Az entrópia az univerzum - a fizikai enciklopédia
Entrópia nagyságára jellemző mértékű zavar és a termikus állapot az univerzumban. Mennyiségileg a teljes EV, mint az entrópia Clausius (cm. A entrópia) nem lehet, mert az univerzum nem egy termodinamikai. rendszer. Valóban, annak a ténynek köszönhető, hogy a gravitációs kölcsönhatás hosszú távú és nem megtisztított, kavics-TAC. Az energia az univerzum (olyan mértékben lehet megállapítani, hogy mi az általános) nem arányos annak térfogatával. Pl. A newtoni gravitáció közelítés. gömb alakú energia. M tömege egyenletes sűrűségű p lehet becsülni képlettel: U
-GM 2 V -1/3 = -G r 2 V 5/3. ahol G a gravitációs állandó -nyutonovskaya V -, térfogata. Az összes energia az univerzum is nem arányos a térfogattal, és ezért nem additív mennyiség. Továbbá, az univerzum szerint Hubble törvény kitágul, t. E. nemstacionárius. Mindkét tények azt jelentik, hogy az univerzum nem felel meg a kezdeti axiómák termodinamikai additivitása energia és termodinamikai létezését. egyensúlyt. Ezért, a világegyetem egésze nem jellemzik, és - l. Egy lépést raj. Rate EV a Boltzmann entrópia k ln T, ahol k - a Boltzmann állandó. D - a számos lehetséges mikroállapotok a rendszer, és nem lehet, mert az univerzum nem „fut át” az összes lehetséges állapot alakul és az egyik állapotból a másikba. Más szóval, az egész univerzum lehetetlen bevezetni statisztikai együttese Gibbs (lásd. Art. Gibbs eloszlás), m. a. Gravity nem lehet figyelmen kívül hagyni. a kölcsönhatás a együttes tagjai.
Azonban a világegyetem lehet azonosítani alrendszernek-Eye termodinamikai alkalmazható. és statisztikai. leírás, és számoljuk ki az entrópia. Ilyen alrendszerek pl. minden kompakt objektumok (csillagok, bolygók, stb.) De a teljes entrópiája összes megfigyelt kompakt objektumok elhanyagolható összehasonlítva az entrópia tartalmazott a termikus ereklye mikrohullámú háttérsugárzás a lépést raj T = 2,73 K (lásd. Kozmológiába). A sűrűsége egyenlő az entrópia = 1,49. Március 10 cm -3 k.
ahol s - Stefan-Boltzmann-féle állandó, C - a fénysebesség (ebben a f le figyelmen kívül hagyja gravitációs kölcsönhatás ereklye sugárzás fotonok egymással és a többi anyag a világegyetemben ..). Sűrűsége fotonsűrűség összefügg a entrópiájukat képletű ng = sgk -1 / 3,602. Mindegyik fokozat tömegtelen (vagy amelynek egy nyugalmi tömeg m<<1 МэВ) нейтрино вносит в плотность Э. В. дополнит. вклад. т. к. в стандартном космологич. сценарии темп-pa безмассовых нейтрино [Альфер (R. Alpher) и Херман (R. Herman), 1953]. Плотность энтропии можно определить и для гравитонов ; ожидаемый вклад в Э. В. от реликтовых гравитонов. возникших вблизи сингулярности космологической . также не превосходит sg. Полная энтропия в единице сопутствующего веществу объёма Вселенной [к-рый растёт R 3 (t )с расширением Вселенной, R(t) - масштабный фактор Фридмана - Ро-бертсона-Уокера метрики ], связанная с безмассовыми частицами, мало изменяется, начиная с очень ранних стадий эволюции Вселенной-по крайней мере при t> 1. után kozmológiai. szingularitás. Más szóval, az az univerzum tágulását van egy gyakorlatilag adiabatikus.
Mint már említettük, a DOS. tényezők akadályozták szigorúan a koncepció EV határtalan térben és nem álló nagyszabású gravitáció. mező univerzumban. Azonban ez a része a gravitáció. A mező nagyon áramvonalas - Az Univerzum szinte homogén, izotróp egy elég nagy méretű. Ezért természetes, hogy azt feltételezik, hogy egy nagyszabású gravitáció. mező nem köti semmiféle lény. entrópia, mint mi lenne nem határoztuk meg. Ezután a teljes entrópia sűrűsége tömegtelen részecskék a világegyetem sg (
sg) közel lesz a sűrűsége a EV megfelelő becsült teljes entrópia az univerzum, a paradicsom-álló monitoring abban a pillanatban, vannak
MPC-Sovr. kozmológiai. horizont, a N0- Hubble állandó (km / s. MPC) [a továbbiakban azt jelenti, hogy az R (t) / 2/3. Sze sűrűsége anyag a világegyetemben kritikus. sűrűség rc = 3H 2 0 / 8PG. és a térbeli görbülete nulla]. Ezt az értéket összehasonlítva a entrópiájának fekete lyuk, amelynek tömege g egyenlő a paradicsomban Sch.d. 2 = prg LPL -2
10 124 K [RG = 2GM / c 2 - gravitáció. a sugara a nem forgó fekete lyuk 10 -33 cm Planck hossza; cm. A kvantumelmélet a gravitáció, a fekete lyukak] azt mutatja, hogy mennyi a világegyetem körülöttünk messze a leginkább rendezetlen állapot. Valószínűleg, de nem bizonyított, hogy ez a kiegyensúlyozatlanság a megfigyelhető univerzum az oka az igazság a 2. főtétele az összes lezárt alrendszerek belül.
