Bizning koinotimizning o'limi haqidagi o'nta nazariya. Issiqlik o'limi Koinotning "issiqlik o'limi" haqidagi zamonaviy g'oya

Koinotning issiqlik o'limi - faraziy. energiyaning barcha turlarini issiqlik energiyasiga aylantirish va ikkinchisining kosmosda bir xil taqsimlanishi natijasida uning rivojlanishi go'yoki olib kelishi kerak bo'lgan dunyoning holati; bu holda koinot bir hil izotermik holatga kelishi kerak. maks bilan tavsiflangan muvozanat. entropiya. bilan T.ning taxmini. ichida. termodinamikaning ikkinchi qonunini absolyutlashtirish asosida tuzilgan bo'lib, unga ko'ra yopiq tizimdagi entropiya faqat ortishi mumkin. Ayni paytda, termodinamikaning ikkinchi qonuni, garchi u juda katta hajmga ega bo'lsa-da, mavjudotlarga ega. cheklovlar.

Bularga, xususan, ko'plab tebranish jarayonlari kiradi - zarrachalarning Broun harakati, moddaning bir fazadan ikkinchisiga o'tishida yangi faza yadrolarining paydo bo'lishi, muvozanat tizimidagi harorat va bosimning o'z-o'zidan tebranishlari va boshqalar. Hatto L. Boltsman va J. Gibbs ishlarida ham termodinamikaning ikkinchi qonuni statistik xususiyatga ega ekanligi aniqlangan. tabiat va u tomonidan belgilab qo'yilgan jarayonlarning yo'nalishi aslida faqat eng ehtimolli, lekin yagona mumkin emas. Umumiy nisbiylik nazariyasida gravitatsiya borligi tufayli ko'rsatilgan ulkan kosmosdagi dalalar. termodinamik Tizimlarda ularning entropiyasi maks. bilan muvozanat holatiga kelmasdan turib har doim ortib borishi mumkin. entropiya qiymati, chunki bu holatda bunday davlat umuman mavjud emas. c.-l mavjudligining mumkin emasligi. Olamning mutlaq muvozanat holati uning murakkabligining tobora ortib borayotgan tuzilmaviy elementlarini o'z ichiga olganligi bilan ham bog'liq. Shuning uchun T. ning taxmini. ichida. chidab bo'lmas. .

Koinotning "issiqlik o'limi", koinotdagi barcha energiya turlari oxir-oqibat issiqlik harakati energiyasiga aylanishi kerak, degan noto'g'ri xulosa, u koinot moddasi bo'ylab teng ravishda taqsimlanadi, shundan so'ng barcha makroskopik jarayonlar to'xtaydi. bu.

Bu xulosa R. Klauzius (1865) tomonidan termodinamikaning ikkinchi qonuni asosida tuzilgan. Ikkinchi qonunga ko'ra, boshqa tizimlar bilan energiya almashmaydigan har qanday jismoniy tizim (bunday almashinuv umuman koinot uchun istisno qilinadi) eng mumkin bo'lgan muvozanat holatiga - maksimal entropiya deb ataladigan holatga intiladi. Bunday holat "T. Bilan." S. Zamonaviy kosmologiya yaratilishidan oldin ham “T. Bilan." C. Ulardan eng mashhuri L. Boltsmanning (1872) fluktuatsion gipotezasi bo‘lib, unga ko‘ra Olam doimo muvozanat izotermik holatda bo‘lgan, lekin tasodif qonuniga ko‘ra, ba’zan bir joyda, keyin boshqa joyda bu holatdan og'ish ba'zan sodir bo'ladi; ular kamroq tez-tez uchraydi, qo'lga kiritilgan maydon qanchalik katta bo'lsa va og'ish darajasi qanchalik katta bo'lsa. Zamonaviy kosmologiya shuni aniqladiki, nafaqat “T. Bilan." V., lekin uni rad etishga dastlabki urinishlar ham noto'g'ri. Bu muhim jismoniy omillar va birinchi navbatda, tortishish hisobga olinmaganligi bilan bog'liq. Gravitatsiyani hisobga oladigan bo'lsak, moddaning bir hil izotermik taqsimoti hech qanday holatda eng ehtimolli emas va maksimal entropiyaga mos kelmaydi. Kuzatishlar shuni ko'rsatadiki, Olam keskin ravishda statsionar emas. U kengayadi va kengayish boshida deyarli bir hil bo'lgan modda, keyinchalik tortishish kuchlari ta'sirida alohida jismlarga parchalanadi, galaktikalar, galaktikalar, yulduzlar va sayyoralar klasterlari hosil bo'ladi. Bu jarayonlarning barchasi tabiiydir, entropiyaning o'sishi bilan boradi va termodinamika qonunlarini buzishni talab qilmaydi. Kelajakda ham, tortishish kuchini hisobga olgan holda, ular koinotning bir hil izotermik holatiga olib kelmaydi - "T. Bilan." B. Olam har doim statik emas va doimo rivojlanib boradi. .

Termodinamikaning ikkinchi asosiy postulati bilan shug'ullanish vaqti keldi, bu deb ataladi termodinamikaning ikkinchi qonuni. Ikkinchi qonunni klassik termodinamika doirasida isbotlab bo'lmaydi. Uning formulalari tajribalar, kuzatishlar va tajribalarni umumlashtirish natijasidir. Keling, bu haqda qisqacha va aniq gapirishga harakat qilaylik.

Termodinamikaga oid oxirgi maqolada biz ko'p sonli zarrachalardan tashkil topgan termodinamik tizimlar haqida gapirgan edik. Bunday tizimlarni tavsiflash uchun, deb ataladigan davlat funktsiyalari .

Termodinamik holat funksiyasi (yoki termodinamik potentsial) - bu tizimning holatini aniqlaydigan bir nechta mustaqil parametrlarga bog'liq bo'lgan funktsiya. Aniqroq bo'lishi uchun, keling, bir misol keltiraylik. Tizimning holat funksiyalaridan biri uning ichki energiyasidir. Bu tizim aynan qanday holatda bu holatga kelganiga bog'liq emas.

Tanish kerak bo'lgan yana bir tushuncha entropiya . Termodinamikaning ikkinchi qonunini tushunish uchun entropiya juda muhimdir. Bundan tashqari, bu ko'pchilikni hayajonga soladigan va siz kompaniyada porlashingiz mumkin bo'lgan go'zal so'zdir.

Eng umumiy holatda, entropiya ba'zi bir tizimning tasodifiyligining o'lchovidir

Oddiy misol : Aytaylik, sizda paypoq tortmasi bor. Agar qutidagi barcha paypoqlar tarqoq va aralashgan bo'lsa va bir vaqtning o'zida bitta bo'lsa, bunday tizimning entropiyasi maksimaldir. Va agar paypoqlar juft bo'lib yig'ilsa va bir qatorda toza yotsa - bu minimaldir.

Termodinamikada, entropiya qaytarilmas energiya tarqalishining o'lchovini aniqlaydigan termodinamik tizim holatining funktsiyasidir. Bu nima degani? Bu shuni anglatadiki, tizimning ichki energiyasining bir qismi tizim tomonidan bajariladigan mexanik ishga aylantirilmaydi. Masalan, issiqlikni mexanik ishga aylantirish jarayoni doimo yo'qotishlar bilan birga keladi, buning natijasida issiqlik boshqa turdagi energiyaga aylanadi.

Qaytarib bo'lmaydigan termodinamik jarayonlar bilan u ko'payadi va qaytariladigan jarayonlar bilan u doimiy bo'lib qoladi. Entropiya uchun matematik belgilar (S):

Bu erda delta Q - tizimdan beriladigan yoki olib tashlangan issiqlik miqdori, T - tizimning harorati, dS - entropiyaning o'zgarishi.

Termodinamikaning ikkinchi qonunining bir nechta turli formulalari mavjud va ulardan biri:

Yopiq tizimning entropiyasi bu tizimdagi har qanday qaytarilmas jarayonlar bilan ortadi

Biz narsalarning mohiyatini tushunishga qiziqqanimiz sababli, bu erda yana bir oddiy ta'rif mavjud:

Aytgancha, termodinamikaning ikkinchi qonunining ushbu formulasi kontseptsiyani kiritgan Rudolf Klauziusga tegishli. entropiya .

