav koji ne izmjenjuje energiju s drugim sustavima (takva je izmjena očito isključena za Svemir u cjelini) teži najvjerojatnijem ravnotežnom stanju - tzv. stanju s maksimalnom entropijom.
Takvo stanje bi odgovaralo T.S.V. Čak i prije stvaranja moderne kozmologije, učinjeni su brojni pokušaji opovrgnuti zaključak o T.S.W. Najpoznatija od njih je fluktuacijska hipoteza L. Boltzmanna (1872), prema kojoj je svemir vječno u ravnotežnom izotermnom stanju, ali prema zakonu slučajnosti, ponekad na jednom, zatim na drugom mjestu, odstupanja od toga stanje se ponekad javlja; javljaju se rjeđe, što je veće zahvaćeno područje i što je veći stupanj odstupanja.
Moderna kozmologija je utvrdila da nije samo zaključak o T.S.V.-u pogrešan, već su pogrešni i rani pokušaji da se on opovrgne. To je zbog činjenice da nisu uzeti u obzir značajni fizički čimbenici, a prije svega gravitacija. Uzimajući u obzir gravitaciju, homogena izotermna raspodjela tvari nikako nije najvjerojatnija i ne odgovara maksimumu entropije.
Promatranja pokazuju da je svemir izrazito nestacionaran. Ona se širi, a tvar, gotovo homogena u početku širenja, kasnije se pod utjecajem gravitacijskih sila raspada na zasebne objekte, nastaju skupovi galaksija, galaksije, zvijezde i planeti. Svi ti procesi su prirodni, idu s rastom entropije i ne zahtijevaju kršenje zakona termodinamike. Čak ni u budućnosti, uzimajući u obzir gravitaciju, neće dovesti do homogenog izotermnog stanja Svemira - do T.S.V. Svemir je uvijek nestatičan i stalno se razvija.
Termodinamički paradoks u kozmologiji, formuliran u drugoj polovici 19. stoljeća, od tada neprestano uzbuđuje znanstvenu zajednicu. Činjenica je da je zahvatio najdublje strukture znanstvene slike svijeta. Iako su brojni pokušaji rješavanja ovog paradoksa uvijek vodili samo do djelomičnog uspjeha, oni su generirali nove, netrivijalne fizikalne ideje, modele i teorije. Termodinamički paradoks neiscrpan je izvor novih znanstvenih spoznaja. Istodobno, pokazalo se da je njegovo znanstveno formiranje isprepleteno s puno predrasuda i potpuno krivih tumačenja.
Potreban nam je novi pogled na ovaj naizgled dobro proučen problem, koji u kasnoj klasičnoj znanosti dobiva nekonvencionalno značenje.
1. Ideja o toplinskoj smrti svemira
1.1 Pojava ideje o T.S.V.
Prijetnja toplinske smrti Svemira, kao što smo ranije rekli, izražena je sredinom devetnaestog stoljeća. Thomson i Clausius, kada je formuliran zakon porasta entropije u ireverzibilnim procesima. Toplinska smrt je takvo stanje materije i energije u Svemiru kada su nestali gradijenti parametara koji ih karakteriziraju.
Razvoj principa ireverzibilnosti, principa rastuće entropije, sastojao se u proširenju ovog principa na Svemir kao cjelinu, što je učinio Clausius.
Dakle, prema drugom zakonu svi fizikalni procesi teku u smjeru prijenosa topline s toplijih tijela na manje vruća, što znači da se proces temperaturnog izjednačavanja u Svemiru polako ali sigurno odvija. Posljedično, u budućnosti se očekuje nestanak temperaturnih razlika i transformacija cjelokupne svjetske energije u toplinsku energiju, ravnomjerno raspoređenu u Svemiru. Clausiusov zaključak je bio sljedeći:
1. Energija svijeta je konstantna
2. Entropija svijeta teži maksimumu.
Dakle, toplinska smrt Svemira znači potpuni prestanak svih fizikalnih procesa zbog prelaska Svemira u ravnotežno stanje s maksimalnom entropijom.
