Tíz elmélet az univerzumunk haláláról. Hőhalál Az Univerzum „hőhalálának” modern elképzelése

Az univerzum hőhalála – hipotetikus. a világ állapota, amelyhez fejlődésének állítólag el kell vezetnie az összes energiafajta hőenergiává történő átalakulása és ez utóbbi térbeli egyenletes eloszlása ​​következtében; ebben az esetben az univerzumnak homogén izoterm állapotba kell jutnia. egyensúly jellemzi max. entrópia. T. feltételezése -val. ban ben. a termodinamika második főtételének abszolutizálása alapján fogalmazódik meg, amely szerint zárt rendszerben az entrópia csak növekedhet. Eközben a termodinamika második főtétele, bár nagyon nagy hatókörrel rendelkezik, léteznek lények. korlátozásokat.

Ezek közé tartozik különösen számos ingadozási folyamat - a részecskék Brown-mozgása, egy új fázis magjainak megjelenése az anyag egyik fázisból a másikba való átmenete során, a hőmérséklet és a nyomás spontán ingadozása egy egyensúlyi rendszerben stb. Még L. Boltzmann és J. Gibbs munkáiban is azt találták, hogy a termodinamika második főtételének van statisztikája. a természet és a folyamatok általa előírt iránya valójában csak a legvalószínűbb, de nem az egyetlen lehetséges. Az általános relativitáselméletben kimutatták, hogy a gravitációs jelenléte miatt mezők óriási térben. termodinamikai rendszerek, entrópiájuk folyamatosan növekedhet anélkül, hogy egyensúlyi állapotba kerülnének max. entrópiaérték, mert ilyen állapot ebben az esetben egyáltalán nem létezik. A létezésének lehetetlensége a c.-l. Az Univerzum abszolút egyensúlyi állapota azzal is összefügg, hogy egyre növekvő összetettségű szerkezeti elemeket tartalmaz. Ezért a T. s. ban ben. tarthatatlan. .

Az Univerzum „hőhalála”, az a téves következtetés, hogy az Univerzumban minden energiafajtának előbb-utóbb hőmozgási energiává kell alakulnia, amely egyenletesen oszlik el az Univerzum anyagában, ami után minden makroszkopikus folyamat leáll. azt.

Ezt a következtetést R. Clausius (1865) fogalmazta meg a termodinamika második főtétele alapján. A második törvény szerint minden olyan fizikai rendszer, amely nem cserél energiát más rendszerekkel (az Univerzum egészére nézve az ilyen csere nyilvánvalóan kizárt), a legvalószínűbb egyensúlyi állapotba – az úgynevezett maximális entrópiájú állapotba – hajlik. Egy ilyen állapot megfelelne a „T. Val vel." K. Már a modern kozmológia megteremtése előtt is számos kísérlet történt a „T. Val vel." C. Közülük a leghíresebb L. Boltzmann (1872) fluktuációs hipotézise, ​​mely szerint az Univerzum mindig is egyensúlyi izoterm állapotban volt, de a véletlen törvénye szerint hol az egyik helyen, hol a másikon néha előfordulnak eltérések ettől az állapottól; ritkábban fordulnak elő, minél nagyobb a befogott terület és annál nagyobb az eltérés mértéke. A modern kozmológia megállapította, hogy nemcsak a „T. Val vel." V., de a cáfolat korai próbálkozásai is tévesek. Ez annak köszönhető, hogy a jelentős fizikai tényezőket és mindenekelőtt a gravitációt nem vették figyelembe. A gravitációt figyelembe véve az anyag homogén izoterm eloszlása ​​korántsem a legvalószínűbb, és nem felel meg az entrópia maximumának. A megfigyelések azt mutatják, hogy az Univerzum élesen nem-stacionárius. Kitágul, és a tágulás kezdetén szinte homogén anyag, később a gravitációs erők hatására különálló objektumokká bomlik, galaxisok, galaxisok, csillagok, bolygók halmazai jönnek létre. Mindezek a folyamatok természetesek, az entrópia növekedésével járnak, és nem igénylik a termodinamika törvényeinek megsértését. Még a jövőben sem, figyelembe véve a gravitációt, nem vezetnek az Univerzum homogén izoterm állapotához - a „T. Val vel." B. Az Univerzum mindig nem statikus és folyamatosan fejlődik. .

Ideje foglalkozni a termodinamika második alapvető posztulátumával, amelyet az ún termodinamika második főtétele. A második törvény a klasszikus termodinamika keretei között nem bizonyítható. Megfogalmazásai tapasztalatok, megfigyelések és kísérletek általánosításának eredményei. Próbáljunk meg röviden és érthetően beszélni róla.

A termodinamikáról szóló utolsó cikkben a nagyszámú részecskéből álló termodinamikai rendszerekről beszéltünk. Az ilyen rendszerek leírására az ún állami funkciókat .

Termodinamikai állapotfüggvény (vagy termodinamikai potenciál) olyan függvény, amely több független paramétertől függ, amelyek meghatározzák a rendszer állapotát. Hogy világosabb legyen, vegyünk egy példát. A rendszer egyik állapotfunkciója a belső energia. Nem attól függ, hogy a rendszer pontosan hogyan került ebbe az állapotba.

Egy másik fogalom, amit ismerni kell az entrópia . A termodinamika második főtételének megértéséhez az entrópia nagyon fontos. És ez is egy szép szó, ami sokakat kábulatba hoz, és amit a társaságban megvillanthatsz.

A legáltalánosabb esetben entrópia valamely rendszer véletlenszerűségének mértéke

Egyszerű példa : Tegyük fel, hogy van egy zoknis fiókja. Ha a dobozban lévő összes zokni szétszórva és összekeveredik, és egyenként, egy ilyen rendszer entrópiája maximális. És ha a zoknit párban gyűjtik össze, és szépen egymás után fekszenek - ez minimális.

A termodinamikában entrópia a termodinamikai rendszer állapotának függvénye, amely meghatározza az irreverzibilis energiadisszipáció mértékét. Mit jelent? Ez azt jelenti, hogy a rendszer belső energiájának egy része nem alakítható át a rendszer által végzett mechanikai munkává. Például a hő mechanikai munkává alakításának folyamata mindig veszteséggel jár, aminek következtében a hő más típusú energiává alakul.

Irreverzibilis termodinamikai folyamatoknál növekszik, reverzibilis folyamatoknál pedig állandó marad. Az entrópia (S) matematikai jelölése:

Itt a delta Q a rendszerből bevitt vagy eltávolított hőmennyiség, T a rendszer hőmérséklete, dS az entrópia változása.

A termodinamika második főtételének számos különböző megfogalmazása létezik, ezek közül az egyik:

A zárt rendszer entrópiája minden visszafordíthatatlan folyamattal növekszik ebben a rendszerben

Mivel a dolgok lényegének megértése érdekel bennünket, itt van egy másik nagyon egyszerű meghatározás:

Egyébként a termodinamika második főtételének ez a megfogalmazása Rudolf Clausiusé, aki bevezette a fogalmat. entrópia .

