Astronomie

La mort thermique éventuelle de l'univers est-elle due à l'expansion de l'univers ?

La mort thermique éventuelle de l'univers est-elle due à l'expansion de l'univers ?


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Je lis sur l'accélération de l'expansion de l'univers et quelque chose m'a frappé. L'observation que les choses plus loin s'accéléraient plus rapidement et que les premières observations donnaient l'impression que nous étions situés au centre de l'univers.

Plus précisément, il semble que l'univers lui-même soit en expansion et non que les choses dans l'univers s'éloignent les unes des autres. Au lieu de cela, il semble que l'expansion elle-même crée plus d'espace entre les contenus.

Récemment, j'ai aussi vu une vidéo incroyable sur la mort éventuelle de tout dans l'univers. Cela me semble étrange parce que, comme je le comprends, l'énergie et la matière ne disparaissent pas, elles changent simplement.

Et cela m'a fait penser, et si cette éventuelle mort thermique de l'univers était simplement cette expansion qui finit par tout déchirer jusqu'à ce que chaque particule soit simplement trop éloignée pour interagir.

Fondamentalement, à mesure que les choses progressent, l'expansion affectera le contenu de l'univers même jusqu'au niveau des particules.

Est-ce le cas ? Ou ai-je mal compris ce sujet ?


D'après ce que je comprends, la mort thermique de l'univers est une conséquence de l'entropie, pas de l'expansion. Tous les processus entraînent le déplacement d'une certaine énergie vers une entropie plus élevée. Bien que l'univers observable soit un système ouvert, l'univers entier est un système isolé, donc à mesure que de plus en plus d'énergie se déplace vers une entropie plus élevée au fil du temps, l'univers finira par atteindre un état où aucun travail ne peut être effectué.


Prenez un ballon et gonflez-le jusqu'à ce qu'il soit ferme. Ensuite, prenez un stylo souple qui ne fera pas éclater le ballon et marquez beaucoup de points partout, assez régulièrement espacés. Le ballon est l'univers et les points sont les galaxies. Placez maintenant une fourmi sur l'une des galaxies et commencez à gonfler davantage le ballon. Du point de vue de la fourmi, sa galaxie est stationnaire et au centre, avec toutes les autres galaxies qui s'éloignent et les galaxies les plus éloignées s'éloignent le plus rapidement de toutes.

Posez ensuite une fourmi sur l'une des autres galaxies et essayez de visualiser la situation telle qu'il la voit. Cette deuxième fourmi se verra également au centre de l'univers avec toutes les autres galaxies s'éloignant, la plus éloignée s'éloignant le plus rapidement de toutes. Peu importe le point ou la galaxie sur laquelle vous placez la fourmi, l'image sera toujours la même. Il y a une force élastique dans le ballon qui essaie toujours de l'affaisser, mais l'expansion résiste à cette force. Son pendant à l'échelle galactique est la gravité, qui essaie toujours de résister à l'expansion et la ralentit progressivement. Jusqu'à récemment, on pensait que la gravité finirait par gagner et que l'univers s'arrêterait et s'effondrerait sur lui-même pour devenir un univers en contraction et décalé vers le bleu, accélérant progressivement et se précipitant vers la destruction dans ce qu'on appelait le Big Crunch. Mais ensuite, l'énergie noire a jeté une clé dans les travaux.

L'énergie noire est une force mystérieuse qui, selon les astronomes, accélère trop l'expansion pour que la gravité la ralentisse et l'arrête. Les observations et les mesures du redshift des supernovae distantes de type 1a les ont amenés à cette conclusion. Cependant, les mesures sont difficiles à faire et à interpréter, il y a donc toujours une possibilité d'erreur. Il introduit également de nouvelles difficultés, telles qu'un univers unique sans cause et qui continuera à s'étendre pour toujours dans le néant noir de l'espace, rendant impossible le Big Crunch et le Big Bounce qui suit si les interprétations actuelles des données s'avèrent être correct. Le modèle Big Crunch n'a pas été entièrement abandonné, bien que l'énergie noire soit la théorie privilégiée à l'heure actuelle. L'énergie noire a l'inconvénient que personne ne peut expliquer d'où elle vient ou où elle s'est cachée, et elle contrevient également à la 1ère loi de la thermodynamique. Certaines personnes disent que la 1ère Loi ne s'applique pas à une échelle cosmique, mais cela ressemble à une plaidoirie spéciale.

La mort thermique de l'univers, comme le dit called2voyage, est un effet d'entropie dû à la 2e loi de la thermodynamique, qui, pour une raison quelconque, ne peut pas être abandonnée à l'échelle cosmique, bien que la 1re loi le puisse. Contrairement à la 1re loi, la 2e loi a plus d'une douzaine de formulations différentes. Du point de vue de l'énergie noire, de l'expansion accélérée, c'est de la mort froide de l'univers dont nous parlons, car le néant noir vers lequel il se dirige est également extrêmement froid.


La mort thermique éventuelle de l'univers est-elle due à l'expansion de l'univers ?

Premièrement, je ne suis ni physicien ni astronome, mais j'aime simplement lire des livres de vulgarisation scientifique, comme ceux du professeur Sean Carroll.

Il y a une idée qui dit oui, peut-être, et vice-versa.

Si l'énergie du vide existe de manière homogène dans tout l'espace et a une pression négative, cela aiderait à expliquer pourquoi l'expansion de l'univers s'accélère. Dans l'espace vide où il n'y a rien d'autre que l'énergie du vide, cela aurait un effet répulsif et éloignerait l'autre espace vide, créant plus d'espace vide.

