الموت الحراري للكون

الموت الحراري للكون (heat death)‏ هو فرضية تتوقع نهاية الكون أو قدر الكون كما في بعض الأديان.^[1][2] تتوقع هذه الفرضية بأن يصل الكون إلى مرحلة خالية من الطاقة الحرة في الديناميكا الحرارية القادرة على الحفاظ على الحركة أو الحياة.

يعود تاريخ هذه الفرضية إلى أفكار ويليام تومسون في العقد 1850 والذي طور مفاهيم الطاقة الميكانيكية بشكل مفاقيد حرارية (نظرية الحرارة) في الطبيعة.

أصل الفكرة

نشأت الفرضية من القانون الثاني للديناميكا الحرارية والذي ينص على أن الإنتروبيا تبدأ بالتزايد في نظام منعزل. إذا بقي الكون لوقت كاف من الزمن فسوف يقترب مماسيا من حالة تصبح فيها كل الطاقة موزعة بشكل متماثل. بعبارة أخرى هناك تبدد (فقد) في الطاقة الحركية، وعليه هناك تباطئ في حركة الكون مع مرور الوقت.

حرارة الكون (مقارنة بين الموت الحراري والموت البارد)

في حالة الموت الحراري، تصبح درجة حرارة الكون مقتربة جدأ من الصفر المطلق وهي حالة ما بعد "الموت البارد" أو "التجمد الكبير". في حالة التجمد الكبير يكون الكون باردا جدا بحيث تصعب الحياة بسبب تمدد الكون وفي النهاية تكون النتيجة واحدة وهي الموت الحراري أو فناء الحرارة.

الوضع الحالي

يقترح التضخم الكوني للكون المبكر، قبل التمدد الكوني، بأن الطاقة كانت متوزعة بشكل متماثل، وبالتالي كان الكون مارا بمرحلة شبيهة بالموت الحراري. ولكن الحالتين مختلفتين تماما في الحقيقة: ففي مرحلة الكون المبكر، كانت الجاذبية قوة في غاية الأهمية، وفي نظام الثقالة، إذا توزعت الطاقة بشكل متماثل تصبح الإنتروبيا منخفضة جدا مقارنة بوضع تكون فيه معظم المادة قد انهارت إلى ثقوب سوداء. مثل هذه الحالة ليست في إتزان حراري كما أنها غير مستقرة حراريا. ومع ذلك في سيناريو الموت الحراري، وبسبب انخفاض كثافة الطاقة لدرجة يمكن اعتبارها عديمة الجاذبية، بحيث تتوزع الطاقة في إتزان حراري، أي حالة الطاقة العظمى. تعتمد الحالة الأخيرة من الكون على افتراض قدر الكون الأمثل, وقد اختلفت هذه الأفكار بشكل ملحوظ أواخر القرن العشرين.

الإطار الزمني لفناء الحرارة

منذ الانفجار العظيم وحتى عصرنا الحاضر ومستقبلا، يزداد تركيز المادة والمادة المظلمة متمثلا في النجوم و المجرات . بالتالي فالكون لم يتزن حراريا بعد وما زال بإمكان الأجرام بذل شغل فيزيائي. إن زمن الانحلال لكتلة مجرة (10¹¹ كتلة شمسية) ثقب أسود هائل الكتلة بسبب إشعاع هوكينغ هو من الرتبة 10¹⁰⁰ من السنوات، وعليه يمكن إنتاج الإنتروبي (الديناميكا الحرارية) حتى ذلك الوقت على الأقل. بعدها يدخل الكون مرحلة تسمى العصر المظلم, ومن المحتمل بأن يتكون بشكل رئيسي من غاز خفيف من الفوتونات والليبتونات بعد أن تتبخر الثقوب السوداء بإشعاعها إشعاع هوكينغ و تتحلل الأجرام الأخرى بسبب تحلل البروتون على مضي مئات من بلايين السنين . فتسود الفوتونات واليبتونات كالهيئة الباقية للمادة، ويصبح نشاط الكون متضائلا وتنخفض الطاقة وعلى فترات زمنية طويلة جدا حتى تقترب درجة الحرارة إلى الصفر المطلق.

عمر الشمس

الشمس هي المصدر الفعلي للحياة على الأرض على الأقل وإذا ما توقفت عن الإشعاع الحراري فسوف نمر بمرحلة الموت الحراري أو فناء الحرارة في وقت مبكر مقارنة بموت الكون. تبين الحسابات الفيزيائية المبنية على مشاهدة العديد من النجوم التي تماثل الشمس أن عمر الشمس الكلي يصل إلى نحو 10 إلى 11 مليار من السنين وأن الشمس الآن قد قضت منهم نحو 5و4 مليار سنة . وتشير حسابات التفاعلات النووية و الاندماج النووي للهيدروجين في الشمس تشير إلى أن الشمس يمكن أن تمدنا بالإشعاع لحوالي 5 مليار سنة قادمة، إلا أن درجة حرارتها سوف ترتفع خلال ال 500 مليون سنة القادمة بحيث تكفي لأن تتبخر المحيطات، ولكن حينئذ تكون معظم صور الحياة على الأرض قد تلاشت بفعل درجة الحرارة المرتفعة بسبب ارتفاع حرارة الشمس التدريجي .

إنظر أيضا

• مصير كون يتمدد
• خط زمني للانفجار العظيم

المصادر

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة الفضاء
• موسوعة الفيزياء
• موسوعة المجموعة الشمسية
• موسوعة علم الفلك
• موسوعة علم الكون