És ismét egy örökmozgó

Miután csalódtak az első típusú örökmozgó ötletében, az emberek nem is gondoltak arra, hogy feladják. Egy idő után feltalálták a második típusú örökmozgót, amelynek működése a hőátadáson alapult, és nem mond ellent az energiamegmaradás törvényének. Egy ilyen motor a környező testektől kapott összes hőt munkává alakítja. Például megvalósításaként hatalmas mennyiségű hőt kellett volna nyernie az óceán hűtésével. De szerencsére nem az óceán lehűtésére és a halak lefagyasztására került sor, mert. ez az elképzelés ellentmond a dinamika második törvényének. Egyetlen gép hatásfoka sem lehet egyenlő az egységgel, ahogy a hő sem alakítható át teljesen munkává. Tehát bármennyire is próbálkozol, lehetetlen a második típusú örökmozgót létrehozni, akárcsak az első típusú örökmozgót.

Az Univerzum hőhalála

Miután 1865-ben Rudolf Clausius bevezette az entrópia fogalmát, számos vita, sejtés és elmélet merült fel ezzel a fogalommal kapcsolatban. Ezek egyike a hipotézis az univerzum hőhalála, amelyet maga Clausius fogalmazott meg a termodinamika második főtétele alapján.

Ez az elmélet, amelyet Clausius fogalmazott meg, azt mondja, hogy az Univerzum, mint minden zárt rendszer, a termodinamikai egyensúlyi állapot felé hajlik, amelyet maximális entrópia és a makroszkopikus folyamatok teljes hiánya jellemez, ami viszont értelmet ad az idő számunkra ismerős fogalmának. . Clausius szerint: A világ energiája állandó marad. A világ entrópiája a maximumra hajlik" . Ez azt jelenti, hogy amikor az Univerzum a termodinamikai egyensúly állapotába kerül, minden folyamat leáll, és a világ a "termikus halál" állapotába süllyed. A hőmérséklet az Univerzum bármely pontján ugyanaz lesz, nem lesz többé olyan ok, amely bármilyen folyamatot előidézhet.

Az univerzum hőhalálának fogalma meglehetősen elterjedt volt a közelmúltban, és aktív viták tárgyát képezte. Így Jeans "Universe around us" (1932) című könyvében a következő sorok találhatók az Univerzum hőhaláláról: „A világegyetem nem létezhet örökké; előbb-utóbb el kell jönnie annak az időnek, amikor az utolsó energiaerge eléri a legmagasabb fokot a csökkenő hasznosság létráján, és abban a pillanatban meg kell szűnnie az Univerzum aktív életének..

Elméletének levezetése során Clausius a következő extrapolációkhoz (közelítésekhez) folyamodott:

1. Az Univerzumot zárt rendszernek tekintik.
2. A világ evolúciója úgy írható le, mint állapotainak változása.

Érdekes tény : A hőhalálról szóló érvelés lehetővé tette az egyház számára, hogy kijelentse, hogy tudományos szempontból (többek között Clausius elméletének köszönhetően) lehet találni Isten létezésére utaló premisszákat. Így tehát 1952-ben, a „Pontifical Sciences Akadémia” ülésén 12. Pius pápa beszédében ezt mondta: „Az entrópia törvénye, amelyet Rudolf Clausius fedezett fel, megbizonyosodott arról, hogy a spontán természeti folyamatok mindig összefüggenek a felhasználható szabad energia, amiből az következik, hogy egy zárt anyagrendszerben a végén ezek a makroszkopikus léptékű folyamatok egyszer megszűnnek. Ez a szomorú szükségszerűség... ékesszólóan tanúskodik egy Szükséges Lény létezéséről.

Az Univerzum hőhalálának elméletének cáfolata

Ahogy Clausius fentebb megjegyezte, bizonyos extrapolációkat használtak elméletének levezetéséhez. Ma, bizonyos nehézségek ellenére, nyugodtan kijelenthetjük, hogy az ilyen következtetések tudománytalanok. A lényeg, hogy vannak bizonyos a termodinamika második főtételének alkalmazhatósági határai: alsó és felső. Így a termodinamika második főtétele nem alkalmazható olyan mikrorendszerek leírására, amelyek méretei összemérhetőek a molekulákéval, és olyan makrorendszerek esetében, amelyek végtelen számú részecskéből állnak, pl. az univerzum egésze számára.

Valójában az első tudós, aki megállapította a termodinamika második főtételének statisztikai természetét, és szembeállította az úgynevezett fluktuációs hipotézist az Univerzum hőhalálának elméletével, a kiváló materialista fizikus, Boltzmann volt. Létezik egy Boltzmann-képlet, amely lehetővé teszi a termodinamika második főtételének statisztikai értelmezését

Itt S a rendszer entrópiája, k a Boltzmann-állandó, P az állapot termodinamikai valószínűsége, amely meghatározza a rendszer adott makroállapotnak megfelelő mikroállapotainak számát. A Boltzmann-képlet szerint

Vagyis egy izolált rendszer állapotának termodinamikai valószínűsége a benne végbemenő összes folyamatra nem csökkenhet. Mivel azonban végtelen számú részecskéből álló rendszerek esetén minden állapot egyformán valószínű, a fenti összefüggés nem alkalmazható az Univerzumra. Az ilyen rendszerekben jelentősek ingadozások(fluktuáció - egy bizonyos mennyiség valódi értékének eltérése az átlagos értékétől), amelyek a termodinamika második főtételétől való eltérések. Boltzmann szerint a termodinamikai egyensúlyi állapot csak a leggyakoribb és legvalószínűbb; ezzel együtt egy egyensúlyi rendszerben spontán módon tetszőlegesen nagy ingadozások keletkezhetnek. Vagyis a termodinamikai egyensúly állapotában lévő Univerzumban állandóan ingadozások keletkeznek, és az egyik ilyen ingadozás a tér azon régiója, amelyben tartózkodunk.

A modern megközelítés feltétel nélkül elutasítja az Univerzum hőhalálának elméletét. Figyelembe véve az Univerzum hatalmas korát és azt, hogy nincs hőhalál állapotában, megállapíthatjuk, hogy az Univerzumban vannak olyan folyamatok, amelyek megakadályozzák az entrópia növekedését, i. negatív entrópiájú folyamatok. Boltzmann következtetéseinek, miszerint az Univerzumban a termodinamikai egyensúlyi állapot uralkodik, azonban egyre inkább ellentmond a csillagászat egyre növekvő kísérleti anyaga. Az anyagnak megvan az a képessége, hogy az energiát koncentrálja és az egyik mozgásformát egy másikká alakítsa át. Például a szórt anyagból a csillagok kialakulásának folyamata bizonyos törvényeknek engedelmeskedik, és nem redukálható kizárólag az Univerzum energiaeloszlásának véletlenszerű ingadozásaira.

Kedves barátaim! Ma megtudtuk, ha lehet, mit jelent az entrópia fogalma a termodinamika második főtételében, megtanultuk, hogy a második típusú örökmozgó lehetetlen, és annak is örültünk, hogy az Univerzum hőhalála mégsem következik be. Mint mindig, reméljük, hogy tetszett cikkünk, amelyben megpróbáltunk egyszerűen, érthetően és érdekesen beszélni a termodinamikáról. Sok sikert kívánunk tanulmányaihoz, és emlékeztetünk arra, hogy mindig készek vagyunk javaslatot tenni, segíteni, tanácsot adni és vállalni a munkaterhelés egy részét. szakembereink. Tanulj és élvezd az életed!

