Космическое число q: Тяготение и энтропия  

К

Вселенная была создана в менее чем оформленном состоянии, но была наделена даром изменяться из неоформленной материи в воистину прекрасный комплект структур и форм жизни.

Бл. Августин

Тяготение и энтропия 
 

В природе, как и в музыке либо живописи, кроме того самые превосходные творения не бывают ни строгими и абсолютно совершенными, ни совсем хаотическими и непредсказуемыми. Они сочетают и то и другое. Искусно «выстроенная» космическая среда, которую мы видим около, не абсолютно упорядочена, но и не есть местом, которым правит только случай. Всего существует 92 вида атомов, а не только простые водород, дейтерий и гелий, каковые появились в момент Большого взрыва. Атомы сейчас оказались в сложных организмах земной биосферы, в звездах, а кое-какие рассеяны в пустоте межгалактического пространства. Отличие температур кроме этого огромна: у звезд поверхность жарко пылает (а ядро еще горячее), но температура чёрного пространства близка к безотносительному нулю – оно подогрето всего до 2,7 °K реликтовым излучением, оставшимся по окончании Большого взрыва.

Вся эта замысловатая многогранность развилась из неинтересного аморфного огненного шара, и это может показаться нарушением «священного» физического принципа – второго закона термодинамики. Данный закон обрисовывает непоколебимое рвение к единообразию и отход от схем и структур: в случае, если что-то есть горячим, то оно пытается остыть; в случае, если что-то есть холодным, оно нагревается. Чернила и воду легко смешать, тогда как обратный процесс – возможность взбалтывать мутную жидкость до того, дабы краска собралась в чёрную каплю, – поразил бы нас. Упорядоченные структуры смешиваются и теряют порядок, но не наоборот. Применяя термины физики, мы сказали бы, что энтропия не значительно уменьшается. Ее заметное понижение в каком-то отдельном месте в любой момент уравновешивается повышением энтропии в других местах. Классический пример этого принципа – паровой двигатель, где упорядоченное движение поршня в любой момент сопровождается утратой тепла.

Тяготение и энтропия 
 

Однако в то время, когда мы разглядываем воздействие тяготения, нам направляться пойти вопреки интуиции. Звезды, к примеру, удерживают форму благодаря направленной к их центру силе притяжения. Эта сила уравновешивается давлением раскаленных внутренних слоев, направленным наружу. Каким бы необычным это ни казалось, но звезды нагреваются, в то время, когда теряют энергию. Представьте, что горючее, которое находится в центре Солнца, погаснет. Его поверхность будет продолжать сиять, в силу того, что тепло распространяется от ядра, которое остается еще более горячим. В случае, если процесс ядерного синтеза не будет поддерживать это тепло, Солнце начнет понемногу сжиматься, тогда как энергия начнёт вытекать наружу (это не будет прекращаться приблизительно 10 млн лет, как и полагал лорд Кельвин в XIX в.). Но такое сжатие в действительности сделает ядро еще горячее, чем раньше: тяготение на маленьких расстояниях действует посильнее. Исходя из этого температура в центре будет подниматься для обеспечения достаточного давления, дабы уравновесить бо?льшую силу, давящую снаружи. Что-то подобное происходит, в то время, когда искусственный спутник понемногу опускается по спирали на более низкую орбиту, испытывая сопротивление атмосферы: он нагревается, но лишь половина энергии, высвобожденной благодаря тяготению, переходит в тепло. Другая половина идет на ускорение спутника, в силу того, что чем орбита ниже, тем стремительнее он движется.

Исходя из этого мы не должны удивляться тому, что новые звезды формируются в беспорядочных туч холодного, пыльного газа. Районы с громаднейшей плотностью стягиваются благодаря собственному тяготению, так сжимаясь, что вспыхивают, как звезды. К примеру, именно это происходит в тучах в Орионе либо в Туманности Орел. Соотношение громадных и мелких звезд, появившихся в следствии этого процесса, все еще тяжело вычислить кроме того посредством самых замечательных компьютеров. (Конкретно исходя из этого мы не уверены в том, сколько в нашей Галактике коричневых карликов, каковые смогут вносить вклад в чёрную материю.) Но в формировании звезд нет никакой тайны: когда тяготение берет власть в системе, происходит неизбежное сжатие.

Об авторе