Astronomija brez teleskopa - naše staranje vesolja

Pin
Send
Share
Send

Vse se je začelo tako polno obljub. Kljub občasnemu navdušujočemu izbruhu supernov in drugim nebesnim ekstravagancam postaja vse bolj očitno, da naše vesolje postaja malo.

Drugi zakon termodinamike (tisti o entropiji) zahteva, da se sčasoma vse izteka - saj je vse, kar se zgodi, priložnost, da se energija razprši.

Vesolje je polno energije in vedno bi moralo tako ostati, vendar se lahko ta energija zgodi le nekaj zanimivega, če obstaja stopnja toplotne neravnovesja. Če na primer vzamete jajce iz hladilnika in ga spustite v vrelo vodo, ga skuhamo. Koristna in vredna dejavnost, četudi ne zelo učinkovita - saj veliko toplote iz štedilnika samo odvaja v kuhinjo, namesto da bi jo zadržali za kuhanje več jajc.

Po drugi strani pa, če že kuhano, že segreto jajce spustiš v isto vrelo vodo… no, kaj je smisel? Nobeno koristno delo ni opravljeno, prav nič se ne zgodi.

To je približno ideja za povečanje entropije. Vse, kar se dogaja v vesolju, vključuje prenos energije in pri vsakem takšnem prenosu se nekaj energije izgubi iz tega sistema. Torej, po drugem zakonu do njegovega logičnega zaključka, na koncu končate z vesoljem v toplotnem ravnovesju s samim seboj. V tistem trenutku ne ostanejo neravnovesni gradienti, ki bi spodbudili prenos energije - ali kuhali jajca. V bistvu se ne bo več zgodilo nič drugega - stanje, znano kot vročinska smrt.

Res je, da je bilo zgodnje vesolje sprva v toplotnem ravnovesju, vendar je bilo tudi veliko gravitacijske potencialne energije. Torej je bila materija (tako svetloba kot temna) 'zbrana' - kar ustvarja veliko toplotnega neravnovesja - in od tod so se lahko zgodile vse vrste zanimivih stvari. Toda sposobnost gravitacije, da prispeva koristno delo v vesolje, ima tudi svoje meje.

V statičnem vesolju je končna točka vsega tega grupanja zbirka črnih lukenj - za katere velja, da so predmeti v stanju visoke entropije, saj vse, kar vsebujejo, ne vključuje več prenosa energije. Tam samo sedi - in razen nekaj šepeta Hawkingovega sevanja bo tam še naprej sedel, dokler na koncu (v googolu ali več letih) črne luknje ne izhlapijo.

Vsebina razširjajočega se vesolja morda nikoli ne bo dosegla stanja največje entropije, saj samo širjenje poveča vrednost največje entropije za to vesolje - vendar vseeno končate z veliko več kot zbirko izoliranih in starajočih se belih škratov - ki se sčasoma zmešajo ven in se izhlapijo.

Trenutno entropijo našega vesolja je mogoče oceniti z uvrstitvijo njegovih različnih komponent - ki imajo različne stopnje gostote entropije. Na vrhu lestvice so črne luknje - na dnu pa svetleče zvezde. Zdi se, da so te zvezde lokalno entalpske - kjer na primer Sonce segreva Zemljo, kar omogoča, da se tukaj dogajajo različne stvari. Toda to je časovno omejen proces in največ, kar Sonce počne, je sevanje energije v prazen prostor.

Egan in Lineweaver sta pred kratkim ponovno izračunala trenutno entropijo opazovanega vesolja - in pridobila vrednost, ki je za velikost višja od prejšnjih ocen (čeprav govorimo o 1 × 10104 - namesto 1 × 10103). To je v veliki meri posledica vključitve entropije, ki jo prispevajo nedavno priznane supermasivne črne luknje - kjer je entropija črne luknje sorazmerna z njeno velikostjo.

Torej to kaže, da je naše vesolje nekoliko dlje po poti do vročinske smrti, kot smo prej mislili. Uživajte, ko lahko.

Nadaljnje branje: Egan, C.A. in Lineweaver, C.H. (2010) Večja ocena entropije vesolja http://arxiv.org/abs/0909.3983

Pin
Send
Share
Send

Poglej si posnetek: Exobiología (Maj 2024).