„A nap elsötétül, mint a zsákvászon, és a hold nem ad fényt… Az ég erői megremegnek, és minden elem kihal…” Ezek a szavak körülbelül kétezer éve hangzottak el, művészi képekkel leírva, hogyan az idők vége vagy az Univerzum hőhalála következik be. De tizennyolc évszázad telt el, mire a kutatók tudományos szempontból közelítették meg a probléma vizsgálatát. Valójában amint az emberiség felfedezte az alapokat, ez a kérdés előbb-utóbb feltűnik. Logikusan, ha bármely természetes princípium működik egy zárt rendszerben, miért ne feltételeznénk, hogy ugyanez a tendencia az egész univerzumra vonatkoztatva működik?

Az Univerzum hőhalálának hipotézisét először William Thompson vetette fel 1852-ben, de később, 1865-ben R. Clausius fogalmazta meg részletesebben. Ez a szabály szerint minden zárt rendszer egyensúlyba kerül, amikor a sugárzási energia hővé alakul. A „halál” akkor következik be, amikor elérjük az entrópia maximális szintjét. Ebben a pillanatban nem történik energiacsere, mivel az összes hővé alakul át. S mivel nincs okunk feltételezni, hogy a kozmoszon kívül más is létezne, így – vonja le a következtetést Clausius – Univerzumunk is zárt rendszernek tekinthető, és abban is ugyanaz a törvény működik.

Természetesen sem Thompson, sem Clausius nem feltételezte, hogy az Univerzum hőhalála hamarosan bekövetkezik, azonban a világ legtávolabbi végére vonatkozó előrejelzések is nagy zajt keltettek a tudományos közösségben, és különféle cáfolatokat adtak egy ilyen hipotézisnek. . L. Boltzmann tudós még 1872-ben terjesztette elő a fluktuációk elméletét. Szerinte az univerzumunk túl hatalmas és összetett ahhoz, hogy ilyen egyszerű halált haljunk. Mindig is izoterm egyensúlyi állapotban volt és lesz is, de különböző részein állandóak és mindig lesznek eltérések ettől az állapottól. Vagyis az ilyen hullámok, energiakibocsátások nem teszik lehetővé az univerzum teljes energiájának hőenergiává történő átvitelének mechanizmusát.

A modern tudomány nem erősítette meg és nem is cáfolta azt a hipotézist, hogy az Univerzum hőhalála elkerülhetetlenül eljön. Az ősrobbanás koncepciója, amely állítólag körülbelül 14 milliárd éve történt, és mindennek az oka, még nem bizonyítja, hogy csak egy változó hatása hat a térben. Friedman elmélete külön figyelmet érdemel: a gravitációs anyaggal megtöltött Univerzum nem áll, hanem tágul, vagy zsugorodik. És ha igen, akkor az egyre növekvő entrópia nem vezeti el a rendszer egészét

Az Univerzum termikus halála az általános relativitáselmélet szempontjából is megkérdőjelezhető. Még mindig túl keveset tudunk a világunkról ahhoz, hogy teljes bizonyossággal megítélhessük, világunk zárt-e, és létezik-e valami más azon kívül. Talán más külső erők és rendszerek hatnak rá? Az általunk ismert fizika törvényeinek nem kell a határtalan kozmosz léptékében érvényesülniük – állítják a sugárzás örökkévalóságának hívei az univerzumban. A csillagok kigyúlnak és kialszanak, de maga a rendszer egyensúlyban van, ami azonban nem vezet mindennek a hőhalálához.

Annak ellenére, hogy az Univerzum lehetséges pusztulásának koncepcióját a modern tudomány nem erősíti meg és nem is cáfolja, ez a kérdés nemcsak a "fizikusokat", hanem a "lírikusokat" is aggodalommal töltötte el. A sci-fi írók különösen minden élőlény lehetséges halálából merítenek ihletet. Tehát Isaac Asimov szó szerint megjósolta az élet dermesztő végét "Az utolsó kérdés" című történetében. Az összes szerves anyag hőhalála sok japán rajzfilm és anime sorozat cselekményének alapját képezte.

Ez egy R. Clausius által 1865-ben felállított elmélet, amely szerint a Világegyetem zárt rendszernek tekinthető, ezért a termodinamika második főtétele szerint az Univerzum entrópiája a maximumra hajlik, aminek következtében idővel minden makroszkopikus folyamatnak meg kell állnia benne.

Az Univerzum: viták egy zárt és nyitott rendszerről

Kezdésként emlékezzünk vissza, mi a termodinamika második főtételének lényege: amikor egy zárt rendszerben visszafordíthatatlan folyamatok mennek végbe, a rendszer entrópiája megnő. Összehasonlításképpen: a nem zárt rendszerekben az entrópia növekedhet és csökkenhet, és változatlan maradhat.

Térjünk vissza az univerzumunkba. Az Univerzum Clausius szerint kétségtelenül zárt rendszer, hiszen nem cserél energiát más rendszerekkel (elvégre nincs más Univerzum a miénken kívül?). Zárt rendszerként az Univerzum egyensúlyi állapotba hajlik – egy olyan állapotba, ahol az entrópia maximuma van. Így az Univerzumban végbemenő összes folyamatnak előbb-utóbb el kell halványulnia, meg kell állnia.

Miért kritizáljuk az Univerzum hőhalálának elméletét?

Az Univerzum hőhalálának elméletével szembeni kritika főként azon az állításon alapul, hogy az érvek logikája ellenére a hőhalál még nem következett be. A tudósok azonban megosztottak univerzumunk jövőjét illetően.

A hipotézis hibás, mert:

1 verzió:

Egyes tudósok azzal érvelnek, hogy az Univerzum hőhalála lehetetlen, mivel a termodinamika második főtétele helytelen vagy egyszerűen pontatlan, mivel nem vonatkozik az egész Univerzum egészére. A helyzet az, hogy a maximális entrópiájú állapot csak ideálisnak fogható fel, mivel az entrópia növekedésének törvénye nem abszolút (hanem valószínűségi törvények hatálya alá tartozik). Más szóval, a véletlenszerű ingadozások (oszcillációk) miatt a rendszer entrópiája mindig a maximum alatt lesz.

2 verzió:

Egy másik érv a Clausius-elmélet ellen az Univerzum végtelennek való értelmezése, ezért nem nevezhető sem zárt, sem nyitott rendszernek (mivel ezek a kritériumok véges objektumokra vonatkoznak). Ezért teljesen logikus azt feltételezni, hogy a végtelenség körülményei között a termodinamika második főtétele elvileg nem alkalmazható, vagy kiegészítendő.

Mindenesetre az univerzummal kapcsolatos ismeretek még elhanyagolhatóak, így az univerzum jövőjével kapcsolatos minden jóslat csak találgatás marad. Például manapság a tudósok között vannak az Univerzum hőhalálának elméletének támogatói is, akik azt állítják, hogy az események fejlődésének ilyen forgatókönyvét egyenrangúan kell figyelembe venni másokkal, mivel az emberiség még mindig nem tudja biztosan megmondani, hogy Az Univerzum végtelen, vagy még mindig véges. , tehát zárt rendszerként is felfogható.

