Astronomi uden et teleskop - Vores aldrende univers

Pin
Send
Share
Send

Det hele startede så fuldt af løfte. Så til trods for den lejlighedsvis entusiastiske udbrud af supernovaer og andre himmelske ekstravaganser, bliver det stadig mere tydeligt, at vores univers går lidt videre.

Den anden lov om termodynamik (den om entropi) kræver, at alt går i gryden over tid - da alt, hvad der sker, er en mulighed for energi til at blive spredt.

Universet er fuld af energi og bør altid forblive så, men denne energi kan kun få noget interessant til at ske, hvis der er en grad af termisk ulighed. Hvis du for eksempel tager et æg ud af køleskabet og fælder det i kogende vand, koges det. En nyttig og værdifuld aktivitet, selvom ikke en særlig effektiv - da masser af varme fra ovnen bare spreder sig ud i køkkenet i stedet for at blive bevaret til madlavning af flere æg.

Men på den anden side, hvis du slipper et allerede kogt, allerede opvarmet æg i det samme kogende vand ... ja, hvad er da poenget? Intet nyttigt arbejde udføres, intet af bemærkninger sker virkelig.

Dette er nogenlunde ideen bag stigende entropi. Alt i den note, der sker i universet, involverer en overførsel af energi, og ved hver sådan overførsel går noget energi tabt fra dette system. Så efter den anden lov til dens logiske konklusion ender du til sidst med et univers i termisk ligevægt med sig selv. På det tidspunkt er der ingen uligevægtgradier tilbage til at drive energioverførsel - eller til at koge æg. I det væsentlige vil intet andet bemærke nogensinde ske igen - en tilstand kendt som hetedød.

Det er sandt, at det tidlige univers oprindeligt var i termisk ligevægt, men der var også masser af tyngdekraft potentiel energi. Så materie (både lys og mørk) 'klumpet' - hvilket skaber masser af termisk ulighed - og derfra kunne alle slags interessante ting ske. Men tyngdekraftens evne til at bidrage med nyttigt arbejde til universet har også sine grænser.

I et statisk univers er slutpunktet for alt dette sammenklumpning en samling sorte huller - betragtes som genstande i en tilstand af høj entropi, da uanset hvad de indeholder ikke længere engagerer sig i energioverførsel. Den sidder bare der - og bortset fra nogle hviskninger om Hawking-stråling, vil den bare blive ved med at sidde der, indtil de (i et googol eller sådan år) til sidst fordamper.

Indholdet af et ekspanderende univers kan muligvis aldrig opnå en tilstand af maksimal entropi, da selve ekspansionen øger værdien af ​​maksimal entropi for det univers - men du ender stadig med ikke meget mere end en samling af isolerede og aldrende hvide dverge - som til sidst fizzle ud og fordampe sig selv.

Det er muligt at estimere den aktuelle entropi af vores univers ved at sammenfatte dets forskellige komponenter - som har forskellige niveauer af entropidensitet. Øverst på skalaen er sorte huller - og i bunden er lysende stjerner. Disse stjerner ser ud til at være lokalt enthalpiske - hvor solen for eksempel varmer jorden, så alle slags interessante ting kan ske her. Men det er en tidsbegrænset proces, og hvad Solen for det meste gør, er at udstråle energi væk i det tomme rum.

Egan og Lineweaver har for nylig beregnet den aktuelle entropi af det observerbare univers - og opnået en værdi, der er en størrelsesorden højere end tidligere skøn (omend vi taler 1 × 10104 - i stedet for 1 × 10103). Dette er stort set resultatet af at inkorporere entropien, der er bidraget med nyligt anerkendte supermassive sorte huller - hvor entropien af ​​et sort hul er proportional med dets størrelse.

Så dette antyder, at vores univers er lidt længere nede på sporet mod varmedød, end vi tidligere havde troet. Nyd det, mens du kan.

Yderligere læsning: Egan, C.A. og Lineweaver, C.H. (2010) Et større estimat af universets entropi http://arxiv.org/abs/0909.3983

Pin
Send
Share
Send

Se videoen: Exploring the Universe: Crash Course Big History #2 (Kan 2024).