Va yana abadiy harakat mashinasi

Birinchi turdagi abadiy harakat mashinasi g'oyasidan hafsalasi pir bo'lganidan so'ng, odamlar taslim bo'lishni xayoliga ham keltirmadilar. Bir muncha vaqt o'tgach, ikkinchi turdagi doimiy harakatlanuvchi mashina ixtiro qilindi, uning ishi issiqlik uzatishga asoslangan va energiyaning saqlanish qonuniga zid emas edi. Bunday dvigatel atrofdagi jismlardan olingan barcha issiqlikni ishga aylantiradi. Masalan, uni amalga oshirish uchun okeanni sovutish orqali katta miqdorda issiqlik olish kerak edi. Yaxshiyamki, narsalar okeanni sovutish va baliqlarni muzlatish uchun kelmadi, chunki. bu fikr dinamikaning ikkinchi qonuniga ziddir. Har qanday mashinaning samaradorligi birlikka teng bo'lishi mumkin emas, xuddi issiqlikni to'liq ishga aylantirib bo'lmaydi. Shunday ekan, qancha urinmasin, ikkinchi turdagi mangu harakat mashinasini yaratishning iloji yo‘q, xuddi birinchi turdagi mangu harakat mashinasi kabi.

Koinotning issiqlik o'limi

1865 yilda Rudolf Klauzius tomonidan entropiya kontseptsiyasi kiritilgandan so'ng, bu tushuncha bilan bog'liq ko'plab tortishuvlar, taxminlar va nazariyalar paydo bo'ldi. Ulardan biri gipotezadir koinotning issiqlik o'limi, Klauzius tomonidan termodinamikaning ikkinchi qonuni asosida tuzilgan.

Klauzius tomonidan ishlab chiqilgan ushbu nazariya shuni ko'rsatadiki, olam, har qanday yopiq tizim kabi, maksimal entropiya va makroskopik jarayonlarning to'liq yo'qligi bilan tavsiflangan termodinamik muvozanat holatiga moyil bo'lib, bu o'z navbatida bizga tanish bo'lgan vaqt tushunchasini anglatadi. . Klauziusning so'zlariga ko'ra: Dunyoning energiyasi doimiy bo'lib qoladi. Dunyoning entropiyasi maksimal darajaga intiladi" . Bu shuni anglatadiki, Olam termodinamik muvozanat holatiga kelganda, barcha jarayonlar to'xtaydi va dunyo "termik o'lim" holatiga tushadi. Koinotning istalgan nuqtasida harorat bir xil bo'ladi, endi biron bir jarayonning paydo bo'lishiga olib keladigan sabablar bo'lmaydi.

Koinotning issiqlik o'limi tushunchasi yaqin o'tmishda juda keng tarqalgan va faol muhokamalar mavzusi edi. Shunday qilib, Jeansning "Atrofimizdagi koinot" (1932) kitobida koinotning issiqlik o'limiga oid quyidagi satrlarni topish mumkin: “Koinot abadiy mavjud bo'lolmaydi; Ertami-kechmi, uning so'nggi energiya ergiyasi foydalilik zinapoyasida eng yuqori darajaga yetadigan vaqt keladi va o'sha paytda koinotning faol hayoti to'xtashi kerak..

O'z nazariyasini ishlab chiqishda Klauzius o'z mulohazalarida quyidagi ekstrapolyatsiyalarga (taxminlashlarga) murojaat qildi:

1. Koinot yopiq tizim sifatida qaraladi.
2. Dunyoning evolyutsiyasini uning holatlarining o'zgarishi deb ta'riflash mumkin.

Qiziqarli fakt : issiqlik o'limi haqidagi mulohazalar cherkovga ilmiy nuqtai nazardan (shu jumladan Klauzius nazariyasi tufayli) Xudoning mavjudligini ko'rsatadigan binolarni topish mumkinligini e'lon qilishga imkon berdi. Shunday qilib, 1952 yilda "Pontifik Fanlar Akademiyasi" yig'ilishida Papa Pius 12 o'z nutqida shunday dedi: "Rudolf Klauzius tomonidan kashf etilgan entropiya qonuni bizga o'z-o'zidan paydo bo'ladigan tabiiy jarayonlar har doim bir oz yo'qotish bilan bog'liq ekanligiga ishonch berdi. foydalanish mumkin bo'lgan erkin energiya, shuning uchun yopiq moddiy tizimda, oxir-oqibat, makroskopik miqyosdagi bu jarayonlar bir kun kelib to'xtaydi. Bu ayanchli zarurat ... Zot borligidan fazoviy dalolat beradi.

Olamning issiqlik o'limi nazariyasini rad etish

Yuqorida Klauzius ta'kidlaganidek, uning nazariyasini chiqarishda ma'lum ekstrapolyatsiyalardan foydalanilgan. Bugungi kunda ba'zi qiyinchiliklarga qaramay, bunday xulosalar ilmiy asosga to'g'ri kelmaydi, desak xato bo'lmaydi. Gap shundaki, ular aniq termodinamikaning ikkinchi qonunining amal qilish chegaralari: pastki va yuqori. Shunday qilib, termodinamikaning ikkinchi qonunini o'lchamlari molekulalarniki bilan solishtirish mumkin bo'lgan mikrotizimlarni va cheksiz miqdordagi zarrachalardan tashkil topgan makrotizimlarni tasvirlash uchun qo'llash mumkin emas, ya'ni. butun koinot uchun.

Darhaqiqat, termodinamikaning ikkinchi qonunining statistik mohiyatini o'rnatgan va koinotning termal o'limi nazariyasiga fluktuatsiya gipotezasiga qarshi chiqqan birinchi olim atoqli materialist fizik Boltsmann edi. Termodinamikaning ikkinchi qonunining statistik talqinini berishga imkon beruvchi Boltsman formulasi mavjud.

Bu yerda S - sistemaning entropiyasi, k - Boltsman doimiysi, P - holatning termodinamik ehtimolligi, berilgan makroholatga mos keladigan tizim mikroholatlari sonini aniqlaydi. Boltsman formulasiga ko'ra,

Ya'ni, izolyatsiyalangan tizim holatining termodinamik ehtimoli undagi barcha jarayonlar uchun kamayishi mumkin emas. Biroq, beri cheksiz miqdordagi zarrachalardan tashkil topgan tizimlar uchun barcha holatlar bir xil ehtimolga ega bo'ladi, yuqoridagi munosabat Olamga taalluqli emas. Bunday tizimlarda muhim ahamiyatga ega tebranishlar(fluktuatsiya - ma'lum bir miqdorning haqiqiy qiymatining o'rtacha qiymatidan chetga chiqishi), bu termodinamikaning ikkinchi qonunidan chetga chiqishdir. Boltsmanning fikricha, termodinamik muvozanat holati faqat eng keng tarqalgan va eng ehtimolli; bu bilan birga muvozanat tizimida o'zboshimchalik bilan katta tebranishlar o'z-o'zidan paydo bo'lishi mumkin. Ya'ni, termodinamik muvozanat holatida bo'lgan Olamda tebranishlar doimo yuzaga keladi va shunday tebranishlardan biri biz joylashgan fazo mintaqasidir.

Zamonaviy yondashuv koinotning issiqlik o'limi nazariyasini so'zsiz rad etadi. Olamning ulkan yoshini va uning issiqlik o'limi holatida emasligini hisobga olsak, biz koinotda entropiyaning o'sishiga to'sqinlik qiladigan jarayonlar mavjud degan xulosaga kelishimiz mumkin, ya'ni. manfiy entropiyali jarayonlar. Biroq, Boltsmanning koinotda termodinamik muvozanat holati hukmronligi haqidagi xulosalari tobora kuchayib borayotgan astronomiya eksperimental materialiga zid bo'lmoqda. Materiya energiyani jamlash va harakatning bir shaklini boshqasiga aylantirish qobiliyatini hech qachon yo'qotmagan. Misol uchun, tarqoq materiyadan yulduzlarning paydo bo'lish jarayoni ma'lum qonunlarga bo'ysunadi va faqat olamdagi energiya taqsimotidagi tasodifiy tebranishlarga qisqartirilishi mumkin emas.