(HA AZ OLVASÓKAT ÉRDEKLŐDIK EZ A SZÖVEG, ÉS A TÁBLÁZATOK ÉS A KÉPLETEK ELVESZNEK - ÍRJON MEG NEKEM - A MUNKÁT EGÉSZÉBEN KÜLDOM BIZTOSKÖNYVVEL, ÁBRÁKKAL, TÁBLÁZATOKKAL)
Bevezetés
Az Univerzum termikus halála (T.S.V.) az a következtetés, hogy az Univerzumban minden energiafajtának végül hőmozgási energiává kell alakulnia, amely egyenletesen oszlik el az Univerzum anyagán, ami után minden makroszkopikus folyamat leáll. azt.
Ezt a következtetést R. Clausius (1865) fogalmazta meg a termodinamika második főtétele alapján. A második törvény szerint minden olyan fizikai rendszer, amely nem cserél energiát más rendszerekkel (az Univerzum egészére nézve az ilyen csere nyilvánvalóan kizárt), a legvalószínűbb egyensúlyi állapotba – az úgynevezett maximális entrópiájú állapotba – hajlik.
Egy ilyen állapot megfelelne a T.S.V. Már a modern kozmológia megalkotása előtt is számos kísérlet történt a T.S.W.-re vonatkozó következtetés megcáfolására. Közülük a leghíresebb L. Boltzmann (1872) fluktuációs hipotézise, ​​mely szerint az Univerzum örökké egyensúlyi izoterm állapotban van, de a véletlen törvénye szerint hol egy helyen, hol máshol ettől eltérések mutatkoznak. állapot néha előfordul; ritkábban fordulnak elő, minél nagyobb a befogott terület és annál nagyobb az eltérés mértéke.
A modern kozmológia megállapította, hogy nemcsak a T.S.V.-re vonatkozó következtetés téves, hanem a cáfolat korai próbálkozásai is tévesek. Ez annak köszönhető, hogy a jelentős fizikai tényezőket és mindenekelőtt a gravitációt nem vették figyelembe. A gravitációt figyelembe véve az anyag homogén izoterm eloszlása ​​korántsem a legvalószínűbb, és nem felel meg az entrópia maximumának.
A megfigyelések azt mutatják, hogy az Univerzum élesen nem-stacionárius. Kitágul, és a tágulás kezdetén szinte homogén anyag, később a gravitációs erők hatására különálló objektumokká bomlik, galaxisok, galaxisok, csillagok, bolygók halmazai jönnek létre. Mindezek a folyamatok természetesek, az entrópia növekedésével járnak, és nem igénylik a termodinamika törvényeinek megsértését. Még a jövőben sem, a gravitációt figyelembe véve, nem vezetnek az Univerzum homogén izoterm állapotához - a T.S.V. Az univerzum mindig nem statikus és folyamatosan fejlődik.
A 19. század második felében megfogalmazott termodinamikai paradoxon a kozmológiában azóta is folyamatosan izgatja a tudományos közösséget. A tény az, hogy a világ tudományos képének legmélyebb struktúráit érintette. Bár számos kísérlet ennek a paradoxonnak a feloldására mindig csak részsikerekhez vezetett, új, nem triviális fizikai elképzeléseket, modelleket és elméleteket generált. A termodinamikai paradoxon az új tudományos ismeretek kimeríthetetlen forrása. Tudományos formációjáról ugyanakkor kiderült, hogy rengeteg előítélettel és teljesen téves értelmezéssel szövődött.
Új pillantást kell vetnünk erre a jól tanulmányozottnak tűnő problémára, amely a késő klasszikus tudományban rendhagyó jelentést nyer.
1. Az Univerzum hőhalálának ötlete
1.1 A T.S.V. ötletének megjelenése
Az Univerzum termikus halálának veszélye, mint korábban említettük, a XIX. század közepén fejeződött ki. Thomson és Clausius, amikor megfogalmazták az entrópia növekedésének törvényét az irreverzibilis folyamatokban. A termikus halál az anyag és az energia olyan állapota az Univerzumban, amikor az őket jellemző paraméterek gradiensei eltűntek.
Az irreverzibilitás elvének, az entrópia növelésének elvének kidolgozása abból állt, hogy ezt az elvet kiterjesztették az Univerzum egészére, amit Clausius tett meg.
Tehát a második törvény szerint minden fizikai folyamat a melegebb testektől a kevésbé forrók felé történő hőátadás irányába halad, ami azt jelenti, hogy az Univerzumban lassan, de biztosan zajlik a hőmérséklet-kiegyenlítés folyamata. Következésképpen a jövőben a hőmérséklet-különbségek eltűnése és a világ összes energiájának hőenergiává történő átalakulása várható, egyenletesen elosztva az Univerzumban. Clausius következtetése a következő volt:
1. A világ energiája állandó
2. A világ entrópiája a maximumra törekszik.
Az Univerzum termikus halála tehát minden fizikai folyamat teljes leállását jelenti az Univerzum maximális entrópiájú egyensúlyi állapotba való átmenete miatt.
Boltzmann, aki felfedezte az S entrópia és a P statisztikai súly közötti összefüggést, úgy vélte, hogy az Univerzum jelenlegi inhomogén állapota grandiózus fluktuáció*, bár előfordulásának valószínűsége elhanyagolható. Boltzmann kortársai nem ismerték fel nézeteit, ami súlyos kritikához vezetett munkásságával kapcsolatban, és nyilvánvalóan Boltzmann 1906-os betegségéhez és öngyilkosságához vezetett.
Áttérve az Univerzum termikus halála gondolatának eredeti megfogalmazásaira, láthatjuk, hogy ezek nem minden tekintetben felelnek meg a jól ismert értelmezéseiknek, amelyek prizmáján keresztül általában érzékeljük ezeket a megfogalmazásokat. Szokás a hőhalál elméletéről vagy W. Thomson és R. Clausius termodinamikai paradoxonáról beszélni.
De egyrészt ezeknek a szerzőknek a gondolatai nem mindenben esnek egybe, másrészt az alábbi állítások nem tartalmaznak sem elméletet, sem paradoxont.
W. Thomson a természetben megnyilvánuló mechanikai energia disszipáció általános tendenciáját elemezve nem terjesztette ki a világ egészére. Az entrópianövekedés elvét csak a természetben előforduló nagy léptékű folyamatokra extrapolálta.
Éppen ellenkezőleg, Clausius ennek az alapelvnek az extrapolációját javasolta pontosan az Univerzum egészére, amely számára mindenre kiterjedő fizikai rendszerként hatott. Clausius szerint "az Univerzum általános állapotának egyre jobban meg kell változnia" a növekvő entrópia elve által meghatározott irányba, ezért ennek az állapotnak folyamatosan közelítenie kell valamilyen határállapotot. A fluktuációk és a 2. törvény fizikai határainak problémája. a termodinamika. Talán először Newton azonosította a termodinamikai aspektust a kozmológiában. Ő volt az, aki észrevette a "súrlódás" hatását az univerzum óraszerkezetében - ez a tendencia a XIX. század közepén. az entrópia növekedésének nevezzük. Newton kora szellemében az Úristen segítségét kérte. Sir Isaac őt jelölte ki ezen „órák” tekercselésének és javításának felügyeletére.
A kozmológia keretein belül a termodinamikai paradoxont ​​a 19. század közepén ismerték fel. A paradoxonról folytatott vita számos, széleskörű tudományos jelentőségű briliáns gondolatot szült (L. Boltzmann „Schrödinger” magyarázata az élet „antientrópiájáról”; a fluktuációk bevezetése a termodinamikába, aminek alapvető következményei a fizikában a mai napig nem merültek ki; grandiózus kozmológiai fluktuáció-hipotézise, ​​amely túlmutat azon a fogalmi kereteken, amelyeken a fizika az Univerzum "hőhalálának" problémájában még nem jött ki, mély és innovatív, de történelmileg korlátozott fluktuációs értelmezése Második Kezdet.
1.2 Egy pillantás a T.S.W. századból
A tudomány jelenlegi állása szintén nem egyeztethető össze az Univerzum hőhalálának feltételezésével.
Először is, ez a következtetés egy elszigetelt rendszerre vonatkozik, és nem világos, hogy az Univerzum miért tulajdonítható ilyen rendszereknek.
Az Univerzumban van egy gravitációs mező, amelyet Boltzmann nem vett figyelembe, és ez felelős a csillagok és galaxisok megjelenéséért: a gravitációs erők a káoszból szerkezet kialakulásához vezethetnek, csillagok keletkezhetnek a kozmikusból por.
