ЕНТРОПІЯ ВСЕСВІТУ

-величина, що характеризує ступінь невпорядкованості і тепловий станВсесвіту.Кількісно оцінити повну Е. Ст як ентропію Клаузіуса (див.Ентропія)не можна, оскільки Всесвіт не є термодинамічний. системою. Дійсно, через те, щогравітаційна взаємодіяє далекодіючим і неекранованим, граві-тац. енергія Всесвіту (в тій мірі, як її взагалі можна визначити) не пропорційна її обсягу. Напр., у ньютонівському наближенні гравітац. енергію сферич. масиМз однорідною щільністю р можна оцінити за ф-ле:U

-GM2V-1/3 = -Gr 2V5/3 , деG-ньютонівськагравітаційна постійна, V-об'єм. Повна енергія Всесвіту теж не пропорційна обсягу і тому немає адитивна величина. Крім того, Всесвіт, згідноХаббла закону,розширюється, тобто нестаціонарний. Обидва ці факти означають, що Всесвіт не задовольняє вихідним аксіомам термодинаміки про адитивність енергії та існування термодинаміч. рівноваги. Тому Всесвіт як ціле не характеризується і к.-л. однією темп-рою. Оцінити Е. В. як ентропію Больцманаkln Г, деk - Больцмана постійна,Г - число можливих мікростанів системи, також не можна, оскільки Всесвіт не "пробігає" всі можливі стани, а еволюціонує від одного стану до іншого. Іншими словами, для всього Всесвіту не можна ввести статистичний ансамбль Гіббса (див. в ст. Гіббса розподілу), т. к. не можна знехтувати гравітаціями. взаємодією членів такого ансамблю.

Однак у Всесвіті можна виділити підсистеми, до яких застосовується термодинамічні. та статистич. опис і обчислити їх ентропію. Такими підсистемами є, наприклад, всі компактні об'єкти (зірки, планети та ін.). Алеповна ентропія всіх компактних об'єктів, що спостерігаються, мізерна в порівнянні з ентропією, що міститься в тепловому реліктовомумікрохвильовому фоновому випромінюванніз темп-ройT=2,73 К (див.Космологія).Щільність його ентропії дорівнює = 1,49. 10 3 см -3k,

де s -Стефана-Больцмана постійна, з -швидкість світла (у цій ф-лі не враховується гравітац. взаємодія фотонів релікт. випромінювання один з одним і з рештою матерії у Всесвіті). Щільність числа фотонів пов'язана з щільністю ентропії ф-лоюng=sgk-1/3,602. Кожен із сортів безмасових (або мають масу спокоют 3 (t) з розширенням Всесвіту,R(t) -масштабний факторФрідмана - Ро- бертсона-Уокера метрики],пов'язана з безмасовими частинками, мало змінюється, починаючи з дуже ранніх стадій еволюції Всесвіту-принаймні приt>1 с після космологічної сингулярності. Інакше висловлюючись, розширення Всесвіту відбувається практично адіабатично.

Як зазначено вище, осн. причиною, що заважає строго ввести поняття Е. Ст, є необмеженість по простору і нестаціонарність великомасштабного гравітації. поля Всесвіту. Однак ця частина гравітації. поля дуже впорядковані - Всесвіт майже однорідний і ізотропний в досить великих масштабах. Тому природно припустити, що з великомасштабним гравітацією. полем не пов'язано жодної істоти. ентропії, хоч би як її визначали. Тоді повна щільність ентропії безмасових частинок у Всесвітіsg(

sg) буде близька до щільності Е. В. Відповідна оцінка повної ентропії тієї частини Всесвіту, яка доступна спостереженню в даний момент, є

МПК-совр. космологічні. горизонт,Н0- Хаббла постійнав км/(с. Мпк) [тут мається на увазі, щоR (t) / 2/3, порівн. щільність речовини у Всесвіті дорівнює критич. щільності rз= 3H2 0/8pG, а просторова кривизна дорівнює нулю]. Порівняння цієї величини з ентропією чорної діри, що має таку ж масу г, яка дорівнюєSч. 2lPl-2

10 124k[rg =2GM/c2-гравітац. радіус чорної діри, що не обертається, 10 -33 см-планківська довжина; див.Квантова теорія гравітації, Чорні діри],показує, наскільки навколишня частина Всесвіту далека від максимально невпорядкованого стану. Ймовірно, хоча і не доведено, що саме ця нерівноважність Всесвіту, що спостерігається, є причиною справедливості 2-го початку термодинаміки для всіх замкнутих підсистем в ній.

Е. Ст характеризують також за допомогою безрозмірної уд. ентропії - ентропії, що припадає на 1 баріон; у част-

ності, , деп b -порівн.