Dans le nouvel espace vide, il y aura toujours l'énergie du vide, accélérant le processus.

Dans le système de l'univers, les systèmes plus petits comme les galaxies avec de la matière et de la matière noire maîtrisant l'énergie du vide, ils resteront intacts, mais l'espace vide entre eux et les autres galaxies continuera de s'étendre.

D'une certaine manière, je pense que cela accélère la mort par la chaleur, car finalement chaque galaxie sera si isolée par l'expansion qu'elle ne pourra plus atteindre aucune autre galaxie une fois que l'expansion aura atteint un point au-delà duquel la lumière venant depuis ou vers elle pourrait voyager, étant donné sa vitesse a une limite.

En fait, cela crée un nouveau système avec un horizon observable de la taille d'un univers à part entière. Mais avec beaucoup moins d'énergie. Au lieu d'avoir toute l'énergie de l'univers, il n'a que l'énergie de sa galaxie et de l'espace vide jusqu'à son horizon observable. Son énergie de rayonnement se diluerait également plus facilement.

Comme l'a souligné Call2voyage, l'entropie augmentera toujours, et une façon de le faire est de trouver l'équilibre thermique. Ainsi, lorsque la petite quantité d'énergie dans la galaxie voit son volume remplacé par un espace vide, il lui serait beaucoup plus facile de trouver un équilibre thermique que si elle se trouvait dans un volume avec d'autres galaxies et des plaques de matière noire avec lesquelles interagir.

En ce qui concerne la raison pour laquelle cette mort thermique pourrait conduire à l'accélération de l'univers, il s'avère que même lorsque l'univers est en équilibre thermique, il a toujours une température supérieure à zéro en raison des fluctuations quantiques des particules et des anti-particules qui apparaissent et hors d'existence.

Compte tenu d'un laps de temps inimaginable, au lieu d'une simple particule et antiparticule fluctuant dans l'existence, quelque chose de plus complexe pourrait émerger, comme un crayon, ou un cerveau de Boltzmann, ou un autre univers.

Cependant, ceux-ci semblent aller vers un état d'entropie inférieur, allant à l'encontre de la deuxième loi de la thermodynamique.

Au lieu de cela, ce serait beaucoup plus facile1 pour qu'un inflaton fluctue dans l'existence et provoque cet événement soudain de faible entropie, soit en fait un moyen d'augmenter l'entropie.

L'inflaton a une densité d'énergie extrêmement élevée et se développe rapidement. Au fur et à mesure qu'il se gonfle, sa densité énergétique diminue progressivement. Si je comprends bien, cette diminution n'est pas une relation directe avec l'augmentation du volume de l'espace, mais simplement la façon dont l'inflaton se comporte.

À un moment donné, la densité d'énergie diminue à un point où l'énergie se transforme en les types de champs d'énergie que nous connaissons, et éventuellement en particules. C'est également à ce moment-là que le gonflage s'arrête et que le réchauffement, la baryogénèse et la recombinaison se produisent, laissant derrière eux un fond de micro-ondes cosmique ; le moment où l'univers s'est suffisamment refroidi pour devenir transparent (alors qu'avant l'empreinte du CMB, l'univers était trop chaud et dense pour que la lumière ne heurte pas quelque chose).

Ce qui est intéressant à propos de cette idée, c'est qu'elle permet à l'entropie d'augmenter toujours en prenant l'état d'entropie maximum de l'univers (mort par la chaleur), et de l'augmenter davantage avec une fluctuation quantique d'une particule d'inflaton - une fluctuation beaucoup plus probable qu'un cerveau de Boltzmann ou un autre univers et créer un autre big bang.

Parce que la densité d'entropie du fond est si faible, il est plus facile de fluctuer dans un petit patch proto-inflationniste que dans un univers qui ressemble au nôtre aujourd'hui.1

Ce nouvel univers, lui aussi, finira par rencontrer sa mort thermique et trouver l'équilibre thermique ; créer l'environnement pour qu'un autre inflaton fluctue en un autre big bang et continue d'augmenter l'entropie. Avec suffisamment de temps, cela semble impliquer qu'il y aura un nombre infini d'univers en raison d'une entropie toujours croissante.

Dans lequel nous nous trouvons serait un mystère, mais ce qui compte à ce sujet, c'est qu'il expliquerait pourquoi l'univers a commencé dans un état de faible entropie ; il a en fait commencé à partir d'un état d'entropie maximale, mais a fluctué vers une entropie faible avec une fluctuation quantique relativement simple.

Nous pensons donc que l'inflation fournit des conditions initiales naturelles pour l'univers que nous voyons, une fois que nous le plaçons dans le contexte approprié d'un espace-temps plus grand qui essaie obstinément d'augmenter son entropie.1

En raison de la nature aléatoire des fluctuations quantiques, ce nouvel univers sera différent du nôtre. Il sera toujours largement homogène et aura un CMB qui semble aussi lisse que le nôtre, mais ce ne sera pas un doublon du nôtre.

Les références:

Carroll, S.M., Che, J. (2005) L'inflation fournit-elle des conditions initiales naturelles à l'univers ?


Mort de chaleur prévue de l'univers

Dans son documentaire provocateur « Merveille de l'univers » (
) Le professeur Brian Cox explique la pensée derrière les prédictions actuelles de la "mort thermique de l'univers". Il explique les prédictions par l'effet de la deuxième loi de la thermodynamique selon laquelle l'univers passe progressivement d'un état ordonné (faible entropie) à un état de désordre (forte entropie). Il déclare:


La dernière matière restante dans l'univers résidera dans les naines noires. On peut prédire comment ils finiront leurs jours. La dernière matière de l'univers s'évaporera et sera emportée dans le vide sous forme de rayonnement ne laissant absolument rien derrière.


