aceasta este o întrebare destul de bună, dar pentru a răspunde la aceasta trebuie să clarificăm exact ce spune fizica despre prima lege a termodinamicii.
prima lege a termodinamicii nu specifică de fapt că materia nu poate fi creată sau distrusă, ci că cantitatea totală de energie dintr-un sistem închis nu poate fi creată sau distrusă (deși poate fi schimbată de la o formă la alta)., După ce fizica nucleară ne – a spus că masa și energia sunt în esență echivalente – asta a vrut să spună Einstein când a scris E= mc^2-am realizat că prima lege a termodinamicii se aplică și masei. Masa a devenit o altă formă de energie care trebuia inclusă într-un tratament termodinamic complet al unui sistem. (Pentru o notă foarte importantă privind diferența dintre materie și masă, consultați aici: http://plato.stanford.edu/entries/equivME/#2.1).,
Frigidere sunt exemple de închis termodinamic sistemul
primul lucru Pe care trebuie să faceți este de a determina ceea ce este un „sistem închis” este. Când privim o situație fizică și desenăm un cerc imaginar în jurul ei, definim un sistem. Un frigider, de exemplu, poate fi un sistem termodinamic., Dar odată ce am specificat că sistemul este închis, înseamnă că tot ce se află în sistem în acel moment-cantitatea totală de energie, fie că este vorba de energie potențială (masa poate fi considerată ca un fel de energie potențială) sau energie cinetică sau ambele – trebuie să rămână la același nivel, constant. Dacă cantitatea crește sau scade, fie Sistemul nu este închis, fie am neglijat să luăm în considerare energia (de exemplu, căldura) care intră în sistem sau iese din sistem., Dacă ne desenăm cercul imaginar în jurul universului, putem numi universul un sistem închis, dar înseamnă că cantitatea totală de energie din univers trebuie să rămână aceeași – de la început până acum.este posibil să ezitați să credeți că energia totală din univers este constantă, deoarece pare să existe atât de mult din ea sau pentru că știința pare să indice că universul se extinde. Există stele, planete, galaxii, clustere globulare – peste tot, Materia și energia par să existe și se grăbește constant în toate direcțiile., Dar pentru început, expansiunea universului nu trebuie să ia mai multă energie – pe măsură ce universul se extinde, distanțele dintre stele sau galaxii cresc și astfel energia gravitațională dintre ele scade pentru a compensa. Și mai important, termodinamica nu precizează ce valoare ar trebui să aibă energia totală. Ar putea fi un număr imens, dar constant (acesta este ceea ce este cunoscut ca un univers „deschis”, unde cantitatea de materie/energie din univers depășește o anumită densitate” cut-off”: vezi http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/denpar.html)., Ar putea fi, așa cum cred majoritatea fizicienilor, zero (acesta se numește un univers „plat”, unde densitatea materiei din univers este egală cu densitatea de tăiere). Ar putea fi negativ, chiar (un univers „închis”, unde cantitatea de materie este mai mică decât densitatea de tăiere). Ar putea fi orice, dar orice valoare este acum, a fost la început! Conform fizicii, toată materia și energia din univers au existat acum într-o formă la Big Bang.,
„expansiunea universului nu trebuie să dureze mai mult de energie ca universul se extinde, distanțele dintre stele sau galaxii crește, și, astfel, energia gravitațională dintre ele scade pentru a compensa”
pentru Imagine, multumim NASA
Acum, există o mică problemă în ceea ce am spus până acum, și asta e mecanica cuantică. Mecanica cuantică afirmă că, la o scară foarte, foarte mică și pentru perioade foarte, foarte, foarte scurte de timp, energia poate fi creată și distrusă spontan., La fel ca apa clocotită, unde bulele apar spontan și izbucnesc, energia – sub formă de particule-poate să apară spontan din golul spațiului-timp, să existe pentru o perioadă extrem de scurtă de timp și să dispară din nou. Pe scări normale de timp și lungime, toate acestea sunt medii la ceea ce termodinamica spune că ar trebui să fie adevărat (că nici o energie nu este creată sau distrusă în sistemul închis al universului)., Dar aceasta înseamnă că, dacă ar fi existat o fluctuație atât de mică la începutul timpului, ar fi putut face energia totală a universului la creație puțin mai mare decât zero și astfel universul va conține întotdeauna acea cantitate totală de energie. Doar o astfel de fluctuație ar fi putut fi ceea ce a determinat universul să înceapă în primul rând. Domeniul științific al cosmologiei, precum și domeniul în creștere al teoriei corzilor, lucrează pentru a răspunde la această întrebare finală (și mai degrabă filosofică) – cum a început universul?,dar iată cea mai bună parte – nu știm încă exact ce s-a întâmplat în momentul în care a început universul. Încă lucrăm la fizica ei. Poate că vei fi cel care în cele din urmă dau seama!
răspuns de:
Kelly Chipps (aka nuclear.kelly)
cercetător Postdoctoral
Departamentul de Fizica
Colorado School of Mines
trimis de:
Tyler din Eden, TX
