Ερωτηση για το απολυτο μηδεν

[θέμης]

Παιδια καλησπερα,

 

εδω και και καιρο με τρωει ενα ερωτημα σχετικα με το συμπαν

και την ακτινοβολια υποβαθρου και θα ηθελα να το θεσω στους φυσικους του forum.

Η ακτινοβολια αυτη ειναι κατα τη τρεχουσα αντιληψη το αποτυπωμα της Μεγαλης Εκρηξης οπως ολοι γνωριζουμε.

Περασαν καποια δισεκατομυρια χρονια και απο τα τρισεκατομυρια βαθμων θερμοκρασιας στην αρχη φτασαμε στη εποχη μας τους 2.73 Κελβιν περιπου.

Το συμπαν διαστελεται και το ερωτημα μου ειναι το εξης:

οταν θα φτασει η θερμοκρασια της ακτινοβολιας υποβαθρου και θα ισουται πλεον με το απολυτο μηδεν λογω διαστολης ποιες θα ειναι οι συνεπειες;

Τα ηλεκτρονια στα ατομα θα παψουν να κινουνται

και να δημιουργουν δεσμους και μεγαλυτερα μορια;

Το συμπυκνωμα Bose-Ainstein θα ειναι κατι που θα υπαρχει παντου στο συμπαν;

θα εχει αυτο επιπτωση στο χρονο; θα επιβραδυνθει; θα σταματησει;

Η διαστολη μπορει να επηρεαστει;

 

Ευχαριστω προκαταβολικα

[Goedel]

Αγαπητέ Θέμη,

 

Η αναφορά στους 2.73 Κ όταν μιλάμε για την ακτινοβολία υποβάθρου δεν αντιστοιχεί στην τωρινή θερμοκρασία του Σύμπαντος αλλά στην θερμοκρασία του υποτιθέμενου μέλανος σώματος του οποίου η ακτινοβολία έχει το προφίλ της ακτινοβολίας υποβάθρου. Κατ’ ουσία δεν έχει έννοια να μιλάμε για θερμοκρασία του διαστήματος διότι για να την μετρήσουμε χρησιμοποιούμε μια θερμομετρική συσκευή της οποίας τα χαρακτηριστικά (ανακλαστικότητα, απορροφητικότητα, χρώμα, υφή, υλικό κατασκευής) καθορίζουν και την θερμοκρασία την οποία θ’αναπτύξει και κατ’επέκταση θα μετρήσεις. Αν θέλεις μια πιο πρακτική και ποιοτική απάντηση θα σου αναφέρω ότι κατά την ατυχή αποστολή Apollo 13 εξαιτίας της αδυναμίας παροχής ενέργειας για την διατήρηση μιας λογικής θερμοκρασία μέσα στο CM και την LM, όταν το σκάφος απέκτησε θερμοδυναμική ισορροπία με τον περιβάλλοντα διαστημικό χώρο η θερμοκρασία του έφτασε τους 278.8 Κ δηλαδή περίπου 5 βαθμούς Celsius.

 

Τώρα όσον αφορά τις ανησυχίες σου για την θερμική εξέλιξη του Σύμπαντος, αυτό από το οποίο κινδυνεύει το Σύμπαν δεν είναι η πτώση της θερμοκρασίας αλλά η άνοδος της ! Εξαιτίας της διαρκούς ακτινοβολίας από τα αστέρια η ενέργεια μετατρέπεται σε χαμηλής ποιότητας , από άποψη εντροπίας, με την μορφή θερμότητας. Το τελευταίο γεγονός θα έχει υποθετικά ως αποτέλεσμα την ομογενοποίηση των θερμοκρασιών και την αδυναμία παραγωγής έργου σύμφωνα με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο. Αυτό ονομάζεται «θερμικός θάνατος» γιατί όλα τα φαινόμενα στην φύση οφείλονται σε ενεργειακές μεταβολές και μεταφορά της ενέργειας μεταξύ των σωμάτων.

 

Φιλικά Αντώνης

[KOTS]

Ναι αλλα ολα αυτα δεν εχουν σχεση και με μια εννοια που ειναι γνωστη ως κρισιμη μαζα?? μιλαω για συστολη του Συμπαντος. Παιζουν ρολο μονο οι θερμοκρασιες δηλαδη?