Boltzmann, koji je otkrio vezu između entropije S i statističke težine P, smatrao je da je trenutno nehomogeno stanje Svemira grandiozna fluktuacija*, iako njezina pojava ima zanemarivu vjerojatnost. Boltzmannovi suvremenici nisu priznavali njegove stavove, što je dovelo do oštrih kritika njegova rada i, očito, dovelo do Boltzmannove bolesti i samoubojstva 1906. godine.
Okrećući se izvornim formulacijama ideje o toplinskoj smrti Svemira, može se vidjeti da one u svakom pogledu ne odgovaraju svojim dobro poznatim tumačenjima, kroz prizmu kojih te formulacije obično percipiramo. Uobičajeno je govoriti o teoriji toplinske smrti ili termodinamičkom paradoksu W. Thomsona i R. Clausiusa.
No, prvo, podudarna razmišljanja ovih autora ne podudaraju se u svemu, a drugo, niže navedene tvrdnje ne sadrže ni teoriju ni paradoks.
W. Thomson, analizirajući opću tendenciju rasipanja mehaničke energije koja se očituje u prirodi, nije je proširio na svijet kao cjelinu. Ekstrapolirao je princip povećanja entropije samo na procese velikih razmjera koji se odvijaju u prirodi.
Naprotiv, Clausius je predložio ekstrapolaciju ovog principa upravo na Svemir kao cjelinu, koji je za njega djelovao kao sveobuhvatni fizički sustav. Prema Clausiusu, "opće stanje Svemira mora se mijenjati sve više i više" u smjeru određenom principom rastuće entropije i, prema tome, to se stanje mora neprestano približavati nekom graničnom stanju Fluktuacije i problem fizičkih granica 2. zakona termodinamike. Možda je po prvi put Newton identificirao termodinamički aspekt u kozmologiji. Upravo je on primijetio učinak "trenja" u satu svemira - trend koji je sredinom XIX. naziva povećanje entropije. U duhu svoga vremena Newton je pozvao u pomoć Gospodina Boga. Sir Isaac je njega imenovao da nadzire navijanje i popravak ovih "satova".
U okviru kozmologije sredinom 19. stoljeća prepoznat je termodinamički paradoks. Rasprava o paradoksu dovela je do niza briljantnih ideja širokog znanstvenog značaja („Schrödingerovo“ objašnjenje „antientropije“ života od strane L. Boltzmanna; njegovo uvođenje fluktuacija u termodinamiku, čije temeljne posljedice u fizici nisu do danas iscrpljene; ​​njegova grandiozna kozmološka hipoteza fluktuacije, izvan konceptualnog okvira koji fizika u problemu "toplinske smrti" Svemira još nije izašla; duboka i inovativna, ali ipak povijesno ograničena fluktuacijska interpretacija Drugi početak.
1.2 Pogled na T.S.W. iz dvadesetog stoljeća
Trenutno stanje znanosti također nije u skladu s pretpostavkom o toplinskoj smrti svemira.
Prije svega, ovaj zaključak je relevantan za izolirani sustav i nije jasno zašto se Svemir može pripisati takvim sustavima.
U Svemiru postoji gravitacijsko polje, koje Boltzmann nije uzeo u obzir, a ono je odgovorno za pojavu zvijezda i galaksija: gravitacijske sile mogu dovesti do stvaranja strukture iz kaosa, mogu dovesti do nastanka zvijezda iz kozmičkog prah.
Zanimljiv je daljnji razvoj termodinamike, a time i ideja T.S.V.. Tijekom 19. stoljeća formulirane su glavne odredbe (počeci) termodinamike izoliranih sustava. U prvoj polovici 20. stoljeća termodinamika se razvijala uglavnom ne u dubinu, već u širinu, nastali su njeni razni dijelovi: tehnička, kemijska, fizikalna, biološka itd. termodinamika. Tek 1940-ih pojavljuju se radovi o termodinamici otvorenih sustava u blizini točke ravnoteže, a 1980-ih javlja se sinergetika. Potonje se može tumačiti kao termodinamika otvorenih sustava daleko od točke ravnoteže.