Érdekes a termodinamika továbbfejlődése és ezzel együtt a T.S.V. gondolata is.A 19. század folyamán megfogalmazódtak az izolált rendszerek termodinamikájának főbb rendelkezései (kezdetei). A 20. század első felében a termodinamika főként nem mélységében, hanem szélességében fejlődött, különböző szakaszai keletkeztek: műszaki, kémiai, fizikai, biológiai stb. termodinamika. Csak az 1940-es években jelentek meg a nyitott rendszerek termodinamikájával kapcsolatos munkák az egyensúlyi pont közelében, az 1980-as években pedig a szinergetika. Ez utóbbi az egyensúlyi ponttól távol eső nyitott rendszerek termodinamikájaként értelmezhető.
Tehát a modern természettudomány elutasítja a "termikus halál" fogalmát az Univerzum egészére vonatkozóan. A tény az, hogy Clausius a következő extrapolációkhoz folyamodott érvelésében:
1. Az univerzumot zárt rendszernek tekintjük.
2. A világ evolúciója állapotainak változásaként írható le.
A világ egésze, maximális entrópiájú állapota számára ez logikus, csakúgy, mint bármely véges rendszer esetében.
De ezeknek az extrapolációknak a legitimitása önmagában erősen kétséges, bár a velük kapcsolatos problémák a modern fizikatudomány számára is nehézségeket okoznak.
2. A növekvő entrópia törvénye
2.1 A növekvő entrópia törvényének levezetése
A Clausius-egyenlőtlenséget alkalmazzuk az 1. ábrán látható irreverzibilis cirkuláris termodinamikai folyamat leírására.
Rizs. egy.
Irreverzibilis, körkörös termodinamikai folyamat
Legyen a folyamat visszafordíthatatlan és a folyamat visszafordítható. Ekkor a Clausius-egyenlőtlenség ebben az esetben az (1) alakot veszi fel.
Mivel a folyamat reverzibilis, használhatjuk azt a relációt, amely megadja
Ha ezt a képletet az (1) egyenlőtlenséggel helyettesítjük, megkapjuk a (2) kifejezést.
Az (1) és (2) kifejezések összehasonlítása lehetővé teszi a következő (3) egyenlőtlenség felírását, amelyben az egyenlőségjel akkor fordul elő, ha a folyamat megfordítható, és az előjel nagyobb, mint ha a folyamat irreverzibilis.
A (3) egyenlőtlenség felírható differenciál alakban is (4)
Ha egy adiabatikusan izolált termodinamikai rendszert tekintünk, amelyre, akkor a (4) kifejezés a vagy integrál alakot ölti.
A kapott egyenlőtlenségek az entrópia növekedési törvényét fejezik ki, amely a következőképpen fogalmazható meg:
2.2 Az entrópia lehetősége az Univerzumban
Adiabtikusan izolált termodinamikai rendszerben az entrópia nem csökkenhet: vagy megmarad, ha csak reverzibilis folyamatok fordulnak elő a rendszerben, vagy növekszik, ha legalább egy irreverzibilis folyamat végbemegy a rendszerben.
Az írott nyilatkozat a termodinamika második főtételének egy másik megfogalmazása.
Így egy izolált termodinamikai rendszer az entrópia maximális értékére törekszik, amelynél a termodinamikai egyensúlyi állapot beáll.
Meg kell jegyezni, hogy ha a rendszer nem elszigetelt, akkor az entrópia csökkenése lehetséges benne. Ilyen rendszer például egy hagyományos hűtőszekrény, amelyben az entrópia csökkenése lehetséges. De az ilyen nyílt rendszerek esetében az entrópia lokális csökkenését mindig a környezet entrópiájának növekedése kompenzálja, amely meghaladja a helyi csökkenést.
Az 1852-ben Thomson (Lord Kelvin) által megfogalmazott és általa az Univerzum hőhalálának hipotézisének nevezett paradoxon közvetlenül összefügg az entrópia növekedésének törvényével. Ennek a hipotézisnek a részletes elemzését Clausius végezte el, aki jogosnak tartotta az entrópianövekedés törvényének az egész Univerzumra való kiterjesztését. Ha ugyanis az Univerzumot adiabatikusan izolált termodinamikai rendszernek tekintjük, akkor végtelen korát tekintve az entrópianövekedés törvénye alapján megállapíthatjuk, hogy elérte maximális entrópiáját, vagyis a termodinamikai egyensúlyi állapotot. De a minket valóban körülvevő Univerzumban ez nem figyelhető meg.
3. Az Univerzum termikus halála a világ tudományos képében
3.1 Termodinamikai paradoxon
A 19. század második felében megfogalmazott termodinamikai paradoxon a kozmológiában azóta is folyamatosan izgatja a tudományos közösséget. A tény az, hogy a világ tudományos képének legmélyebb struktúráit érintette.
Bár számos kísérlet ennek a paradoxonnak a feloldására mindig csak részsikerekhez vezetett, új, nem triviális fizikai elképzeléseket, modelleket és elméleteket generált. A termodinamikai paradoxon az új tudományos ismeretek kimeríthetetlen forrása. Tudományos formációjáról ugyanakkor kiderült, hogy rengeteg előítélettel és teljesen téves értelmezéssel szövődött. Új pillantásra van szükségünk erre a látszólag jól tanulmányozott problémára, amely a poszt-nem-klasszikus tudományban rendhagyó jelentést nyer.
A poszt-nem-klasszikus tudomány, mindenekelőtt az önszerveződés elmélete, lényegesen más módon oldja meg a természetben zajló termodinamikai folyamatok irányának problémáját, mint a klasszikus vagy a nem klasszikus tudomány; ez kifejezésre jut a modern tudományos világképben (SCM).
Hogyan jelent meg valójában a termodinamikai paradoxon a kozmológiában? Könnyen belátható, hogy valójában Thomson és Clausius ellenfelei fogalmazták meg, akik ellentmondást láttak az Univerzum termikus halálának eszméje és a materializmus alapelvei között a világ térben és időben való végtelenségéről. . A termodinamikai paradoxon megfogalmazásai, amelyekkel különböző szerzőkkel találkozunk, rendkívül hasonlóak, szinte teljesen azonosak. „Ha az entrópia tan helyes lenne, akkor a világ általa feltételezett „végének” meg kellene felelnie a „kezdetnek”, az entrópia minimumának, amikor az Univerzum egyes részei közötti hőmérsékletkülönbség a legnagyobb lenne. .
Mi a vizsgált paradoxon episztemológiai természete? Valójában valamennyi idézett szerző filozófiai és ideológiai jelleget tulajdonít neki. Valójában azonban itt keveredik két tudásszint, amelyeket modern szemszögünkből meg kell különböztetni. A kezdeti pont mindazonáltal egy termodinamikai paradoxon megjelenése volt az NCM szintjén, amelynél Clausius végrehajtotta az entrópiaelv növekedésének az Univerzumra való extrapolációját. A paradoxon ellentmondásként hatott Clausius következtetése és a világ időbeli végtelenségének elve között, Newton kozmológiája szerint. Ugyanezen a tudásszinten más kozmológiai paradoxonok is felmerültek - fotometriai és gravitációs, és ismeretelméleti jellegük nagyon hasonló volt.
„Valóban, az Univerzum hőhalála, még ha valami távoli jövőben is bekövetkezett, még milliárdok vagy tízmilliárd év múlva is, még mindig korlátozza az emberi fejlődés „időskáláját”.
3.2 Termodinamikai paradoxon a relativisztikus kozmológiai modellekben
A kozmológiában a termodinamikai paradoxon elemzésének új szakasza már a nem klasszikus tudományhoz kapcsolódik. A huszadik század 30-60-as éveit fedi le. Legspecifikusabb jellemzője az Univerzum termodinamikájának fejlődésére való átmenet az A.A. fogalmi keretei között. Fridman. Szóba került a Clausius-elv modernizált változata és Tolman új modellje is, melyben az Univerzum visszafordíthatatlan evolúciója lehetséges az entrópiamaximum elérése nélkül. Tolman modellje végül érvényesült a tudományos közösség elfogadásában, bár nem ad választ a „kemény” kérdésekre. De ezzel párhuzamosan kialakult egy félklasszikus „entrópiaellenes megközelítés” is, amelynek egyetlen célja a Clausius-elv bármi áron történő megcáfolása volt, és a kezdeti absztrakció egy végtelen és „örök fiatal” képe volt, ahogy Ciolkovszkij fogalmazott. ez, Univerzum. E megközelítés alapján számos, mondhatni „hibrid” sémát és modellt fejlesztettek ki, amelyeket nemcsak a régi és új elképzelések meglehetősen mesterséges ötvözése jellemez az Univerzum termodinamikájában, hanem a klasszikus és nem klasszikus tudomány alapjait is.
