Остывание Вселенной и утеря тепла
Вселенная остывает с момента Большого взрыва, около 13,8 миллиардов лет назад. Начальные условия были экстремальными: температура была невероятно высокой, а энергия распределялась в небольшом объёме пространства. Сейчас Вселенная продолжает расширяться, и это играет ключевую роль в её остывании.
Механизм остывания
Основной процесс, приводящий к остыванию Вселенной, — это её постоянное расширение. Когда пространство растягивается, энергия фотонов, существующих в нём, уменьшается, что может быть проиллюстрировано снижением их частоты. Эта потеря энергии известна как красное смещение.
Формально, энергия фотона "E" связана с его частотой "ν" уравнением:
$$ E = h \nu $$
где "h" — постоянная Планка. Поскольку расширение Вселенной снижает частоту фотонов, понижается и их энергия.
Космическое микроволновое фоновое излучение
Свидетельством остывания является космическое микроволновое фоновое излучение (КМФИ), впервые обнаруженное в 1965 году. Это излучение можно воспринимать как "эхо" Большого взрыва. Со временем оно остыло до температуры около 2,7 K, которая является текущей температурой Вселенной.
Распределение энергии
Энергия никуда не исчезает — закон сохранения энергии гласит, что она может лишь преобразовываться из одной формы в другую. Часть тепловой энергии, высвободившейся из-за расширения, перешла в гравитационную при сжатии материи в галактики и звёзды, а также вошла в кинетические и потенциальные состояния.
Ключевые слова: термодинамика, красное смещение, космическое излучение, расширение Вселенной.
Категория: Космология
Теги: энергетика, термодинамика, большая вселенная, астрофизика