Aziz do'stlar! Bugun biz, agar iloji bo'lsa, termodinamikaning ikkinchi qonuni uchun entropiya tushunchasi nimani anglatishini bilib oldik, ikkinchi turdagi abadiy harakat mashinasi mumkin emasligini bilib oldik, shuningdek, koinotning issiqlik o'limi sodir bo'lmasligidan xursand bo'ldik. Biz, har doimgidek, termodinamika haqida oddiy, tushunarli va qiziqarli tarzda gapirishga harakat qilgan maqolamiz sizga yoqdi deb umid qilamiz. Sizga o'qishlaringizda muvaffaqiyatlar tilaymiz va biz har doim taklif qilishga, yordam berishga, maslahat berishga va ish yukining bir qismini o'z zimmamizga olishga tayyormiz. bizning mutaxassislarimiz. O'rganing va hayotingizdan zavqlaning!

"Quyosh qorayadi, qopga o'xshab, oy o'z nurini bermaydi ... Osmon kuchlari titraydi va barcha elementlar yo'q bo'lib ketadi ..." Bu so'zlar taxminan ikki ming yil oldin aytilgan va qanday qilib badiiy tasvirlarda tasvirlangan. vaqt oxiri yoki koinotning issiqlik o'limi sodir bo'ladi. Ammo tadqiqotchilar ushbu muammoni ilmiy nuqtai nazardan o'rganishga kirishgunga qadar o'n sakkiz asr o'tdi. Darhaqiqat, insoniyat asoslarni kashf etishi bilanoq, bu savol ertami-kechmi paydo bo'lishi kerak edi. Mantiqan, agar biron bir tabiiy printsip yopiq tizimda ishlayotgan bo'lsa, nega xuddi shu tendentsiya butun koinotga nisbatan ishlaydi deb o'ylamaslik kerak?

Olamning issiqlik o'limi haqidagi gipoteza birinchi marta 1852 yilda Uilyam Tompson tomonidan ilgari surilgan, ammo keyinchalik, 1865 yilda R. Klauzius tomonidan batafsilroq shakllantirilgan. U kosmosga ekstrapolyatsiya qildi.Bu qoidaga ko'ra har qanday yopiq sistema nurlanish energiyasi issiqqa o'tganda muvozanatga intiladi. "O'lim" entropiyaning maksimal darajasiga erishilganda sodir bo'ladi. Hozirgi vaqtda energiya almashinuvi sodir bo'lmaydi, chunki ularning barchasi issiqlikka o'tadi. Va kosmosdan tashqari boshqa narsa bor deb taxmin qilish uchun hech qanday asos yo'qligi sababli, Klauzius xulosa qiladi, bizning koinotimizni ham yopiq tizim deb hisoblash mumkin va xuddi shu qonun unda ishlaydi.

Tabiiyki, Tompson ham, Klauzius ham koinotning issiq o'limi yaqin orada sodir bo'ladi deb o'ylamaganlar, ammo dunyoning eng uzoq oxiri haqidagi prognozlar ilmiy jamoatchilikda juda ko'p shov-shuvlarga sabab bo'ldi va bunday gipotezani turli xil rad etishlariga sabab bo'ldi. . 1872 yilda olim L. Boltsmann tebranishlar nazariyasini ilgari surgan edi. Uning so'zlariga ko'ra, bizning koinotimiz juda katta va murakkab, bunday oddiy o'lim bilan o'lish uchun. U har doim izotermik muvozanat holatida bo'lgan va bo'ladi, lekin uning turli qismlarida doimiy va doimo bu holatdan chetlanishlar mavjud. Ya'ni, bunday ko'tarilishlar, energiya emissiyalari koinotning barcha energiyasini issiqlik energiyasiga o'tkazish mexanizmini ishga tushirishga imkon bermaydi.

Zamonaviy ilm-fan koinotning issiqlik o'limi muqarrar ravishda kelishi haqidagi gipotezani tasdiqlamadi va rad etdi. Taxminan 14 milliard yil oldin sodir bo'lgan va hamma narsaning paydo bo'lishiga sabab bo'lgan Katta portlash tushunchasi fazoda faqat o'zgaruvchining harakati harakat qilishini hali isbotlamaydi.O'zgaruvchining harakatini ham hisobga olish kerak.A. Fridman nazariyasi alohida e'tiborga loyiqdir: tortishish moddalari bilan to'ldirilgan olam harakatsiz emas, u qisqaradi. Agar shunday bo'lsa, doimiy ortib borayotgan entropiya butun tizimni olib kelmaydi

Olamning termal o'limi umumiy nisbiylik nazariyasi nuqtai nazaridan ham shubhali bo'lishi mumkin. Biz hali ham o'z dunyomiz haqida juda kam narsa bilamiz, bizning dunyomiz yopiqmi yoki undan tashqarida boshqa narsa bormi yoki yo'qmi, mutlaq ishonch bilan hukm qilish uchun. Ehtimol, boshqa tashqi kuchlar va tizimlar unga ta'sir qiladimi? Bizga ma'lum bo'lgan fizika qonunlari cheksiz kosmos miqyosida qo'llanilishi shart emas, deydi koinotdagi nurlanishning abadiyligi tarafdorlari. Yulduzlar yonadi va o'chadi, lekin tizimning o'zi muvozanatda, ammo bu hamma narsaning issiqlik o'limiga olib kelmaydi.

Koinotning mumkin bo'lgan nobud bo'lishi haqidagi kontseptsiya zamonaviy ilm-fan tomonidan na tasdiqlanmagan va na rad etilgan bo'lsa-da, bu masala nafaqat "fiziklarni", balki "liriklarni" ham tashvishga sola boshladi. Ilmiy-fantastik yozuvchilar, ayniqsa, barcha tirik mavjudotlarning o'limidan ilhom olishadi. Shunday qilib, Isaak Asimov o'zining "So'nggi savol" hikoyasida butun hayotning dahshatli yakunini bashorat qilgan. Barcha organiklarning issiqlik o'limi ko'plab yapon multfilmlari va anime seriyalarining syujetlarining asosini tashkil etdi.

Bu 1865 yilda R. Klauzius tomonidan ilgari surilgan nazariya bo'lib, unga ko'ra Olam yopiq tizim sifatida qaraladi, shuning uchun termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko'ra, Olam entropiyasi maksimal darajaga intiladi, buning natijasida. vaqt o'tishi bilan unda barcha makroskopik jarayonlar to'xtashi kerak.

Koinot: yopiq va ochiq tizim haqidagi bahslar

Boshlash uchun, termodinamikaning ikkinchi qonunining mohiyati nima ekanligini eslaylik: yopiq tizimda qaytarilmas jarayonlar sodir bo'lganda, tizimning entropiyasi ortadi. Taqqoslash uchun: yopiq bo'lmagan tizimlarda entropiya ham ortishi, ham kamayishi, shuningdek o'zgarishsiz qolishi mumkin.

Keling, koinotimizga qaytaylik. Klauziusning so'zlariga ko'ra, koinot, shubhasiz, yopiq tizimdir, chunki u boshqa tizimlar bilan energiya almashmaydi (axir, bizdan tashqari boshqa olam yo'qmi?). Yopiq tizim sifatida Olam muvozanat holatiga - maksimal entropiyaga ega bo'lgan holatga intiladi. Shunday qilib, Koinotda sodir bo'layotgan barcha jarayonlar ertami-kechmi susayishi, to'xtashi kerak.

Nima uchun koinotning issiqlik o'limi nazariyasini tanqid qilish kerak?

Koinotning issiqlik o'limi nazariyasini tanqid qilish, asosan, dalillarning mantiqiyligiga qaramay, issiqlik o'limi hali sodir bo'lmagan degan fikrga asoslanadi. Biroq, olimlar bizning koinotning kelajagi haqida ikkiga bo'lingan.

Gipoteza noto'g'ri, chunki:

1 versiya:

Ba'zi olimlarning ta'kidlashicha, koinotning issiqlik o'limi mumkin emas, chunki termodinamikaning ikkinchi qonuni noto'g'ri yoki oddiygina noto'g'ri, chunki u butun olamga taalluqli emas. Gap shundaki, maksimal entropiyaga ega bo'lgan holatni faqat ideal sifatida qabul qilish mumkin, chunki entropiyaning o'sish qonuni mutlaq emas (lekin ehtimollik qonunlariga bo'ysunadi). Boshqacha qilib aytganda, tasodifiy tebranishlar (tebranishlar) tufayli tizimdagi entropiya doimo maksimaldan past bo'ladi.

2 versiya:

Klauzius nazariyasiga qarshi yana bir dalil bu Olamni cheksiz deb tushunishdir, shuning uchun uni yopiq yoki ochiq tizim deb atash mumkin emas (chunki bu mezonlar cheklangan ob'ektlar uchun ishlatiladi). Shuning uchun, cheksizlik sharoitida termodinamikaning ikkinchi qonuni printsipial jihatdan qo'llanilmaydi yoki uni to'ldirish kerak deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri.

