Смерть вселенной
Судьба Вселенной Существуют различные теоретические модели дальнейшей судьбы Вселенной: Теория большого сжатия Теория большого разрыва Теория большого замерзания Теория тепловой смерти Вселенной
Теория большого сжатия Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Вселенная будет напоминать современную вплоть до момента, когда её радиус не станет в пять раз меньше современного. В этот самый момент все скопления во Вселенной образуют единое мегаскопление, однако галактики не потеряют свою индивидуальность: в них всё также происходят рождения звёзд, всё также вспыхивают сверхновые и, возможно, развивается биологическая жизнь. Всему этому придет конец, когда Вселенная ужмётся ещё в 20 раз и станет в 100 раз меньше чем сейчас, в тот момент Вселенная будет представлять собой одну огромную галактику.
Теория большого сжатия Температура реликтового фона достигнет 274К и на планетах земного типа начнет таять лед. Дальнейшее сжатие приведет к тому, что излучение реликтового фона затмит даже центральное светило планетарной системы, выжигая на планетах последние ростки жизни. А вскоре после этого испарятся и сами звёзды, либо будут разорваны на куски, подобную участь разделят и планеты. В тот момент Вселенная будет похожа на ту молодую, что была в первые годы своего рождения. Дальнейшие события будут напоминать те, что происходили в начале, но промотанные в обратном порядке: атомы распадаются на атомные ядра и электроны, начинает доминировать излучение, потом начинают распадаться атомные ядра на протоны и нейтроны, затем распадаются и сами протоны и нейтроны на отдельные кварки, происходит великое объединение. В этот момент, как и в момент Большого взрыва перестают работать известные нам законы физики и дальнейшую судьбу Вселенной предсказать невозможно.
Теория большого разрыва Данные по сверхновым Ia говорят, что в данный момент расширение Вселенной ускоряется, а значит, скорее всего, будет ускоряться и впредь. Следом за Ф. Адамс и Г. Лайфлин для более удобного описания будущего введем понятие космологической декады (?) — десятичный показатель степени возраста Вселенной в годах: ? = 10? лет Эпоха звёзд (6 101) Это время уже без каких-либо источников энергии. Сохранились только остаточные продукты всех процессов, происходящих в прошлых декадах: фотоны с огромной длиной волны, нейтрино, электроны и позитроны. Температура стремительно приближается к абсолютному нулю. Время от времени позитроны и электроны образуют неустойчивые атомы позийтрония, долгосрочная судьба их — полная аннигиляция. Если в эту эпоху Вселенная продолжает расширяться, то её дальнейшая судьба непредсказуема. Известная нам физика в этот момент времени уже не работает. Это ещё больше усиливает сходство с первыми мгновениями Большого взрыва: море элементарных частиц, высокая однородность и полная неприменимость современных законов физики.
Теория большого замерзания Одним из сценариев конца Вселенной является теория большого замерзания. В этом случае, Вселенная будет расширяться, и все во Вселенной будет удаляться дальше и дальше друг от друга. Удаляясь, объекты будут остывать. У звезд будет постепенно заканчиваться топливо и они будут умирать, при этом не будут образовываться новые звезды, так как рядом не будет никаких других частиц. Так, одна за другой, звезды умрут и не будут больше производить тепло. Вселенная остынет и станет холодной и безжизненной.
Теория тепловой смерти Вселенной Тепловая смерть — термин, описывающий конечное состояние любой замкнутой термодинамической системы, и Вселенной в частности. При этом никакого направленного обмена энергией наблюдаться не будет, так как все виды энергии перейдут в тепловую. Термодинамика рассматривает систему, находящуюся в состоянии тепловой смерти, как систему, в которой термодинамическая энтропия максимальна. Ни доказать, ни опровергнуть гипотезу тепловой смерти Вселенной современными научными силами не представляется возможным, поскольку наши знания о ней всё ещё ничтожно малы, и мы не можем с полной уверенностью утверждать, что Вселенная не находится под действием внешних сил, или может рассматриваться как термодинамическая система. Однако именно понятие тепловой смерти стало первым шагом к осознанию возможной конечности существования Вселенной. Уильям Томсон ? в 1852 году выдвинул гипотезу о ТСВ
Заключение Хотя и существуют модели гибели Вселенной, нельзя однозначно дать ответ как это произойдет, и произойдет ли вообще. Человечеству еще очень мало известно о Вселенной, и все это нам предстоит выяснить.
