Mindenütt jelenlévő entrópia: az univerzum halálától a halom koszos edényig. Telhetetlen entrópia

"A világon minden folyamat az entrópia növekedésével megy végbe" - ez a közös megfogalmazás az entrópiát egy tudományos kifejezésből valamiféle megváltoztathatatlan bizonyítékká változtatta az embernek a körülötte levő rendellenességgel vívott harcára. De mi rejtőzik az eredeti mögött fizikai méret? És hogyan lehet kiszámítani az entrópiát? Az "elméletek és gyakorlatok" megpróbálták megérteni ezt a kérdést, és üdvösséget találni a közelgő romlásból.

Termodinamika és "hőhalál"

Az "entrópia" kifejezést először 1865 -ben vezette be Rudolf Clausius német fizikus. Ekkor szűk jelentése volt, és a mennyiségek egyikeként a termodinamikai rendszerek - azaz a egy nagy szám részecskék, és képesek energiát és anyagot cserélni a környezettel. A probléma az volt, hogy a tudós nem tudta teljesen megfogalmazni, hogy pontosan mi jellemzi az entrópiát. Ezenkívül az általa javasolt képlet szerint csak az entrópia változását lehetett meghatározni, az abszolút értékét nem.

Egyszerűsítve ez a képlet dS = dQ / T formában írható. Ez azt jelenti, hogy a termodinamikai rendszer (dS) két állapotának entrópiájának különbsége megegyezik a kezdeti állapot megváltoztatásához felhasznált hőmennyiség (dQ) és az állapotváltozás hőmérsékletének arányával (T ). Például a jég olvadásához némi meleget kell adnunk neki. Ahhoz, hogy megtudjuk, hogyan változott az entrópia az olvadási folyamat során, ezt a hőmennyiséget (a jég tömegétől függ) el kell osztanunk az olvadásponttal (0 Celsius fok = 273, 15 Kelvin fok). abszolút nullától Kelvin (- 273 ° C), mivel ezen a hőmérsékleten bármely anyag entrópiája nulla). Mivel mindkét érték pozitív, számításkor látni fogjuk, hogy az entrópia nőtt. És ha a fordított műveletet hajtjuk végre - fagyasszuk le a vizet (vagyis vegyünk hőt belőle), a dQ értéke negatív lesz, ami azt jelenti, hogy az entrópia kevesebb lesz.

Ezzel a képlettel nagyjából egy időben jelent meg a termodinamika második törvényének megfogalmazása: "Egy elszigetelt rendszer entrópiája nem csökkenhet." Hasonlóan néz ki a szöveg elején említett népszerű kifejezéshez, de két fontos különbséggel. Először is, az elvont "világ" helyett az "elszigetelt rendszer" fogalmát használják. Az elszigetelt rendszer olyan, amely nem cserél sem anyagot, sem energiát a környezettel. Másodszor, a kategorikus „növekedés” óvatos „nem csökken” -re változik (egy elszigetelt rendszerben reverzibilis folyamatok esetén az entrópia változatlan marad, visszafordíthatatlan folyamatok esetén pedig nő).

Ezen unalmas árnyalatok mögött rejlik a legfontosabb: a termodinamika második törvénye nem alkalmazható anélkül, hogy visszatekintenénk világunk minden jelenségére és folyamatára. Jó ehhez példát maga Clausius mondott: úgy vélte, hogy az Univerzum entrópiája folyamatosan növekszik, és ezért egy napon elkerülhetetlenül eléri a maximumát - a "hőhalált". Egyfajta fizikai nirvána, amelyben nem zajlanak folyamatok. Clausius 1888 -ban bekövetkezett haláláig ragaszkodott ehhez a pesszimista hipotézishez - ekkor a tudományos adatok nem engedték megcáfolni. De az 1920 -as években. Edwin Hubble amerikai csillagász bebizonyította, hogy az Univerzum tágul, ami azt jelenti, hogy az

aligha nevezhető elszigetelt termodinamikai rendszernek. Ezért modern fizikusok Clausius komor előrejelzéseit egészen nyugodtan veszik.

Az entrópia, mint a káosz mértékegysége

Mivel Clausius soha nem tudta megfogalmazni az entrópia fizikai jelentését, 1872 -ig absztrakt fogalom maradt - mindaddig, amíg az osztrák fizikus, Ludwig Boltzmann új képletet nem vezetett le abszolút értékének kiszámításához. Úgy néz ki, mint S = k * ln W (ahol S az entrópia, k a Boltzmann -állandó, amelynek állandó értéke van, W az állapot statisztikai súlya). Ennek a képletnek köszönhetően az entrópiát a rendszer rendezettségének mértékeként kezdtük értelmezni.

Hogy történt? Az állam statisztikai súlya a megvalósítás módjainak száma. Képzelje el a számítógép asztalát. Hányféleképpen tudod relatív sorrendbe tenni? Teljes káosz? Kiderült, hogy a "kaotikus" állapotok statisztikai súlya sokkal nagyobb, és ennélfogva az entrópiájuk is nagyobb. Néz részletes példaés kiszámíthatja saját asztali entrópiáját.

Ebben az összefüggésben a termodinamika második törvénye új értelmet nyer: most a folyamatok nem tudnak spontán módon haladni a rend növelésének irányába. De itt sem szabad megfeledkezni a törvény korlátozásairól.

Ellenkező esetben az emberiség sokáig az egyszer használatos edények rabszolgája lett volna. Hiszen minden alkalommal, amikor tányért vagy bögrét mossunk, a legegyszerűbb önszerveződés jön segítségünkre. Minden mosószer felületaktív anyagokat tartalmaz. Molekuláik két részből állnak: az első természeténél fogva hajlamos a vízzel való érintkezésre, a másik pedig elkerüli.

Amikor a vízbe fecskendezik, a "Tündér" molekulák spontán "golyókká" gyűlnek össze, amelyek körülveszik a zsír- vagy szennyeződést (a golyó külső felülete a felületaktív anyag ugyanazok a részei, amelyek hajlamosak a vízzel való érintkezésre, és a belső felület, amely a vízzel való érintkezés körül nőtt). Úgy tűnik, hogy ez az egyszerű példa ellentmond a termodinamika második törvényének. A különböző molekulákból készült húsleves spontán módon rendezettebb állapotba került, kevesebb entrópiával. A megoldás ismét egyszerű: a "Vízzel szennyezett edények egy buli után" rendszer, amelybe idegen kéz csöpögött mosószer, nehéz elszigeteltnek tekinteni.