Qanday bo'lmasin, koinot haqidagi bilim hali ham ahamiyatsiz, shuning uchun koinotning kelajagi haqidagi har qanday bashorat faqat taxmin bo'lib qoladi. Masalan, bugungi kunda olimlar orasida koinotning issiqlik o'limi nazariyasi tarafdorlari ham bor, ular voqealarning rivojlanishining bunday stsenariysi boshqalar bilan teng ravishda ko'rib chiqilishi kerak, deb ta'kidlaydilar, chunki insoniyat hali ham shunday yoki yo'qligini aniq ayta olmaydi. Koinot cheksizdir yoki u hali ham cheklanganmi. , shuning uchun uni yopiq tizim sifatida tushunish mumkin.

(AGAR O'QITUVCHILARDAN BIR BIRKIMI BU MATNGA QIZIQSA, JADVAL VA FORMULA YO'QILSA - MENGA PATTA YO'LGA YOZING - ASARNI BUTUN KITOBLAR, RASMLAR VA JADVALLAR BILAN YUBORAMAN)
Kirish
Olamning termal o'limi (T.S.V.) - bu koinotdagi barcha turdagi energiya oxir-oqibat issiqlik harakati energiyasiga aylanishi kerak, bu koinot moddasi bo'ylab teng ravishda taqsimlanadi, shundan so'ng barcha makroskopik jarayonlar to'xtaydi. bu.
Bu xulosa R. Klauzius (1865) tomonidan termodinamikaning ikkinchi qonuni asosida tuzilgan. Ikkinchi qonunga ko'ra, boshqa tizimlar bilan energiya almashmaydigan har qanday jismoniy tizim (bunday almashinuv umuman koinot uchun istisno qilinadi) eng mumkin bo'lgan muvozanat holatiga - maksimal entropiya deb ataladigan holatga intiladi.
Bunday holat T.S.V ga to'g'ri keladi. Zamonaviy kosmologiya yaratilishidan oldin ham T.S.V. haqidagi xulosani rad etishga ko'plab urinishlar qilingan. Ulardan eng mashhuri L. Boltsmanning (1872) fluktuatsion gipotezasi bo'lib, unga ko'ra Olam abadiy muvozanat izotermik holatda bo'ladi, lekin tasodif qonuniga ko'ra, ba'zan bir joyda, keyin boshqa joyda, bundan og'ishlar. holat ba'zan paydo bo'ladi; ular kamroq tez-tez uchraydi, qo'lga kiritilgan maydon qanchalik katta bo'lsa va og'ish darajasi qanchalik katta bo'lsa.
Zamonaviy kosmologiya nafaqat T.S.V. haqidagi xulosa noto'g'ri, balki uni rad etishga bo'lgan dastlabki urinishlar ham noto'g'ri ekanligini aniqladi. Bu muhim jismoniy omillar va birinchi navbatda, tortishish hisobga olinmaganligi bilan bog'liq. Gravitatsiyani hisobga oladigan bo'lsak, moddaning bir hil izotermik taqsimoti hech qanday holatda eng ehtimolli emas va maksimal entropiyaga mos kelmaydi.
Kuzatishlar shuni ko'rsatadiki, Olam keskin ravishda statsionar emas. U kengayadi va kengayish boshida deyarli bir hil bo'lgan modda, keyinchalik tortishish kuchlari ta'sirida alohida jismlarga parchalanadi, galaktikalar, galaktikalar, yulduzlar va sayyoralar klasterlari hosil bo'ladi. Bu jarayonlarning barchasi tabiiydir, entropiyaning o'sishi bilan boradi va termodinamika qonunlarini buzishni talab qilmaydi. Kelajakda ham, tortishish kuchini hisobga olgan holda, ular koinotning bir hil izotermik holatiga - T.S.V.ga olib kelmaydi. Koinot har doim statik emas va doimo rivojlanib boradi.
19-asrning ikkinchi yarmida shakllangan kosmologiyadagi termodinamik paradoks o'shandan beri ilmiy jamoatchilikni doimiy ravishda hayajonga solib kelmoqda. Gap shundaki, u dunyoning ilmiy rasmining eng chuqur tuzilmalariga to'xtalib o'tdi. Ushbu paradoksni hal qilishga qaratilgan ko'plab urinishlar har doim faqat qisman muvaffaqiyatlarga olib kelgan bo'lsa-da, ular yangi, ahamiyatsiz bo'lmagan jismoniy g'oyalar, modellar va nazariyalarni yaratdi. Termodinamik paradoks yangi ilmiy bilimlarning bitmas-tuganmas manbaidir. Shu bilan birga, uning fandagi shakllanishi juda ko'p noto'g'ri qarashlar va mutlaqo noto'g'ri talqinlar bilan chigal bo'lib chiqdi.
Kechki klassik fanda noan'anaviy ma'no kasb etgan, yaxshi o'rganilgandek tuyulgan muammoga yangicha qarash kerak.
1. Koinotning issiqlik o'limi g'oyasi
1.1 T.S.V g'oyasining paydo bo'lishi.
Olamning termal o'limi xavfi, yuqorida aytib o'tganimizdek, o'n to'qqizinchi asrning o'rtalarida ifodalangan. Tomson va Klauzius, qaytarilmas jarayonlarda entropiya ortishi qonuni shakllantirilganda. Termal o'lim - bu koinotdagi materiya va energiya holati, ularni tavsiflovchi parametrlarning gradientlari yo'qoladi.
Qaytarib bo'lmaydiganlik printsipini, entropiyani oshirish printsipini ishlab chiqish bu printsipni Klauzius tomonidan amalga oshirilgan butun olamga kengaytirishdan iborat edi.
Shunday qilib, ikkinchi qonunga ko'ra, barcha fizik jarayonlar issiqlikni issiqroq jismlardan kamroq issiq jismlarga o'tkazish yo'nalishi bo'yicha boradi, ya'ni Olamdagi haroratni tenglashtirish jarayoni asta-sekin, lekin aniq davom etmoqda. Binobarin, kelajakda harorat farqlarining yo'qolishi va butun dunyo energiyasining koinotda teng taqsimlangan issiqlik energiyasiga aylanishi kutilmoqda. Klauziusning xulosasi quyidagicha edi:
1. Dunyoning energiyasi doimiydir
2. Dunyoning entropiyasi maksimal darajaga intiladi.
Shunday qilib, Olamning termal o'limi koinotning maksimal entropiya bilan muvozanat holatiga o'tishi tufayli barcha jismoniy jarayonlarning to'liq to'xtashini anglatadi.
Entropiya S va statistik og'irlik P o'rtasidagi bog'liqlikni kashf etgan Boltsmann, koinotning hozirgi bir jinsli bo'lmagan holati, uning paydo bo'lishi arzimas ehtimolga ega bo'lsa-da, ulkan tebranish* deb hisoblagan. Boltsmannning zamondoshlari uning qarashlarini tan olishmadi, bu uning ishini qattiq tanqid qilishga olib keldi va, aftidan, 1906 yilda Boltsmanning kasalligi va o'z joniga qasd qilishiga olib keldi.
Olamning termal o'limi g'oyasining asl formulalariga murojaat qiladigan bo'lsak, ular har jihatdan ularning taniqli talqinlariga mos kelmasligini ko'rish mumkin, ular prizmasi orqali bu formulalar odatda biz tomonidan qabul qilinadi. Issiqlik o'limi nazariyasi yoki V. Tomson va R. Klauziusning termodinamik paradoksi haqida gapirish odatiy holdir.
Ammo, birinchidan, bu mualliflarning tegishli fikrlari hamma narsada bir-biriga mos kelmaydi, ikkinchidan, quyidagi bayonotlarda na nazariya, na paradoks mavjud.
V.Tomson tabiatda o'zini namoyon qiladigan mexanik energiyani tarqatishning umumiy tendentsiyasini tahlil qilib, uni butun dunyoga tarqatmadi. U entropiyaning o'sishi printsipini faqat tabiatda sodir bo'ladigan keng ko'lamli jarayonlarga ekstrapolyatsiya qildi.
Aksincha, Klauzius bu printsipni aniq koinotga ekstrapolyatsiya qilishni taklif qildi, bu uning uchun hamma narsani qamrab oluvchi jismoniy tizim sifatida harakat qildi. Klauziusning fikriga ko'ra, "Olamning umumiy holati tobora ortib borayotgan entropiya printsipi bilan belgilanadigan yo'nalishda o'zgarishi kerak" va shuning uchun bu holat doimiy ravishda ba'zi bir chegara holatiga yaqinlashishi kerak Dalgalanishlar va 2-qonunning fizik chegaralari muammosi termodinamikadan. Ehtimol, birinchi marta kosmologiyaning termodinamik tomoni Nyuton tomonidan aniqlangan. Aynan u koinotning soat mexanizmida "ishqalanish" ta'sirini payqadi - bu XIX asrning o'rtalarida paydo bo'lgan tendentsiya. entropiyaning ortishi deyiladi. O'z davrining ruhida Nyuton Rabbiy Xudodan yordam so'radi. Aynan u ser Isaak tomonidan ushbu "soatlarning" o'ralishi va ta'mirlanishini nazorat qilish uchun tayinlangan.
Kosmologiya doirasida termodinamik paradoks 19-asrning o'rtalarida tan olingan. Paradoks haqidagi munozara keng ilmiy ahamiyatga ega bo'lgan bir qancha yorqin g'oyalarni keltirib chiqardi ("Shredingerning L. Boltsmanning hayotning "antientropiyasi" haqidagi tushuntirishi; uning termodinamikaga tebranishlarni kiritishi, fizikada fundamental oqibatlari. Bugungi kunga qadar tugallanmagan; uning ulkan kosmologik tebranish gipotezasi, kontseptual doiradan tashqari, koinotning "termik o'limi" muammosida fizika hali chiqmagan; chuqur va innovatsion, ammo tarixan cheklangan tebranish talqini. Ikkinchi boshlanish.
1.2 T.S.V.ga qarash. yigirmanchi asrdan boshlab