Источник
Тепловая смерть Вселенной: предположение или неизбежность
Тепловая смерть Вселенной: предположение или неизбежность? Вряд ли среди широких слоёв населения проводились социологические опросы на тему: Чем вам интересны знания о Вселенной? Но весьма вероятно, что большинство обычных людей, которые не занимаются научными изысканиями, достижения современных учёных в области изучения Вселенной волнуют лишь в связи с одной проблемой — является ли наша Вселенная конечной и если да, то когда ожидать вселенской смерти? Однако подобные вопросы интересуют не только обывателей: вот уже почти полтора столетия споры на эту тему ведут и учёные, обсуждая теорию о тепловой смерти Вселенной.
Слайд 3 из презентации «Тепловая смерть Вселенной»
Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Тепловая смерть Вселенной.ppt» можно в zip-архиве размером 2261 КБ.
Похожие презентации
«Температура и тепловое равновесие» — Шкала Фаренгейта. Шкала Кельвина. Свойства температуры: Цель урока: Тема: «Температура». Шкала Цельсия. Температура. Мера средней кинетической энергии молекул.
«Эволюция Вселенной» — Эволюция Вселенной и жизнь. Жизнь и разум во Вселенной. Именно с такими цивилизациями землянам интересно установить контакт. И поэтому трудно смириться с мыслью о том, что мы одиноки в беспредельной Вселенной. Для существования жизни небезразлично и то, что Метагалактика расширяется. Проблема внеземных цивилизаций.
«Вселенная» — Солнце. 4) Специалистов, изучающих астрономию называют астронавтами. 5) Земля движется вокруг Солнца. 6) Наблюдать за Солнцем можно глядя в бинокль, подзорную трубу. Вселенная. Мир глазами астронома.
«Тепловое движение» — Тепловое движение молекул в газе. Молекулы жидкости совершают колебания около положения равновесия. Молекулы жидкости расположены почти вплотную друг к другу. Плавление и отвердевание льда. Спектры. Тепловое движение атомов в твердых телах. Броуновская частица среди молекул. Молекулы в газе движутся с большими скоростями (сотни м/с).
«Тепловое загрязнение» — Воздействие на экосистемы мало изучено Шум оказывает беспокоящее и отпугивающее воздействие на животных. Совокупность электрических и магнитных полей Источники: атмосферное электричество, космические лучи, излучение Солнца, трансформаторы, генераторы, лазерные установки, микроволновые печи, мониторы компьютеров, высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), измерительные приборы, устройства защиты и автоматики и др.
«Игра Вселенная» — Небесные тела. Обобщающий урок по теме: «Вселенная» «Большая игра». Какой народ представлял так Вселенную? Древние о Вселенной. Мир звёзд. Галактики. Древние люди о вселенной, небесные тела, соседи солнца, планеты-гиганты. Кроссворд «солнечная система». Соседи солнца. Кроссворд.
Источник
Тепловая смерть Вселенной
Тепловая смерть Вселенной.
Слайд 1 из презентации «Тепловая смерть Вселенной»
Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Тепловая смерть Вселенной.ppt» можно в zip-архиве размером 2261 КБ.
Похожие презентации
«Тепловые явления 8 класс» — Луна светит, но не греет? Суточных цыплят нельзя держать под новыми энергосберегающими лампами? Известно ли вам, как в быту человек учитывает тепловые явления? Тепловые явления в твоём доме. Оказывается, что тепловые явления сопровождают нас повсюду! Для ответа на перечисленные вопросы предлагаю поработать над проектами.
«Тепловые насосы» — Применение тепловых насосов в теплоэнергетике. Эксплуатационные затраты. Объекты переработки сельхозпродукции. Подготовка двойного U-образного зонда для грунтовой скважины. Конструкция грунтового зонда. Объекты жилищного строительства (коттеджи, многоквартирные дома). Принцип действия теплового насоса.