Fekete lyukak és élőlények

A Boltzmann -formula megjelenése óta az "entrópia" kifejezés gyakorlatilag behatolt

a tudomány minden területén és új paradoxonokkal benőtt. Vegyük például az asztrofizikát és a "fekete lyuk - eső test" párost. Ez elszigetelt rendszernek tekinthető, ami azt jelenti, hogy az ilyen rendszer entrópiáját meg kell őrizni. De nyomtalanul eltűnik egy fekete lyukban - elvégre onnan sem az anyag, sem a sugárzás nem tud menekülni. Mi történik vele a fekete lyukon belül?

Néhány húrelméleti szakember azzal érvel, hogy ez az entrópia egy fekete lyuk entrópiájává változik, amely egyetlen szerkezet, amely számos kvantumfüzérből áll össze (ezek hipotetikus fizikai objektumok, apró többdimenziós szerkezetek, amelyek rezgései generálják az összes elemi részecskét, mezőt és más ismerős fizikát) . Más tudósok azonban kevésbé extravagáns választ kínálnak: a hiányzó információ ennek ellenére visszatér a világba a fekete lyukakból származó sugárzással együtt.

Egy másik paradoxon, amely ellentmond a termodinamika második törvényének, az élőlények léte és működése. Végül is akár élő sejt a membránok, a DNS -molekulák és az egyedi fehérjék összes biológiai rétegével együtt rendkívül rendezett szerkezet, nem beszélve az egész szervezetről. Hogyan létezik egy ilyen alacsony entrópiájú rendszer?

A híres Erwin Schrödinger, a macskával való gondolatkísérlet megalkotója ezt a kérdést tette fel "Mi az élet a fizika szempontjából" című könyvében: a maximális entrópia állapota, ami a halál. Ezt az állapotot el tudja kerülni, vagyis életben maradni, csak úgy, ha folyamatosan kivonja a környezetéből a negatív entrópiát. A negatív entrópia az, amiből a szervezet táplálkozik. "

Pontosabban, a szervezet szénhidrátokból, fehérjékből és zsírokból táplálkozik. Rendkívül rendezett, gyakran hosszú molekulák, viszonylag alacsony entrópiával. És cserébe beosztja környezet már sokkal egyszerűbb anyagok nagyobb entrópiával. Ez egy örök szembesülés a világ káoszával.

AZ UNIVERZUM BELÉPÉSE a zavar mértékét és a hőállapotot jellemző mennyiség Az Univerzum... A teljes E.V. mennyiségi becslése Clausius entrópiaként (lásd. Entrópia) lehetetlen, mivel az univerzum nem termodinamikus. rendszer. Valóban, annak a ténynek köszönhetően, hogy gravitációs kölcsönhatás nagy hatótávolságú és árnyékolatlan, gravitációs. az Univerzum energiája (amennyiben egyáltalán meghatározható) nem arányos a térfogatával. Például a newtoni gravitációs közelítésben. gömb alakú energia. tömegek M homogén p-vel az f-le segítségével becsülhető meg: U~-GM 2 V -1/3 = -G r 2 V 5/3, hol G-newtoni gravitációs állandó V-,hangerő. A Világegyetem teljes energiája szintén nem arányos a térfogattal, ezért nem additív mennyiség. Ráadásul az univerzum szerint Hubble törvény, kibővül, azaz nem stacionárius. Mindkét tény azt jelenti, hogy az Univerzum nem elégíti ki az eredeti axiómákat az energia additivitásáról és a termodinamika létezéséről. egyensúly. Ezért a világegyetem egészére nem jellemző és k - l. egy ideiglenes raj. Értékelje E. V. -t a Boltzmann entrópiaként k Hol, hol k - Boltzmann -állandó, Г a rendszer lehetséges mikroállapotainak száma, ez szintén lehetetlen, mivel a Világegyetem nem "fut át" minden lehetséges állapoton, hanem egyik állapotból a másikba fejlődik. Más szóval, a Gibbs statisztikai együttes nem vezethető be az egész Világegyetemre (ld. Gibbs eloszlása), T. mert a gravitációt nem lehet elhanyagolni. egy ilyen együttes tagjainak interakciója.

Az Univerzumban azonban alrendszerek különböztethetők meg, amelyekre a termodinamika alkalmazható. és statisztikai. leírását, és kiszámítja entrópiajukat. Ilyen alrendszerek például az összes kompakt objektum (csillagok, bolygók stb.). De az összes megfigyelt kompakt objektum teljes entrópiája elhanyagolható a termikus relikviában található entrópiahoz képest mikrohullámú háttérsugárzás temp-rajjal T= 2,73 K (lásd. Kozmológia)... Entrópia sűrűsége = 1,49. 10 3 cm -3 k,

hol - Stefan-Boltzmann állandó, a- (ez az f-le nem veszi figyelembe az ereklye fotonok gravitációs kölcsönhatását. egymással és az Univerzum anyagának többi részével). A fotonok számának sűrűsége összefügg az entrópia f-lo sűrűségével n g = s g k -1 / 3.602. Mindegyik fajta tömeges (vagy pihenő tömegű T<< 1 MeV) neutrínó vezeti be az E.V. add. hozzájárul, mivel a standard kozmológiai. temp-pa forgatókönyvek a tömeges neutrínókhoz [R. Alpher és R. Herman, 1953]. Meghatározható az entrópia sűrűsége is gravitonok; az ereklyéből várható hozzájárulás E. V. -hez, amely közel keletkezett szingularitás kozmológiai, szintén nem haladja meg s g. Az anyagot kísérő Világegyetem térfogatának egységnyi teljes entrópiája [ami növekszik R 3 (t) az Univerzum tágulásával, R (t)- skála tényező Friedman-Ro-Burtson-Walker metrikák], amely tömeges részecskékhez kapcsolódik, alig változik, legalábbis a Világegyetem fejlődésének nagyon korai szakaszától kezdve t> 1 másodperccel a kozmológiai szingularitások. Más szóval, az Univerzum tágulása szinte adiabatikus.

Amint fentebb jeleztük, a DOS. az E.V. az univerzum mezei. Azonban a gravitációnak ez a része. a mező erősen rendezett - az univerzum szinte homogén és kellően nagy léptékben izotróp. Ezért természetes feltételezni, hogy nagyméretű gravitátumok esetén. egyetlen lény sem kötődik a mezőhöz. entrópia, akárhogyan is definiáljuk. Ekkor a Világegyetemben a tömeges részecskék teljes entrópiasűrűsége s g (~ s g) közel lesz az E.V. sűrűségéhez. Az Univerzum azon részének teljes entrópiájának megfelelő becslése, amely jelenleg megfigyelhető, ~ 10 90 k, ahol

Mpk-modern kozmológiai. horizont, H 0 - Hubble állandó km / (s. Mpc) [itt feltételezzük, hogy R (t) / 2/3, vö. az Univerzumban az anyag sűrűsége egyenlő a kritikus értékkel. sűrűség r val vel = 3H 2 0 / 8p Gés a térbeli görbület nulla]. Ennek a mennyiségnek az összehasonlítása az entrópiával fekete lyuk azonos tömeggel r, amely egyenlő S h.d. = p r g 2 l Pl -2 ~ 10 124 k [r g = 2GM / c 2 - gravitáció. egy nem forgó fekete lyuk sugara, 10-33 cm-Planck hosszúságú; cm. Kvantum elmélet gravitáció, fekete lyukak], azt mutatja, hogy az Univerzum környező része milyen messze van a maximális rendezetlen állapottól. Valószínűleg, bár nem bizonyított, hogy a megfigyelt világegyetemnek ez a nem egyensúlya az oka a termodinamika 2. törvényének érvényességének minden benne lévő zárt alrendszerre.