Ilm-fanning hozirgi holati ham koinotning issiqlik o'limi haqidagi taxminga mos kelmaydi.
Avvalo, bu xulosa izolyatsiya qilingan tizimga tegishli va nima uchun Olamni bunday tizimlarga kiritish mumkinligi aniq emas.
Koinotda Boltsman tomonidan hisobga olinmagan tortishish maydoni mavjud bo'lib, u Yulduzlar va Galaktikalarning paydo bo'lishi uchun javobgardir: tortishish kuchlari tartibsizlikdan strukturaning shakllanishiga olib kelishi mumkin, Koinotdan Yulduzlarni keltirib chiqarishi mumkin. chang.
Termodinamikaning keyingi rivojlanishi va shu bilan birga T.S.V. g'oyasi qiziq.19-asrda izolyatsiyalangan tizimlar termodinamikasining asosiy qoidalari (boshlanishi) shakllantirildi. 20-asrning birinchi yarmida termodinamika asosan chuqurlikda emas, balki kenglikda rivojlandi, uning turli boʻlimlari: texnik, kimyoviy, fizik, biologik va boshqalar termodinamika vujudga keldi. Faqat 1940-yillarda muvozanat nuqtasi yaqinida ochiq tizimlarning termodinamikasiga oid ishlar paydo boʻldi, 1980-yillarda esa sinergetika paydo boʻldi. Ikkinchisini muvozanat nuqtasidan uzoqda joylashgan ochiq tizimlarning termodinamiği sifatida talqin qilish mumkin.
Shunday qilib, zamonaviy tabiatshunoslik butun olamga nisbatan "termik o'lim" tushunchasini rad etadi. Gap shundaki, Klauzius o'z mulohazalarida quyidagi ekstrapolyatsiyalarga murojaat qilgan:
1. Koinot yopiq tizim sifatida qaraladi.
2. Dunyo evolyutsiyasini uning holatlarining o'zgarishi deb ta'riflash mumkin.
Butun dunyo uchun maksimal entropiyaga ega bo'lgan davlat uchun bu har qanday cheklangan tizim uchun ham mantiqiydir.
Ammo bu ekstrapolyatsiyalarning qonuniyligi juda shubhali, garchi ular bilan bog'liq muammolar zamonaviy fizika fani uchun ham qiyinchiliklar tug'dirsa.
2. Entropiyaning ortib borish qonuni
2.1 Entropiyaning ortib borish qonunining kelib chiqishi
1-rasmda ko'rsatilgan qaytmas dumaloq termodinamik jarayonni tasvirlash uchun Klauzius tengsizligini qo'llaymiz.
Guruch. bitta.
Qaytmas aylana termodinamik jarayon
Jarayon qaytarilmas, jarayon esa qaytarilmas bo'lsin. Keyin bu holat uchun Klauzius tengsizligi (1) shaklni oladi.
Jarayon teskari bo'lgani uchun biz beradigan munosabatdan foydalanishimiz mumkin
Ushbu formulani (1) tengsizlikka almashtirish (2) ifodani olish imkonini beradi.
(1) va (2) ifodalarni solishtirish quyidagi tengsizlikni (3) yozishga imkon beradi, bunda jarayon teskari bo'lsa, tenglik belgisi sodir bo'ladi va jarayon qaytarilmas bo'lsa, ishora kattaroq bo'ladi.
Tengsizlik (3) differensial shaklda ham yozilishi mumkin (4)
Agar adiabatik izolyatsiyalangan termodinamik tizimni ko'rib chiqsak, u uchun (4) ifoda shaklni yoki integral shaklni oladi.
Olingan tengsizliklar entropiyani oshirish qonunini ifodalaydi, uni quyidagicha shakllantirish mumkin:
2.2 Olamdagi entropiyaning mumkinligi
Adiabtik izolyatsiyalangan termodinamik tizimda entropiya kamayishi mumkin emas: tizimda faqat qaytar jarayonlar sodir bo'lganda u saqlanib qoladi yoki tizimda hech bo'lmaganda bitta qaytarilmas jarayon sodir bo'lsa, u kuchayadi.
Yozma bayonot termodinamikaning ikkinchi qonunining yana bir formulasidir.
Shunday qilib, izolyatsiyalangan termodinamik tizim entropiyaning maksimal qiymatiga intiladi, bunda termodinamik muvozanat holati boshlanadi.
Shuni ta'kidlash kerakki, agar tizim izolyatsiyalanmagan bo'lsa, unda entropiyaning pasayishi mumkin. Bunday tizimning misoli, masalan, an'anaviy muzlatgich bo'lib, uning ichida entropiyaning pasayishi mumkin. Ammo bunday ochiq tizimlar uchun entropiyaning mahalliy pasayishi har doim atrof-muhitdagi entropiyaning ortishi bilan qoplanadi, bu uning mahalliy pasayishidan oshadi.
1852 yilda Tomson (Lord Kelvin) tomonidan ishlab chiqilgan va u tomonidan koinotning issiqlik o'limi gipotezasi deb atalgan paradoks entropiya o'sishi qonuni bilan bevosita bog'liq. Ushbu gipotezani batafsil tahlil qilish Klauzius tomonidan amalga oshirildi, u entropiya o'sishi qonunini butun olamga kengaytirishni qonuniy deb hisobladi. Darhaqiqat, agar biz Olamni adiabatik izolyatsiyalangan termodinamik tizim deb hisoblasak, u holda uning cheksiz yoshini hisobga olgan holda, entropiyaning o'sish qonuniga asoslanib, biz uning maksimal entropiyasiga, ya'ni termodinamik muvozanat holatiga erishgan degan xulosaga kelishimiz mumkin. Ammo bizni o'rab turgan koinotda bu kuzatilmaydi.
3. Dunyoning ilmiy rasmida koinotning termal o'limi
3.1 Termodinamik paradoks
19-asrning ikkinchi yarmida shakllangan kosmologiyadagi termodinamik paradoks o'shandan beri ilmiy jamoatchilikni doimiy ravishda hayajonga solib kelmoqda. Gap shundaki, u dunyoning ilmiy rasmining eng chuqur tuzilmalariga to'xtalib o'tdi.
Ushbu paradoksni hal qilishga qaratilgan ko'plab urinishlar har doim faqat qisman muvaffaqiyatlarga olib kelgan bo'lsa-da, ular yangi, ahamiyatsiz bo'lmagan jismoniy g'oyalar, modellar va nazariyalarni yaratdi. Termodinamik paradoks yangi ilmiy bilimlarning bitmas-tuganmas manbaidir. Shu bilan birga, uning fandagi shakllanishi juda ko'p noto'g'ri qarashlar va mutlaqo noto'g'ri talqinlar bilan chigal bo'lib chiqdi. Post-klassik bo'lmagan fanda noan'anaviy ma'no kasb etadigan, yaxshi o'rganilgan bu muammoga yangicha qarash kerak.
Klassik bo'lmagan fan, birinchi navbatda, o'z-o'zini tashkil etish nazariyasi tabiatdagi termodinamik jarayonlarning yo'nalishi masalasini klassik yoki noklassik fanga qaraganda sezilarli darajada farq qiladi; bu dunyoning zamonaviy ilmiy rasmida (SCM) o'z ifodasini topadi.
Termodinamik paradoks kosmologiyada qanday paydo bo'ldi? Koinotning termal o'limi g'oyasi va dunyoning fazo va vaqtda cheksizligi haqidagi materializmning asosiy tamoyillari o'rtasidagi qarama-qarshilikni ko'rgan Tomson va Klauziusning raqiblari tomonidan ishlab chiqilganligini ko'rish oson. . Turli mualliflar bilan uchrashadigan termodinamik paradoksning formulalari juda o'xshash, deyarli butunlay bir xil. "Agar entropiya haqidagi ta'limot to'g'ri bo'lsa, u taxmin qilgan dunyoning "oxiri" koinotning alohida qismlari orasidagi harorat farqi eng katta bo'lgan entropiyaning "boshlanishi" ga to'g'ri kelishi kerak edi. .
Ko'rib chiqilayotgan paradoksning gnoseologik tabiati qanday? Barcha keltirilgan mualliflar, aslida, unga falsafiy va mafkuraviy xususiyatni berishadi. Lekin, aslida, bu erda bilimning ikki darajasi aralashtiriladi, bizning zamonaviy nuqtai nazarimizdan ajralib turish kerak. Shunga qaramay, boshlang'ich nuqta NCM darajasida termodinamik paradoksning paydo bo'lishi edi, bunda Klauzius koinotga entropiya printsipining o'sishining ekstrapolyatsiyasini amalga oshirdi. Paradoks Nyutonning kosmologiyasiga ko'ra, Klauziusning xulosasi va dunyoning vaqt bo'yicha cheksizligi printsipi o'rtasidagi ziddiyat sifatida harakat qildi. Xuddi shu bilim darajasida boshqa kosmologik paradokslar paydo bo'ldi - fotometrik va tortishish va ularning gnoseologik tabiati juda o'xshash edi.
"Haqiqatan ham, koinotning issiqlik o'limi, hatto uzoq kelajakda, hatto milliardlab yoki o'nlab milliard yillar ichida sodir bo'lgan bo'lsa ham, insoniyat taraqqiyotining "vaqt ko'lamini" cheklaydi".
3.2 Relyativistik kosmologik modellarda termodinamik paradoks