«Тепловое излучение» — Приводит к выравниванию температуры тела. Примеры конвекции. Примеры излучения. Теплопроводность в природе и технике. Примеры теплопроводности: Конвекция. Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом теплопроводности. Тепловое излучение.
«Происхождение Вселенной» — Звёзды в основном состоят из водорода. Бесконечно пульсирующая Вселенная. Строение Вселенной. Галактики состоят из сотен млрд. звёзд. Теория большого взрыва. Теории происхождения Вселенной: Креационизм. Вселенная представляет собой расширяющееся пространство, заполненное губкообразной клочковатой структурой.
«Тепловые явления» — Ожидаемый результат. Методы познания. Цель: познакомить учащихся с тепловыми явлениями. Актуальность темы «Тепловые явления». Пояснительная записка. Цели и задачи обучения физике. Цели и задачи раздела. Формы организации учебной деятельности. Учебно- методический комплекс. Фронтальная Групповая Индивидуальная Уроки-семинары Работа в малых группах.
«Вселенная» — Юпитер. Аристотель. Назовите известные вам созвездия. Что представляет собой Солнечная система? Нептун. Уран. Солнечная система. Представления о строении Вселенной. Планеты -гиганты Юпитер Сатурн Уран Нептун. Состав Солнечной системы. Что такое Вселенная? Планеты Звезды Астероиды Кометы Метеоры и метеориты Солнце – центр Солнечной системы.
Источник
Тепловая смерть Вселенной
Презентация: «Тепловая смерть Вселенной». Автор: . Файл: «Тепловая смерть Вселенной.ppt». Размер zip-архива: 2261 КБ.
Тепловая смерть Вселенной
Тепловая смерть Вселенной
Начало
На самом деле теория о тепловой смерти Вселенной логичным образом вытекает из термодинамики и рано или поздно должна была быть высказанной. Но она была высказана на раннем этапе современной науки, в середине XIX столетия. Суть её в том, чтобы вспомнить основные понятия и закономерности Вселенной и применить их к самой Вселенной и к происходящим в ней процессам. Итак, с точки зрения классической термодинамики можно рассматривать Вселенную как замкнутую термодинамическую систему, то есть систему, которая не обменивается энергией с другими системами.
Тепловая смерть Вселенной: предположение или неизбежность
Вряд ли среди широких слоёв населения проводились социологические опросы на тему: Чем вам интересны знания о Вселенной? Но весьма вероятно, что большинство обычных людей, которые не занимаются научными изысканиями, достижения современных учёных в области изучения Вселенной волнуют лишь в связи с одной проблемой — является ли наша Вселенная конечной и если да, то когда ожидать вселенской смерти? Однако подобные вопросы интересуют не только обывателей: вот уже почти полтора столетия споры на эту тему ведут и учёные, обсуждая теорию о тепловой смерти Вселенной.
Рост энергии ведёт к гибели
Нет оснований полагать, рассуждают сторонники теории тепловой смерти, что Вселенная может обмениваться энергией с какой-либо внешней по отношению к ней системой, так как не существует доказательств, что есть ещё что-либо, помимо Вселенной. Тогда к Вселенной, как к любой замкнутой термодинамической системе, применимо второе начало термодинамики, являющееся одним из основных постулатов современного научного мировоззрения. Второе начало термодинамики гласит, что замкнутые термодинамические системы стремятся к наиболее вероятному равновесному состоянию, то есть к состоянию с максимальной энтропией. В случае с Вселенной это означает, что при отсутствии «каналов вывода» энергии наиболее вероятное равновесное состояние, это состояние превращение всех видов энергии в тепловую. А это означает равномерное распределение тепловой энергии по всей материи, после чего все известные макроскопические процессы во Вселенной прекратятся, Вселенная как будто будет парализована, что, разумеется, приведёт и к прекращению жизни.