[Goedel]

Φίλε ΚΟΤS,

 

Επειδή το Σύμπαν είναι κλειστό σύστημα, σύμφωνα με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο η εντροπία του αυξάνεται αμετάκλητα άρα σύμφωνα μ'αυτό τον τρόπο σκέψης ο "θερμικός θάνατος" είναι κάτι το αναπόφευκτο και δεν έχει σχέση με το κατά πόσο το Σύμπαν είναι ανοιχτό ή κλειστό ανάλογα με την σχέση της μάζας του και της κρίσιμης μάζας που καθορίζει την κυρτότητα του χωροχρονικού συνεχούς.

 

Η ενέργεια διαρκώς μετατρέπεται σε μια μορφή από την οποία δεν μπορούν να γίνουν περαιτέρω ενεργειακές μετατροπές ή πιο σωστά μεταφορές μεταξύ των σωμάτων. Το καλύτερο και απλούστερο παράδειγμα για να καταλάβεις αυτή την κατάσταση είναι η ίδια η θάλασσα η οποία αν και σαν σύνολο λόγω θερμοχωρητικότητας κατέχει απίστευτα ποσά θερμικής ενέργειας παρά ταύτα δεν μπορείς να ψήσεις ούτε ένα αυγό τοποθετώντας το στην επιφάνεια της γιατί η διαφορά θερμοκρασιών είναι τόσο μικρή που δεν επιτρέπει την μεταφορά ενέργειας από την θάλασσα στα αντικείμενα με τα οποία βρίσκεται σε επαφή. Εάν δεν υπήρχε ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος και κατ'επέκταση ο "θερμικός θάνατος", όποιος έμπαινε στην θάλασσα θα λάμβανε τέτοια ποσά ενέργειας που θα εξατμίζονταν το σώμα του.

 

φιλικά,

Αντώνης

[Ησίοδος]

Χαιρετώ την καλή παρέα.

Σας άκουσα να μιλάτε για πολύ ενδιαφέροντα πράγματα,

αν και περαστικός, θα ρίξω και'γώ την "κοτσάνα" μου,

... και στην επόμενη συνάντησή μας τα ξαναλέμε.

 

Στον παρόντα Κόσμο μας, θεωρουμένου ως μια περιοχής της Σύμπαντης ΧωροΧρονικότητας,

όπου συμβαίνουν οι πολύ ενδιαφέρουσες διεργασίες της ύπαρξής μας, η διατύπωση του

"Δεύτερου θερμοδυναμικού αξιώματος", έχει την μορφή της αρχής του "Διασκορπισμού της Ενέργειας".

 

Αυτή η αρχή του "Διασκορπισμού της ενέργειας" και του επαγώμενου "θερμικού θανάτου"

πιστεύω, ότι έχει Συμπαντική ισχή, αλλά...

άν και αυτή η συμβατική διατύπωση, συνιστά μια Θεμελιώδη αρχή του Σύμπαντος,

σε μια άλλη εξελεκτική φάση του παρόντος Κόσμου μας, ή σε κάποια άλλη χωροχρονική περιοχή,

που μπορεί να συμβούν διαφορετικού είδους διεργασίες,

η διατύπωση του "Δεύτερου θερμοδυναμικού αξιώματος", θα έχει άλλη μορφή και νόημα !

Η αναζήτηση του νοήματος αυτής της Συμπαντικής αρχής ανάγεται στην αναζήτηση

της χθόνιας μορφής της (πάλι αρχαιολατρεία!).

Η πρωτογενής αυτή Αρχή η Νόμος, διαποτίζει την πεμπτουσία της ύπαρξής μας(του Κόσμου μας)

και η αρχή του "Διασκορπισμού της ενέργειας", καθώς και όλοι οι φυσικοί νόμοι, είναι εκδήλωση της Δράσης του.

 

Σε κάθε εξελεκτική φάση, του παρόντος Κόσμου μας, το συνολικό ενεργειακό ισοζύγιο, είναι πάντα μηδέν(...περίπου),

ανεξάρτητα από την υπερίσχυση της μιάς ή της άλλης μορφής ενέργειας(θετικής η αρνητικής).

(Σχεδόν Μηδενική ενέργεια, έχει μια παγερή και πολύ αραιωμένη χωροχρονική περιοχή, στο μηδέν της απόλυτης κλιμακας.

Το απόλυτότατο θερμοκρασιακό μηδέν, μπορεί να οδηγήσει στην "χρονική ανυπαρξία " μια κοσμικής περιοχή. ίσως προσωρινά, μέχρι...