Il ne restera plus un seul atome, il ne restera que des particules de lumière et des trous noirs. Après une période inimaginable même les trous noirs se seront évaporés l'univers ne sera plus qu'une mer de photons tendant progressivement vers la même température à mesure que l'expansion de l'univers les refroidit vers le zéro absolu.


L'histoire de l'univers prendra fin. Pour la première fois de sa vie, l'univers sera permanent et immuable. L'entropie cessera enfin d'augmenter car le cosmos ne pourra plus se désorganiser. Rien ne se passe et cela n'arrive pas pour toujours. Il n'y a aucune différence entre le passé présent et le futur, rien ne change, la flèche du temps a tout simplement cessé d'exister.


C'est un fait incontournable inscrit dans les lois de la physique que le cosmos entier mourra, toutes les étoiles s'éteindront, éteignant la possibilité de vie dans l'univers.

Concilier la mort thermique prévue de l'univers avec l'état initial


L'hypothèse semble être que la singularité dont on pense que l'univers est né était un état ordonné (faible entropie) et que depuis le big bang, l'entropie augmente avec le résultat final inévitable que toute la matière sera convertie en énergie qui puis refroidir au zéro absolu après quoi l'entropie sera à sa valeur maximale et rien ne se produira dans l'univers.


Les prédictions semblent être correctes selon la deuxième loi de la thermodynamique. On peut imaginer un univers en constante expansion dans lequel toute son énergie thermique est dissipée jusqu'à ce qu'il atteigne la température zéro absolu, après quoi tous les événements cesseront.


Il y a des difficultés fondamentales à accepter cet état final de l'univers.


Premièrement, il est extrêmement déprimant et contre-intuitif pour les humains d'envisager un univers dans lequel il n'y a aucune possibilité de vie et où aucun événement ne se produira jamais. Cependant cette difficulté n'exclut pas un tel état final de l'univers.


La deuxième et plus importante difficulté pour accepter cet état final est de concilier l'état final prédit de l'univers avec les conditions initiales actuellement acceptées de l'univers avant le big bang.


Les conditions initiales de l'univers avant le big bang sont supposées être une singularité de densité infinie et de volume nul qui, selon la deuxième loi de la thermodynamique, serait considérée comme un état hautement ordonné avec une faible entropie. La question se pose de savoir comment la singularité est arrivée dans cet état et ce qui l'a amenée à s'étendre soudainement si rapidement dans l'univers observable.


La singularité ne peut avoir existé que pendant une période de temps finie, sinon elle n'aurait pas pu s'étendre soudainement.


Comme dans l'état final prédit de l'univers à une température de zéro absolu, aucun événement ne peut se produire sans événements pour précipiter de tels événements.


En supposant que la singularité soit un système clos sans rien à l'extérieur (pas d'espace, pas de matière, pas d'énergie, pas d'événements), l'expansion ne peut s'être produite qu'à la suite d'événements à l'intérieur de la singularité. Alternativement, en supposant qu'il n'y ait pas d'événements à l'intérieur de la singularité, l'expansion ne peut s'être produite qu'à la suite d'événements en dehors de la singularité.


Il existe un nombre fini pour toutes les permutations possibles d'événements qui auraient pu précipiter l'expansion. Il s'ensuit qu'il doit y avoir eu des événements antérieurs à l'existence de la singularité en tant que singularité. En d'autres termes, la singularité doit être née d'un état antérieur de son contenu.


En supposant une quantité finie de matière dans la singularité (et les états précédents de la singularité), toutes les permutations possibles d'événements, y compris la séquence d'événements dans notre univers actuel constituant la "mort thermique de l'univers" prédite se seraient déjà produites avant le grand claquer.


De là, il s'ensuit que soit la "mort par la chaleur de l'univers" prédite n'est pas possible, soit qu'elle est fondée sur un ensemble de données incorrect ou que la deuxième loi de la thermodynamique est incomplète.


Les merveilles du rock progressif-psych Pennies By The Pound lancent le LP « Heat Death of the Universe »

Rockers psychédéliques finlandais Des centimes à la livre ont sorti leur album « Mort par la chaleur de l'univers » passant par Lilith Records et c'est en effet une merveilleuse affaire, qui ravira les fans de rock progressif, de rock classique et de rock psychédélique. Et c'est beaucoup de haricots, c'est! Originaires de la capitale finlandaise d'Helsinki (une source inattendue de musique avec un son si britannique), nous pouvons dire que Pennies By the Pound devrait être sur le radar de tout le monde comme un album incontournable de 2021 et un groupe à surveiller à l'avenir.

Lorsque vous réaliserez qui a contribué à faire de cet album le chef-d'œuvre qu'il est, vous ne serez pas surpris du niveau d'expertise qui a été consacré à cette entreprise. Maîtrisé par Conduire leader Marc Jardinier à son OX4Sound Studio près d'Oxford, ce long player a été produit, enregistré et mixé par Rauli 'Rake' Eskolin, un producteur finlandais plutôt accompli qui a travaillé sur plus d'une douzaine de disques n°1 en Finlande au cours des 20 dernières années.