Вселенная не так проста, чтобы умирать тепловой смертью
. И аргументы были найдены в большом количестве. Прежде всего, и самым первым из них было мнение, что Вселенную нельзя рассматривать как систему, которая способна находиться в равновесном состоянии постоянно. Даже учитывая второе начало термодинамики Вселенная может в общем и целом достичь равновесного состояния, но отдельные её участки могут испытывать флуктуации, то есть некие выбросы энергии. Эти флуктуации и не дают запуститься процессу превращения всех видов энергии в исключительно тепловую энергию.
Другое мнение, выступающее против теории тепловой смерти, указывает на следующее обстоятельство: если бы второе начало термодинамики действительно было бы применимо ко Вселенной в абсолютной степени, то тепловая смерть уже давно наступила бы. Так как если Вселенная существует неограниченное количество времени, то накопившейся в ней энергии уже должно было хватить для тепловой смерти. Но если энергии ещё недостаточно, значит, Вселенная является нестабильной, развивающейся системой, то есть она расширяется. Следовательно, в таком случае она не может быть замкнутой термодинамической системой, так как затрачивает энергию на собственное развитие и расширение.
Теория относительности Эйнштейна: пора на свалку
В современной науке нет ничего стабильного. Такова уж специфика научного знания на этом этапе развития: данных поступает огромное количество, технические возможности предоставляют всё новые и новые открытия. Однако научная картина мира должна базироваться на неких основаниях, и такими основаниями являются сегодня квантовая механика и теория относительности. Но в последнее время появляется всё больше поводов говорить о том, что теория относительности имеет весьма относительный характер…
Постулаты теории относительности Эйнштейна
То, что всему миру известно, как теория относительности Эйнштейна, в действительности представляет собой две теории. Вторую из них Альберт Эйнштейн представил в 1915 году, она являла собой общие представления гениального учёного о времени и пространстве – потому и получила название общей теории относительности. Но за десять лет до этого, в 1905 году, учёный сформулировал специальную (частную) теорию относительности, которая в большей степени имеет прикладное значение – в ней содержались главные постулаты научной теории, которая изменила представление о мире.
Постулат первый: принцип относительности
Оглушительный эффект, которые произвели три статьи молодого физика Альберта Эйнштейна, опубликованные в одном из научных немецких журналов в 1905 году, и был связан с тем, что выдвинутые в специальной теории относительности постулаты предлагали выход из научного кризиса. Первый постулат (в физике постулатом называется утверждение, которое в рамках конкретной теории принимается как истинное без доказательств) в итоге и дал название всей теории и был сформулирован как принцип относительности. Принцип относительности звучит следующим образом: все законы природы инвариантны (то есть неизменяемы) по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчёта к другой.
Инерциальной системой отсчёта является система отсчёта, по отношению к которой выполняется закон инерции и скорость света в вакууме является постоянной. Тогда оказывается, что принцип относительности означает – во всех подобных системах отсчёта все физические законы имеют одинаковую форму. Все инерциальные системы отсчёта обладают между собой равноправием в том смысле, что все физические явления в этих системах протекают одинаково. Это связано с тем, что никакие опыты, проводимые внутри данной системы, не позволяют определить, находится ли данная система отсчёта в покое или в движении. Таким образом, принцип относительности был прямым ответом на загадку опытов Майкельсона и Морли по изучению особенностей распространения света.
Постулат второй: принцип постоянства скорости света
Второй постулат специальной теории относительности Эйнштейна гласит: скорость света в вакууме постоянна и одинакова по отношении» к любым инерциальным системам отсчета и не зависит ни от скорости источника света, ни от скорости его приемника. Это означает, что ни один материальный объект не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Кроме того, ни одна частица вещества (с массой покоя, отличной от нуля), не в состоянии даже достичь скорости света в вакууме. Если ко второму постулату применить действие правила классической механики о сложении скоростей (скорость движущегося тела относительно неподвижной системы отсчёта равна сумме скорости самого тела и скорости подвижной системы отсчёта), то он вступал бы в противоречие с первым постулатом специальной теории относительности.