την σύγκρουσή της μ'εναν άλλο, ενεργό Κόσμο)

.....

Το κλασσικό παράδειγμα με το εκκρεμές, εξηγεί κάποια πράγματα.

Η κινητική-θερμική που είναι η θετική ενέργεια έχει μια ιδιότητα διασταλτική-εκτατική, αλλά συντελεί και στην αύξηση

της εντροπίας του συστήματος.

Αντίθετα η αύξηση της δυναμική(ςαρνητικής) ενέργειας έχει την ιδιότητα, να οδηγήσει το σύστημα προς μια δυναμικά ευσταθή κατάσταση,

και στη μείωση της εντροπίας του,

δηλ. συγκρατεί και οργανώνει την ύλη σε δυναμικά δομημένα συστήματα(νησίδες μειωμένης αταξίας).

 

Το ερώτημα είναι:

Ποιάς είναι αυτός ο καθολικός και πρωτεργάτης Νόμος, με ποιές Διεργασίες "κούρδισε", μια πεπερασμένη Χωροχρονική

περιοχή, ώστε να εξελιχθεί στον παρόντα Κόσμο μας, και ποιό θα είναι το μέλλον του;

.....

(καλά , ξεχάστε το...)

[Heal]

Αντώνη καιρό είχαμε να σε δούμε, καλώς όρισες και πάλι!

 

Αναφορικά με τη χρήση του όρου κλειστό/ανοιχτό Σύμπαν γίνεται πολύ συχνά μια παρανόηση γιατί η ίδια λέξη χρησιμοποιείται για να περιγράψει δύο διαφορετικά πράγματα.

 

1. Στη θερμοδυναμική: Ο όρος κλειστό σύστημα αναφέρεται σε ένα σύστημα το οποίο δεν μπορεί να ανταλλάξει ενέργεια και εν γένει να αλληλεπιδράσει με το περιβάλλον του. Σε ένα τέτοιο σύστημα κάθε φορά που θα συμβαίνει μια μεταβολή ένα μέρος της ενέργειας που έχει θα μετατραπεί σε θερμότητα -η οποία είναι η πιο ακατάστατη μορφή ενέργειας. Ετσι θα αυξάνει συνέχεια η εντροπία του. Το Σύμπαν εξ ορισμού είναι ένα κλειστό σύστημα, από τη στιγμή που περιλαμβάνει τα πάντα δεν υπάρχει κάτι με το οποίο να αλληλεπιδράσει και να βρίσκεται εκτός αυτού (αν υπήρχε τότε δε θα ήταν Σύμπαν), έτσι η εντροπία του Σύμπαντος πάντα αυξάνεται και η ενέργεια θα μετατρέπεται σε θερμότητα.

 

2. Στη κοσμολογία. Το Σύμπαν όπως γνωρίζουμε διαστέλλεται, η βαρύτητα όμως δρα ανασταλτικά σε αυτή τη διαστολή (ενδεχομένως να υπάρχει κάποια μορφή ενέργειας στο Σύμπαν η οποία να δρα απωστικά και να επιταχύνει τη διαστολή, αλλά αυτό δεν αλλάζει σε κάτι το ζήτημα στο οποίο αναφερόμαστε). Στην ουσία λοιπόν έχουμ να λάβουμε υπόψιν μας τρια πράγματα: την ταχύτητα διαστολής, την κοσμολογική σταθερά όπως ονομάζεται η αιτία την επιτάχυνσης στη διαστολή και την βαρύτητα η οποία τείνει να επιβραδύνει την διαστολή. Αυτά τα τρία μεγέθη μπορούν να παραμετροποιηθούν αριθμητικά και μετά από υπολογισμούς να βρεθεί προς τα που γέρνει η πλάστιγγα. Αν η βαρύτητα κερδίσει τότε η διαστολή θα επιβραδυνθεί, θα σταματήσει και θα αρχίσει η συστολή του Σύμπαντος, για αυτή την περίπτωση χρησιμοποιείται ο όρος ΚΛΕΙΣΤΟ, διαφορετικά το Σύμπαν θα είναι ΑΝΟΙΧΤΟ και θα διαστέλλεται επ' άπειρον. Τα παρατηρησιακά δεδομένα συνηγορούν σε ένα ανοιχτό Σύμπαν που επιταχύνεται.