Dakle, moderna prirodna znanost odbacuje koncept "termalne smrti" u odnosu na Svemir kao cjelinu. Činjenica je da je Clausius u svom razmišljanju pribjegao sljedećim ekstrapolacijama:
1. Svemir se smatra zatvorenim sustavom.
2. Evolucija svijeta može se opisati kao promjena njegovih stanja.
Za svijet kao cjelokupno stanje s maksimalnom entropijom to ima smisla, kao i za bilo koji konačni sustav.
Ali legitimnost ovih ekstrapolacija sama po sebi vrlo je dvojbena, iako problemi povezani s njima predstavljaju poteškoće i za modernu fizičku znanost.
2. Zakon rastuće entropije
2.1 Izvođenje zakona rastuće entropije
Primjenjujemo Clausiusovu nejednadžbu da opišemo ireverzibilni kružni termodinamički proces prikazan na slici 1.
Riža. jedan.
Ireverzibilni kružni termodinamički proces
Neka je proces ireverzibilan i proces reverzibilan. Tada Clausiusova nejednakost za ovaj slučaj ima oblik (1)
Budući da je proces reverzibilan, možemo koristiti relaciju koja daje
Zamjenom ove formule u nejednadžbu (1) dobivamo izraz (2)
Usporedbom izraza (1) i (2) možemo napisati sljedeću nejednadžbu (3) u kojoj se znak jednakosti nalazi ako je proces reverzibilan, a predznak je veći nego ako je proces nepovratan.
Nejednadžba (3) može se napisati i u diferencijalnom obliku (4)
Ako razmatramo adijabatski izolirani termodinamički sustav za koji, tada izraz (4) ima oblik ili u integralnom obliku.
Rezultirajuće nejednakosti izražavaju zakon povećanja entropije, koji se može formulirati na sljedeći način:
2.2 Mogućnost entropije u svemiru
U adijabtički izoliranom termodinamičkom sustavu entropija se ne može smanjivati: ona je ili očuvana ako se u sustavu odvijaju samo reverzibilni procesi ili se povećava ako se u sustavu dogodi barem jedan ireverzibilni proces.
Pisana izjava je još jedna formulacija drugog zakona termodinamike.
Dakle, izolirani termodinamički sustav teži maksimalnoj vrijednosti entropije, pri kojoj se uspostavlja stanje termodinamičke ravnoteže.
Treba napomenuti da ako sustav nije izoliran, tada je u njemu moguće smanjenje entropije. Primjer takvog sustava je, na primjer, konvencionalni hladnjak, unutar kojeg je moguće smanjenje entropije. Ali za takve otvorene sustave, ovo lokalno smanjenje entropije uvijek se kompenzira povećanjem entropije u okolišu, koje premašuje njeno lokalno smanjenje.
Paradoks koji je 1852. formulirao Thomson (Lord Kelvin) i nazvao hipotezom toplinske smrti svemira izravno je povezan sa zakonom porasta entropije. Detaljnu analizu ove hipoteze proveo je Clausius, koji je smatrao legitimnim proširiti zakon porasta entropije na cijeli Svemir. Naime, ako Svemir promatramo kao adijabatski izolirani termodinamički sustav, onda, s obzirom na njegovu beskonačnu starost, na temelju zakona porasta entropije možemo zaključiti da je dosegao maksimalnu entropiju, odnosno stanje termodinamičke ravnoteže. Ali u Svemiru koji nas stvarno okružuje, to se ne opaža.
3. Toplinska smrt svemira u znanstvenoj slici svijeta
3.1 Termodinamički paradoks
Termodinamički paradoks u kozmologiji, formuliran u drugoj polovici 19. stoljeća, od tada neprestano uzbuđuje znanstvenu zajednicu. Činjenica je da je zahvatio najdublje strukture znanstvene slike svijeta.
Iako su brojni pokušaji rješavanja ovog paradoksa uvijek vodili samo do djelomičnog uspjeha, oni su generirali nove, netrivijalne fizikalne ideje, modele i teorije. Termodinamički paradoks neiscrpan je izvor novih znanstvenih spoznaja. Istodobno, pokazalo se da je njegovo znanstveno formiranje isprepleteno s puno predrasuda i potpuno krivih tumačenja. Potreban nam je novi pogled na ovaj naizgled dobro proučen problem, koji u post-neklasičnoj znanosti dobiva nekonvencionalno značenje.
