Грозит ли Вселенной тепловая смерть?

Астрономы посчитали суммарную энтропию - меру хаоса - во Вселенной. В результате им удалось установить, что одними из главных источников «беспорядка» в космосе являются сверхмассивные черные дыры. Статья ученых выйдет в журнале The Astrophysical Journal.

В рамках работы астрономы вычисляли так называемую термодинамическую энтропию, которая является функцией возможного количества состояний системы. Выяснилось, что во Вселенной в настоящее время порядка 10104 единиц энтропии, что на 1-3 порядка больше предыдущих оценок этой величины.

Подобный разброс, по словам ученых, обусловлен тем, что в новой работе они использовали самые современные астрономические данные, а также учитывали вклад темной материи. В частности, им удалось установить, что сверхмассивные черные дыры в галактиках вносят существенный вклад в суммарную энтропию.

По словам ученых, энтропия напрямую связана с тепловой смертью Вселенной. Этот термин описывает такое состояние замкнутой термодинамической системы (в данном случае Вселенной), при котором энтропия максимальна. В таком состоянии внутри невозможны тепловые процессы, в том числе и поддерживающие жизнь.

Многие специалисты, однако, отмечают, что энтропию черных дыр можно не учитывать. Дело в том, что «хаос» дыр оказывается надежно заперт мощнейшей гравитацией, в результате чего эти объекты слабо влияют на перераспределение тепла во Вселенной.

Для справки: "Тепловая смерть" Вселенной (ТСВ), ошибочный вывод о том, что все виды энергии во Вселенной в конце концов должны перейти в энергию теплового движения, которая равномерно распределится по веществу Вселенной, после чего в ней прекратятся все макроскопические процессы.

Этот вывод был сформулирован Р. Клаузиусом (1865) на основе второго начала термодинамики. Согласно второму началу, любая физическая система, не обменивающаяся энергией с другими системами (для Вселенной в целом такой обмен, очевидно, исключен), стремится к наиболее вероятному равновесному состоянию — к так называемому состоянию с максимумом энтропии. Такое состояние соответствовало бы ТСВ.

Ещё до создания современной космологии были сделаны многочисленные попытки опровергнуть вывод о ТСВ. Наиболее известна из них флуктуационная гипотеза Л. Больцмана (1872), согласно которой Вселенная извечно пребывает в равновесном изотермическом состоянии, но по закону случая то в одном, то в другом её месте иногда происходят отклонения от этого состояния; они происходят тем реже, чем большую область захватывают и чем значительнее степень отклонения. Современной космологией установлено, что ошибочен не только вывод о ТСВ, но ошибочны и ранние попытки его опровержения.

Связано это с тем, что не принимались во внимание существенные физические факторы и прежде всего тяготение. С учётом тяготения однородное изотермическое распределение вещества вовсе не является наиболее вероятным и не соответствует максимуму энтропии. Наблюдения показывают, что Вселенная резко нестационарна. Она расширяется, и почти однородное в начале расширения вещество в дальнейшем под действием сил тяготения распадается на отдельные объекты, образуются скопления галактик, галактики, звёзды, планеты.

Все эти процессы естественны, идут с ростом энтропии и не требуют нарушения законов термодинамики. Они и в будущем с учётом тяготения не приведут к однородному изотермическому состоянию Вселенной — к ТСВ. Вселенная всегда нестатична и непрерывно эволюционирует.