Az E. V. -t dimenzió nélküli ütések is jellemzik. entrópia - entrópia 1 bariononként; részben

nosti, , ahol n b- vö.

az univerzumban lévő barionok számának sűrűsége, W b- vö. az univerzum barionos anyagának sűrűsége a kritikus töredékeiben. sűrűség r c... A mennyiség , a kozmológiai nukleoszintézis elmélete szerint naib. jól megfelel a modernnek tüdő prevalenciája kem. elemek H, D, He 3, He 4, Li 7. Az a tény, hogy a teljes specifikus E.V. S yd >> 1, azt jelzi, hogy a múltban az Univerzum forró volt, a sugárzás uralta. Baryon sűrűség n b ~ R -3 (t) a baryon konzerválása miatt (a barionok és az antialionok száma közötti különbség). Jelenleg azonban általánosan elfogadott hipotézis, hogy nagyon nagy energiák és sűrűségű anyagok esetén a barion töltése nem konzerválódik, és hogy a Világegyetem egyenlő mennyiségű anyagot és antianyagot tartalmazott fejlődésének meglehetősen korai szakaszában, a kozmológiai tárgyak közelében. szingularitások. Ekkor az Univerzum termodinamikailag nem egyensúlyi expanziója során a CP invariancia megsértése miatt természetesen anyagfelesleg keletkezhet az antianyag felett (lásd. Az univerzum Baryon aszimmetriája)... Ha ezek a hipotézisek helyesek, akkor a teljes specifikus E.V. nem annyira a számlálótól függ ( s) mennyi a nevezőből ( n b), és megközelítőleg a mikrofizison keresztül fejeződik ki. a baryon aszimmetria kialakulásáért felelős kölcsönhatások állandói.

Feltételezés szerint az E.V. egészét meg lehet becsülni a Kolmogorov-Sinai entrópia ( K-entrópia; cm. Entrópia, ergodikus elmélet). NAK NEK-entrópia yavl. a káosz és az instabilitás mérőszáma, összefüggésben van ezzel. a szerettei szétszóródásának sebessége az elején. a pályák pillanata. Ráadásul K-entrópia a nagyobb, annál gyorsabban menekülnek a pályák, azaz minél erősebb a pályák instabilitása és annál kaotikusabb a rendszer. Az anyag egyenletes eloszlása ​​gravitációslag instabil; az instabilitás kialakulása osztály létrehozásához vezet. vérrögök. Gravitákkal. a gravitációs csomó összenyomása. az anyag energiája belemegy hőenergia részecskék mozgása. Ezért a csillagok és galaxisok egyenletesen elosztott anyagból való kialakulását növekedés kíséri K-entrópia. E feltételezés keretei között tehát az entrópia növekedésének törvénye érvényes az Univerzumra, bár nem termodinamikus. és az evolúció során szerkezetileg összetettebbé válik.

Az Univerzum entrópiája és az idő nyila az Univerzumban... Az EV kérdése szorosan kapcsolódik az Univerzumban az idő nyila magyarázatának problémájához: visszafordíthatatlan időbeli evolúció a múltból a jövőbe, amely egy irányba irányul a Világegyetem összes megfigyelt alrendszere számára. Ismeretes, hogy a mechanika törvényei, kvantummechanika időben visszafordíthatók. Az ezeket a törvényeket leíró ur-nia nem változik a csere során t tovább - t... Van egy általánosabb CPT-invariancia (lásd. CPT -tétel Ez azt jelenti, hogy bármilyen fizikai. az elemi részecskékkel végzett folyamat mind az előrefelé, mind az ellenkező irányba hajtható végre (a részecskék térbeli inverzióval történő helyettesítésével). Ezért nem használható az idő nyíljának meghatározására. Az egység eddig ismert. fizikai törvény-a termodinamika-to-ry 2. törvénye egy nyilatkozatot tartalmaz a folyamatok visszafordíthatatlan irányáról az időben. Beállítja az ún. termodinamikai. idő nyila: az entrópia a jövőbe nő. Dr. az idő nyilai, amelyek az ur-ny speciális kezdeti vagy határfeltételeinek megválasztásához kapcsolódnak, leírva az alapot. fizikai kölcsönhatások. Például elektrodinamikai. idő nyila def. a sugárzó határfeltétel megválasztása a térbeli végtelenben a magányos forrás számára (más szóval csak az elektromágneses mező késleltetett potenciáljait tekintik fizikai jelentéssel), és a kozmológiai. az idő nyílját az univerzum tágulása adja. Ezen időnyilak nem mindegyike egyenértékű: ha termodinamikai. és elektrodinamikai. a nyilakat egybeesőnek tekintik (bár erre nincs szigorú bizonyíték), akkor a kozmológia, egy nyíl nem kapcsolódik hozzájuk k - l. lokális okozati kölcsönhatás. Különösen nincs ok arra számítani, hogy ha a világegyetem valamely része a gravitációnak köszönhető. az instabilitás megszűnik tágulni és zsugorodni kezd, akkor az elektrodinamika megváltoztatja irányát benne. és termodinamikai. az idő nyilai. Azonban az idő ezen nyilainak kölcsönös függőségének kérdése és kapcsolata a pszichológiai. az idő nyila (az egyes személyek érzése az idő visszafordíthatatlan áramlásáról a múltból a jelenbe a jövőbe) a jelentésben marad. fokozat nyitva.

Irod .: Zeldovich Ya. B., Novikov ID, Az Univerzum szerkezete és evolúciója, M., 1975; Dolgov A.D., Zel'dovich Ya.B., Sazhin M.V., Cosmology of the Early Universe, M., 1988.