Kosmologiyada termodinamik paradoksni tahlil qilishning yangi bosqichi allaqachon klassik bo'lmagan fan bilan bog'liq. Yigirmanchi asrning 30-60-yillarini qamrab oladi. Uning eng o'ziga xos xususiyati - A.A.ning kontseptual doirasidagi Olam termodinamikasining rivojlanishiga o'tish. Fridman. Klauzius printsipining modernizatsiya qilingan versiyalari ham, Tolmanning yangi modeli ham muhokama qilindi, unda koinotning qaytarilmas evolyutsiyasi entropiya maksimaliga erishmasdan mumkin. Tolmanning modeli ba'zi "qiyin" savollarga javob bermasa ham, oxir-oqibat ilmiy jamoatchilik tomonidan qabul qilinganda ustunlik qildi. Ammo parallel ravishda yarim klassik "anti-entropiya yondashuvi" ham rivojlanmoqda, uning yagona maqsadi Klauzius printsipini har qanday holatda ham rad etish edi va Tsiolkovskiy aytganidek, dastlabki mavhumlik cheksiz va "abadiy yosh" timsoli edi. u, Koinot. Ushbu yondashuv asosida bir qator, ta'kidlash joizki, "gibrid" sxemalar va modellar ishlab chiqilgan bo'lib, ular nafaqat koinot termodinamiği sohasidagi eski va yangi g'oyalarning juda sun'iy kombinatsiyasi bilan tavsiflangan, balki shuningdek, klassik va noklassik fanning asoslari.
"1930-1940-yillarda koinotning issiqlik o'limi g'oyasi relativistik kosmologiya tarafdorlari orasida eng katta ta'sirga ega bo'lishda davom etdi. Klauzius printsipining baquvvat tarafdorlari, masalan, A. Eddington va J. Jeans edi, ular bu muammoning jismoniy ma'nosi va uning "inson o'lchovi" haqida bir necha bor gapirdilar. Klauziusning xulosasi ular tomonidan dunyoning klassik bo'lmagan rasmiga tarjima qilingan va ba'zi jihatdan unga moslashtirilgan.
Avvalo, ekstrapolyatsiya ob'ekti o'zgardi - butun olam.
Katta rezonans (va bir nechta iqtiboslar) 50-yillarda K.P. Stanyukovich va I.R. Plotkin. Ularning ikkalasi ham Boltzmann olamiga o'xshash Olam modelining statistik-termodinamik xususiyatlarini ko'rib chiqadi, ya'ni. o'rganilayotgan ob'ektga to'g'ri keladi. Bundan tashqari, ikkalasi ham koinot termodinamikasining muammolarini umumiy nisbiylik nazariyasidan mustaqil ravishda tahlil qilish mumkinligiga ishonishgan, bu esa entropiyani oshirish qonuniga yangi mazmun kiritmagan.
Ammo Boltsman gipotezasini "engib o'tish" urinishlari bilan bir qatorda, ushbu gipotezaning modernizatsiya qilingan versiyalari ham ishlab chiqilgan. Ulardan eng mashhuri Ya.P. Terletskiy.
Gibrid sxemalar” va kosmologiyada termodinamik paradoksni yechish modellari 1950-1960-yillarda, asosan, mamlakatimizda katta qiziqish uyg‘otdi. Ular kosmogoniya bo'yicha yig'ilishlarning birida (Moskva, 1957), Eynshteynning nisbiylik nazariyasi va relativistik kosmologiyaning falsafiy muammolariga bag'ishlangan simpoziumlarda (Kiyev, 1964, 1966) va boshqalarda muhokama qilindi, ammo keyinchalik ularga murojaat qilish kamdan-kam uchraydi. . Bu ko'p jihatdan relyativistik kosmologiya va chiziqli bo'lmagan termodinamika tomonidan erishilgan ushbu qator muammolarni hal qilishdagi o'zgarishlar tufayli sodir bo'ldi.
3.3 Kosmologiyadagi termodinamik paradoks va dunyoning klassik bo'lmagan rasmi
Koinot termodinamiği muammosining rivojlanishi 1980-yillarda sifat jihatidan yangi xususiyatlarga ega bo'la boshladi. Olamni klassik bo'lmagan asoslar doirasida o'rganish bilan bir qatorda, hozirgi vaqtda ushbu sohada "post-klassik bo'lmagan" fanning belgilariga mos keladigan yondashuv ishlab chiqilmoqda.
Masalan, sinergetika, xususan, dissipativ tuzilmalar nazariyasi klassik bo'lmagan fanda mumkin bo'lganidan ko'ra, o'z-o'zini tashkil etuvchi, o'z-o'zini rivojlantiruvchi tizim sifatida bizning koinotimizning o'ziga xos xususiyatlarini chuqurroq tushunishga imkon beradi.
Klassik bo'lmagan fan butun olam termodinamiği muammolarini tahlil qilishda bir qator yangi fikrlarni kiritish imkonini beradi. Ammo bu masala hozirgacha faqat eng umumiy ma'noda muhokama qilingan. Klassik bo'lmagan fan butun olam termodinamiği muammolarini tahlil qilishda bir qator yangi fikrlarni kiritish imkonini beradi. Ammo bu masala hozirgacha faqat eng umumiy ma'noda muhokama qilingan.
Nomuvozanatli jarayonlarning statistik nazariyasiga asoslangan yondashuvning asosiy maqsadini I.Prigojin quyidagicha ifodalagan: “...biz hamma narsa berilgan yopiq Olamdan uzoqlashib, tebranishlarga ochiq yangi Olam tomon ketyapmiz. , yangi narsalarni tug'ishga qodir." Keling, ushbu bayonotni M.P. tomonidan ilgari surilgan kosmologik alternativalarni tahlil qilish kontekstida tushunishga harakat qilaylik. Bronshteyn.
1. I. Prigojin nazariyasi kosmologiyaning zamonaviy rivojlanishi bilan birgalikda, aftidan, Olamni fizik vakuumning ulkan tebranishi natijasida vujudga kelgan termodinamik ochiq nomutanosib tizim sifatida tushunishga ko‘proq mos keladi. . Shunday qilib, bu borada post-klassik bo'lmagan fan an'anaviy nuqtai nazardan uzoqlashadi, M.P. Bronshteyn. Bundan tashqari, zamonaviy ilm-fanda umuman koinotning xatti-harakatlarini tahlil qilganda, Prigojin "klassik fanning etakchi afsonasi" deb atagan narsadan - kelajakni "cheksiz bashorat qilish" tamoyilidan voz kechish kerak. Chiziqli bo'lmagan dissipativ tuzilmalar uchun bu bizning tabiatga bo'lgan harakatlarimiz tufayli "cheklovlarni" hisobga olish zarurati bilan bog'liq.
Muvozanatsiz tizimlarning statistik nazariyasini ekstrapolyatsiya qilish asosida butun koinotning termodinamikasi haqidagi bilimlarimiz ham kuzatuvchining rolini bevosita yoki bilvosita hisobga olishni e'tiborsiz qoldira olmaydi.
2. I. Prigojin nazariyasi kosmologiyadagi qonunlar va boshlang‘ich shartlar muammosini butunlay yangicha ko‘rinishda qo‘yadi, dinamika va termodinamika o‘rtasidagi ziddiyatlarni bartaraf etadi. Ushbu nazariya nuqtai nazaridan koinot, M.P. Bronshteyn o'tmish va kelajakka nisbatan assimetrik qonunlarga bo'ysunishi mumkin - bu entropiyaning o'sishining asosiy printsipiga, uning kosmologik ekstrapolyatsiyasiga hech qanday zid kelmaydi.
3. Prigojin nazariyasi - zamonaviy kosmologiyaga yaxshi mos keladi - Olamdagi makroskopik tebranishlarning roli va ehtimolini qayta baholaydi, garchi zamonaviy nuqtai nazardan bu tebranishlarning oldingi mexanizmi Boltsmannikidan farq qiladi. Dalgalanishlar o'zgacha narsa bo'lishni to'xtatadi, ular koinotda yangi narsaning o'z-o'zidan paydo bo'lishining ob'ektiv ko'rinishiga aylanadi.
Shunday qilib, Prigojin nazariyasi deyarli bir yarim asr davomida ilmiy jamoatchilikni ikkiga bo'lib kelayotgan va K.E.ni band qilgan savolga osongina javob berishga imkon beradi. Tsiolkovskiy: nima uchun - Klauzius printsipiga zid ravishda - Olamning hamma joyida biz monoton degradatsiya jarayonlarini emas, balki, aksincha, shakllanish jarayonlarini, yangi tuzilmalarning paydo bo'lishini kuzatamiz. "Mavjud fizika"dan "paydo bo'lganlar fizikasi" ga o'tish asosan oldingi kontseptual doirada bir-birini istisno qiladigan g'oyalar sintezi tufayli sodir bo'ldi.
Prigojinning bir qator fundamental g'oyalarni qayta ko'rib chiqishga olib keladigan g'oyalari, fandagi hamma narsa kabi, birinchi navbatda fiziklar orasida o'zlariga nisbatan noaniq munosabat bilan kutib olinadi. Bir tomondan, ularning tarafdorlari soni ortib bormoqda, ikkinchi tomondan, Prigojinning xulosalari rivojlangan fizika nazariyasi ideali nuqtai nazaridan yetarlicha toʻgʻri va asosli emasligi aytiladi. Bu g'oyalarning o'zi ham ba'zan bir ma'noli emas; xususan, ba'zi mualliflar o'z-o'zini tashkil etish jarayonida tizimning entropiyasi kamayishi mumkinligini ta'kidlaydilar. Agar bunday nuqtai nazar to'g'ri bo'lsa, demak, nihoyat, K.E. Tsiolkovskiy, tabiatda antientropik jarayonlarning mavjudligini muhokama qilish.
Ammo rus kosmizmi g'oyalari, shu jumladan K.E.ning kosmik falsafasi. Ushbu muammolarga bag'ishlangan Tsiolkovskiy post-klassik bo'lmagan fanda to'g'ridan-to'g'ri rivojlanishni topdi.
Masalan, N.N. Moiseev koinot evolyutsiyasi jarayonida tabiatning strukturaviy darajalarini tashkil etishning uzluksiz murakkablashuvi mavjudligini va bu jarayon aniq yo'naltirilganligini ta'kidlaydi. Tabiat, go'yo ma'lum bir potentsial mumkin bo'lgan (ya'ni o'z qonunlari doirasida ruxsat etilgan) tashkilot turlarini o'zida saqlab qoladi va yagona dunyo jarayoni rivojlanishi bilan ushbu tuzilmalarning soni ortib bormoqda. unda. Aql va aqlli faoliyat koinotning evolyutsion jarayonlarining umumiy sintetik tahliliga kiritilishi kerak.
