Тепловая смерть Вселенной.

Как кончит наша Вселенная? В 19 веке, после открытия второго закона термодинамики, стала популярна концепция тепловой смерти Вселенной. Согласно ей, все вещество во Вселенной со временем придет к состоянию термодинамического равновесия с максимальной энтропией.

Это могло бы произойти только в модели стационарной Вселенной. После того, как в начале 20 века было открыто, что наша Вселенная расширяется, стало понятно, что никакого термодинамического равновесия наступить не может.

Однако, концепция тепловой смерти вернулась в космологию в конце 20 века, когда было обнаружено, что Вселенная расширяется с ускорением. Ожидаемый конец Вселенной в актуальной космологической модели ΛCDM тоже носит название тепловой смерти, но её механизм уже совсем другой.

В будущем темная энергия будет доминировать все больше и Вселенная перейдет в фазу экспоненциального расширения — модель де Ситтера. Это когда масштабный фактор:
a(t) ∝ exp(√Ωₗ·H₀·t)

Отсюда радиус Вселенной (горизонт Хаббла) экспоненциально стремится к горизонту де Ситтера:
Rₕ(t) = Rₛ · (1 – 2·exp(–3H₀√Ωₗ·t))

Где Rₛ — горизонт де Ситтера:
Rₛ = c/(√Ωₗ·H₀) ≈ 17.5 млрд св. лет.

Согласно голографическому принципу этому горизонту соответствует максимальная энтропия:
Sₛ = k·πRₛ²/ℓₚ² ≈ k·3.3×10¹²²

При этом вещества во Вселенной будет становиться все меньше — общая масса материи будет экспоненциально стремиться к нулю:
M(t) = M₀ · exp(–3H₀√Ωₗ·t)
, где M₀ = (Ωₘ/Ωₗ)·(c²·Rₛ)/(2·G) ≈ (c²·Rₛ)/(4·G)

А температура будет стремится к температуре де Ситтера:
Tₛ = ℏc/(2πkRₛ) ≈ 2.3×10⁻³⁰ K

Получается, что Вселенная действительно придёт к состоянию с максимальной энтропией, однако практически всё вещество к этому моменту будет рассеяно – останется лишь темная энергия. Это произойдёт в бесконечно далёком будущем.

К слову, деятельность жизни по ускорению производства энтропии этот момент не сможет ни приблизить, ни отдалить. Этот исход следует исключительно из динамики экспоненциального расширения пространства при доминировании темной энергии.

Иронично то, что в стандартной космологической модели, наша Вселенная начала своё существование, будучи наполненной очень горячей и плотной материей, но при этом имея минимальную энтропию, а закончит абсолютно пустой, с минимально возможной температурой, но при этом с максимальной энтропией. Эта проблема известна как парадокс космологической стрелы времени или Past Hypothesis.

#Космология@entropians
#Будущее@entropians