I. K. Rozgacheva, A. A. Starobinsky.

$S$

Az Univerzum entrópia olyan mennyiség, amely jellemzi a zavar mértékét és az Univerzum termikus állapotát. Az entrópia klasszikus meghatározása és kiszámítási módja nem alkalmas az Univerzumra, mivel gravitációs erők hatnak benne, és az anyag maga nem alkot zárt rendszert. Bizonyítható azonban, hogy a kísérő kötetben a teljes entrópia konzerválódik

Egy viszonylag lassan táguló világegyetemben a kísérő térfogat entrópia konzerválódik, és nagyságrend szerint az entrópia egyenlő a fotonok számával.

Az entrópia megőrzésének törvénye az Univerzumban

Általában a belső energianövekedés a következő formában jelenik meg:

$dE\; =\; TdS\; -\; pdV\; +\; \backslash \; összeg\; \backslash \; határok\; (i)\; \backslash \; mu\_idN\_i$

Vegyük figyelembe, hogy a részecskék kémiai potenciálja azonos értékű és előjele ellentétes:

$dE\; =\; TdS\; -\; pdV\; +\; \backslash \; összeg\; \backslash \; limit\_\; (i)\; \backslash \; mu\_i\; (dN\_i\; -\; d\; \backslash \; overline\; (N)\; \_i)$

Ha a tágulást egyensúlyi folyamatnak tekintjük, akkor az utolsó kifejezés alkalmazható a kísérő kötetre ( $V\; \backslash \; propto\; a\; ^\; 3$). Azonban a kísérő térfogatban a részecskék és az antirészecskék közötti különbség megmarad, figyelembe véve ezt a tényt:

$TdS\; =\; (p\; +\; \backslash \; rho)\; dV\; +\; Vd\; \backslash \; rho$

De a volumenváltozás oka a bővülés. Ha most, figyelembe véve ezt a körülményt, időben megkülönböztetjük az utolsó kifejezést:

$T\; \backslash \; frac\; (dS)\; (dt)\; =\; a\; ^\; 3\; \backslash \; bal\; [3\; \backslash \; frac\; (\backslash \; pont\; (a))\; (a)\; (p\; +\; \backslash \; rho)\; +\; \backslash \; pont\; (\backslash \; rho)\; \backslash \; jobb]$

Ha most a Friedmann -egyenletrendszerben szereplő folytonossági egyenletet helyettesítjük:

$T\; \backslash \; frac\; (dS)\; (dt)\; =\; 0$

Ez utóbbi azt jelenti, hogy az entrópia megőrződik a kísérő kötetben.

Írjon véleményt az "Univerzum entrópiája" cikkről

Jegyzetek (szerkesztés)

Irodalom

• - cikk a Fizikai enciklopédiából
• -M.: Alpina non-fiction, 2009, 456 oldal, ISBN 978-5-91671-024-3 (angolból fordítva-Michio Kaku. A lehetetlen fizikája, New York: Doubleday, 2008, 329 p., ISBN 978-0-385-52069-0) 38. o.
• A. D. Linde// Sikerek fizikai tudományok... - 1984.- T. 144, sz. 2.

Linkek

• A. V. Tuntsov.
• Ya.B. Zeldovich. . Asztrofizikai következtetések. SZÜKSÉGES SZÜKSÉGES UNIVERZUM?... csillagász. Letöltve: 2013. szeptember 27.
• A. D. Szaharov. . AZ UTÓSZÓ... csillagász. Letöltve: 2013. szeptember 27.

Részlet, amely az Univerzum entrópiáját jellemzi

Többszöri szavalás után m lle Georges távozott, Bezukhaya grófnő pedig a közönséget kérte a közönségtől.
A gróf távozni akart, de Helen könyörgött, hogy ne rontsa el rögtönzött labdáját. Rosztovék maradtak. Anatole meghívta Natasát egy keringőre, és a keringő közben derekát és kezét rázva azt mondta neki, hogy a nő Ravissante [bájos], és hogy szereti őt. Az ecossaise alatt, amelyet ismét Kuraginnal táncolt, amikor egyedül maradtak, Anatole nem szólt hozzá semmit, és csak nézett rá. Natasha kételkedett abban, hogy látta -e álmában, amit a keringő közben mondott neki. Az első ábra végén ismét kezet fogott vele. Natasha rémült szemeit maga elé emelte, de szelíd tekintetében és mosolyában olyan magabiztos szelíd kifejezés ült ki, hogy nem tudott ránézve elmondani a mondanivalóját. A lány lesütötte a szemét.
- Ne mondj nekem ilyeneket, eljegyzett vagyok és szeretek valakit - mondta gyorsan ... - Ránézett. Anatole nem volt zavarban vagy felháborodva attól, amit mondott.
- Ne mesélj róla. Mit jelent nekem? - ő mondta. - Azt mondom, hogy őrülten, őrülten szerelmes vagyok beléd. Az én hibám, hogy finom vagy? Kezdenünk kellene.
Natasha, élénk és aggódó, tágra nyílt, rémült szemekkel nézett körül, és a szokásosnál vidámabbnak tűnt. Szinte semmire sem emlékezett az este történtekből. Táncolták az Ecossaise -t és Gros Vater -t, apja meghívta távozni, ő kérte, hogy maradjon. Bárhol volt, bárkivel beszélt, érezte rajta a tekintetét. Aztán eszébe jutott, hogy engedélyt kért az apjától, hogy menjen az öltözőbe, hogy megigazítsa a ruháját, hogy Helen kiment utána, elmondta neki, hogy nevet a bátyja szerelmén, és hogy a kis kanapén újra találkozott Anatole -lal, eltűnt valahol, egyedül maradtak, Anatole pedig megfogta a kezét, és gyengéd hangon így szólt:
- Nem mehetek hozzád, de soha nem látlak? Őrülten szeretlek. Valóban soha? ... - és ő, elzárva az útját, közelebb hozta az arcát az arcához.
Fényes, nagy, férfi szeme olyan közel volt az övéhez, hogy nem látott mást, csak ezeket a szemeket.
- Natalie ?! A hangja kérdőn suttogott, és valaki fájdalmasan megszorította a kezét.
- Natalie ?!
- Nem értek semmit, nincs mit mondanom - mondta a tekintete.
Forró ajkak az övéhez szorultak, és ebben a pillanatban ismét szabadnak érezte magát, és a szobában Helene lépteinek és ruháinak hangja hallatszott. Natasha visszanézett Heléne -re, majd vörösen és remegve rémült kérdő hangon nézett rá, és az ajtóhoz ment.
- Un mot, un seul, au nom de Dieu, [Egy szó, csak egy, az isten szerelmére] - mondta Anatole.
Megállt. Valóban szüksége volt rá, hogy kimondja ezt a szót, amely megmagyarázza neki, mi történt, és amire válaszolni fog.
- Nathalie, un mot, un seul - ismételte meg mindent, láthatóan nem tudva, mit mondjon, és addig ismételte, amíg Helen fel nem jött hozzájuk.
Helene Natasával együtt ismét kiment a szalonba. Nem maradva vacsorára, Rosztovék elmentek.
Hazatérve Natasha nem aludt egész éjszaka: gyötörte a feloldhatatlan kérdés, kit szeret, Anatole vagy András herceg. Szerette András herceget - tisztán emlékezett, mennyire szereti őt. De szerette Anatole -t is, ez nem volt kétséges. - Különben hogy lehet ez az egész? gondolta. „Ha ezek után, elbúcsúzva tőle, mosolyogva válaszolhatnék a mosolyára, ha bevallhatnám, az azt jelenti, hogy az első perctől beleszerettem. Ez azt jelenti, hogy kedves, nemes és szép, és lehetetlen volt nem szeretni. Mit tegyek, ha szeretem őt, és mást? " - mondta magában, és nem talált választ ezekre a szörnyű kérdésekre.