Postneklasična znanost, prije svega teorija samoorganizacije, rješava problem usmjerenosti termodinamičkih procesa u prirodi na bitno drugačiji način od klasične ili neklasične znanosti; to dolazi do izražaja u suvremenoj znanstvenoj slici svijeta (SCM).
Kako se termodinamički paradoks zapravo pojavio u kozmologiji? Lako je vidjeti da su ga zapravo formulirali protivnici Thomsona i Clausiusa, koji su vidjeli proturječnost između ideje o toplinskoj smrti Svemira i temeljnih načela materijalizma o beskonačnosti svijeta u prostoru i vremenu. . Formulacije termodinamičkog paradoksa koje susrećemo kod raznih autora izrazito su slične, gotovo potpuno identične. “Kada bi doktrina entropije bila točna, onda bi “kraj” svijeta koji ona pretpostavlja morao odgovarati “početku”, minimumu entropije, kada bi temperaturna razlika između odvojenih dijelova Svemira bila najveća. .
Koja je epistemološka priroda paradoksa koji razmatramo? Svi citirani autori joj, naime, pripisuju filozofsko-ideološki karakter. No zapravo se ovdje miješaju dvije razine znanja koje s našeg suvremenog stajališta treba razlikovati. Početna točka ipak je bila pojava termodinamičkog paradoksa na razini NCM-a, na kojoj je Clausius proveo svoju ekstrapolaciju porasta principa entropije na Svemir. Paradoks je djelovao kao kontradikcija između Clausiusovog zaključka i principa beskonačnosti svijeta u vremenu, prema Newtonovoj kozmologiji. Na istoj spoznajnoj razini nastali su i drugi kozmološki paradoksi - fotometrijski i gravitacijski, a njihova epistemološka priroda bila je vrlo slična.
“Doista, toplinska smrt svemira, čak i ako se dogodila u nekoj dalekoj budućnosti, čak i za milijarde ili desetke milijardi godina, još uvijek ograničava “vremensku ljestvicu” ljudskog napretka” .
3.2. Termodinamički paradoks u relativističkim kozmološkim modelima
Nova faza u analizi termodinamičkog paradoksa u kozmologiji već je povezana s neklasičnom znanošću. Obuhvaća 30-e – 60-e godine dvadesetog stoljeća. Njegova najspecifičnija značajka je prijelaz na razvoj termodinamike svemira u konceptualnom okviru A.A. Fridman. Raspravljalo se o moderniziranim verzijama Clausiusovog načela i Tolmanovom novom modelu, u kojem je nepovratna evolucija Svemira moguća bez postizanja entropijskog maksimuma. Tolmanov model na kraju je prevagnuo u prihvaćanju znanstvene zajednice, iako ne odgovara na neka od "teških" pitanja. No paralelno se razvijao i poluklasični “antientropijski pristup” kojemu je jedini cilj bio pobijanje Clausiusovog principa pod svaku cijenu, a početna apstrakcija bila je slika beskonačnog i “vječno mladog”, kako je rekao Tsiolkovsky. to, Svemir. Na temelju ovog pristupa razvijen je niz, da tako kažemo, "hibridnih" shema i modela, koje je karakterizirala prilično umjetna kombinacija ne samo starih i novih ideja na području termodinamike svemira, već također temelje klasične i neklasične znanosti.
“Tijekom 1930-ih i 1940-ih, ideja o toplinskoj smrti svemira nastavila je uživati ​​najveći utjecaj među pristašama relativističke kozmologije. Energični zagovornici Clausiusovog načela bili su, primjerice, A. Eddington i J. Jeans, koji su više puta govorili kako o fizičkom značenju ovog problema, tako i o njegovoj “ljudskoj dimenziji”. Clausiusov zaključak oni su pretočili u neklasičnu sliku svijeta iu nekim joj aspektima prilagodili.
Prije svega, promijenio se objekt ekstrapolacije - Svemir u cjelini.
