Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

Что вы хотели знать о вселенной, но стеснялись спросить.

17.03.2016 в 11:28

- в термодинамике служит мерой необратимого рассеяния энергии, в статистической физике - мерой порядка, организованности системы. Чем меньше энтропия, тем более упорядоченна система; с течением времени система постепенно разрушается, становится неорганизованным хаосом с высокой энтропией. Все природные процессы идут в сторону увеличения энтропии, это второй закон термодинамики (Илья пригожин, правда, считал, что идёт и обратный процесс, создающий "Порядок из Хаоса"
Что вы хотели знать о вселенной, но стеснялись спросить.. Законы термодинамики позволяют связать энтропию с температурой, массой и объёмом, благодаря чему её можно рассчитать, не зная микроскопических деталей строения системы.

Чёрные дыры породили проблему, заключающуюся в том, что вещество, имеющее огромную энтропию в коллапсирующей звезде или падающее на чёрную дыру, отрезается горизонтом событий от остальной вселенной. Это приводит к уменьшению энтропии вселенной и нарушению второго закона термодинамики. Решение проблемы нашёл Якоб бекенштейн. Исследуя идеальную тепловую машину с чёрной дырой в качестве нагревателя, он вычислил энтропию чёрной дыры как величину, пропорциональную площади горизонта событий. Как ранее установил Стивен хокинг, эта площадь во всех процессах, в которых участвуют чёрные дыры, ведёт себя аналогично энтропии - не убывает. Отсюда следовало, что они термодинамически представляют собой абсолютно чёрное тело очень низкой температуры и должны излучать.

Другая проблема в космологии возникла. Развитие в сторону увеличения энтропии предполагало, что конечное состояние должно быть однородным и изотропным. Однако таким же должно было быть и начальное состояние материи перед большим взрывом, а её энтропия - наиболее велика. Выход найден в учёте гравитации как доминирующего фактора, приводящего к образованию сгустков материи. Низкоэнтропийным в таком случае будет именно высокооднородное состояние. По современным представлениям, это обеспечивается этапом инфляции вселенной, приводящим к "Разглаживанию" пространства. Хотя сгущения более упорядочены и их формирование уменьшает энтропию, это компенсируется ростом энтропии за счёт выделения тепла при сжатии вещества, а позднее - за счёт ядерных реакций.

- теория квантованного поля, создающего тяготение. Гравитационное воздействие универсально (в нём участвуют все виды материи и антиматерии), поэтому квантовая теория гравитации - часть единой квантовой теории всех физических полей. Подтвердить (или опровергнуть) теорию путём наблюдений и экспериментов пока невозможно ввиду чрезвычайной малости квантовых эффектов в этой области.

- состояние вселенной в прошлом, когда в чрезвычайно малом объёме была сосредоточена вся её материя, имеющая огромную плотность. Дальнейшая её эволюция - раздувание ( "Инфляция"), расширение с образованием элементарных частиц, атомов и пр. - называется большим взрывом.

- параметр уравнений гравитационного взаимодействия Эйнштейна, значение которого определяет динамику расширения вселенной после большого взрыва. Содержащий этот параметр член уравнения (космологический член) описывает распределение некоей энергии в пространстве, которая приводит к дополнительному гравитационному притяжению или к отталкиванию в зависимости от знака. Тёмная энергия условию соответствует?