Eljött a reggel a gondjaival és hiúságával. Mindannyian felálltak, megmozdultak, beszélni kezdtek, megint jöttek a malmok, Marya Dmitrievna megint kijött, és teát hívott. Natasha tágra nyílt szemekkel, mintha minden rá pillantást meg akarna fogni, aggódva nézett mindenkire, és próbált ugyanolyannak tűnni, mint mindig.
Reggeli után Marya Dmitrievna (volt a legjobb időő), aki leült a székébe, magához szólította Natasát és az öreg grófot.
- Nos, barátaim, most átgondoltam, és itt a tanácsom - kezdte. - Tegnap, mint tudod, Miklós herceggel voltam; jól és beszéltem vele ... Úgy döntött, hogy sikoltozik. Nem kiabálhat rám! Mindent ittam neki!

Alacsony entrópiaforrás az univerzumban

R. Penrose

Most megpróbáljuk megérteni, hogy ez a „meglepően” alacsony entrópia honnan ered a való világban, ahol élünk. És először is magunkkal kezdjük. Ha meg tudjuk találni saját alacsony entrópiánk jellegét, akkor valószínűleg megtaláljuk a partíció által visszatartott gáz, valamint az asztalon lévő pohár víz, valamint a héjas serpenyő fölötti tojás és a darab cukrot egy csésze kávé fölött. Ezen esetek mindegyikében vagy egy személy, vagy egy embercsoport (és még egy csirke is!) Vett részt közvetlenül vagy közvetve az ügyben. Az ilyen alacsony entrópiájú állapotok létrejötte nagyrészt a saját alacsony entrópia kis részének felhasználásából ered. De lehet, hogy nem ez volt az egyetlen ok. Lehetséges, hogy egy speciális vákuumszivattyúval szivattyúzták ki a gázt a doboz sarkában lévő válaszfal mögött.

Ha a szivattyú nem kézi, akkor valószínűleg valamilyen "természetes tüzelőanyagot" (például olajat) használtak az ehhez a folyamathoz szükséges alacsony entrópiás energia eléréséhez. Az is lehetséges, hogy a szivattyú elektromos meghajtású volt, és bizonyos mértékig felhasználta az atomerőmű uránüzemanyagában lévő alacsony entrópia energiát. Mindezekre a külső alacsony entrópiájú forrásokra később még visszatérek, de először foglalkozzunk önmagunk alacsony entrópiájával.

Honnan származik a mi ilyen kis entrópiánk? Testünk építőkövei az általunk fogyasztott ételek és a belélegzett oxigén. Elég széles körben elterjedt az a vélekedés, hogy az élelmiszer és az oxigén csak energiaellátáshoz szükséges, de valójában ez csak részben igaz. Az elfogyasztott élelmiszereket valójában oxidálja a belélegzett oxigén, és ez energiával lát el bennünket. De ennek az energiának a nagy része ismét elhagyja testünket, főleg hő formájában. Mivel az energia megmarad, és mivel testünk valódi energiatartalma nagyjából állandó marad egész felnőtt életünk során, nem szükséges azt növelni. A testünkben jelenleg lévő energia teljesen elegendő számunkra. Néha növeljük saját energiatartalmunkat, amikor hízunk - de ez általában egyáltalán nem kívánatos! Továbbá, gyermekkorunktól kezdve, ahogy a testünk növekszik és növekszik, jelentősen növeljük energiatartalmunkat; de most nem erről beszélünk. A kérdés az, hogyan tudjuk fenntartani életünket az egész folyamat során (főleg felnőttkorban). Ehhez egyáltalán nem kell növelnünk energiatartalmunkat.

Azonban valóban fel kell töltenünk azt az energiát, amelyet folyamatosan veszítünk hő formájában. Kétségtelen, hogy minél energikusabbak vagyunk, annál több energiát veszítünk így. Ezt az energiát vissza kell állítani. A hő a leginkább rendezetlen, vagyis a leginkább entrópikus energiaforma a többi között. Az energiát alacsony entrópiájú formában (élelmiszer és oxigén) fogyasztjuk, és nagy entrópia formájában (hő, szén-dioxid, ürülék). Nem kell valahogy energiát gyűjtenünk a környezetből, mivel az energia kitart. De folyamatosan harcolunk a termodinamika második törvénye ellen. Az entrópia nem állandó - folyamatosan növekszik. Életünk fenntartásához fenn kell tartanunk az entrópia alacsony szintjét, amely bennünk van. Sikerül ezt elérnünk az élelmiszerek és a légköri oxigén alacsony entrópiájú kombinációjának fogyasztásával, ezek kölcsönhatásával a testünkben és olyan energia felszabadításával, amelyet egyébként nagy entrópia formájában asszimiláltunk volna. Így megakadályozhatjuk testünk entrópiájának növekedését, és fenntarthatjuk (sőt javíthatjuk) belső szervezetünket.

És honnan ez az alacsony entrópia készlet? Ha húsról (vagy gombáról!) Beszélünk, akkor ezeknek a termékeknek, magunkhoz hasonlóan, a következő szintű külső alacsony entrópiájú forrásokat kellett használniuk, hogy biztosítsák és fenntartsák alacsony entrópia szerkezetüket. Ez csak a külső alacsony entrópia forrásának kérdését fordítja valami mássá. Tegyük fel most, hogy mi (vagy állatok vagy gombák) növényeket fogyasztunk. Valójában mindannyiunknak rendkívül hálásnak kell lennünk a zöld növényeknek - közvetlenül vagy közvetve - azért, mert figyelemre méltóan képesek felvenni a légköri szén -dioxidot, elkülöníteni a szenet és az oxigént, és a szenet építőanyagként használni szervezeteink számára.

