Наука и Техника

Наука И Техника
25 апреля 2016

Когда во Вселенной закончится энергия?

Нам кажется, что хорошие времена будут длиться вечно и нам не стоит экономить энергию. Но энтропия растет, и в конечном итоге благодаря ей в нашей Вселенной не останется полезной энергии. Благодаря вкладу поколений динозавров и их друзей-растений, у нас есть топливо, которое можно сжигать. Если мы когда-нибудь избавимся от своей зависимости от этих видов топлива, мы начнем использовать возобновляемые источники вроде солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальной и гидротермальной энергии. И если физики начнут делать полезные вещи, мы сможем использовать и обуздать мощь Солнца и генерировать неограниченное количество энергии в ходе термоядерного синтеза, используя вечный водород во всех мировых океанах.

Мы никогда не исчерпаем H+. Водорода очень много. 75% массы барионной материи Вселенной приходится на этого однопротонного друга. За ним идут гелий и литий, и мы с удовольствием будем использовать эти материалы в наших футуристических термоядерных реакторах. Это точно будет.

Все идет к тому, что хорошие времена никогда не закончатся. Пока у нас будет энергия для сжигания, мы никогда не будем нуждаться. Если увеличивать масштабы нашего потребления, все выглядит фантастически. Океанические лайнеры размером с Килиманджаро будут воплощать наши самые смелые фантазии, колоссальные мегаздания, орбитальные казино, где жизнь будет дешевой и приятной. Мы будем строить большие здания, и небоскребы в Дубае будут казаться нам архаичными. К сожалению, наивно полагать, что так будет вечно. Однажды хорошие времена закончатся. Не скоро, но в отдаленном будущем вся энергия Вселенной будет потрачена и не найдется даже одного электрона, который сможет зажечь светодиодную лампу.

Астрономы давно раздумывают о далеком будущем Вселенной. Однажды все основные звезды используют свой водород и станут холодными белыми карликами, и даже самые тусклые красные карлики сожгут свой водород. Когда галактики сами по себе не смогут больше делать звезды. Когда все вещество Вселенной будет поглощено черными дырами или остынет до температуры микроволнового фона Вселенной.

Черные дыры сами по себе испаряются, медленно исчезают в течение многих эпох, пока не станут чистой энергией. Последний протон материи распадется на энергию и растворится. Может быть. В этом никто не уверен. Если вы докажете это, вам обеспечена Нобелевская премия, если что.

Все это время Вселенная расширялась, распространяя материю и энергию, растягиваясь и удаляясь. Загадочная темная материя приводила к тому, что расширение Вселенной ускоряется, материал растягивается, пока одни только фотоны не будут растянуты на световые годы. Такова энтропия, стремление энергии к равномерному распределению. После того как вообще все станет одинаковой температуры, вы достигнете максимальной энтропии, и дальнейшую работу просто невозможно будет провести.

Это явление известно как тепловая смерть Вселенной. Температура всей Вселенной будет бесконечно малой долей градуса выше абсолютного нуля. Момент, когда из атома больше нельзя извлечь никакую энергию и никакую работу не сделать. В нашей Вселенной просто иссякнет полезная энергия.

Что интересно, энергии будет столько же, сколько было с самого начала, но она будет распределена по всей Вселенной, везде. Это произойдет не скоро. Пройдут триллионы лет, прежде чем последние звезды умрут, и совершенно непонятно, сколько времени потребуется, прежде чем испарятся черные дыры. Мы также не знаем, есть ли у протонов вообще возможность распада. Но тепловая смерть — наше неизбежное будущее.

Есть и хорошие новости. Вся Вселенная может опуститься до нового энергетического состояния. Если мы будем ждать достаточно долго, Вселенная может самопроизвольно генерировать новую версию себя с помощью квантовых флуктуаций. Учитывая бесконечное количество времени, кто знает, что может случиться.

Жгите останки динозавров! Наслаждайтесь светом Солнца и жужжанием своего настольного термоядерного реактора. Ваши далекие потомки будут завидовать вашей расточительности, поскольку им придется ютиться вокруг угасающего тепла последних черных дыр в надежде, что появится новая Вселенная.

На какие грандиозные вещи может уходить наша энергия в дальнейшем? Давайте предположим.