Le son de Pennies By The Pound mélange le rock progressif des années 80 et le rock alternatif des années 90 et du début des années 2000 - essentiellement fortement influencé par la guitare avec une touche de claviers… De gros refrains, quelques solos de guitare et de clavier et des arrangements grandioses.

« Sur le plan des paroles, il y a un thème vague sur l'album sur la façon dont les gens continuent de se distancer socialement des autres (même sans ou avant la pandémie) en raison de l'influence des médias sociaux et peut-être d'Internet en général. Le titre de l'album est un clin d'œil à cela, la "mort thermique de l'univers" étant l'absence et la fin éventuelle des relations sociales réelles entre les gens », explique Johannes Susitaival.

Pennies by the Pound a été formé en 2016 par Johannes Susitaival en tant que projet solo, mais il est rapidement devenu un trio impliquant des musiciens de ses anciens groupes. Avant cela, le groupe a prévisualisé la piste principale 'Indigo hurle', avec la vidéo des paroles d'accompagnement.

Alors qu'il faisait encore partie d'un groupe de punk rock, Johannes a commencé à explorer des avenues musicales assez différentes, ce qui a conduit à l'autoproduction EP ‘Bloodshed and the Blinding Sunlight’ en 2018. Ayant trouvé leur producteur idéal après plusieurs années de recherche, ils ont commencé à enregistrer des démos en 2019 pour ce qui allait devenir cet album. En raison de la pandémie, ils ont finalement pu enregistrer ces morceaux à l'automne 2020.

"Cet album est enraciné dans le fait que je me suis beaucoup intéressé au Marillion des années 80 il y a quelques années, en particulier au LP" Clutching at Straws ". Vous pouvez certainement entendre l'influence sur le disque, mais il y a aussi beaucoup de Rush des années 80, agrémenté d'influences contemporaines comme Muse et Radiohead. En tant qu'artiste, j'ai toujours hésité à faire des disques qui sonnent comme les précédents, donc le son continue d'évoluer », explique Johannes Susitaival.

«Je voulais faire un disque qui soit à la limite du ridicule, à certains égards, et certainement pas très contemporain. Et puis, pour la première fois de ma vie, j'ai eu la chance de travailler avec un producteur, dont j'admire le travail depuis le début du millénaire et cela a définitivement influencé l'album et son son ».

le « Mort par la chaleur de l'univers » l'album est sorti maintenant. Il peut être obtenu directement auprès du groupe via Camp de bande, ainsi que les plates-formes standard comme Pomme Musique et Spotify.

LISTE DES PISTES
01. Les Eaux
02. Matière étrange
03. Strange Stars (plus proche de la vérité que de la beauté)
04. 139
05. Les cris indigo
06. Horizon de San Francisco
07. Mort par la chaleur

CRÉDITS
Johannes Susitaival – chant, batterie, claviers, guitare rythmique
Vesa Ranta – guitare solo, guitare rythmique
Tomi Laaksonen – guitare basse
Rauli Eskolin - claviers supplémentaires, chœurs sur la piste 6
Alexander Meaney - guitare solo supplémentaire sur la piste 5
Kaisa Ranta - voix supplémentaires sur les pistes 3 et 7, choeurs sur la piste 6
Toutes les chansons écrites par Johannes Susitaival, à l'exception de la piste 5 écrite par Johannes Susitaival et Mikko Maksimainen
Tous les arrangements de Pennies by the Pound et Rauli Eskolin
Produit, enregistré et mixé par Rauli « Rake » Eskolin
Enregistré à E-Studio, Sipoo, Finlande et Soundtrack Studio, Porvoo, Finlande
Masterisé par Mark Gardener dans OX4 Sound Studio près d'Oxford
Photographie par Henry Söderlund


Courir aux vapeurs cosmiques

Les étoiles brûlent en fusionnant de l'hydrogène en hélium dans leur noyau. Lorsqu'une étoile moyenne, de la taille de notre soleil ou un peu plus lourde, a épuisé tout son hydrogène, il n'y a pas assez d'énergie pour contrer la propre gravité de l'étoile, et le noyau commence à se contracter tandis que les couches externes se dilatent considérablement. Au fur et à mesure que le noyau rétrécit, les pressions et les températures augmentent, permettant aux éléments plus lourds de fusionner. L'étoile perd finalement ses couches externes, et ce qui reste forme un objet ultra-dense de quelques milliers de kilomètres de diamètre, une naine blanche.

Sur une période de milliers de milliards à des centaines de milliards d'années, les naines blanches évacuent toute chaleur restante, et les restes gelés sont parfois appelés naines noires. Mais même si les naines noires sont froides et petites, ce qui leur permet de rester stables pendant d'immenses périodes de temps, les calculs de Caplan montrent que la fusion nucléaire peut toujours avoir lieu grâce à un phénomène connu sous le nom de tunnel quantique.

À l'intérieur des noyaux des naines noires, les noyaux des atomes individuels ont chacun une charge positive, ils se repoussent donc comme les pôles d'un aimant. Mais selon la théorie quantique, chaque noyau agit à la fois comme une onde et comme une particule. Grâce à cette propriété ondulatoire, un noyau va parfois « passer en tunnel » à travers la barrière de répulsion qui le sépare de son voisin de charge similaire.

«Nous pensons aux naines blanches comme à ces objets totalement inertes», explique Marten van Kerkwijk, astrophysicien à l'Université de Toronto qui n'a pas participé à l'étude. "C'est vraiment chouette de penser que ces étoiles silencieuses et mortes peuvent continuer à fusionner."