„Az 1930-as és 1940-es években az Univerzum hőhalálának gondolata továbbra is a legnagyobb hatást élvezte a relativisztikus kozmológia hívei között. A Clausius-elv energikus támogatói voltak például A. Eddington és J. Jeans, akik többször is beszéltek a probléma fizikai jelentéséről és „emberi dimenziójáról”. Clausius konklúzióját ők fordították le a világ nem klasszikus képére, és bizonyos tekintetben ehhez igazodtak.
Először is megváltozott az extrapoláció tárgya - az Univerzum egésze.
Nagy visszhangot (és többszöri idézeteket) váltott ki az 50-es években az Univerzum termodinamikájának problémáiról mára mára szinte elfeledett vita K.P. Sztanyukovics és I.R. Plotkin. Mindketten a Boltzmann-univerzumhoz hasonlónak tekintik az Univerzum modelljének statisztikai-termodinamikai tulajdonságait, azaz. egybeesik a vizsgált tárggyal. Mindketten úgy vélték, hogy az Univerzum termodinamikájának problémái az általános relativitáselmélettől függetlenül is elemezhetők, ami nem vezetett be új tartalmat az entrópia növekedési törvényébe.
De a Boltzmann-hipotézis „leküzdésére” tett kísérletekkel együtt ennek a hipotézisnek a modernizált változatait is kidolgozták. Közülük a leghíresebb a Ya.P. Terletsky.
Hibrid sémák” és a kozmológiai termodinamikai paradoxon megoldására szolgáló modellek az 1950-es és 1960-as években keltettek jelentős érdeklődést, főként hazánkban. Szóba kerültek a kozmogóniával foglalkozó találkozók egyikén (Moszkva, 1957), az einsteini relativitáselmélet filozófiai problémáit és a relativisztikus kozmológiát tárgyaló szimpóziumokon (Kijev, 1964, 1966) stb., de a későbbiekben egyre ritkább lett az utalás rájuk. . Ez nagymértékben a relativisztikus kozmológia és a nemlineáris termodinamika által elért eltolódások miatt következett be ezen problémakör megoldásában.
3.3 Termodinamikai paradoxon a kozmológiában és a poszt-nemklasszikus világképben
Az Univerzum termodinamikájának problémájának fejlődése az 1980-as években kezdett minőségileg új vonásokat ölteni. Az Univerzum nem-klasszikus alapok keretein belüli tanulmányozásával párhuzamosan ezen a területen is kialakul egy olyan megközelítés, amely megfelel a „poszt-nem-klasszikus” tudomány jegyeinek.
Például a szinergetika, különösen a disszipatív struktúrák elmélete lehetővé teszi Univerzumunk mint önszerveződő, önfejlesztő rendszer sajátosságainak mélyebb megértését, mint a klasszikus tudományban lehetséges volt.
A poszt-nem-klasszikus tudomány lehetővé teszi számos új pont bevezetését az Univerzum egészének termodinamikai problémáinak elemzésébe. De ezt a kérdést eddig csak a legáltalánosabb keretek között tárgyalták. A poszt-nem-klasszikus tudomány lehetővé teszi számos új pont bevezetését az Univerzum egészének termodinamikai problémáinak elemzésébe. De ezt a kérdést eddig csak a legáltalánosabb keretek között tárgyalták.
A nem egyensúlyi folyamatok statisztikai elméletén alapuló megközelítés fő célja I. Prigogine a következőképpen fejezte ki: "... eltávolodunk egy zárt Univerzumtól, amelyben minden adott, egy új, ingadozásokra nyitott univerzum felé. képes valami újat szülni." Próbáljuk meg megérteni ezt az állítást azon kozmológiai alternatívák elemzésével összefüggésben, amelyeket M.P. Bronstein.
1. I. Prigogine elmélete a kozmológia modern fejlődésével kombinálva láthatóan jobban összeegyeztethető az Univerzumnak mint termodinamikailag nyitott, nem egyensúlyi rendszernek a felfogásával, amely a fizikai vákuum óriási ingadozása következtében jött létre. . Így ebben a tekintetben a poszt-nem-klasszikus tudomány eltér a hagyományos nézőponttól, amelyet M.P. Bronstein. Ezen túlmenően, amikor az Univerzum egészének viselkedését elemezzük a modern tudományban, nyilvánvalóan el kell vetnünk azt, amit Prigogine a "klasszikus tudomány vezérmítoszának" nevezett - a jövő "korlátlan kiszámíthatóságának" elvét. A nemlineáris disszipatív struktúrák esetében ez annak köszönhető, hogy figyelembe kell venni a természetre gyakorolt ​​​​hatásunkból eredő "korlátokat".
A nem egyensúlyi rendszerek statisztikai elméletének extrapolációján alapuló, az Univerzum egészének termodinamikájáról alkotott ismereteink sem hagyhatják figyelmen kívül a megfigyelő szerepének közvetlen vagy közvetett figyelembevételét.
2. I. Prigogine elmélete a kozmológia törvényszerűségeinek és kezdeti feltételeinek problémáját teljesen új módon helyezi el, megszünteti a dinamika és a termodinamika közötti ellentmondásokat. Ezen elmélet szempontjából kiderül, hogy az Univerzum, mint M.P. Bronstein, engedelmeskedhet a múlt és a jövő tekintetében aszimmetrikus törvényeknek – ami a legkevésbé sem mond ellent az entrópia növekedésének alapelvének, kozmológiai extrapolációjának.
3. Prigogine elmélete - jó összhangban a modern kozmológiával - újraértékeli a makroszkopikus ingadozások szerepét és valószínűségét az Univerzumban, bár ezeknek az ingadozásoknak a korábbi mechanizmusa a modern szemszögből más, mint Boltzmanné. A fluktuációk megszűnnek valami kivételesnek lenni, egészen objektív megnyilvánulásaivá válnak valami új spontán megjelenésének az Univerzumban.
Így Prigogine elmélete lehetővé teszi, hogy meglehetősen könnyen megválaszoljuk azt a kérdést, amely csaknem másfél évszázada megosztja a tudományos közösséget, és annyira foglalkoztatta K.E. Ciolkovszkij: miért - a Clausius-elvvel ellentétben - az Univerzumban mindenhol nem a monoton degradáció folyamatait figyeljük meg, hanem éppen ellenkezőleg, a kialakulási folyamatokat, új struktúrák megjelenését. Az átmenet a „létező fizikájáról” a „feltörekvő fizikájára” nagyrészt a korábbi fogalmi keretben egymást kizárónak tűnő eszmék szintézisének köszönhető.
Prigogine elképzelései, amelyek számos alapvető gondolat felülvizsgálatához vezetnek, mint minden, ami alapvetően új a tudományban, kétértelmű hozzáállással találkoznak önmagukkal szemben, elsősorban a fizikusok körében. Egyrészt növekszik a támogatóik száma, másrészt állítólag Prigogine következtetései nem kellően helytállóak és a kidolgozott fizikai elmélet eszménye szempontjából nem indokoltak. Ezeket a gondolatokat néha nem egészen egyértelműen értelmezik; egyes szerzők különösen azt hangsúlyozzák, hogy a rendszer entrópiája csökkenhet az önszerveződési folyamat során. Ha egy ilyen nézőpont helyes, az azt jelenti, hogy végre sikerült megfogalmazni azokat a rendkívül sajátos feltételeket, amelyeket K.E. Ciolkovszkij, aki az antientropikus folyamatok természetben való létezésének lehetőségét tárgyalja.
De az orosz kozmizmus eszméi, beleértve K.E. térfilozófiáját is. Ciolkovszkij, aki elkötelezett ezeknek a problémáknak, közvetlenebb fejlődést talált a poszt-nem-klasszikus tudományban.
Például N.N. Moisejev megjegyzi, hogy az Univerzum evolúciója során a természet szerkezeti szintjeinek szerveződése folyamatosan bonyolódik, és ez a folyamat egyértelműen irányított. A természet mintegy fenntartja a potenciálisan lehetséges (azaz a törvényei keretein belül megengedhető) szerveződési típusok egy bizonyos halmazát, és az egységes világfolyamat kibontakozása során egyre több ilyen struktúra válik „bevontnak”. benne. Az elmét és az intelligens tevékenységet be kell vonni az Univerzum evolúciós folyamatainak általános szintetikus elemzésébe.