EV is jellemző dimenzió nélküli veri. entrópia - entrópia per barion 1; különösen
Nost, ahol pb - Sze
A számsűrűségét barionok az univerzumban, Wb - Szerda sűrűsége baryonic anyag a világegyetemben, hogy a kritikus részeket. rc sűrűsége. Az érték, az elmélet szerint a kozmológiai nukleoszintézis, Naib. Ez jól egyezik a mai. prevalenciája tüdő vegyi anyag. elemei H, D, Ő 3. Ő 4. Li 7. Az a tény, hogy az összes egyedi EV Syd >> 1 azt mutatja, hogy a múltban, a világegyetem egy forró, sugárzás-dominált. barion sűrűségű nb
R -3 (t) miatt a megőrzését barion (száma közötti különbség a barionok és antibario-új). Jelenleg azonban általánosan elfogadott elméletet, hogy igen nagy energiák és sűrűség barion ügyet nem tartotta meg, és hogy a világegyetem foglalt egyenlő száma anyag és az antianyag kellően korai szakaszában a fejlődés mellett kozmológiai. szingularitás. Ezután a felesleges anyagot fölött antianyag is fordul elő természetes a bővítés az univerzum termodinamikailag nem egyensúlyi miatt CP-sértés (lásd. Baryonic aszimmetria Universe). Ha ezek a hipotézisek helyesek, az összes külön EV nem csak attól függ a számláló (k). a nevező (nb), és megközelítőleg által kifejezett mikrofiz. Folyamatos interakciók létrehozásáért felelős a barion aszimmetria.
Van spekuláció, hogy az EV egészének alkalmazásával lehet megbecsülni az entrópia fogalmának a Kolmogorov-Sinai (K-entrópia; lásd entrópia, ergodikus elmélet.). By -entropy yavl. az intézkedés a véletlenszerűség és a volatilitás, akkor köteles szerdáig sebesség eltérése szoros az elején. pont pályákat. K az entrópia, annál nagyobb lesz szétszórja útvonal, azaz a Minél erősebb instabilitása útvonalakkal és kaotikus rendszer. A homogén az anyag eloszlása gravitációsan instabil; fejlesztési instabilitás kialakulásához vezet fin. megalvad. Ha a gravitáció. tömörítés vérrög gravitáció. energia anyagok alakul át hőenergiává a részecske mozgás. Ezért, a formáció a csillagok és galaxisok egyenletesen elosztott anyag kíséri a növekedés a K-entrópia. Így. feltételezve, hogy a világegyetem csak az entrópia törvénye a növekedés, bár ez nem termodinamikai. rendszer és az evolúció során válik szerkezetileg bonyolultabb.
Az entrópia az univerzum és az idő nyila az univerzumban. A kérdés az EV szorosan összefügg azzal a problémával, elmagyarázza a nyíl az idő az univerzumban: visszafordíthatatlan időbeli alakulása a múltból a jövőbe, ugyanabban az irányban az összes megfigyelhető univerzum alrendszereket. Köztudott, hogy a mechanika törvényei, elektrodinamika, kvantummechanika visszafordítható az időben. A leíró egyenlet ezek a törvények nem változnak, ha t helyébe - t. A kvantum-elmélet szerint összesen CPT - invarian tnost (lásd. Tétel CRT) .A azt jelenti, hogy bármilyen fizikai támadás. folyamat az elemi részecskék elvégezhető mind előre és hátra az időben (a helyettesítő részecskék antirészecskéje és térbeli inverzió). Ezért nem határozza meg idő nyila. Bár köztudott, az egység. nat. Törvény - 2. főtétele-to-ing tartalmaz egy nyilatkozatot az irányt visszafordíthatatlan folyamatokat az időben. Azt állítja az úgynevezett termodinamikai. nyíl az idő: az entrópia növekszik a jövőben. Et al. A nyíl az idő, függ a választott speciális eredeti vagy peremfeltételek az ur-CIÓ leíró Fundam. nat. kölcsönhatást. Pl. elektrodinamikus. meghatározott ideig nyíl. választás sugárzó peremfeltételek a térbeli végtelenség a magányos forrás (más szóval, úgy tekintjük, hogy nat értelemben csak retardált potenciálok E -. mag területén.), valamint a kozmológiai. A nyíl az idő adja a az univerzum tágulását. Nem minden ilyen boom munkaidős ha termodinamikai. és elektrodinamikus. Nyilak tartják azonos (bár szigorú bizonyítéka ez nem), a kozmológia, a nyíl nem kapcsolódik hozzájuk, hogy - l. helyi okozati összefüggés. Különösen nincs ok azt feltételezni, hogy ha egy része a világegyetem a gravitáció hatására. instabilitás megszűnik növekedni, és elkezd zsugorodni, akkor változtassa meg irányát elektrodinamikus. és termodinamikai. A nyíl az idő. Azonban az a kérdés, a kölcsönös függés a nyíl az idő miatt, és a pszichológiai. idő nyila (egyfajta minden egyes ember visszafordíthatatlan idő múlása a múltból a jelen a jövőbe) marad az eszközt. mértékben nyitott.
Lit.: Zeldovich Ya. B. Novikov I. D., szerkezete és alakulása az Univerzum, M. 1975; Dolgov AD Zeldovich Ya. B. Sazhin M. V. kozmológiája a korai univerzumban, M. 1988.
IK Rozgachova AA Starobin.