Sur plusieurs milliers de milliards d'années, ces réactions de fusion super lentes produiront l'élément lourd fer, selon Caplan. Le processus libérera également des positons, qui sont similaires aux électrons mais ont une charge positive. Lorsque ces positons rencontrent des électrons dans le noyau de l'étoile, ils s'annihilent mutuellement. Sans ces électrons et la pression qu'ils exercent, la naine blanche elle-même ne pourra plus surmonter la force de la gravité. Il continuera à rétrécir jusqu'à ce qu'il « rebondisse » vers l'extérieur dans une explosion, semblable à une supernova traditionnelle.

Caplan note que seules les étoiles naines blanches les plus lourdes, celles dont la masse est supérieure à environ 1,2 fois celle du soleil, peuvent subir une telle explosion. Même ainsi, une explosion de naine blanche sera le destin d'environ un pour cent des quelque 10 23 étoiles qui existent aujourd'hui, dit-il.

Avant les explosions, les naines noires fusionnant silencieusement ne libéraient aucune lumière visible. "Vous ne le verriez même pas devant vous, jusqu'à ce qu'il explose", dit Caplan.

Si la matière elle-même est instable, cependant, les restes stellaires tels que les naines blanches pourraient ne pas rester assez longtemps pour que ce lent processus de fusion ait lieu. Les physiciens ont émis l'hypothèse que les éléments constitutifs subatomiques de la matière appelés protons pourraient se désintégrer sur des périodes de temps extrêmement longues, de 10 31 à 10 36 ans. S'ils le font, les naines blanches pourraient s'évaporer avant d'avoir une chance d'exploser.

Mais tant que les protons restent dans les parages, "la physique de l'article [de Caplan] et ses résultats semblent être légitimes", déclare Fred Adams, astrophysicien à l'Université du Michigan et co-auteur du livre de 1999 Les cinq âges de l'univers : à l'intérieur de la physique de l'éternité, qui explore l'avenir à long terme de l'univers.

Alors que la mort par la chaleur est actuellement la théorie la plus largement acceptée sur la fin de l'univers, les astrophysiciens continuent de débattre d'un certain nombre d'alternatives. L'univers pourrait s'effondrer sur lui-même, avec toute la matière comprimée en un seul point, ce qui pourrait ensuite être suivi d'un autre big bang. Ou peut-être que l'expansion accélérée de l'univers se déroulera de manière à détruire l'espace lui-même, auquel cas les atomes individuels seront finalement déchirés.


Une prophétie effrayante : la mort thermique de l'univers

Il existe de nombreuses théories sur la fin de l'univers, aucun des scénarios n'étant particulièrement chaud et flou. Pour construire ces théories, les experts appliquent provisoirement les lois de la physique pour prédire le comportement des objets et des entités à travers les étendues inimaginables de l'espace. En particulier, la prédiction controversée de la mort thermique universelle repose principalement sur la deuxième loi de la thermodynamique, qui, selon certains experts, entraînera la conversion éventuelle de toute vie et de toute matière - toute l'existence - en énergie thermique.

L'objectif principal de la deuxième loi est l'entropie, ou la mesure du désordre dans un système physique. En bref, la loi stipule que l'entropie totale dans un système fermé doit toujours augmenter dans une certaine mesure irréversible. Les systèmes cherchent toujours à être dans un état plus désordonné, donc l'entropie totale de l'univers affiche une croissance continue et positive. En termes d'énergie, l'énergie thermique est plus désordonnée que l'énergie mécanique impliquée dans l'exécution du travail qui produit la chaleur. Ainsi, le résultat de la distribution d'énergie dans un système impliquant du travail favorise toujours la chaleur, il y aura toujours plus d'énergie thermique résultante que ce qui peut être reconverti en énergie mécanique. Petit à petit, tous les processus de travail et toutes les formes d'énergie sont irréversiblement convertis en un état plus désordonné sous forme de chaleur, tout cela grâce à cette tendance systématique à l'augmentation de l'entropie.

On ne sait pas si la température de l'univers atteindra le zéro absolu, ou simplement une température globale inférieure à la plage de températures actuelle, mais l'idée d'un refroidissement universel reste constante.

Une telle mort par la chaleur signifie que l'univers peut éventuellement ne contenir aucune énergie libre et utilisable pour les processus ou le travail thermodynamiques. En d'autres termes, toute énergie peut devenir de l'énergie thermique dans un univers allant vers l'équilibre thermique. Par définition, la chaleur est le transfert d'énergie, ce qui nécessite des zones ou des objets ayant des valeurs énergétiques différentes. Sans transfert d'énergie, l'équilibre thermique finira par entraîner une perte de chaleur, réduisant davantage la capacité d'activités thermodynamiques qui facilitent l'existence de la plupart de la vie et de la matière biologiques. En atteignant le maximum d'entropie, l'univers ne peut plus effectuer de travail, ni de processus physiques nécessitant un transfert d'énergie. Ironiquement, l'équilibre signifie que la température globale de l'univers s'approche asymptotiquement d'une température autour du zéro absolu, donnant à Heat Death son deuxième nom, le Big Freeze. On ne sait pas si la température de l'univers atteindra le zéro absolu, ou simplement une température globale inférieure à la plage de températures actuelle, mais l'idée d'un refroidissement universel reste constante.