Veliki odjek (i višestruko citiranje) izazvala je 50-ih godina danas gotovo zaboravljena rasprava o problemima termodinamike svemira između K.P. Stanjukovič i I.R. Plotkin. Obojica razmatraju statističko-termodinamička svojstva modela svemira sličnog Boltzmannovom svemiru, tj. podudaraju s predmetom koji se proučava. Osim toga, obojica su vjerovali da se problemi termodinamike svemira mogu analizirati neovisno o općoj teoriji relativnosti, koja ne unosi novi sadržaj u zakon porasta entropije.
No uz navedene pokušaje “prevladavanja” Boltzmannove hipoteze, razvijane su i modernizirane verzije same ove hipoteze. Najpoznatiji od njih pripada Ya.P. Terlecki.
Hibridne sheme” i modeli za rješavanje termodinamičkog paradoksa u kozmologiji izazvali su značajno zanimanje pedesetih i šezdesetih godina prošlog stoljeća, uglavnom u našoj zemlji. O njima se raspravljalo na jednom od skupova o kozmogoniji (Moskva, 1957.), na simpozijima o filozofskim problemima Einsteinove teorije relativnosti i relativističke kozmologije (Kijev, 1964., 1966.) itd., ali kasnije su spominjanja bila sve rjeđa. . To se dogodilo u velikoj mjeri zbog pomaka u rješenju ovog niza problema koje su postigle relativistička kozmologija i nelinearna termodinamika.
3.3 Termodinamički paradoks u kozmologiji i post-neklasičnoj slici svijeta
Razvoj problematike termodinamike svemira počeo je dobivati ​​kvalitativno nova obilježja tijekom 1980-ih. Uz proučavanje Svemira u okviru neklasičnih temelja, sada se na ovom području razvija pristup koji odgovara oznakama “post-neklasične” znanosti.
Na primjer, sinergetika, posebno teorija disipativnih struktura, omogućuje dublje razumijevanje specifičnosti našeg Svemira kao samoorganizirajućeg sustava koji se samorazvija nego što je to bilo moguće u neklasičnoj znanosti.
Postneklasična znanost omogućuje uvođenje niza novih točaka u analizu problema termodinamike Svemira kao cjeline. Ali o ovom pitanju do sada se raspravljalo samo u najopćenitijim crtama. Postneklasična znanost omogućuje uvođenje niza novih točaka u analizu problema termodinamike Svemira kao cjeline. Ali o ovom pitanju do sada se raspravljalo samo u najopćenitijim crtama.
Glavni cilj pristupa koji se temelji na statističkoj teoriji neravnotežnih procesa, I. Prigogine je izrazio na sljedeći način: "... mi se udaljavamo od zatvorenog Svemira u kojem je sve dano, u novi Svemir, otvoren za fluktuacije sposoban roditi nešto novo." Pokušajmo ovu izjavu razumjeti u kontekstu analize onih kozmoloških alternativa koje je iznio M.P. Bronstein.
1. Teorija I. Prigoginea u kombinaciji sa suvremenim razvojem kozmologije, očito, više je kompatibilna s razumijevanjem Svemira kao termodinamički otvorenog neravnotežnog sustava koji je nastao kao rezultat goleme fluktuacije fizičkog vakuuma. . Stoga, u tom smislu, post-neklasična znanost odstupa od tradicionalnog stajališta, koje dijeli M.P. Bronstein. Osim toga, pri analizi ponašanja Svemira kao cjeline u modernoj znanosti, očito treba odbaciti ono što je Prigogine nazvao "mitom vodiljom klasične znanosti" - načelo "neograničene predvidljivosti" budućnosti. Za nelinearne disipativne strukture, to je zbog potrebe uzimanja u obzir "ograničenja" zbog našeg djelovanja na prirodu.
Naše znanje o termodinamici svemira kao cjeline, temeljeno na ekstrapolaciji statističke teorije neravnotežnih sustava, također ne može zanemariti izravno ili neizravno razmatranje uloge promatrača.
2. Teorija I. Prigoginea postavlja problem zakona i početnih uvjeta u kozmologiji na potpuno novi način, uklanja proturječja između dinamike i termodinamike. Sa stajališta ove teorije ispada da je Svemir, kako kaže M.P. Bronstein, može poštovati zakone koji su asimetrični u odnosu na prošlost i budućnost - što ni najmanje ne proturječi temeljnom principu porasta entropije, njezinoj kozmološkoj ekstrapolaciji.