Ez a fotoszintézisnek nevezett folyamat az entrópia erőteljes csökkenéséhez vezet. Mi magunk használjuk ezt az alacsony entrópiájú elválasztást úgy, hogy végső soron egyszerűen újra összekeverjük az oxigént és a szenet a testünkben. Hogyan tesznek a zöld növények ilyen csodát? Napfényt használnak. Ez a fény viszonylag alacsony entrópiájú formában továbbítja a Napból a Földre az energiát-a látható fény fotonjainak formájában. A Föld, lakóit is beleértve, sokáig nem tartja meg ezt az energiát, hanem teljesen visszasugározza azt a környező térbe. Ez az újra kibocsátott energia azonban már nagy entrópiás formában van, mégpedig úgynevezett "sugárzási hő", azaz infravörös fotonok formájában. A közhiedelemmel ellentétben a Föld lakóival együtt nem kap energiát a Naptól! A Föld egész szerepe itt redukálódik arra, hogy alacsony entrópiás formában elfogadja az energiát, majd visszaszórja azt a környező térbe, de már nagy entrópiájú energiaként (1. ábra). Így a Nap az alacsony entrópia erőteljes forrása számunkra. Mi (a növények fent említett csodálatos képességének köszönhetően)

Rizs. 1. Így használjuk a Napot - egy vörös forró labdát a világűr sötétjében

Ezt úgy használjuk, hogy kis részét elkülönítjük, és szervezeteink szerkezetévé alakítjuk, bonyolult összetettségben.

Vessünk most egy durva pillantást arra, hogy mi történik az energiával és az entrópiával a Naphoz és a Földhöz képest. A nap fotonok formájában bocsát ki energiát a látható hullámhossztartományban. Ezek egy részét a Föld elnyeli, majd fotonként tovább bocsátja ki az infravörös tartományban. Itt döntő fontosságú az a tény, hogy a látható fotonok frekvenciája magasabb, mint az infravörösé, ezért részecskénként több energiával rendelkeznek. (Ne feledje Planck képletét E =hv). Csak azt mondja, hogy a foton energiája arányos a frekvenciájával.) Mivel egyetlen látható fotonnak több energiája van, mint egyetlen infravörösnek, ezért a Földre eső látható fotonoknak kisebbeknek kell lenniük, mint a Föld által kibocsátott infravörös fotonoknak, és csak annyit, hogy fenntartsák az egyensúlyt a beeső és a kisugárzott energiák között. Ez azt jelenti, hogy a Föld által a környező térbe újra kibocsátott energia sokkal több szabadságfokon oszlik meg, mint a Föld által a Naptól kapott energia. A szabadságfokok nagy száma miatt az elektromágneses mező fázistérének megfelelő térfogata is sokkal nagyobbnak bizonyul az újra kibocsátott fotonok esetében a beeső fotonok fázistérfogatához képest, és ezért a a fotonok rendszere ismételt sugárzás után jelentősen megnő. A zöld növények, amelyek energiát fogyasztanak alacsony entrópia formájában (viszonylag kis számú látható foton), és magas entrópia formájában (viszonylag sok infravörös foton) bocsátják ki, egyszerre biztosítják magukat a szükséges alacsony entrópiával, és mi - a szén és az oxigén létfontosságú elválasztásával.

És mindez annak köszönhető, hogy a Nap forró pont az égen! A tény az, hogy az ég termodinamikailag nem egyensúlyi állapotban van: egyik kis része, nevezetesen a Nap által elfoglalt, sokkal magasabb hőmérsékletű, mint a többi. Ennek köszönhetően az alacsony entrópia erőteljes forrása áll rendelkezésünkre. A Föld energiát kap ebből a forró pontból alacsony entrópia formájában (kevés foton), és magas entrópia formájában (sok foton) újra kisugározza az ég hideg régióiba.

Miért a nap ez a forró pont? Hogyan kapott ilyen magas hőmérsékletet, majd képes volt fenntartani más rendszerek alacsony entrópia állapotát? A válasz az, hogy eredetileg homogén gázfelhőből (főleg hidrogénből) alakult ki gravitációs kompresszió révén. E folyamat során egy másiknak korai szakaszában kialakulását, a Nap felmelegedett. Továbbra is összehúzódna és tovább hevülne, ha bizonyos nyomáson és hőmérsékleten egy másik nem gravitációs jellegű energiaforrás nem lépne szóba, nevezetesen a termonukleáris reakciók: a hidrogénmagok fúziója héliummagokká energia felszabadulása. Termonukleáris reakciók nélkül a Nap sokkal melegebb és kisebb lenne, mint most, így marad egészen a csillaghalál pillanatáig. A termonukleáris reakciók megakadályozták a Nap túlmelegedését, megállították további összehúzódását, és stabilizálták a Nap hőmérsékletét olyan szinten, amely eléggé alkalmasnak bizonyult az életünkre, ugyanakkor meghosszabbította izzásának időszakát.

Fontos azonban megjegyezni, hogy bár a termonukleáris reakciók nagyon fontos szerepet játszanak a napenergia keletkezésében és számszerűsítésében, itt a gravitáció a döntő tényező. (Valójában a termonukleáris reakciók lehetősége jelentősen hozzájárul a Nap alacsony entrópiájához, de nagyon nehéz figyelembe venni az entrópiát a nukleáris fúzió miatt, és ennek a kérdésnek a részletes tárgyalása csak bonyolítaná érvelésünket anélkül, hogy gravitáció nélkül a Nap egyáltalán nem létezhetne. Termonukleáris reakciók nélkül is ragyogna (bár ebben az esetben a sugárzása végzetes lenne számunkra), de gravitáció nélkül egyáltalán nem ragyogna, mivel az a gravitációs kölcsönhatás, amely megköti a Nap anyagát, és biztosítja a szükséges hőmérsékletet és nyomást.

Továbbra is meg kell vitatnunk a különböző típusú „természetes üzemanyagok” alacsony entrópiájának forrását a Földön; de a lényeg ebben az esetben ugyanaz marad. A hagyományos bölcsesség szerint minden olaj (és földgáz) őskori növényzetből alakult ki. Ismét kiderül, hogy a növények alacsony entrópia forrásai. Mivel az őskori növényzet a Napnak köszönhetően alacsony entrópiával rendelkezett, ismét visszatérünk a gravitációhoz, amely a Napot szétszórt gázból képezi. Van egy érdekes "alternatív" elmélet az olaj eredetéről a Földön, amelyet Thomas Gold terjesztett elő, aki megkérdőjelezi a hagyományos megközelítést, azzal érvelve, hogy az őskori növényzet nem szolgálhatott volna ilyen óriási szénhidrogén -tömeg forrásaként a Földön. Gold úgy véli, hogy az olajat és a földgázt a Föld belseje elfogta a kialakulása során, és azóta folyamatosan kiszivárog, felhalmozódik a föld alatti üregekben és a mai napig. M. Gold elmélete szerint az olajszintézisnek mindenképpen meg kellett volna történnie befolyása alatt napfény bár ezúttal az űrben a Föld kialakulása előtt. De itt is a Nap felelős mindenért, amit a gravitáció alakított ki.

