热死悖论

2020-12-13 09:53:34

跳转到导航跳转到搜索1862年由开尔文勋爵,赫尔曼·冯·亥姆霍兹勋爵和威廉·约翰·麦奎恩·兰金勋爵制定,[1]热死亡悖论,也称为克劳修斯悖论和热力学悖论,[2]是一种还原性荒谬的论点使用热力学来证明无限古老的宇宙是不可能的。

假设宇宙是永恒的,就会出现一个问题:如何尚未达到热力学平衡? [3]

这种悖论针对的是当时性宇宙的经典观点中当时主流的信念链,据此,其物质被假定为永恒的,并且一直被公认是宇宙。克劳修斯的悖论是范式之一。有必要修改意味着改变范式的基本宇宙思想。当范式改变时,矛盾就解决了。

悖论基于鲁道夫·克劳修斯(Rudolf Clausius)提出的热力学第二定律的严格力学观点,根据该定律,热量只能从较热的物体传递到较冷的物体,它指出:如果宇宙是永恒的,如传统上所说,它应该已经是寒冷且各向同性的(其对象温度相同)。 [3]

任何热的物体都会将热量传递到其较凉的环境中,直到所有物体都处于同一温度。对于处于相同温度下的两个物体,一个物体产生的热量要多于另一个物体产生的热量,其净效应不变。如果宇宙无限古老,那么就必须有足够的时间让恒星冷却并温暖周围的环境。因此,每个地方都应该处于相同的温度下,或者应该没有恒星,或者所有事物都应该像恒星一样热。

由于有恒星和较冷的物体,因此宇宙不处于热平衡状态,因此不可能无限老。

在大爆炸或现代稳态宇宙学中都不会出现这种悖论。在前者中,宇宙太年轻而无法达到平衡。在后者中,包括更细微的准稳态理论,可以沉积足够的氢以不断补充或再生以提供恒定的平均密度。大质量恒星的形成或聚结会减缓恒星的耗竭和温度降低,大质量恒星在某些质量和某些温度之间会形成超新星残留星云-这种轮回像宇宙膨胀一样推迟了热死亡。

^汤姆森,威廉(1862)。 "关于太阳热的时代。 麦克米伦杂志。 5:388–393。 ^库奇奇,德拉戈留布; Angelopoulos(2010)。 "热力学悖论"。 AIP会议录。 1203(1):1267-1270。 arXiv:0912.1756。 Bibcode:2010AIPC.1203.1267C。 doi:10.1063 / 1.3322352。