ดาราศาสตร์ที่ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ - จักรวาลที่แก่ชราของเรา

Pin
Send
Share
Send

ทุกอย่างเริ่มต้นเต็มไปด้วยคำสัญญา ดังนั้นแม้จะมีการปะทุของซุปเปอร์โนวาและความฟุ้งซ่านบนท้องฟ้าเป็นครั้งคราว แต่ก็มีความชัดเจนมากขึ้นว่าจักรวาลของเรากำลังเริ่มต้นขึ้น

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ (กฎข้อหนึ่งเกี่ยวกับเอนโทรปี) เรียกร้องให้ทุกสิ่งต้องผ่านช่วงเวลา - เนื่องจากสิ่งที่เกิดขึ้นเป็นโอกาสสำหรับพลังงานที่จะถูกสลาย

จักรวาลเต็มไปด้วยพลังงานและควรคงอยู่เสมอ แต่พลังงานนั้นสามารถทำสิ่งที่น่าสนใจเกิดขึ้นหากมีระดับความร้อนไม่สมดุล ตัวอย่างเช่นหากคุณนำไข่ออกจากตู้เย็นและนำไปวางในน้ำเดือด กิจกรรมที่มีประโยชน์และคุ้มค่าแม้ว่าจะไม่ใช่กิจกรรมที่มีประสิทธิภาพมาก - เนื่องจากความร้อนจำนวนมากจากเตาเพียงแค่กระจายเข้าไปในครัวแทนที่จะเก็บไว้เพื่อการปรุงอาหารของไข่

แต่ในทางกลับกันถ้าคุณวางไข่ที่ปรุงสุกแล้วและอุ่นแล้วลงในน้ำเดือดเดียวกัน…เอาละประเด็นคืออะไร? ไม่มีงานที่ทำเสร็จแล้วไม่มีอะไรเกิดขึ้นจริง

นี่เป็นแนวคิดที่อยู่เบื้องหลังการเพิ่มเอนโทรปี ทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในจักรวาลเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนพลังงานและในการถ่ายโอนแต่ละครั้งพลังงานบางส่วนจะหายไปจากระบบนั้น ดังนั้นตามกฎข้อที่สองถึงข้อสรุปเชิงตรรกะของมันในที่สุดคุณก็จบลงด้วยจักรวาลในดุลยภาพทางความร้อนด้วยตัวมันเอง ณ จุดนั้นไม่มีการไล่ระดับสีที่ไม่สมดุลเพื่อขับเคลื่อนการถ่ายโอนพลังงานหรือปรุงอาหารไข่ โดยพื้นฐานแล้วจะไม่มีอะไรเกิดขึ้นอีกแล้ว - สถานะที่รู้จักกันในชื่อ Heat Death

จริงอยู่ที่เอกภพยุคแรกเริ่มอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน แต่ก็มีพลังงานศักย์โน้มถ่วงมากมาย ดังนั้นสสาร (ทั้งแสงสว่างและความมืด) 'จับกลุ่ม' สร้างความไม่สมดุลทางความร้อนจำนวนมากและจากสิ่งต่าง ๆ ที่น่าสนใจก็สามารถเกิดขึ้นได้ แต่ความสามารถของแรงโน้มถ่วงในการสนับสนุนงานที่เป็นประโยชน์ต่อจักรวาลก็มีข้อ จำกัด เช่นกัน

ในจักรวาลคงที่จุดสิ้นสุดของการรวมกลุ่มนี้คือชุดของหลุมดำ - ถือเป็นวัตถุในสถานะของพลังงานสูงเนื่องจากสิ่งที่พวกเขามีไม่เกี่ยวข้องในการถ่ายโอนพลังงานอีกต่อไป มันนั่งอยู่ตรงนั้นและนอกเหนือจากเสียงฮอว์คิงของรังสีฮอว์คิงจะยังคงนั่งอยู่ที่นั่นจนกระทั่งในที่สุด (ใน googol หรือประมาณปี) หลุมดำระเหยออกไป

เนื้อหาของเอกภพที่กำลังขยายตัวอาจไม่สามารถบรรลุค่าเอนโทรปีสูงสุดเนื่องจากการขยายตัวนั้นเพิ่มมูลค่าเอนโทรปีสูงสุดสำหรับเอกภพนั้น - แต่คุณยังคงจบลงด้วยการสะสมของดาวแคระขาวที่แยกตัวและแก่ ออกมาและระเหยตัวเอง

เป็นไปได้ที่จะประมาณค่าเอนโทรปีปัจจุบันของเอกภพของเราโดยรับทราบส่วนประกอบต่าง ๆ ซึ่งมีระดับความหนาแน่นเอนโทรปีแตกต่างกันไป ที่ด้านบนสุดของมาตราส่วนคือหลุมดำ - และที่ด้านล่างเป็นดาวส่องสว่าง ดาวเหล่านี้ดูเหมือนจะเป็นเอนทาลปิทัลในพื้นที่ - ตัวอย่างเช่นดวงอาทิตย์ทำให้โลกร้อนขึ้นทำให้สิ่งต่าง ๆ ที่น่าสนใจเกิดขึ้นที่นี่ แต่มันเป็นกระบวนการที่ จำกัด เวลาและสิ่งที่ดวงอาทิตย์ทำส่วนใหญ่คือการแผ่พลังงานออกสู่อวกาศ

Egan และ Lineweaver เพิ่งคำนวณเอนโทรปีปัจจุบันของเอกภพที่สังเกตได้ใหม่และได้รับค่าที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าที่ประเมินไว้ก่อนหน้า (แม้ว่าเรากำลังพูดถึง 1 × 10104 - แทน 1 × 10103) นี่เป็นผลมาจากการผสมผสานของเอนโทรปีที่ได้รับการยอมรับจากหลุมดำมวลมหาศาลที่เพิ่งได้รับการยอมรับเมื่อไม่นานมานี้โดยที่เอนโทรปีของหลุมดำนั้นแปรผันตามขนาดของมัน

ดังนั้นสิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าเอกภพของเราค่อนข้างไกลออกไปตามรอยทางสู่การตายของความร้อนมากกว่าที่เราคิดไว้ก่อนหน้านี้ สนุกกับมันในขณะที่คุณสามารถ

อ่านเพิ่มเติม: Egan, C.A. และ Lineweaver, C.H. (2010) การประมาณค่าขนาดใหญ่ของเอนโทรปีของจักรวาล http://arxiv.org/abs/0909.3983

Pin
Send
Share
Send