Az önszerveződési elképzelések fejlődése, különösen Prigogine disszipatív struktúrák elmélete, amely a termodinamika fogalmi alapjainak felülvizsgálatához kapcsolódik, további kutatásokat ösztönzött ezen a tudásszinten. A klasszikus fizikában kifejlődött statisztikai termodinamika számos hiányosságot és kétértelműséget, egyéni furcsaságokat és paradoxonokat tartalmaz – annak ellenére, hogy úgy tűnik, a tényekkel „minden rendben van”. De F.A. kutatása szerint. Citsin, még a tudományos kutatás ilyen megalapozott és egyértelműen „idő által tesztelt” szférájában is sok meglepetés ér.
A fluktuációk jellemző paramétereinek összehasonlítása, amelyet L. Boltzmann és M. Smoluchowski vezet be, bizonyítja a termodinamika "általánosan elfogadott" statisztikai értelmezésének lényegi hiányosságát. Furcsa módon ez az elmélet a fluktuációk figyelmen kívül hagyásával épül fel! Ebből következik, hogy finomítani kell, i.e. a „következő közelítés” elmélet felépítése.
A fluktuációs hatások következetesebb leírása arra kényszerít bennünket, hogy a „statisztikai” és a „termodinamikai” egyensúly fogalmát fizikailag nem azonosnak ismerjük el. Kiderül továbbá, hogy a következtetés igazságos, ami teljes ellentmondásban van az "általánosan elfogadott" következtetéssel: nincs funkcionális kapcsolat az entrópia növekedése és a rendszernek egy valószínűbb állapotba való hajlása között. Vannak olyan folyamatok is, amelyekben a rendszerek valószínűbb állapotba való átmenete együtt járhat az entrópia csökkenésével! Az Univerzum termodinamikai problémáinak ingadozásainak számbavétele tehát az entrópia növekedési elvének fizikai határainak felfedezéséhez vezethet. De F.A. Citsin következtetéseiben nem korlátozódik a klasszikus és a nem klasszikus tudomány alapjaira. Azt sugallja, hogy a növekvő entrópia elve nem vonatkozik bizonyos típusú, lényegében nemlineáris rendszerekre. Nem kizárt, hogy a biostruktúrákban észrevehető "ingadozások koncentrációja" jelentkezik. Még az is lehet, hogy a biofizikában már régóta rögzítenek ilyen hatásokat, de nem ismerik fel vagy értelmezik rosszul, éppen azért, mert „alapvetően lehetetlennek” tartják őket. Hasonló jelenségek más űrcivilizációk számára is ismertek és általuk hatékonyan felhasználhatók, különösen a tértágulási folyamatokban.
Következtetés
Megjegyezhetjük tehát, hogy a Clausius-elv elemzésének és a kozmológiai termodinamikai paradoxon kiküszöbölésének alapvetően új megközelítései születtek a poszt-nemklasszikus tudományban. Az orosz kozmizmus eszméi alapján kidolgozott önszerveződési elmélet kozmológiai extrapolációjából várható legjelentősebb távlatok.
Az élesen nem egyensúlyi, nem lineáris rendszerekben a visszafordíthatatlan folyamatok láthatóan lehetővé teszik az Univerzum termikus halálának elkerülését, mivel kiderül, hogy nyílt rendszer. Az "antientropikus" folyamatok elméleti sémáinak keresése, amelyeket a világ tudományos képe közvetlenül megjósolt, K.E. kozmikus filozófiáján alapulva. Ciolkovszkij; ezt a megközelítést azonban csak néhány természettudós osztja. Az Univerzum termodinamikai problémáinak elemzésének poszt-nemklasszikus megközelítéseinek minden újdonságán keresztül azonban „átvilágítanak”, ugyanazok a „témák”, amelyek a 19. század második felében alakultak ki, és Clausius generálta. paradoxon és a körülötte zajló viták.
Így azt látjuk, hogy a Clausius-elv még mindig szinte kimeríthetetlen forrása az új gondolatoknak a fizikai tudományok komplexumában. Mindazonáltal, az egyre új modellek és sémák megjelenése ellenére, amelyekben nincs hőhalál, a termodinamikai paradoxon "végső" feloldása még mindig nem történt meg. A Clausius-elvvel kapcsolatos problémák "gordiuszi csomójának" átvágására tett kísérletek mindig csak részleges, semmiképpen sem szigorú és végső következtetésekhez, általában inkább elvont következtetésekhez vezetett. A bennük rejlő kétértelműségek újabb problémákat szültek, és egyelőre kevés a remény a belátható jövőbeni sikerre.
Általánosságban elmondható, hogy ez a tudományos ismeretek fejlesztésének egy meglehetősen szokásos mechanizmusa, különösen, mivel az egyik legalapvetőbb problémáról beszélünk. De messze nem minden tudományelv, és általában az NCM egyetlen töredéke sem olyan heurisztikus, mint a Clausius-elv. Több ok is megmagyarázza egyrészt ennek az elvnek a heurisztikus természetét, amely még mindig csak irritációt okoz a dogmatikusok körében – nem számít, természettudósokban vagy filozófusokban –, másrészt a kritikusok kudarca.
Az első az ezzel az elvvel ellentétes „játékok a végtelennel” összetettsége, bármi is legyen a fogalmi alapja.
A második ok a „világegyetem mint egész” kifejezés nem megfelelő értelmezése – még mindig általánosan úgy értelmezik, hogy „mindent, ami létezik” vagy „minden dolgok összességét”. Ennek a kifejezésnek a homályossága, amely teljesen összhangban van a végtelen nem megmagyarázott jelentései használatának bizonytalanságával, élesen szembehelyezkedik magának a Clausius-elvnek a megfogalmazásának egyértelműségével. Az „Univerzum” fogalma ebben az alapelvben nincs meghatározva, de éppen ezért csak az elméleti fizika segítségével felépített és „minden létezőként” értelmezett univerzumokra való alkalmazhatóságának problémáját csak szemszögből lehet megvizsgálni. ennek az elméletnek (modellnek).
És végül a harmadik ok: mind maga a Clausius-elv, mind az annak alapján felhozott termodinamikai paradoxon feloldására tett kísérletek előrevetítették a poszt-nem-klasszikus tudomány egyik jellemzőjét - a humanisztikus tényezők bevonását a magyarázat eszményeibe és normáiba. , valamint a bizonyítékokon alapuló tudás. Arra az emocionalitásra, amellyel a Clausius-elvet több mint száz éve kritizálják, különféle alternatíváit terjesztik elő, elemezték az entrópiaellenes folyamatok lehetséges sémáit, talán kevés előzménye van a természettudomány történetében, klasszikus és nem klasszikus egyaránt. A Clausius-elv kifejezetten a poszt-nem-klasszikus tudományhoz szól, amely magában foglalja az „emberi dimenziót”. Természetesen a múltban a vizsgált tudásnak ezt a sajátosságát még nem tudták igazán megvalósítani. De most, utólag, a poszt-nem-klasszikus tudomány eszményeinek és normáinak néhány "embrióját" találjuk ezekben a régi vitákban.
Irodalom
1.A modern természettudomány fogalmai./ szerk. prof. S.A. Samygin, 2. kiadás. - Rostov n / a: "Phoenix", 1999. - 580 p.
2. Danilets A.V. Természettudomány ma és holnap - Szentpétervár: Népkönyvtár 1993
3. Dubnishcheva T.Ya. A modern természettudomány fogalmai. Novoszibirszk: YuKEA Kiadó, 1997. - 340 p.
4.Prigozhin I. A meglévőtől a kialakulóig. M.: Nauka, 1985. - 420 p.
5. Remizov A.N. Orvosi és biológiai fizika. - M.: Felsőiskola, 1999. - 280 p.
6. Sztanyukovics K.P. Az Univerzum termodinamikájának kérdéséhez // Uo. 219-225.
7. Swartz Kl.E. A hétköznapi jelenségek rendkívüli fizikája. T.1. - M.: Nauka, 1986. - 520 p.
8. Az emberi időről. - „A tudás hatalom”, 2000. sz., 10-16
9. Tsitsin F.A. Az Univerzum valószínűségének és termodinamikájának fogalma // A XX. századi csillagászat filozófiai problémái. M., 1976. S. 456-478.
10. Tsitsin F.A. Termodinamika, Univerzum és fluktuációk // Univerzum, csillagászat, filozófia. M., 1988. S. 142-156
11. Tsitsin F.A. [A hierarchikus Univerzum termodinamikájához]// Proceedings of the 6th meeting on cosmogony (1957. június 5-7.). M., 1959. S. 225-227.

