Ғаламның жылулық өлімі

Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет
Jump to navigation Jump to search

Ғаламның жылулық өлімі (ағылш. Heat death of the universe, қазақша "Әлемнің жылулық күйреуі" деп те аталады), немесе Жойқын мұздау (ағылш. Big Chill), немесе Жойқын суық (ағылш. Big Freeze)[1] — ғаламның соңғы тағдыры туралы термодинамиканың екінші заңына негізделген болжам болып, ол бойынша оқшау жүйе ретіндегі осы ғаламның энтропиясы үздіксіз артып, термодинамикалық еркін энергиядан ада күйге ауысады да, ақыры энтропия арту процессін сақтау мүмкін болмайтын шекке жетеді. Бұл шектегі ғаламда басқа энергияның бәрі жылу энергиясына айналып қолданылып бітеді, барлық заттың жылу шамасы тепе-тең күйге жетеді. Мұндай ғаламда ендігәрі қозғалыс пен тіршілікке мүмкіндік болмайды. Жылулық бұл өлім шегі белгілі бір абсолютті температураны білдірмейді; ол тек басқа жұмыс процестерін орындауға бұдан былай температура айырмашылығы болмайтынын, бәрі тепе-тең энтропия күйінде аяқтауды білдіреді. Физика тілінде бұл ғалам термодинамикалық тепе-теңдікке жеткенде (максималды энтропия) аяқтайды.

Егер ғаламның топологиясы ашық, не жазық болса, немесе егер қараңғы энергия оң космологиялық тұрақты болса (екеуі де қазіргі мәліметтерге сай келсе), ғалам мәңгі кеңейе береді, әрі жылулық өлімі пайда болады,[2] яғни өте ұзақ уақыттан соң ғаламның сууы өте төмен температурадағы тепе-теңдікке жақындайды.

1852 жылы Уильям Томсон (Лорд Келвин) ғаламның жылулық өлімі теориясының негізін қалады.

Ғаламның жылулық өлімі теориясын алғаш 1850 жылдары [Уильям Томсон]] ұсынған болатын, ол жылу энергиясын табиғаттағы механикалық энергия шығыны (термодинамиканың алғашқы екі заңында көрсетілгендей) ретінде қабылдап, оны жалпы масштабтағы үлкен процестерге жеткізді, әрі энтропияның қашанда үздіксіз арту күйінде болуына негізделді.

Тұжырымдамалар[өңдеу]

Ғаламның тұрақты массасының (rest mass) өлу механизмі 1870 жылдары айқындала бастады, Джонатан Гомер Лейннің[3] зерттеуі бойынша, кез-келген өздік-гравитациялық (Self-gravitation) денеде негативті жылу сыйымдылығы болады, олар өз массасын радиациялағанда, қалған массаның температурасы жоғарылайды:

"Күн жүйесінен жылу алып, жүйе температурасы көтеріледі. Қысқаша айтқанда, күн жүйесінің жылу сыйымдылығы ΔQ/ΔT нетативті болады. Бұл таңқаларлық тұжырым тек Күн жүйесіне ғана емес, гравитациямен сақталатын барлық жүйелерге сай келеді: барлық өздік-гравитациялық жүйенің жылу сыйымдылығы теріс болады. Өздік гравитациялық дене болса ғана тұрақты жылу тепе-теңдігі бола салмайтынын оңай көрсетуге болады, өйткені негативті жылу сыйымдылығы бар жүйелердің болуы термодинамикалық тұрақсыздандыру туғызады."

—Ари Бен-Менахем Жаратылыс және математика ғылымдарының тарихи энциклопедиясы (Historical Encyclopedia of Natural and Mathematical Sciences) Springer, 2009, p. 4932

Өздік-гравитациялық дененің өз массасын радиациялау жылдамдығы оның беткі ауданына және температураның төрт есесіне тура пропорционал болатындықтан, мен температураның төртінші қуатының көбейтіндісіне пропорционал болғандықтан (Стефан-Больцман заңы), өздік-гравитациялық дене экспоненциалды үдеген радиациялық шығынға - гравотермалды апатқа (gravothermal catastrophe) ұшырайды.

Осылайша, ғаламның тұрақты массасы (көбінесе бариондарда сақталады) өздік-гарвитациядан жоғары температураға дейін кішірейеді, сөйтіп тіпті де кіші және тіпті де ыстық бариондар экспоненциалды үдеген радиациялық "булануды" (evaporation) бастан кешіріп, кеңейіп бара жатқандай көрінетін қоршаған кеңістікке өтіп, ақыры жоғалады:

Механикалық энергия жойылмайтын болса да, оның жұмсалуының универсал тенденциясы бар, яғни, бүкіл жүйеде жылудың біртіндеп артуы мен тарқалуы, қозғалыстың тоқтауы мен материалық ғаламның потенциалдық энергиясының сарқылуы беталысы.

—Уильям Томсон. "Күн жылуы дәуірі", Макмиллан журналы, 5 наурыз 1862, 388–93 бб.

Потенциалды энергияның сандық факторы дегеніміз кеңістік, немесе көлем, бірақ ол массаға тең болады.

—Mathews, Albert P. Заттардың табиғаты, гравитация және жарық (The Nature of Matter, Gravitation, and Light) W. Wood and Company, 1927, p. 106

Егер тұрақты масса Δm0 арқылы азаятын болса, E = c2Δm0 кинетикалық энергия туғызады. Егер біз Е кинетикалық энергия өндірілуін Е радиация энергиясы өндірілуіне алмастырсақ, жағдай ұқсас болады. Осы түрдегі аргунметті жалғастырып, біз мынадай мүмкіндікті жорамалдай аламыз: бір дененің бүкіл m тұрақты массасын энергияға айналдыруға болады. Сонда E = m0c2 энергиясы өндіріліп, дененің барлық тұрақты массасы жоғалады.

Халықаралық біртұтас ғылым энциклопедиясы (International Encyclopedia of Unified Science) Vol. 1, nos. 6–10, Чикаго университеті баспасы, 1955, p. 460

Дереккөздер[өңдеу]

  1. WMAP – Fate of the Universe, WMAP's Universe, NASA. Accessed online July 17, 2008.
  2. Plait Philip Death from the Skies! — Viking Adult, 2008. — P. 259. — ISBN 978-0-670-01997-7.
  3. Doig, Peter. An Outline of Stellar Astronomy Hutchinson, 1947, p. 76. "Lane reached the apparently paradoxical result that a star by losing heat and contracting actually grew hotter."