[Goedel]

Αγαπητέ Heal,

 

Χαίρομαι κι εγω που συνομιλούμε και πάλι. Οι παρατηρήσεις σου είναι πολύ ορθές και καλώς τις έκανες διότι στην ίδια παράγραφο ανέφερα την έννοια του κλειστού Σύμπαντος τόσο από την θερμοδυναμική άποψη του όρου όσο και από την Κοσμολογική κάτι που μπορεί να μπέρδεψε κάποιους από τους αναγνώστες.

Δεδομένων και των παρατηρήσεων σου θα μπορούσαμε να πούμε ότι η απάντηση στην αρχική ερώτηση του Θέμη θα μπορούσε να είναι ότι αυτές οι δυο έννοιες του όρου κλειστό σύστημα δεν έχουν καμία σχέση μεταξύ τους γι'αυτό και η Κοσμολογική κλειστότητα (μετρικός όρος) δεν επηρεάζει σε τίποτα την θερμοδυναμική μοίρα του Σύμπαντος η οποία οφείλεται στην θερμοδυναμική έννοια του κλειστού συστήματος.

 

φιλικούς χαιρετισμούς,

Αντώνης

[ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ]

Μιας και αναφερομαστε στην θερμοκρασια του συμπαντος,εχω μια απορια.

Υπαρχει θερμοκρασια στο κενο,αφου δεν υπαρχει τιποτα εκει που να εχει κινητικη η αλλης μορφης ενεργεια?Το συμπαν βεβαια δεν ειναι κενο,ομως με την διαστολη του δεν τεινει προς το κενο,αρα προς τη χαμηλοτερη δυνατη θερμοκρασια

[θέμης]

Παιδια ευχαριστω για το ενδιαφερον και τις απαντησεις σας.

Το προβλημα ειναι οτι τα ειχα μπερδεψει λιγο τα πραγματα και τωρα αρχιζω να βαζω τα πραγματα στη θεση τους.

Αν καταλαβαινω τωρα η διαστολη του συμπαντος δεν εχει σχεση με τη θερμοκρασια του μεσοαστρικου χωρου και των συστατικων του

συνεπως αν το συμπαν διασταλει για ας πουμε αλλα 20 δισεκατομυρια χρονια δεν θα αλλαξει απο αυτο το γεγονος αλλα απο την οποια εξελιξη εχουν τα αστρα. και γενικοτερα η υλη στις διαφορες συγκεντρωσεις της.

[Heal]

Υπαρχει θερμοκρασια στο κενο,αφου δεν υπαρχει τιποτα εκει που να εχει κινητικη η αλλης μορφης ενεργεια?

 

Γεια σου Λεωνίδα,

 

Όπως έγραψε ο Αντώνης παραπάνω, η θερμοκρασία στο διάστημα δεν έχει την έννοια που αισθανόμαστε εμείς το ζεστό ή το κρύο.

 

Αν μιλάμε για τη θερμοκρασία ενός αερίου (ή πλάσματος) έχει να κάνει με το πόση είναι η μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων που το αποτελούν. Στο σύμπαν ακόμη και στο αραιό μεσοαστρικό υλικό υπάρχει ένα σωματίδιο ανά κυβικό εκατοστό, ο αριθμός αυτός μειώνεται κατά αρκετές (3-4) τάξεις μεγέθους για το μεσογαλαξιακό αέριο. Με αυτό τον τρόπο (μετρώντας τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων) μπορούμε ακόμη και σε ένα αραιό αέριο να ορίσουμε τη θερμοκρασία.

 

Τώρα για τη θερμοκρασία του Σύμπαντος με βάση την ακτινοβολία μικροκυμάτων όπως ανέφερε και παραπάνω ο Αντώνης μπορούμε να πούμε τα εξής: Ένα μέλαν (μαύρο) σώμα που δεν ανακλά καμιά ακτινοβολία και έχει μια μη μηδενική θερμοκρασία θα εκπέμπει λόγω αυτής του της θερμοκρασίας του ένα συγκεκριμένο φάσμα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου έχει ακριβώς αυτή τη μορφή, δηλαδή αν μελετήσουμε το φάσμα της είναι σαν την ακτινοβολία ενός μέλανος σώματος θερμοκρασίας 2.7 Κέλβιν. Αυτό μας επιτρέπει να λέμε ότι αυτή είναι η θερμοκρασία του Σύμπαντος.

 

Δηλαδή δεν αποτελεί τη θερμοκρασία κάποιου αερίου το οποίο υπάρχει διάχυτο στο Σύμπαν, αλλά πρόκειται για τη θερμοκρασία της ακτινοβολίας που λαμβάνουμε από όλες τις κατευθύνσεις σε κάθε σημείο του Σύμπαντος.