O'z-o'zini tashkil etish g'oyalarini rivojlantirish, xususan, termodinamikaning kontseptual asoslarini qayta ko'rib chiqish bilan bog'liq bo'lgan Prigojinning dissipativ tuzilmalar nazariyasi ushbu bilim darajasi bo'yicha keyingi tadqiqotlarni rag'batlantirdi. Klassik fizikada ishlab chiqilgan statistik termodinamika bir qator to'liqlik va noaniqliklarni, individual g'alatiliklar va paradokslarni o'z ichiga oladi - bu faktlar bilan "hamma narsa tartibda" bo'lib tuyulishiga qaramay. Ammo, F.A.ning tadqiqotlariga ko'ra. Tsitsin, hattoki bunday o'rnatilgan va aniq "vaqt sinovidan o'tgan" ilmiy tadqiqot sohasida ham ko'plab kutilmagan hodisalar mavjud.
L. Boltsmann va M. Smoluxovski tomonidan kiritilgan tebranishlarning xarakterli parametrlarini taqqoslash termodinamikaning "umumiy qabul qilingan" statistik talqinining muhim to'liq emasligini isbotlaydi. Ajabo, bu nazariya tebranishlarni e'tiborsiz qoldirib qurilgan! Bundan kelib chiqadiki, uni takomillashtirish kerak, ya'ni. "keyingi yaqinlashish" nazariyasini qurish.
Dalgalanish ta'sirining yanada izchil hisobi bizni "statistik" va "termodinamik" muvozanat tushunchalarini jismoniy jihatdan bir xil bo'lmagan deb tan olishga majbur qiladi. Bundan tashqari, xulosa adolatli bo'lib chiqdi, bu "umumiy qabul qilingan" bilan mutlaqo ziddir: entropiyaning o'sishi va tizimning ehtimoliy holatga moyilligi o'rtasida funktsional bog'liqlik yo'q. Tizimlarning ko'proq ehtimoliy holatga o'tishi entropiyaning pasayishi bilan birga bo'lishi mumkin bo'lgan jarayonlar ham mavjud! Shunday qilib, koinot termodinamiği muammolaridagi tebranishlarni hisobga olish entropiyani oshirish printsipining fizik chegaralarini ochishga olib kelishi mumkin. Ammo F.A. Tsitsin o'z xulosalarida klassik va noklassik fan asoslari bilan cheklanmaydi. Uning fikricha, entropiyani oshirish printsipi asosan chiziqli bo'lmagan tizimlarning ayrim turlariga taalluqli emas. Biologik tuzilmalarda sezilarli "o'zgarishlar kontsentratsiyasi" inkor etilmaydi. Hatto bunday ta'sirlar biofizikada uzoq vaqt davomida qayd etilgan bo'lishi mumkin, ammo ular tan olinmaydi yoki noto'g'ri talqin qilinadi, chunki ular "asosan imkonsiz" deb hisoblanadi. Shunga o'xshash hodisalar boshqa kosmik tsivilizatsiyalarga ma'lum bo'lishi va ular tomonidan, xususan, kosmik kengayish jarayonlarida samarali foydalanishi mumkin.
Xulosa
Shunday qilib, Klauzius printsipini tahlil qilish va kosmologiyadagi termodinamik paradoksni bartaraf etishning tubdan yangi yondashuvlari klassik bo'lmagan fanda shakllantirilganligini ta'kidlashimiz mumkin. Rossiya kosmizmi g'oyalari asosida ishlab chiqilgan o'z-o'zini tashkil etish nazariyasining kosmologik ekstrapolyatsiyasidan kutish mumkin bo'lgan eng muhim istiqbollar.
Keskin muvozanatsiz, chiziqli bo'lmagan tizimlardagi qaytarilmas jarayonlar, aftidan, koinotning termal o'limini oldini olishga imkon beradi, chunki u ochiq tizim bo'lib chiqadi. K.E.ning kosmik falsafasi asosida dunyoning ilmiy manzarasi bilan bevosita bashorat qilingan "anti-entropik" jarayonlarning nazariy sxemalarini izlash. Tsiolkovskiy; ammo, bu yondashuv faqat bir necha tabiatshunos olimlar tomonidan baham ko'riladi. Koinotning termodinamika muammolarini tahlil qilishda klassik bo'lmagan yondashuvlarning barcha yangiligi bilan, 19-asrning ikkinchi yarmida shakllangan va Klauzius tomonidan yaratilgan bir xil "mavzular" "porlaydi". paradoks va uning atrofidagi munozaralar.
Shunday qilib, biz Klauzius printsipi hali ham fizika fanlari majmuasida yangi g'oyalarning deyarli bitmas-tuganmas manbai ekanligini ko'ramiz. Shunga qaramay, issiqlik o'limi bo'lmagan har doim yangi modellar va sxemalar paydo bo'lishiga qaramay, termodinamik paradoksning "yakuniy" qaroriga hali erishilmagan. Klauzius printsipi bilan bog'liq muammolarning "Gordian tugunini" kesishga bo'lgan barcha urinishlar har doim faqat qisman, hech qanday holatda qat'iy va yakuniy xulosalarga, qoida tariqasida, mavhum xulosalarga olib keldi. Ulardagi noaniqliklar yangi muammolarni keltirib chiqardi va hozircha yaqin kelajakda muvaffaqiyatga erishishga umid yo'q.
Umuman olganda, bu ilmiy bilimlarni rivojlantirishning odatiy mexanizmi, ayniqsa biz eng fundamental muammolardan biri haqida gapirayotganimiz sababli. Ammo ilm-fanning har qanday printsipidan uzoqda, shuningdek, umuman NCMning biron bir bo'lagi emas, Klauzius printsipi kabi evristikdir. Bir tomondan, bu tamoyilning evristik tabiatini tushuntiruvchi bir qancha sabablar bor, bu esa hali ham dogmatistlar orasida g'azabdan boshqa hech narsa keltirmaydi - bu muhim emas, tabiatshunoslar yoki faylasuflar, boshqa tomondan - tanqidchilarning muvaffaqiyatsizligi.
Birinchisi, kontseptual asoslari qanday bo'lishidan qat'i nazar, ushbu printsipga qarshi bo'lgan har qanday "cheksiz o'yinlar" ning murakkabligi.
Ikkinchi sabab - "butun olam" atamasining noto'g'ri ma'nosidan foydalanish - hali ham "mavjud hamma narsa" yoki "barcha narsalarning yig'indisi" degan ma'noni anglatadi. Cheksizlikning tushuntirilmagan ma'nolarini qo'llashning noaniqligiga juda mos keladigan ushbu atamaning noaniqligi Klauzius printsipining o'zini shakllantirishning ravshanligiga keskin qarshi turadi. “Koinot” tushunchasi bu tamoyilda ko‘rsatilmagan, ammo shuning uchun ham uning nazariy fizika yordamida qurilgan va “mavjud hamma narsa” deb talqin qilingan turli olamlarga nisbatan qo‘llanilishi muammosini faqat nuqtai nazardan ko‘rib chiqish mumkin. bu nazariya (model).
Va nihoyat, uchinchi sabab: Klauzius printsipining o'zi ham, uning asosida ilgari surilgan termodinamik paradoksni hal qilishga urinishlar ham klassik bo'lmagan fanning xususiyatlaridan biri - gumanistik omillarni tushuntirish ideallari va me'yorlariga kiritishni nazarda tutgan. , shuningdek, dalillarga asoslangan bilimlar. Klauzius printsipi yuz yildan ko'proq vaqt davomida tanqid qilingan, uning turli xil alternativalari ilgari surilgan va antientropiya jarayonlarining mumkin bo'lgan sxemalari tahlil qilingan hissiylik tabiatshunoslik tarixida, ehtimol, bir nechta pretsedentlarga ega. ham klassik, ham noklassik. Klauzius printsipi "inson o'lchovi" ni o'z ichiga olgan post-klassik bo'lmagan fanga aniq murojaat qiladi. Tabiiyki, o'tmishda ko'rib chiqilayotgan bilimning bu xususiyati hali haqiqatda amalga oshirilmaydi. Ammo endi, orqaga qarab, biz ushbu eski munozaralarda klassik bo'lmagan fanning ideallari va me'yorlarining ba'zi "embrionlarini" topamiz.
Adabiyot
1.Zamonaviy tabiatshunoslik tushunchalari./ ed. prof. S.A. Samygin, 2-nashr. - Rostov n / a: "Feniks", 1999. - 580 p.
2. Danilets A.V. Tabiiy fanlar bugun va ertaga - Sankt-Peterburg: Xalq kutubxonasi 1993 yil
3.Dubnishcheva T.Ya.Zamonaviy tabiatshunoslik tushunchalari. Novosibirsk: YuKEA nashriyoti, 1997. - 340 p.
4.Prigojin I. Mavjuddan paydo bo'lgangacha. M.: Nauka, 1985. - 420 b.
5. Remizov A.N. Tibbiyot va biologik fizika. - M.: Oliy maktab, 1999. - 280 b.
6. Stanyukovich K.P. Olamning termodinamiği masalasiga // O'sha yerda. 219-225-betlar.
7. Swartz Kl.E. Oddiy hodisalarning favqulodda fizikasi. T.1. - M.: Nauka, 1986. - 520 b.
8. Inson vaqti haqida. - "Bilim - kuch", №, 2000, 10-16-bet
9. Tsitsin F.A. Koinotning ehtimolligi va termodinamiği tushunchasi // XX asr astronomiyasining falsafiy muammolari. M., 1976. S. 456-478.
10. Tsitsin F.A. Termodinamika, olam va tebranishlar // Koinot, astronomiya, falsafa. M., 1988. S. 142-156
11. Tsitsin F.A. [Ierarxik olamning termodinamikasiga]// Kosmogoniya bo'yicha 6-uchrashuv materiallari (1957 yil 5-7 iyun). M., 1959. S. 225-227.

