Чи загрожує Всесвіту теплова смерть

На рубежі XIX—XX сторіч, в епоху панування класичної фізики, наука про Всесвіт зіткнулася з низкою так званих парадоксів. Логічний розвиток загальноприйнятих на той час уявлень про світобудову привів до висновків, які вступили в явну суперечність з реальним станом речей.

Одним з таких «світових парадоксів» став «термодинамічний парадокс», що виник під час спроби застосування науки про теплові процеси — термодинаміки до всього Всесвіту.

У середині минулого сторіччя відомий німецький фізик Р. Клаузіус сформулював так зване друге начало термодинаміки, згідно з яким теплота може сама по собі переходити Іільки від більш нагрітого тіла до менш нагрітого і цей процес триває доти, доки температура обох тіл не зрівняється. При цьому деяка частина теплоти знецінюється — втрачає здатність здійснювати роботу. Цю необоротну, «втрачену» енергію Клаузіус запропонував називати грецьким словом «ентропія», що означав «звернена всередину».

З другого начала термодинаміки безпосередньо випливає, що в будь-якій замкненій фізичній системі всі види енергії повинні поступово перетворитися на теплоту, «збігти» в «тепловий океан», а теплота рівномірно розподілиться між усіма тілами. Як тільки це відбудеться, настане «теплова смерть» системи — всі термодинамічні процеси в ній повністю припиняться.

Цей фундаментальний закон, справедливий для будь-яких замкнених фізичних систем, Клаузіус поширив на весь Всесвіт. Ентропія Всесвіту, твердив він, прагне до певного максимуму і чим більше Всесвіт наближається до цього граничного стану, тим менше залишається можливостей!? до дальших змін. А коли цього стану буде досягнуто, всі зміни повністю припиняться і Всесвіт застигне у мертвому спокої. Настане «теплова смерть» світу. Всесвіт продовжуватиме своє існування, він не зникне, не перетвориться на ніщо, але всі термодинамічні процеси в ньому повністю припиняться.

Неважко бачити, що теорія «теплової смерті» світу вступає в одверту суперечність з матеріалістичними уявленнями про вічність руху матерії. Тому немає нічого дивного в тому, що висновки термодинаміки були активно використані захисниками релігії як своєрідний «природничо-науковий» доказ існування бога.

Закон ентропії, відкритий Клаузіусом, твердив, наприклад, папа Пій XII, привів нас до пізнання того, що стихійні процеси природи завжди пов'язані із зменшенням вільної і корисної енергії. Ця фатальна доля настійливо вимагає буття необхідної сутності... Іншими словами, буття бога.

Ще відвертіше висловлюються інші релігійні теоретики. Наука в цьому випадку, заявляють вони,— у союзі з вірою: вона також твердить, що світ небезначальний, що він не в собі самому має причину й основу буття, не у властивостях вічної субстанції; ця основа є поза світом, у бозі.

Коли спробувати узагальнити міркування богословів з цього питання, то вони зводяться приблизно до такого: у момент створення світу йому була, незбагненним для нас чином, тобто божественною силою надана певна енергія, що найбільшою мірою здатна до дії. З часу акту творення ця заведена богом «пружина світового годинника» поступово розкручується. При цьому процеси руйнування переважають у Всесвіті над процесами творення. Всесвіт іде до своєї загибелі...

Ф. Енгельс піддав теорію «теплової смерті» Всесвіту ґрунтовній критиці. Він вказав на те, що перенесення другого начала термодинаміки, тобто закону зростання ентропії, на увесь Всесвіт абсолютно неправомірне.

Ця думка, висловлена Енгельсом, у сучасній науці дістала переконливе теоретичне підтвердження. Як показав видатний американський фізик Р. Толмен, висновок про неминучість переходу замкненої фізичної системи у стан термодинамічної рівноваги справедливий тільки для таких систем, які перебувають у незмінних, стаціонарних зовнішніх умовах.

Якщо замкнена система має перемінне гравітаційне поле, то з погляду загальної теорії відносності це поле стає щодо системи, яка його породила, нестаціонарним зовнішнім фактором, воно не є її складовою частиною. Інтими словами, таку систему вже не можна вважати замкненою. Отже, висновок про прагнення її ентропії до певного максимуму виявляється зовсім неправомірним.

Оскільки наш Всесвіт розширюється, створюване ним гравітаційне поле якраз е змінним. А це й означав, що не можна вважати Всесвіт замкненою системою і застосовувати до нього друге начало термодинаміки.