És mi a helyzet az atomreaktorokban használt urán-235 izotóp alacsony entrópiájú atomenergiájával? Ennek forrása nem maga a Nap (bár bizonyos szakaszokban a Naphoz köthető), hanem néhány más csillag, amelyek sok milliárd évvel ezelőtt felrobbantak a szupernóva -robbanások során. Valójában ez az anyag nagyszámú ilyen fellángolás eredményeként keletkezett. A robbanás után szétszóródott az űrben, egy része véletlenül egyesült (a Nap hatására), és nehéz elemeket szolgáltatott a Földnek, beleértve a rajta lévő urán-235 teljes ellátását is. Mindegyik mag alacsony entrópiájú energiatartalékával egy szupernóva-robbanás során lezajlott grandiózus nukleáris folyamat eredményeként keletkezett. Ez a robbanás viszont egy olyan csillag gravitációs összeomlásának következménye volt, amely túlságosan masszív volt ahhoz, hogy ezt az összeomlást csak hőnyomással fékezze. Egy ilyen összeomlás és az azt követő robbanás után általában csak egy kis mag marad - talán úgynevezett neutroncsillag formájában. Ez a csillag egy szétszórt gázfelhő gravitációs összenyomódásának eredménye volt, és eredeti anyagának nagy részét - beleértve az urán -235 -öt is - vissza kellett volna dobni az űrbe. Ebben az esetben azonban a gravitációs összenyomódás miatt általában kolosszális nyereség tapasztalható a megmaradt neutroncsillag magjában lévő entrópia területén. És ismét a gravitáció az, ami végül mindent a helyére tett, s az utolsó szakaszokban - gyorsan) a szétszórt gázt neutroncsillaggá sűrítette.

A következtetés tehát azt sugallja, hogy mindazt a meglepően alacsony entrópiát, amelyet körülöttünk találunk - és amely a termodinamika második törvényének legrejtélyesebb oldala - annak kell tulajdonítani, hogy a folyamat során hatalmas entrópianyereség érhető el a szétszórt gáz csillagokká történő gravitációs összenyomódásáról. ... Honnan jött ez a szétszórt gáz? Számunkra itt fontos, hogy a legelején ez a gáz volt szórakozott, amelynek köszönhetően az emberiség hatalmas entrópiaellátást kapott, amiből eddig elegünk volt, és hosszú ideig is elég lesz a jövőben.

Ennek a gáznak a gravitációs alvadékokban való összegyűjtésének lehetősége adta a termodinamika második törvényét. Sőt, ezek az alvadékok nemcsak a második elv alapjául szolgáltak, hanem valami sokkal pontosabbat és határozottabbat adtak, mint egy egyszerű kijelentés: "A világ entrópiája kezdetben nagyon alacsony volt." Végtére is, az entrópiát alacsony és sok más módon is megkaphattuk volna, például a korai világegyetemben létezhetett volna egy teljesen másfajta kozmológiai "explicit rend", mint amivel a valóságban szembesülünk. .

Képzeld el, hogy a korai világegyetem szabályos dodekaéder lenne - ahogy Platón láthatta -, vagy valami más hihetetlen geometriai forma. Ez természetesen nagyon is valóságos "explicit sorrend" lenne, de egyáltalán nem az, amit a tényleges korai világegyetemben elvárnánk!) Ki kell találnunk, hogy honnan származik ez a szétszórt gáz, amihez szükségünk van hogy a meglévő kozmológiai elméletekhez forduljak.

Kozmológia

és az ősrobbanás

Világegyetemünk minden skálán, amely a legerősebb optikai és rádiótávcsövekkel megfigyelhető, összességében meglehetősen homogénnek bizonyul; és még lenyűgözőbben bővül. Sőt, minél nagyobb távolság választ el minket és távoli tárgyakat - galaxisokat (vagy nagyon távoli kvazárokat), annál gyorsabban távolodnak el tőlünk ezek a tárgyak. Minden úgy néz ki, mintha maga a Világegyetem egy óriási robbanás eredményeként született volna, amelyet általában úgy hívnak Nagy durranás amely több tízmilliárd évvel ezelőtt történt 4). Meggyőző bizonyíték volt az univerzum homogenitása és az ősrobbanás léte mellett fekete test háttérsugárzás. Ennek a hősugárzásnak, amely olyan fotonokból áll, amelyeknek nincs nyilvánvaló forrása, és teljesen kaotikusan mozognak, hőmérséklete 2,7 ° az abszolút skálán (2,7 K), azaz -270,3 ° C vagy 454,4 ° Fahrenheit alatt. És bár úgy tűnik, hogy ez a hőmérséklet nagyon alacsony (és valóban az!), Ez a sugárzás maga az ősrobbanás robbanásának maradványa! Az Univerzum óriási tágulása miatt, amit az ősrobbanás óta tapasztalt, az anyag kezdeti lángoló alvadéka ezt követően óriási térfogatra oszlott szét. Az ősrobbanás hőmérséklete sokkal magasabb volt, mint az összes elképzelhető érték, amellyel foglalkozunk, de a terjeszkedés miatt az abszolút elhanyagolható értékre csökkent, mint ma a fekete test háttérsugárzása.

A háttérsugárzás létezése először elméletileg volt megjósolta Georgy Gamov amerikai fizikus és csillagász 1948 -ban, az ősrobbanás mára általánosan elfogadott elmélete alapján. 1965 -ben pedig Penzias és Wilson fedezték fel először (és egészen véletlenül).

Felteszek egy kérdést, ami általában sokakat zavar. Ha az Univerzum összes távoli galaxisa távolodik tőlünk, ez azt jelenti, hogy mi magunk is valamilyen központi központi helyet foglalunk el az Univerzumban? Kiderül, hogy nem! Pontosan ugyanez az eltérés figyelhető meg bármi más helyek az univerzumban. Nagy léptékben az Univerzum tágulása egyenletes, és az Univerzum minden pozíciója teljesen egyenlő.

4 "Ezt a számot jelenleg finomítják. A világegyetem korára vonatkozó modern becslések 6 x 10" és 1,5 x 10 10 év között mozognak. Mindenesetre ezek a számok messze felülmúlják azt a 10 9 évet, amelyre közvetlenül az univerzum korának becsléseként hivatkoztak, miután Edwin Hubble 1930 -ban felfedezte terjeszkedését.

Az entrópia olyan kifejezés, amelyet nemcsak az egzakt tudományokban, hanem a humán tudományokban is használnak. Általános esetben a káosz mértéke, egy bizonyos rendszer zavara.