Karno siklining istalgan bo‘limi va umuman butun tsikl har ikki yo‘nalishda ham o‘tishi mumkin. Tsiklni soat yo'nalishi bo'yicha chetlab o'tish ishchi suyuqlik tomonidan olingan issiqlik qisman foydali ishga aylantirilganda issiqlik dvigateliga to'g'ri keladi. Bypass soat sohasi farqli o'laroq mos keladi sovutish mashinasi sovuq suv omboridan bir oz issiqlik olib, issiq suv omboriga o'tkazilganda tashqi ishlarni bajarish orqali. Shuning uchun Carnot sikli bo'yicha ishlaydigan ideal qurilma deyiladi qaytariladigan issiqlik dvigateli. Haqiqiy sovutish mashinalari turli tsiklik jarayonlardan foydalanadi. Diagrammadagi barcha sovutish davrlari (p, V) soat sohasi farqli ravishda chetlab o'tiladi. Sovutgich mashinasining energiya sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 3.11.5.

Sovutgichli aylanish qurilmasi ikkita maqsadga xizmat qilishi mumkin. Agar foydali ta'sir bir oz issiqlikni olish bo'lsa |Q2| sovutilgan jismlardan (masalan, muzlatgich kamerasidagi mahsulotlardan), keyin bunday qurilma an'anaviy muzlatgich hisoblanadi. Sovutgichning samaradorligi nisbati bilan tavsiflanishi mumkin

Agar foydali ta'sir bir oz issiqlikni uzatish bo'lsa |Q1| isitiladigan jismlar (masalan, ichki havo), keyin bunday qurilma chaqiriladi issiqlik pompasi. Issiqlik nasosining samaradorligi bT nisbat sifatida belgilanishi mumkin

shuning uchun bT har doim birdan katta. Teskari Karno sikli uchun