Ces phénomènes reposent sur la théorie selon laquelle l'univers s'étend et grandit à l'infini au fil du temps. Cependant, la quantité d'entropie dans l'univers ne dépend pas directement de cette expansion. Au lieu de cela, la nature en expansion de l'univers signifie que l'univers ne peut pas s'effondrer prématurément sur lui-même en raison de l'attraction gravitationnelle, offrant ainsi suffisamment de temps pour la conversion relativement lente de toute l'énergie en énergie thermique. Au cours de cette période de temps, les étoiles peuvent s'estomper, les trous noirs prennent de l'importance, puis tous disparaissent, et les atomes se désintègrent, ne laissant rien d'autre qu'un vide avec des photons et des électrons largement séparés.

Différentes théories concernant la fin de l'univers et la vie connue existent sous la forme du Big Crunch, Big Rip et Big Change, entre autres.

Il faut noter que certains scientifiques refusent de supposer que les lois mêmes de la physique qui sont censées permettre la mort par la chaleur s'appliquent incontestablement à l'univers entier, en particulier avec la quantité d'aspects inconnus et physiquement déroutants de l'espace lointain. Que l'univers puisse ou non être considéré comme un système thermodynamique fermé, et comment exactement le travail effectué par les systèmes gravitationnels affecte l'entropie, reste discutable. De plus, différentes théories concernant la fin de l'univers et la vie connue existent sous la forme du Big Crunch, Big Rip et Big Change, entre autres.

Une caractéristique commune à tous ces scénarios est que la durée pendant laquelle ils se produisent, et donc le temps jusqu'à ce que l'univers devienne un cirque thermodynamique, est relativement immense. Le carburant des étoiles pourrait ne pas s'épuiser avant 120 000 milliards d'années supplémentaires, un laps de temps éclipsé par les 100 duodécillions (1040) d'années jusqu'à ce que les particules subatomiques se désintègrent. Dernier point, mais non le moindre, les trous noirs peuvent s'évaporer après 100 duotrigintillions (10100) ans. Les scientifiques se rendent compte que ce temps généreux laisse place à une spéculation continue et à des nuances imprévues dans la physique universelle. Pour ceux sur Terre qui se dirigent vers la saison hivernale, cependant, il peut être au moins un peu réconfortant de spéculer que l'univers est, en fait, en train d'augmenter son énergie thermique pour le moment.

Critiques de la physique moderne (1997). DOI : 10.1103/RevModPhys.69.337

Revue internationale des technologies de l'ingénierie, de la gestion et des sciences appliquées (2015). DOI : 10.13140/RG.2.1.4158.2485


26 Réponses 26

Je veux dire, littéralement. Comme dans "sortir de l'univers". La mort thermique de notre univers n'est par définition pas un événement survivable. C'est la mauvaise nouvelle. La bonne nouvelle, c'est que cela prend beaucoup de temps pour arriver. Ainsi, une société technologique a le temps de développer des solutions technologiques au problème.

Certaines choses qui pourraient fonctionner sont :

Passez dans un univers alternatif. La théorie du multivers est approuvée par un nombre étonnamment élevé de physiciens éminents. Supposons donc que les physiciens aient raison, qu'il existe plusieurs univers, qu'au moins certains d'entre eux ont encore quelques milliers de milliards d'années quand notre univers s'arrête, et que la science a avancé au point où il est possible de voyager entre les univers à volonté. Pourquoi lutter pour survivre dans un univers mourant alors que vous pouvez simplement déménager à côté et recommencer sur une nouvelle planète ?

Retournez à une époque précédente dans l'univers actuel. La théorie du multivers n'a donc pas fonctionné malgré ses approbations importantes, peu importe? Peut-être que les trous de ver sont réels et capables de traverser à la fois l'espace et le temps. S'ils le sont, il est plausible qu'une société technologique apprenne à les contrôler avant que la mort thermique de l'univers ne se produise. Et s'ils font cela, ils peuvent les utiliser pour voyager à n'importe quel endroit et heure souhaités dans l'univers actuel. Ainsi, ils peuvent simplement choisir un moment plus hospitalier et y aller. Mais cela pourrait conduire à des dilemmes cycliques intéressants car les générations répétées continuent de remonter dans le temps pour éviter de faire face à la mort thermique de l'univers (seulement pour trouver une génération suivante déjà campée dans l'immobilier de leur choix).

Sautez dans un trou noir. Donc, les multivers et les trous de ver se sont avérés être de fausses suppositions que nous sommes foutus. Mais pas besoin d'attendre pour mourir d'une mort glaciale. Au lieu de cela, trouvez le trou noir le plus proche (ou utilisez votre stock d'appareils apocalyptiques pour en créer un) et lancez-vous. Au moins, vous pouvez sortir selon vos propres conditions. Et qui sait, peut-être que les trous noirs sont réellement survivables ou vous transporteront dans un endroit un peu moins condamné. À tout le moins, ce ne sera pas ennuyeux et peut-être que la dilatation du temps relativiste vous donnera une bonne vision des derniers instants de l'univers.

Inviter des invités

Une sorte d'inversion de l'approche précédente, mais peut-être que des multivers existent, mais nous ne sommes pas en mesure de transporter en toute sécurité des êtres vivants de notre univers à un autre. Cela ne signifie pas nécessairement que nous ne pouvons pas attraper un soleil frais ou deux de temps en temps. Vous savez, juste assez pour garder une petite braise allumée dans notre univers.

La mort par la chaleur ne se produit pas tant que vous n'atteignez pas l'entropie maximale, ce que vous pouvez retenir indéfiniment si vous êtes capable d'attirer même des amas de matière relativement petits (par exemple, de l'ordre d'une étoile de classe M) milliards d'années. Si vous avez la technologie et une source d'énergie pour cela (la grande question est de savoir s'il est possible de tirer une étoile d'un univers à un autre en utilisant moins l'énergie que l'étoile générera au cours de sa durée de vie utile), vous pouvez l'attendre.

