ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Пределы применимости второго начала термодинамики. Направление времени из "Термодинамика и статистическая физика " Второе начало термодинамики для нестатичесюих процессов указывает на определенное направление естественных процессов. Это особенно хорошо видно из примера самопроизвольного перехода теплоты при теплоЕЮм контакте двух тел с различными температурами Г, и Т . [c.70] Определенная направленность, односторонность перехода теплоты при тепловом контакте двух тел с различной температурой является объективным siaKOiHOM природы. Однако конкретное выражение этого закона зависит от определения понятия большая (меньшая) температура , или, что то же самое, от выбора знака термодинамической температуры (для обычных систем). [c.70] Таким образом, для второго начала, как и для всей термодинамики, существует нижняя граница его применимости оно не-шрнменимо к микросистемам. [c.72] Верхняя граница применимости второго начала связана с ограничением применения термодинамики из-за ее второго исходного положения) к системам галактических размеров, поскольку у та их систем внутренняя энергия не аддитивна (так как вследствие дальнодействующего характера гравитациоиных сил энергия взаимодействия микроскопических частей космических систем сравнима с их внутренними энергиями), а понятия температуры и энтропии в классической термодинамике определены для аддитивных систем. Поэтому без обобщения исходных положений термодинамики для неаддитивных систем второе начало нельзя применять к большим участкам Вселенной и тем более ко Вселенной как целому. [c.72] Между тем некритическое перенесение закономерностей земного макроскопического опыта на Вселенную как целое приводило к антинаучным выводам о тепловой смерти Вселенной. [c.72] В законченном виде концепция тепловой смерти Вселенной была сформулирована около ста лет назад на основе работ Клаузиуса , который, распространяя законы термодинамики на Вселенную как целое, писал Энергия мира остается постоянной, энтропия мира стремится 1к максимуму . Это означает, что Вселенная рано или поздно придет в состояние термодинамического равновесия тогда все процессы прекратятся и мир погрузится в состояние тепловой смерти , температура во всех местах Вселенной будет одной и той же, одинаковыми будут и все другие интенсивные параметры и больше уже не будет причин, способствующих возникновению каких бы то ни было процессов. [c.72] Передовые физики прошлого века также выступали против концепции Клаузиуса. [c.73] Большое прогрессивное значение имели в этом отношении работы прежде всего выдаюш егося физика-материалиста Больцмана. [c.73] В противовес концепции т(гпловой смерти Вселенной Больцман выдвинул флуктуационную гипотезу . Больцман впервые установил статистическую природу второго начала термодинамики. [c.73] Состояние термодинамического равновесия, по Больцману, является лишь наиболее часто встречающимся, наиболее вероятным в равновесной системе всегда самопроизвольно могут возникнуть сколь угодно большие флуктуации. [c.73] Распространяя эти выводы на Вселенную как целое, Больцман пришел к заключению, что Вселенная находится, вообще говоря, в состоянии термодинамического равновесия, однако в ней неизбежно возникают сколь угодно большие флуктуации. Такой огромной флуктуацией является та часть Вселенной, в которой мы находимся. Всякая флуктуация должна исчезнуть, но столь же неизбежно будут возникать флуктуации подобного рода в других местах Вселенной. Таким образом, по Больцману, одни миры погибают, а другие — возникают. [c.73] Против флуктуационной гипотезы Больцмана был выдвинут ряд возражений. Одним из них является исчезающе малая вероятность сколько-нибудь больших флуктуаций. Ни концепция тепловой смерти , ни флуктуационная гипотеза не учитывали специфики Вселенной как гравитирующей системы. В то время как для идеального газа наиболее вероятным является равномерное распределение частиц в пространстве, в системе гравитирую-щих частиц однородное распределение не соответствует максимальной энтропии. Образование звезд и галактик из равномерного распределения вещества происходит не вследствие флуктуаций, а является естественным процессом, идущим с ростом энтропии. [c.73] В настоящее время вопрос о тепловой смерти Вселенной стоит иначе, чем во времена Клаузиуса—Больцмана и недавнего прошлого. В соответствии с современными данными наблюдений Метагалактика представляет собой расширяющуюся систему и, следовательно, является нестационарной. Поэтому вопрос о тепловой смерти Вселенной нельзя даже ставить. Действительно, учет особенности Вселенной как гравитирующей системы в теории тяготения Эйнштейна приводит к тому, что для Вселенной не существует состояния максимальной энтропии. Поэтому энтропия Вселенной в каждой ее области может возрастать неограниченно без того, чтобы Вселенная приближалась к состоянию с максимальной энтропией, т. е. к тепловой смерти . [c.73] Необратимое возрастание энтропии в замкнутых системах по второму началу термодинамики обусловливает отличие будущих событий от прошедших. Это привело Больцмана к мысли об использовании второго начала для определения роста времени. [c.73] Наше время, по Больцману, ра стет в том направлении, в котором возрастает энтропия в обитаемой нами части Вселенной в той части Вселенной, в которой протекают отклонения от равновесия (флуктуации), время течет в обратную сторону. [c.74] В работах 1960—1963 гг. Хойл предлагал определять положительное направление времени ( стрелу времени ) по расширению Вселенной, т. е. по увеличению расстояния между галактиками. Если раньше галактики сближались, то и время, по Хойлу, текло в противоположную сторону по сравнению с современным. [c.74] Известна также причинная теория времени, согласно которой временной порядок от прошлого через настоящее к будущему характеризуется причинным порядком от причины к следствию. Однако, как показывает анализ, при этом допускается логический круг для причинного порядка неявно используется понятие временного порядка, которое необходимо вывести. [c.74] Вопрос об асимметрии временного порядка (необратимости времени) До сих пор не имеет однозначного и окончательного решения. [c.74] Вернуться к основной статье