Критика учения о «тепловой смерти вселенной»

Все действительные процессы необратимы, т.к. протекают при конечной разности температур между ТРТ и источником теплоты. Они осуществляются с большой скоростью и сопровождаются трением, вследствие чего энтропия изолированной системы возрастает, а ее работоспособность уменьшается. Рост энтропии в необратимых процессах приводит к тому, что энергия, которой обладала система, становится менее доступной для преобразования в работу, а в состоянии равновесия такое преобразование вообще невозможно. Состояние равновесия относительно окружающей среды удачно обозначено в английской литературе как «dead state» (мертвое состояние системы).

В 1867 г. Р. Клаузиус сделал доклад на тему «О втором законе механической теории тепла», т.е. о втором законе термо­динамики, в котором правильно определил его математическое положение, дал верное изложение энтропии, но в конце доклада сделал неверный вывод: «Энергия мира постоянна, энтропия мира стремится к максимуму». Распространяя данный вывод на всю Вселенную, т.е. считая ее ограниченной изолированной системой, Клаузиус совершил принципиальную ошибку, утверждая, что энтропия Вселенной все время увеличивается, а работоспособность ее уменьшается и поэтому придет такой момент, когда наступит так называемая «тепловая смерть» Вселенной, когда дальнейшее тече­ние процессов ввиду теплового равновесия станет невозможным. Т.е. наступит «конец мира», а следовательно, получается, что когда-то было его «начало». Ложный вывод Клаузиуса был сейчас же подхвачен физиками-идеалистами. Это положение находится в полном противоречии с основным положением диалектического материализма – о неуничтожимости движения и неотделимости его от материи.

Энгельс впервые в книге «Диалектика природы» показал, что признание полного обесценения энергии и прекращение дальнейшего развития природы (система повсеместно имеет одинаковую температуру) приводит к отрицанию закона сохранения и превраще­ния энергии. Энгельс показал, что нельзя распространять выводы из наблюдений, ограниченных рамками опыта, на всю безграничную Вселенную. В конце XIX века Ренкин, Максвелл, Больцман, Смолуховский и др. пытались отыскать в природе процессы, которые должны идти естественным путем, но не с увеличением, а с уменьшением энтропии. Они показали, что второй закон термодинамики не является законом абсолютным, что он справедлив лишь статистичес­ки, т.е. имеет значение для макропроцессов и совершенно необяза­телен в микроскопических системах, состоящих из небольшого числа молекул. На основании теории вероятности Больцману удалось установить связь между возрастанием энтропии системы и переходом ее от менее вероятного состояния к более вероятному: S = k lnW + const, где - постоянная Больцмана, равная 1,381.10·23 Дж/кмоль; R₀ – универсальная газовая постоянная; N – число Авогадро.

Энтропия изолированной системы в любом заданном состоянии пропорциональна логарифму термодинамической вероятности w (то число микросостояний, с помощью которых может быть осуществ­лено данное макросостояние). Значит, процессы, связанные с уменьшением энтропии не являются абсолютно невозможными, но самопроизвольное протекание таких процессов в наших обычных условиях представляется лишь явлением маловероятным и только. При таком понимании второе начало термодинамики приобретает статистический характер и лишается той абсолютной категоричнос­ти, которая залажена в постулате: «Теплота сама собой переходит лишь от тела с более высокой температурой к телу с более низ­кой температурой, но никогда наоборот». Теперь, по М.Смолуховскому: «Теплота не может в течение продолжительного времени сама собой переходить от более холодного тела к более нагретому».

Проф. А.К. Тимирязев установил качественное различие между I и II началами термодинамики? «Различие это, пожалуй, модно сформулировать так: закон сохранения энергий подсказывает нам то, что всегда бывает, мы знаем, что вечный двигатель I рода невозможен; это – результат всего нашего опыта. II же закон указывает на то, что бывает в подавляющем большинстве случаев, но не безусловно всегда».

Научно обоснованное опровержение теории «тепловой смерти» Вселенной дает релятивистская термодинамика, связанная с общей теорией относительности. Согласно ее выводам, даже конечная Вселенная находится в своеобразных «внешних условиях», роль которых играют метрические свойства пространства – времени; гравитационных полей Вселенной. Поскольку эти «внешние условия» не стационарны, возрастание энтропии не ведет к наступлению теплового равновесия. Некоторые ученые считают, что во всей природе происходит одновременно два процесса: создания и раз­рушения атомов. Эта противоположность процессов, по их мнению, и поддерживает Вселенную в равновесном состоянии. Действительный же выход следует искать в силах, действующих внутри атома, в ядерных процессах. И если такие процессы, уже обнаруженные в природе, будут детально изучены, то они вовсе не поколеблют принцип возрастания энтропии, а лишь уточнят пределы приложи­мости второго закона термодинамики. Вечно существующая Вселен­ная опровергает возможность ее «тепловой смерти». Вселенная существует вечно и бесконечно. В ней всегда могут быть и идут процессы как рассеивания энергии, так и ее возрождения.