À bien y penser, vous pouvez l'attendre malgré tout, car la mort thermique de l'univers ne peut se produire que bien après que toute forme de vie à sang chaud ait cessé de fonctionner. Le plus que vous puissiez observer est le prélude.

Par définition la mort thermique est l'état où vous ne pouviez plus rien faire. Toutes les actions que vous faites avant cela ne font que venir plus tôt.

Meilleure stratégie : Ne bougez pas, ne faites absolument rien. (j'aime bien cette stratégie)

Pour les civilisations high-tech, je vous recommande d'éteindre les étoiles. They produce entropy really fast. In general, stop things from changing.

Transforming energy from one form to another always produce entropy. (the "heat" in heat death). To survive as long as possible you must minimize the consumption of energy.

Hard physics answer

I think the question is fundamentally ill-posed. As long as there are humans alive somewhere, the universe is millions to the power of millions of years away from the "heat death" (which is not at all an agreed-upon or well-understood thing).

The heat death (if we assume it is well-defined) is definitely not "when the last star fades away". It's waaaay later than that, at least after the final supermassive black hole has evaporated due to Hawking radiation, which would take on the order of 10$^<100>$ years after the last star dies.

Hack the Universe

The universe is just a simulation running on a super computer somewhere. Exploit a bug so that you can get more energy/matter.

I think the question implies a paradox that can't occur. The heat death of the universe is not when the last star goes out, it's when the universe reaches maximum entropy.

By definition then, there's no way of 'surviving' the event, because you'd have to be dead in the first place for the condition to have been reached. Dead, decomposed and the energy you released into the ground dissipated universally. Vous avez eu l'idée.

But lets assume the question is: can a civilization survive the extinguishing of the last star. Well, yes. Aside from any local reserves of fissile material, the planets themselves are still orbiting, so there's still masses (sic) of energy sitting in gravitational wells, waiting to be harvested. And that dead star is still rotating the galactic center, and that's still caught up in some amazingly long range interactions with other galaxies. And so on. Extracting usable work from all this energy will be a significant challenge however, but if the motivation is there.

Depends on your exact definitions and assumptions.

First you are assuming "heat death" as the Ultimate fate of the universe. There are other options.

Secondly, the last star burning out is FAR from the heat death of the universe.

  • 10 14 years - last stars burning out
  • 10 100 years - last black hole's evaporate
  • 10 1000 years - heat death

The ratio between number of years in your scenario and the actual heat death is a 1 followed by about 986 zeros. You're a bit early.

The classical physics definition of "the heat death of the universe" is the moment when the universe reaches "thermodynamic equilibrium (AKA maximum entropy)." which means that there are "no net macroscopic flows of matter or of energy."

Let's presume that the universe refers to the entire universe and not just your personal "observable universe" for simplicity's sake.

Note that there are numerous theories and wild ideas in physics that suggest that either this point would literally never be reached due to other events or that it would decrease again afterwards and thus multiple heat deaths might be possible.

Note above the word "macroscopic". There is, in practice, a lot happening below that scale and if you accept the concept that life can be realised as dynamic information, then it is possible to assume that after many, many trillions of years of technological advances we might figure out a way to live down there at that scale.

We might not even notice the heat death occurring? (Oh, was that this week, I though I set a reminder. )

If your civilisation has access to sub-macroscopic technology, then by definition you can use any sub-macroscopic based escape path without blocking the heat-death.

That could mean living down there at that scale or transporting yourself to a different universe.

While another poster suggested "jumping back" to previously stable points in time, it is worth mentioning that we don't really know what time is. Therefore, there are properties and functions of time with applications that we aren't even aware of yet.

For example, once you can control time, you can probably exert some control over space-time. Infinite control means you could craft physical laws that recirculate energy throughout the universe in a predictable format, like a river with walls. This could be a corollary to Einstein's "Cosmological Constant," where the universe expands as it does now, contracts a bit to harvest and recirculate the energy, expand again, and so on.

1: The energy required to exert sufficient control over space-time may exceed the available cosmic energy required for infinite existence.

2: Space-time control could have "leaks" of its own, resulting in the same eventual heat death. You could still get a few trillion-trillion years or so of existence, which ought to help a sufficiently advanced civilization come up with a more permanent solution.

As a final note: we are considering options based on what we know today. Thomas Malthus predicted the end of civilization as population exceeds resources, however he lived in a time when the primary economy was making food and the primary fuel was food and muscle (livestock, slaves, etc). It is unlikely he could have foreseen a future where robots harvest crops from year-round solar-powered greenhouses. It is therefore reasonable to expect that our limited understanding of the universe denies us the vision to see solutions beyond the tools we are aware of.

Given how long humans have existed and how little the time, in geologic terms, it took for us to go from hunter-gatherers to the Information Age, I suspect that if we can avoid nuclear, environmental, or biological apocalypse, we will figure it out in time.

There's an odd mathematical construct you can strive for, to survive as long as you need. The key is that heat death is not an event, but a slow predictable decline in energy.

If you can accurately measure how much usable energy you have (lif you have to err, err on the lower side), and you can spend energy proportionally to that amount, you end up with an exponential curve of dwindling energy, which mathematically never ends.