Но так как постулаты в рамках теории в доказательстве не нуждаются, это означает, что правило сложения скоростей и ряд других принципов классической механики в ряде случаев не действуют. Тем самым специальная теория относительности не отвергла полностью классическую механику и все существовавшие в физике прежде представления о мире, а дополнила их и обозначила те границы, в которых эти законы действуют, а за которыми – уже нет. Это позволило науке выйти из кризиса рубежа XIX-XX веков и развиваться дальше. В дальнейшем теория относительности и её постулаты получили множество экспериментальных подтверждений, что и сделало её фундаментальной основой науки вплоть до настоящего момента.
Историческая справка
В 1865 году известный физик Р. Клаузиус, основываясь на втором законе термодинамики сделал теоретический вывод о тепловой смерти Вселенной. Согласно второму началу термодинамики, любая замкнутая физическая система, т. е. не обменивающаяся энергией с другими системами, стремится к наиболее вероятному равновесному состоянию, т.е. к состоянию теплового равновесия, что соответствует максимуму энтропии. Рудольф Клаузиус утверждал, что хотя энергия некоторой системы и остается постоянной (первое начало термодинамики), однако с течением времени она лишается способности к превращениям, а значит и способности совершать работу. Это означает, что всякая термодинамическая система со временем «деградирует», наступает «тепловая смерть».
Он согласился с выводом Томсона и написал: «. энтропия Вселенной стремится к некоторому максимуму. Чем больше Вселенная приближается к этому предельному состоянию, . тем больше исчезают поводы к дальнейшим изменениям, а если это состояние было бы наконец-то достигнуто, то больше не происходило бы никаких дальнейших изменений, и Вселенная находилась бы в некотором мертвом состоянии инерции». Теория «тепловой смерти» находилась в противоречии с ньютоновской вечной Вселенной. Действительно, если рассмотреть Вселенную как изолированную термодинамическую систему, то, учитывая ее бесконечный возраст, на основании закона возрастания энтропии можно сделать вывод о достижении ею уже максимума энтропии, то есть состояния термодинамического равновесия. Но в реально окружающей нас Вселенной этого не наблюдается.
противоречия гипотезы тепловой смерти Вселенной
Попытка избежать указанного противоречия гипотезы тепловой смерти Вселенной была предпринята Больцманом, который предположил, что у системы и в состоянии термодинамического равновесия могут наблюдаться небольшие изменения — флуктуации термодинамических параметров (температуры, давления, объема). Вселенная с энергетической точки зрения уже мертва, но отдельные ее области подвержены флуктуациям. И наша часть бесконечной Вселенной, все пространство, до которого достигает взгляд человека, находится в режиме огромной, ныне затухающей флуктуации. А если считать, что наблюдаемая Вселенная является следствием такой флуктуации, то противоречия парадокса о тепловой смерти Вселенной исчезают. В 1909 году против тепловой смерти выступил известный шведский ученый Сванте Август Аррениус, занимавшийся вопросами образования и эволюции небесных тел. Аррениус писал: «Если бы Клаузиус был прав, то эта «смерть тепла» за бесконечно долгое время существования мира давно бы уже наступила, чего, однако, не случилось. Или нужно допустить, что мир существует не бесконечно долго и что он имел свое начало; это, однако, противоречит первой части положения Клаузиуса, устанавливающей, что энергия мира постоянна, — ибо тогда пришлось бы допустить, что вся энергия возникла в момент творения».
В 20 веке Общая Теория Относительности А. Эйнштейна разрешила многие противоречия, существовавшие в классической физике. Однако и в наше время в науке нет единого мнения о строении Вселенной и ее возникновении. Хотя современной космологией однозначно установлено, что Вселенная, возраст которой определен в 13,72 млрд лет, не стационарна. Среди ученых не утихают споры о будущем Вселенной, о ее «бесконечном расширении», о существовании «скрытой материи», огромное количество которой может опровергнуть современные представления о свойствах Вселенной. А понятие «тепловой смерти Вселенной» стало первым шагом к осознанию возможной конечности существования Вселенной, хотя и неизвестно, когда и по какому сценарию возможна её гибель.
Источник