щільність числа баріонів у Всесвіті, Wb- порівн. щільність баріонної речовини у Всесвіті в частках критич. щільності rc. Величина, згідно з теорією космологічного нуклеосинтезу, наиб. добре відповідає совр. поширеності легких хім. елементів Н, D, He 3 He 4 Li 7 . Той факт, що повна питома Е. В.Syд.>>1, свідчить про те, що в минулому Всесвіт був гарячим, радіаційно-домінованим. Щільність баріонівnb

R -3 (t)внаслідок збереження баріонного заряду (різниці між числом баріонів і антибаріонів). Проте в даний час загальноприйняті гіпотези, що при дуже великих енергіях і щільності матерії баріонний заряд не зберігається і що Всесвіт містив рівні кол-ва речовини і антиречовини на досить ранній стадії своєї еволюції, поблизу космологіч. сингулярності. Тоді надлишок речовини надантиречовиною може природно виникнути в ході термодинамічно нерівноважного розширення Всесвіту через порушення СР-інваріантності (див.Баріонна асиметрія Всесвіту).Якщо ці гіпотези вірні, то повна питома Е. Ст залежить не стільки від чисельника (s),скільки від знаменника (nb), і приблизно виражається через мікрофіз. константи взаємодій, відповідальних за генерацію баріонної асиметрії

Існує припущення, що Е. Ст як цілого можна оцінити, використовуючи поняття ентропії Колмогорова-Сина (K-ентропії; див.Ентропія, Ергодична теорія). К-2 ентропія явл. мірою хаотичності та нестійкості, вона пов'язана з пор. швидкістю розбігання близьких на поч. момент траєкторій. ПричомуK-ентропія тим більше, що швидше розбігаються траєкторії, тобто.

"ЕНТРОПІЯ ВСЕСВІТУ" у книгах

Що таке ентропія?

Що таке ентропія? Ентропія - поняття з другого закону термодинаміки, згідно з яким енергія незворотно розсіюється - від порядку до хаосу. Відповідно до першого закону термодинаміки, енергію не можна знищити, проте вона може трансформуватися і ставати

Індустріалізм та ентропія

Індустріалізм і ентропія Фінансове безумство 1920-х років стало пристрастю, що підживлюється нафтою. Всюди почалася лихоманка ділової активності — від освоєння земель до виробництва різних приладів та пристроїв. З дивовижною швидкістю поширювалися товари масового

Індустріалізм та ентропія

Ентропія тасинтропія

Ентропія та синтропія На відміну від містичного сприйняття світу, яке усвідомлює все, що існує, як єдине ціле, наука прагне відкриття більш елементарних частин цілого та пояснення таємниці життя. За такого дроблення всередині великого цілого наука виявляє

Розвиток та відновлення Всесвіту. Цикл Всесвіту[5]

Розвиток та відновлення Всесвіту. Цикл Всесвіту[5] Нескінченність простору, рівні відстані між матеріальними, рівними і спочатку нерухомими точками, їхнє взаємне тяжіння – ось початкова картина Всесвіту, чи, вірніше сказати, найпростіша картина Всесвіту.

Що таке ентропія?

Що таке ентропія? Яким є точне визначення ентропії фізичної системи? Ми вже знаємо, що це певний захід явного безладдя — але що означають такі не дуже суворі поняття, як «явний» та «безлад»? Може виникнути думка, що ентропія це величина, взагалі не

Ентропія (Entropie)

Ентропія (Entropie) Властивість стану ізольованої (або прийнятої за таку) фізичної системи, що характеризується кількістю мимовільної зміни, на яку вона здатна. Ентропія системи досягає максимуму, коли вона повністю втрачає здатність до

2.1. Ентропія чорних дірок

Ентропія та розвиток всесвіту

Ентропія та розвиток всесвіту Річки течуть вниз, каміння скочується з гори, рух зупиняється через тертя – припиняються всі відносні рухи. Гарячі тіла остигають, а холодні нагріваються – температури всіх тіл світу вирівнюються. Такий невідворотний хід

Що таке ентропія?

Що таке ентропія? Ентропія (від грец. entropia – поворот, перетворення) – це функція стану термодинамічної системи, зміна якої в рівноважному процесі дорівнюєвідношенню кількості теплоти, повідомленої системі або відведеної від неї, до термодинамічної

Питома ентропія

Питома ентропія Калорія на грам-кельвін (4,1868 кДж/(кг К))Килокалорія на кілограм-кельвін (4,1868 кДж/(кг ')

ЕНТРОПІЯ (греч en - в, tropia - поворот, перетворення) - поняття класичної фізики (введено в науку Р. Клаузіусом в 19 ст), за допомогою якого, зокрема, описувалася дія другого початку термодинаміки: у замкнутій системі, що знаходиться в стаціонарних умовах , або в

Ентропія Внесемо невелику термінологічну зміну до закону про максимальну ймовірність рівноважного стану. Дуже часто у фізиці величини, що змінюються у великих межах, замінюють їх логарифмами. Коли я пишу про науку для так

Урок 36. Ентропія

Урок 36. Ентропія Раджу провести цікавий експеримент. Він простий і доступний абсолютно кожному. Досить запитати будь-якого так званого віруючого православного, чому їхнє головне свято називається Великоднем і що насправді це слово означає? І взагалі,