The tricky part is when you are dependent on processes which are not proportional like that. For example, we are currently very dependent on activities which rely on quantized behaviors, such as the emission of photons. Those events will have to be more and more rare as the energy levels decrease. You would also likely choose to concentrate your energy in a smaller and smaller portion of your space, in order to permit at least a small portion to be using such quantized energy. In fact, this has lead to two competing extremes as to how to accomplish this goal. There is the continuous process, where you try to keep a fluidly decreasing amount of energy usage, and the discrete approach, where you subtly collect energy for as long as needed to permit one quick burst of a finite length of energy. Presumably whatever the final solution will be will involve a cross between both of these approaches.

The hard part is knowledge of the heat death: you don't have it. There is no way for science to connaître that heat death will occur, as opposed to us discovering that our mathematical models which proved heat death will occur were wrong. Sure in our 359 years or so of modern science and thermodynamics, we're pretty sure that's the direction things go. We have another 10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 years before galaxy sized black holes vanish, and I'm not even going to write out all the zeroes in the $10^<10^<56>>$ years before quantum tunneling might start poking holes that let us into other universes, by our theories. We have a long time to find out that we have an incomplete theory. The hard part will be not developing a survival scheme that assumes we've seen it all, and starts down the path of exponential decay to live forever like Nietzche's Last Man. We would need to continue to reach out and observe the dying universe, looking for hope. If we find it, we need to be about to harness it to build the best world we possibly can.

You can imagine how horrible it would be to find that there was a god like physical entity just outside our perception, nurturing us along, only for us to give up on ever joining them. More interestingly, the smaller the civilization gets (as heat death looms), the smaller such an entity could be and still be perceived as having godlike powers! When the universe is facing proton decay, and a civilization is trying to simply hold onto the tiny quantum blurs that keep it alive, imagine how powerful you or I would seem, happily collapsing trillions of waveforms every moment just to pick up a glass of water, nevermind the trillians of irreversable chemical reactions going on in our synapses to feel like we are thirsty.

Thus, the balance. The more energy spent exploring the world outside, the harder it is to maintain an eventual exponential decay to live forever, but if you squirrel yourself away in exponential decay, that's all she wrote. You have to strike the balance between the two.

Fascinating how life itself has a tendency to be able to balance the nuances of continue procreation for an astonishing number of generations, while never ignoring the world around it, constantly evolving based on new observations and discoveries (even if those discoveries are simply radiation breaking DNA strands). Perhaps it is life itself that will one day strike this balance. Imagine what life could do if it reached out into the quantum world, instead of being shackled to classical physics. Maybe the Gaia theorists are on to something.


Researchers show the universe is expanding

However, this was proven wrong by three scientists, Adam Reiss, Brian Schmidt, and Saul Perlmutter. These researchers discovered in 1998 that the universe was continuing to expand at a significant rate. They came to this conclusion by observing and comparing the brightness of nearby and far-away supernovae. According to their analysis, the far-away supernovae were too faint by 25%, which made them understand what was going on in the universe. In 2011, these scientists won the Nobel Prize in physics for their remarkable discovery.

Why is the universe continuing to expand even though energy and ordinary matter are unable to do so? The reason is due to the presence of dark energy, something scientists till this date don’t understand completely. As dark energy is a constant, the universe will continue to expand until it reaches maximum entropy.


Will the universe continue to expand or contract?

As long as the amount of stuff doesn't go over a critical threshold, the universe will continue to expand forever, and eventually suffer heat death, freezing out. But if there's too much stuff, the expansion du universe will slow down and stop. Then the universe will begin to contract.

Secondly, is universe expanding or contracting? theory of General Relativity (GR) in 1915 he applied it to the entire univers and found something remarkable. The theory predicts that the whole univers is either expanding or contracting .

Simply so, what do you think the universe continues to expand?

Bien que le expansion du univers gradually slowed down as the matter in the univers pulled on itself via gravity, about 5 or 6 billion years after the Big Bang, according to NASA, a mysterious force now called dark energy began speeding up the expansion du univers again, a phenomenon that continues aujourd'hui.

Will the universe experience a big crunch coast to a stop in forever or experience?

Apparemment, le univers is exactly dense enough that it volonté keep on expanding toujours, and finally coast to a stop in an infinite amount of time. This rules out the Big Crunch. Astronomers observed distant supernovae billions of light-years away to get a sense of how the univers was expanding in the past.


4 réponses 4

Do More Stuff

Since the entropy of a system can never decreased, and as energy is transformed, it become increasingly harder to utilize, all they need to do is use as much energy as possible as quickly as possible, hastening their inevitable demise, along with everyone else with them (and for that same reason, they may end up making a LOT of enemies).

Life exists and persists through a continuous orderly decay of energy states, and survival requires the continual discovery of new energy to pump into the system.

Heat death of the universe requires that the entire universe be essentially nothing but a bath of luke-warm photons.

More life means more energy consumption. The most energetic decays we know of occur in the creation of black-hole like entities of low mass, both in terms of emissions from the accretion disk and in terms of radiative Hawking evaporation, which (if actually physical) occurs at tremendous temperatures for low-mass black holes.

Matrioshka-layered energy converters around a micro-black hold core would also likely be the most powerful engines we can conceive of, so build lots of those, and go on trips around the universe. Send von Neumann machines around the universe to build more of everything, so that you can have warm coffee when you get to Andromeda after your (inertially-dampened) 400g accelerated journey there with ridiculous Delta-V expenditure.

In other words, we humans might very well simply continue doing whatever it is we're doing, just on a cosmic scale.


Voir la vidéo: Quel est le problème avec lexpansion de lUnivers? (Décembre 2022).