 

Το συμπαν βεβαια δεν ειναι κενο,ομως με την διαστολη του δεν τεινει προς το κενο,αρα προς τη χαμηλοτερη δυνατη θερμοκρασια

 

Τελικά έτσι περίπου γίνεται αλλά όχι επειδή το σύμπαν γίνεται πιο αραιό αλλά επειδή γίνεται πιο μεγάλο. Μια όμορφη εικόνα δίνει ο Βασίλης Ξανθόπουλος στο βιβλίο του περί Αστέρων και Συμπάντων. Ας φανταστούμε ότι έχουμε ένα κύβο ακμής α, μετά από κάποια χρόνια λόγω της κοσμολογικής διαστολής θα έχει μεγαλύτερη ακμή α', και μέσα σε αυτό τον κύβο έχουμε παγιδευμένο ένα στάσιμο κύμα, αν μεγαλώσει ο κύβος το στάσιμο αυτό κύμα θα έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος, έτσι και το φως θα μετατοπιστεί προς ακόμη μεγαλύτερα μήκη κύματος δηλαδή μικρότερες ισοδύναμες θερμοκρασίες.

 

 

Αν καταλαβαινω τωρα η διαστολη του συμπαντος δεν εχει σχεση με τη θερμοκρασια του μεσοαστρικου χωρου και των συστατικων του

συνεπως αν το συμπαν διασταλει για ας πουμε αλλα 20 δισεκατομυρια χρονια δεν θα αλλαξει απο αυτο το γεγονος αλλα απο την οποια εξελιξη εχουν τα αστρα. και γενικοτερα η υλη στις διαφορες συγκεντρωσεις της

 

Γεια σου Θέμη,

 

Μπορείς να ξαναγράψεις τι ακριβώς εννοείς στην παραπάνω παράγραφο, γιατί έχω μπλεχτεί λιγάκι και δε καταλαβαίνω ακριβώς το συλλογισμό σου.

 

Φιλικά,

 

Κώστας

[θέμης]

Heal αυτο που εχω στο μυαλο μου ειναι οτι η διαστολη του συμπαντος δεν προκαλει μειωση της θερμοκρασιας των "συστατικων του μεσοαστρικου χωρου" δηλαδη των ατομων τα οποια στις συγκεντρωσεις τους δημιουργουν τα νεφελωματα και σωματα συμπαγη οπως αστεροειδη πλανητες η αστρα.

Ειχα την εντυπωση οτι καθως διαστελεται το συμπαν προκαλει και μειωση της θερμοκρασιας στην υλη.

Οταν αρχισε το υπερπυκνο αρχικο "σημειο" να διαστελεται και καθως ο χωρος μεγαλωνε μειωθηκε η θερμοκρασια απο δισεκατομυρια βαθμους στους 2.73 Κελβιν και αυτη η μειωση οτι θα παρεσυρε σε βαθος χρονου και στα ατομα να φτασουν το απολυτο μηδεν και δημιουργησουν το συμπυκνωμα Bose-Ainstein.

Δηλαδη καθως φαινεται να "κρυωνει" το συμπαν με την ακτινοβολια υποβαθρου να φτανει σε θερμοκρασια κοντα στο απολυτο μηδεν ετσι και η υλη λογω αυτου του γεγονοτος θα "κρυωσει" και θα εχουμε συμπυκνωμα Bose-Ainstein.

Σε μπερδευει περισσοτερο η δικη μου αδυναμια να εκφρασω αυτο που εχω στο μυαλο μου παντως η τελευταια απαντηση σου μου ξεκαθαρισε το θεμα και εβαλε καποια πραγματα στη σωστη τους θεση μεσα στο μυαλο μου τα οποια ειχα καταλαβει λαθος.

Ευχαριστω πολυ παιδια.

[ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ]

Οπως παντα φιλε HEAL,ησουνα ουσιαστικος και κατατοπιστικος.Σε ευχαριστω πολυ για τις πολυτιμες γνωσεις σου.

[Heal]

Λεωνίδα, ευχαριστώ πολύ για τα καλά σου λόγια!

 

Θέμη από ότι κατάλαβα ξεκαθάρισε το ζήτημα, αν μένει κάτι ανοιχτό πάντως αξίζει τον κόπο να συζητηθεί!

 

Πολύ φιλικά,

 

Κώστας