3. Prigogineova teorija - u dobrom suglasju s modernom kozmologijom - preispituje ulogu i vjerojatnost makroskopskih fluktuacija u svemiru, iako je prijašnji mehanizam tih fluktuacija sa suvremenog gledišta drugačiji od Boltzmannova. Fluktuacije prestaju biti nešto iznimno, postaju sasvim objektivna manifestacija spontanog nastanka nečeg novog u Svemiru.
Dakle, Prigogineova teorija omogućuje vrlo jednostavan odgovor na pitanje koje već gotovo stoljeće i pol dijeli znanstvenu zajednicu i tako zaokuplja K.E. Tsiolkovsky: zašto - suprotno Clausiusovom principu - posvuda u svemiru ne promatramo procese monotone degradacije, već, naprotiv, procese formiranja, nastajanja novih struktura. Prijelaz iz "fizike postojećeg" u "fiziku nastajućeg" dogodio se uvelike zahvaljujući sintezi ideja koje su se u prethodnom konceptualnom okviru činile međusobno isključivim.
Prigožinove ideje, koje dovode do revizije niza temeljnih ideja, kao i sve fundamentalno novo u znanosti, nailaze na dvosmislen odnos prema sebi, prvenstveno među fizičarima. S jedne strane raste broj njihovih pristaša, s druge strane se govori da su Prigožinovi zaključci nedovoljno točni i opravdani sa stajališta ideala razvijene fizikalne teorije. Same te ideje ponekad se ne tumače sasvim jednoznačno; posebice neki autori naglašavaju da se entropija sustava može smanjiti u procesu samoorganizacije. Ako je takvo stajalište točno, to znači da je konačno bilo moguće formulirati one krajnje specifične uvjete koje je K.E. Tsiolkovsky, raspravljajući o mogućnosti postojanja antientropijskih procesa u prirodi.
Ali ideje ruskog kozmizma, uključujući svemirsku filozofiju K.E. Tsiolkovsky, posvećen ovim problemima, nalaze izravniji razvoj u post-neklasičnoj znanosti.
Na primjer, N.N. Moiseev primjećuje da u tijeku evolucije Svemira postoji kontinuirano kompliciranje organizacije strukturalnih razina prirode, a taj je proces jasno usmjeren. Priroda, takoreći, zadržava određeni skup potencijalno mogućih (to jest, dopuštenih unutar okvira njezinih zakona) tipova organizacije, a kako se jedinstveni svjetski proces odvija, sve veći broj tih struktura ispada da su "uključeni" u tome. Um i inteligentnu aktivnost treba uključiti u opću sintetičku analizu evolucijskih procesa Svemira.
Razvoj ideja samoorganizacije, posebice Prigogineove teorije disipativnih struktura, povezan s revizijom konceptualnih temelja termodinamike, potaknuo je daljnja istraživanja ove razine znanja. Statistička termodinamika, razvijena još u klasičnoj fizici, sadrži niz nedovršenosti i nejasnoća, pojedinačnih neobičnosti i paradoksa – unatoč tome što se čini da je s činjenicama “sve u redu”. No, prema istraživanju F.A. Tsitsin, čak iu tako uspostavljenoj i jasno "vremenom testiranoj" sferi znanstvenog istraživanja, postoje mnoga iznenađenja.
Usporedba karakterističnih parametara fluktuacija, koje su uveli L. Boltzmann i M. Smoluchowski, dokazuje bitnu nepotpunost "općeprihvaćenog" statističkog tumačenja termodinamike. Čudno je da je ova teorija izgrađena zanemarivanjem fluktuacija! Iz ovoga slijedi da ga je potrebno doraditi, t.j. konstrukcija teorije "sljedeće aproksimacije".