Mint tudják, az emberiség mindig arra törekedett, hogy a lehető legnagyobb mértékben változzon több munka gépek és mechanizmusok vállán, a lehető legkevesebb erőforrást felhasználva. Az örökmozgató gép említését először a 16. századi arab kéziratokban találták. Azóta számos tervezést javasoltak egy potenciálisan örökmozgó gépre. Hamarosan, sok sikertelen kísérlet után a tudósok megértették a természet néhány sajátosságát, amelyek később meghatározták a termodinamika alapjait.

Egy örökmozgó rajza

A termodinamika első törvénye a következőket mondja: termodinamikai rendszerrel végzett munkát végezni, akár a rendszer belső energiáját, akár a külső energiát további források... Ez a kijelentés az energiamegmaradás termodinamikai törvénye, és megtiltja az első típusú örökmozgató létezését - egy olyan rendszert, amely energiát nem költ. Az egyik ilyen motor mechanizmusa a test belső energiáján alapult, amely munkává alakítható. Ez például kiterjesztéssel történhet. De az emberiség nem ismer olyan testeket vagy rendszereket, amelyek végtelenül tágulhatnak, ami azt jelenti, hogy előbb -utóbb a belső energiájuk véget ér, és a motor leáll.

Kicsivel később megjelent a második fajta úgynevezett örökmozgó, amely nem mond ellent az energiamegmaradás törvényének, és a környező testek munkájához szükséges hőátadás mechanizmusán alapult. Példaként az óceánt vettük, hűtés, amely feltehetően lenyűgöző hőenergiát kaphat. 1865 -ben azonban R. Clausius német tudós, matematikus és fizikus meghatározta a termodinamika második törvényét: „megismétlődő folyamat nem létezhet, ha az eredmény csak hőátadás egy kevésbé felmelegedett testről egy jobban felmelegedett testre, és semmi több” . Később bevezette az entrópia fogalmát - egy bizonyos funkciót, amelynek változása megegyezik az átadott hőmennyiség és a hőmérséklet arányával.

Ezt követően a nem csökkenő entrópia törvénye vált alternatívává a termodinamika második törvényéhez: "az entrópia nem csökken zárt rendszerben".

Egyszerű szavakkal

Mivel az entrópia az emberi tevékenység legkülönfélébb területein megy végbe, annak meghatározása kissé homályos. A legegyszerűbb példákkal azonban megértheti ennek az értéknek a lényegét. Az entrópia a rendellenesség mértéke, más szóval a bizonytalanság, a rendetlenség. Ezután az utcán szétszórt papírfoszlányok rendszere, amelyet még mindig rendszeresen dobál a szél, nagy entrópiával rendelkezik. Az asztalon halmozott papírok rendszere minimális entrópiával rendelkezik. Az entrópia csökkentéséhez egy szakadt papírrendszerben sok időt és energiát kell fordítania a papírlapok teljes lapokra ragasztására és egymásra rakására.

Zárt rendszer esetén minden ugyanolyan egyszerű. Például a holmiját egy zárt szekrényben. Ha nem cselekszel rájuk kívülről, akkor úgy tűnik, a dolgok sokáig megőrzik entrópia értéküket. De előbb -utóbb elbomlanak. Például egy gyapjú zokni elbomlása akár öt évet is igénybe vesz, de a bőrcipő körülbelül negyven évet vesz igénybe. A leírt esetben a szekrény egy elszigetelt rendszer, a dolgok bomlása pedig a rendezett szerkezetekről a káoszra való átmenet.

Összefoglalva, meg kell jegyezni, hogy a minimális entrópia megfigyelhető a különböző makroszkopikus tárgyak (azok, amelyek szabad szemmel megfigyelhetők), amelyek bizonyos szerkezetűek, és a legnagyobb - vákuumban.

Az Univerzum entrópiája

Az entrópia kialakulásának eredményeként sok más állítás és fizikai definíciók, amely lehetővé tette a természet törvényeinek részletesebb leírását. Az egyik ilyen "visszafordítható / visszafordíthatatlan folyamat". Az első olyan folyamatokat foglal magában, amelyek rendszerének entrópiája nem növekszik, és állandó marad. Visszafordíthatatlanok azok a folyamatok, amelyek során az entrópia zárt rendszerben nő. Lehetetlen visszaállítani a zárt hurkú rendszert a folyamat előtti állapotba, mert ebben az esetben az entrópiának csökkennie kellene.

Clausius szerint visszafordíthatatlan folyamat az Univerzum léte, amelynek végén az úgynevezett "termikus halál" vár rá, ellenkező esetben - a termodinamikai egyensúly, amely zárt rendszerek... Vagyis az entrópia eléri maximális értékét, és minden folyamat egyszerűen kihal. De, mint hamar kiderült, Rudolf Clausius nem vette figyelembe a gravitációs erőket, amelyek mindenütt jelen vannak az univerzumban. Például nekik köszönhetően a részecskék maximális entrópia szerinti eloszlásának nem kell egyenletesnek lennie.

Ezenkívül a "világegyetem termikus halála" elméletének egyéb hátrányai is annak tulajdoníthatók, hogy nem tudjuk, hogy valóban véges -e, és hogy a "zárt rendszer" fogalma alkalmazható -e rá. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a maximális entrópia állapota, mint maga az abszolút vákuum, ugyanazok az elméleti fogalmak, mint az ideális gáz. Ez azt jelenti, hogy a valóságban az entrópia nem éri el maximális értékét, különböző véletlenszerű eltérések miatt.

Figyelemre méltó, hogy a látható térfogata megtartja az entrópia értékét. Ennek oka egy sokak által már ismert jelenség - az Univerzum. Ez az érdekes véletlen ismét bizonyítja az emberiség számára, hogy a természetben semmi sem történik csak így. A tudósok számításai szerint nagyságrendben az entrópia értéke megegyezik a meglévő fotonok számával.

• A "káosz" szó a világegyetem eredeti állapotára utal. Abban a pillanatban ő csak a tér és az anyag formátlan gyűjteménye volt.
• Egyes tudósok kutatásai szerint az entrópia legnagyobb forrása szupermasszív. Mások azonban úgy vélik, hogy az erőteljes gravitációs erők miatt, amelyek mindent vonzanak egy masszív testhez, a káosz mértéke jelentéktelen mennyiségben terjed a környező térbe.
• Érdekes módon az emberi élet és evolúció a káosz ellenkező irányába irányul. A tudósok azzal érvelnek, hogy ez lehetséges annak a ténynek köszönhető, hogy élete során az ember - más élőlényekhez hasonlóan - alacsonyabb entrópiaértéket vesz fel, mint amennyit a környezetbe ad.