Questa è una buona domanda, ma per rispondere dobbiamo chiarire esattamente cosa dice la fisica sulla prima legge della termodinamica.
La prima legge della termodinamica in realtà non specifica che la materia non può né essere creata né distrutta, ma che la quantità totale di energia in un sistema chiuso non può essere creata né distrutta (sebbene possa essere cambiata da una forma all’altra)., Fu dopo che la fisica nucleare ci disse che massa ed energia sono essenzialmente equivalenti-questo è ciò che Einstein intendeva quando scrisse E = mc^2-che realizzammo la 1a legge della termodinamica applicata anche alla massa. La massa divenne un’altra forma di energia che doveva essere inclusa in un trattamento termodinamico completo di un sistema. (Per una nota molto importante sulla differenza tra materia e massa, vedi qui: http://plato.stanford.edu/entries/equivME/#2.1).,
I frigoriferi sono esempi di sistema termodinamico chiuso
La prima cosa che dobbiamo fare è determinare cos’è un “sistema chiuso”. Quando guardiamo una situazione fisica e disegniamo un cerchio immaginario attorno ad essa, stiamo definendo un sistema. Un frigorifero, ad esempio, può essere un sistema termodinamico., Ma una volta specificato che il sistema è chiuso, significa che tutto all’interno del sistema in quel momento – la quantità totale di energia, sia essa energia potenziale (la massa può essere pensata come una sorta di energia potenziale) o energia cinetica o entrambe – deve rimanere allo stesso livello costante. Se la quantità sale o scende, il sistema non è chiuso o abbiamo trascurato di tenere conto dell’energia (ad esempio, il calore) che entra nel sistema o esce dal sistema., Se disegniamo il nostro cerchio immaginario attorno all’universo, possiamo chiamare l’universo un sistema chiuso, ma significa che la quantità totale di energia nell’universo deve rimanere la stessa – dal suo inizio fino ad ora.
Potresti essere riluttante a credere che l’energia totale nell’universo sia costante perché sembra che ce ne sia così tanta, o perché la scienza sembra indicare che l’universo si sta espandendo. Ci sono stelle, pianeti, galassie, ammassi globulari – ovunque, la materia e l’energia sembrano esistere, ed è costantemente correndo via in tutte le direzioni., Ma per cominciare, l’espansione dell’universo non deve prendere più energia – come l’universo si espande, le distanze tra stelle o galassie aumenta, e quindi l’energia gravitazionale tra di loro diminuisce per compensare. E ancora più importante, la termodinamica non indica quale valore dovrebbe avere l’energia totale. Potrebbe essere un numero enorme, ma costante (questo è ciò che è noto come un universo “aperto”, dove la quantità di materia/energia nell’universo supera una certa densità” cut-off”: vedi http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/denpar.html)., Potrebbe essere, come la maggior parte dei fisici ora crede, zero (questo è chiamato un universo “piatto”, dove la densità della materia nell’universo è uguale alla densità di cut-off). Potrebbe essere negativo, anche (un universo “chiuso”, dove la quantità di materia è inferiore alla densità di cut-off). Potrebbe essere qualsiasi cosa, ma qualunque sia il valore che è ora, è stato proprio all’inizio! Secondo la fisica, tutta la materia e l’energia nell’universo ora esistevano in qualche forma al Big Bang.,
“L’espansione dell’universo non deve prendere più energia, l’universo si espande, le distanze tra le stelle o le galassie aumenta, e quindi l’energia gravitazionale tra di loro diminuisce a compensare”
Immagine per gentile concessione di NASA
Ora, c’è un leggero intoppo in quello che abbiamo detto finora, e che la meccanica quantistica. La meccanica quantistica afferma che, su una scala molto, molto piccola e per periodi di tempo molto, molto, molto brevi, l’energia può essere spontaneamente creata e distrutta., Un po ‘ come l’acqua bollente, dove le bolle appaiono spontaneamente e scoppiano, l’energia – sotto forma di particelle – può apparire spontaneamente dal vuoto dello spaziotempo, esistere per un tempo tremendamente breve e scomparire di nuovo. Su scale di tempo e lunghezza normali, tutto questo si riferisce a ciò che la termodinamica dice che dovrebbe essere vero (che nessuna energia viene creata o distrutta all’interno del sistema chiuso dell’universo)., Ma questo significa che, se ci fosse stata una fluttuazione così piccola all’inizio del tempo, avrebbe potuto rendere l’energia totale dell’universo alla creazione leggermente più di zero, e quindi l’universo conterrà sempre quella quantità totale di energia. Proprio una tale fluttuazione potrebbe essere stata ciò che ha causato l’inizio dell’universo in primo luogo. Il campo scientifico della cosmologia, così come il crescente campo della teoria delle stringhe, stanno lavorando per rispondere a questa domanda ultima (e piuttosto filosofica): come è iniziato l’universo?,
Ma ecco la parte migliore – non sappiamo ancora esattamente cosa sia successo nel momento in cui l’universo è iniziato. Stiamo ancora lavorando sulla sua fisica. Forse sarai tu a capirlo finalmente!
Risposta di:
Kelly Chipps (AKA nuclear.in questo modo si può ottenere la massima soddisfazione per i nostri clienti e per i nostri clienti.