Dosljedniji prikaz učinaka fluktuacije tjera nas da prepoznamo koncepte "statističke" i "termodinamičke" ravnoteže kao fizički neidentične. Pokazuje se, nadalje, da je opravdan zaključak, koji je u potpunoj suprotnosti s onim "općeprihvaćenim": ne postoji funkcionalna veza između rasta entropije i težnje sustava ka vjerojatnijem stanju. Postoje i procesi u kojima prijelaz sustava u vjerojatnije stanje može biti popraćen smanjenjem entropije! Uzimanje u obzir fluktuacija u problemima termodinamike svemira stoga može dovesti do otkrića fizičkih granica načela povećanja entropije. Ali F.A. Tsitsin u svojim zaključcima nije ograničen na temelje klasične i neklasične znanosti. On sugerira da se načelo rastuće entropije ne primjenjuje na određene vrste suštinski nelinearnih sustava. Nije isključena zamjetna "koncentracija fluktuacija" u biostrukturama. Moguće je čak da se takvi učinci već dugo bilježe u biofizici, ali se ne prepoznaju ili krivo tumače, upravo zato što se smatraju “fundamentalno nemogućima”. Slični fenomeni mogu biti poznati i drugim svemirskim civilizacijama i učinkovito ih koristiti, posebice u procesima svemirske ekspanzije.
Zaključak
Dakle, možemo primijetiti da su u post-neklasičnoj znanosti formulirani fundamentalno novi pristupi analizi Clausiusovog principa i uklanjanju termodinamičkog paradoksa u kozmologiji. Najznačajniji izgledi koji se mogu očekivati ​​od kozmološke ekstrapolacije teorije samoorganizacije, razvijene na temelju ideja ruskog kozmizma.
Nepovratni procesi u oštro neravnotežnim, nelinearnim sustavima omogućuju, naizgled, da se izbjegne toplinska smrt Svemira, budući da se pokazalo da je otvoren sustav. Potraga za teorijskim shemama "antientropijskih" procesa, izravno predviđenih znanstvenom slikom svijeta, utemeljenom na kozmičkoj filozofiji K.E. Tsiolkovsky; međutim, ovaj pristup dijeli samo nekoliko prirodnih znanstvenika. Kroz svu novost postneklasičnog pristupa analizi problematike termodinamike svemira, međutim, “probijaju” se iste “teme” koje su se oblikovale u drugoj polovici 19. stoljeća i koje je generirao Clausius paradoks i rasprave oko njega.
Dakle, vidimo da je Clausiusov princip još uvijek gotovo neiscrpan izvor novih ideja u kompleksu fizikalnih znanosti. Ipak, unatoč pojavljivanju uvijek novih modela i shema u kojima nema toplinske smrti, još uvijek nije postignuto "konačno" rješenje termodinamičkog paradoksa. Svi pokušaji presjecanja "gordijevskog čvora" problema povezanih s Clausiusovim načelom uvijek su dovodili do samo djelomičnih, nimalo rigoroznih i konačnih zaključaka, u pravilu prilično apstraktnih. Nejasnoće sadržane u njima iznjedrile su nove probleme i zasad je malo nade da će se u dogledno vrijeme postići uspjeh.
Općenito govoreći, riječ je o sasvim uobičajenom mehanizmu razvoja znanstvenih spoznaja, tim više što je riječ o jednom od temeljnih problema. Ali daleko od toga da je svako načelo znanosti, kao ni bilo koji fragment NCM-a općenito, heuristički kao što je Clausiusovo načelo. Postoji nekoliko razloga koji objašnjavaju, s jedne strane, heurističku prirodu ovog načela, koje još uvijek izaziva samo iritaciju među dogmatičarima - svejedno, prirodnim znanstvenicima ili filozofima, s druge strane - neuspjeh njegovih kritičara.
Prvi je složenost svih “igara s beskonačnim” koje se protive tom principu, bez obzira na njihove konceptualne temelje.
Drugi razlog je korištenje neadekvatnog smisla izraza "svemir kao cjelina" - koji se još uvijek obično shvaća kao "sve što postoji" ili "ukupnost svih stvari". Neodređenost ovog pojma, koja je sasvim u skladu s neodređenošću upotrebe neekspliciranih značenja beskonačnosti, oštro se suprotstavlja jasnoći formulacije samog Clausiusovog principa. Koncept “Svemira” nije specificiran u ovom principu, ali je zato moguće razmatrati problem njegove primjenjivosti na razne svemire konstruirane pomoću teorijske fizike i interpretirane kao “sve što postoji” samo sa stajališta ove teorije (modela).