A Carnot-ciklus bármely szakasza és a ciklus egésze mindkét irányban áthaladható. A ciklus óramutató járásával megegyező irányba történő megkerülése egy hőmotornak felel meg, amikor a munkaközeg által kapott hő részben hasznos munkává alakul át. Az óramutató járásával ellentétes irányú kiiktatás megfelel a hűtőgép amikor némi hőt vesznek el a hideg tartályból és adnak át a forró tárolóba külső munka elvégzésével. Ezért a Carnot-ciklus szerint működő ideális eszközt nevezzük reverzibilis hőmotor. A valódi hűtőgépek különféle ciklikus folyamatokat alkalmaznak. A diagramban (p, V) szereplő összes hűtési ciklus az óramutató járásával ellentétes irányban kikerül. ábrán látható a hűtőgép energiasémája. 3.11.5.

A hűtőciklus-berendezés két célt szolgálhat. Ha a jótékony hatás némi hő kinyerése |Q2| hűtött testekből (például a hűtőkamrában lévő termékekből), akkor az ilyen eszköz egy hagyományos hűtőszekrény. A hűtőgép hatásfoka az aránnyal jellemezhető

Ha a jótékony hatás némi hőátadás |Q1| fűtött testek (például beltéri levegő), akkor egy ilyen eszközt neveznek hő pumpa. A hőszivattyú βT hatásfoka az arányként definiálható

ezért βT mindig nagyobb egynél. A fordított Carnot ciklushoz