I, konačno, treći razlog: i samo Clausiusovo načelo i pokušaji rješavanja termodinamičkog paradoksa postavljenog na njegovoj osnovi anticipirali su jednu od značajki post-neklasične znanosti - uključivanje humanističkih čimbenika u ideale i norme objašnjenja. , kao i znanje utemeljeno na dokazima. Emotivnost s kojom se Clausiusovo načelo kritizira više od sto godina, iznose njegove različite alternative i analiziraju moguće sheme antientropijskih procesa, ima možda malo presedana u povijesti prirodnih znanosti, kako klasične tako i neklasične. Clausiusovo načelo izričito se poziva na post-neklasičnu znanost, koja uključuje "ljudsku dimenziju". Naravno, u prošlosti ova značajka razmatranog znanja još nije mogla biti istinski ostvarena. Ali sada, retrospektivno, u ovim starim raspravama nalazimo neke "embrije" ideala i normi post-neklasične znanosti.
Književnost
1.Pojmovi moderne prirodne znanosti./ ur. prof. S.A. Samygin, 2. izd. - Rostov n / a: "Phoenix", 1999. - 580 str.
2. Danilets A.V. Prirodne znanosti danas i sutra - St. Petersburg: Narodna knjižnica 1993.
3. Dubnishcheva T. Ya. Koncepti moderne prirodne znanosti. Novosibirsk: Izdavačka kuća YuKEA, 1997. - 340 str.
4.Prigožin I. Od postojećeg do nastajanja. M.: Nauka, 1985. - 420 str.
5. Remizov A.N. Medicinska i biološka fizika. - M.: Viša škola, 1999. - 280 str.
6. Stanyukovich K.P. Na pitanje termodinamike svemira // Ibid. 219-225 str.
7. Swartz Kl.E. Izvanredna fizika običnih pojava. T.1. - M.: Nauka, 1986. - 520 str.
8. O ljudskom vremenu. - “Znanje je moć”, br , 2000., str.10-16
9. Tsitsin F.A. Pojam vjerojatnosti i termodinamike svemira // Filozofski problemi astronomije XX. stoljeća. M., 1976. S. 456-478.
10. Tsitsin F.A. Termodinamika, Svemir i fluktuacije // Svemir, astronomija, filozofija. M., 1988. S. 142-156
11. Tsitsin F.A. [Do termodinamike hijerarhijskog svemira]// Proceedings of the 6th meeting on Cosmogony (5-7.6.1957). M., 1959. S. 225-227.

Svaki dio Carnotovog ciklusa i cijeli ciklus u cjelini može se proći u oba smjera. Zaobilaženje ciklusa u smjeru kazaljke na satu odgovara toplinskom stroju, kada se toplina koju primi radni fluid djelomično pretvara u koristan rad. Premosnica u smjeru suprotnom od kazaljke na satu odgovara rashladni stroj kada se dio topline uzima iz hladnog rezervoara i prenosi u vrući rezervoar radeći vanjski rad. Stoga se naziva idealan uređaj koji radi prema Carnotovom ciklusu reverzibilni toplinski motor. Pravi rashladni strojevi koriste različite cikličke procese. Svi ciklusi hlađenja u dijagramu (p, V) zaobilaze se u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Energetska shema rashladnog stroja prikazana je na sl. 3.11.5.

Uređaj za rashladni ciklus može poslužiti u dvije svrhe. Ako je koristan učinak izvlačenje nešto topline |Q2| od ohlađenih tijela (na primjer, od proizvoda u komori hladnjaka), tada je takav uređaj konvencionalni hladnjak. Učinkovitost hladnjaka može se okarakterizirati omjerom

Ako je koristan učinak prijenos neke topline |Q1| grijana tijela (na primjer, zrak u zatvorenom prostoru), tada se takav uređaj naziva toplinska pumpa. Učinkovitost βT dizalice topline može se definirati kao omjer

stoga je βT uvijek veći od jedan. Za obrnuti Carnotov ciklus