Kematian panas alam semesta: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k ~ref |
Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan. |
||
| (3 revisi perantara oleh 2 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{merge|Pembekuan Besar}}
{{Kosmologi|ekspansi}}
'''Kematian panas alam semesta''' adalah gagasan tentang nasib akhir alam semesta di mana [[alam semesta]] telah berevolusi menjadi keadaan tanpa energi bebas termodinamika dan karenanya tidak dapat lagi mempertahankan proses meningkatkan [[entropi]]. Kematian panas ini tidak menyiratkan [[Suhu termodinamika|suhu absolut]] tertentu; melainkan hanya mensyaratkan bahwa perbedaan suhu atau proses lain mungkin tidak lagi dieksploitasi untuk melakukan [[Kerja (termodinamika)|usaha]]. Dalam bahasa [[fisika]], ini adalah saat alam semesta mencapai [[kesetimbangan termodinamik]]a (entropi maksimum).
Jika topologi alam semesta terbuka atau datar, atau jika [[energi gelap]] sebagai [[konstanta kosmologis]] bernilai positif (keduanya konsisten dengan data saat ini), alam semesta akan terus berkembang selamanya, dan peristiwa ini diperkirakan terjadi,<ref name="DftS">
{{Cite book|title=Death from the Skies!|url=https://archive.org/details/deathfromskiesth0000plai|last=Plait|first=Philip|publisher=Viking Adult|isbn=978-0-670-01997-7|publication-date=16 October 2008|pages=[https://archive.org/details/deathfromskiesth0000plai/page/259 259]|author-link=Phil Plait|year=2008}}</ref> dengan alam semesta yang mendingin mendekati kesetimbangan pada suhu yang sangat rendah setelah periode waktu yang sangat lama.
Baris 19 ⟶ 20:
[[Berkas:Lord_Kelvin_photograph.jpg|ka|jmpl|219x219px| [[William Thomson, 1st Baron Kelvin|Lord Kelvin]] mengawali gagasan kematian panas universal pada 1852. ]]
Pada tahun 1852, Thomson menerbitkan ''On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy'', di mana ia menguraikan dasar-dasar hukum kedua termodinamika yang dirangkum dengan pandangan bahwa gerak mekanis dan energi yang digunakan untuk menciptakan gerakan itu secara alami cenderung akan menghilang atau "lari ke bawah".<ref> Thomson, Sir William (1852). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_a_universal_tendency.html "Pada Kecenderungan Universal di Alam terhadap Pembuangan Energi Mekanik"] ''[[Proceedings of the Royal Society of Edinburgh|Prosiding Royal Society of Edinburgh]]'' untuk 19 April 1852, juga ''[[Philosophical Magazine|Majalah Philosophical]]'', Oktober 1852. [Versi ini dari ''Matematika dan Fisik Makalah'', vol. saya, art. 59, hlm. 511.] </ref> Ide-ide dalam karya ilmiah itu, sehubungan dengan penerapannya pada usia [[Matahari]] dan dinamika operasi universal, menarik hati orang-orang seperti William Rankine dan Hermann von Helmholtz. Mereka bertiga dikatakan telah bertukar gagasan tentang hal ini.<ref name="Energy and Empire">
{{Cite book|title=Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin|url=https://archive.org/details/energyempirebiog0000smit|last=Smith|first=Crosbie|last2=Wise|first2=M. Norton|publisher=Cambridge University Press|year=1989|isbn=978-0-521-26173-9|pages=[https://archive.org/details/energyempirebiog0000smit/page/500 500]|author-link2=M. Norton Wise}}</ref> Pada tahun 1862, Thomson menerbitkan "Pada zaman panas Matahari", sebuah artikel di mana ia menegaskan kembali keyakinan fundamentalnya pada energi yang tidak dapat dihancurkan ([[Hukum pertama termodinamika|hukum pertama]]) dan disipasi energi universal ([[Hukum termodinamika kedua|hukum kedua]]), yang mengarah ke [[difusi]] panas, berhentinya gerakan yang berguna ([[Usaha (fisika)|usaha]]), dan kehabisan [[energi potensial]] melalui alam semesta material, sambil mengklarifikasi pandangannya tentang konsekuensi bagi alam semesta secara keseluruhan. Dalam paragraf utama, Thomson menulis: <blockquote> Hasilnya pasti akan menjadi keadaan istirahat dan mati universal, jika alam semesta terbatas dan dibiarkan mematuhi hukum yang ada. Tetapi tidak mungkin untuk memahami batas sejauh mana materi di alam semesta; dan karena itu, sains menunjuk pada suatu kemajuan tanpa akhir, melalui ruang tanpa akhir, dari aksi yang melibatkan transformasi [[energi potensial]] menjadi [[Usaha (fisika)|gerak yang dapat diraba]] dan karenanya menjadi [[panas]], dari pada mekanisme terbatas tunggal, mengalir turun seperti jam, dan berhenti untuk selamanya. </blockquote> Pada tahun berikutnya untuk mengikuti hasil penelitian Thomson 1852 dan 1865, Helmholtz dan Rankine sama-sama menghargai gagasan Thomson, tetapi membaca lebih jauh ke dalam hasil penelitiannya dengan menerbitkan pandangan yang menyatakan bahwa Thomson berpendapat bahwa alam semesta akan berakhir dengan "''kematian panas''" (Helmholtz) yang akan menjadi "''akhir dari semua fenomena fisik''" (Rankine).<ref name="Energy and Empire">
{{Cite book|title=Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin|url=https://archive.org/details/energyempirebiog0000smit|last=Smith|first=Crosbie|last2=Wise|first2=M. Norton|publisher=Cambridge University Press|year=1989|isbn=978-0-521-26173-9|pages=[https://archive.org/details/energyempirebiog0000smit/page/500 500]|author-link2=M. Norton Wise}}</ref><ref>
{{Cite web|url=http://webplaza.pt.lu/fklaess/html/HISTORIA.HTML|title=Physics Chronology|archive-url=https://web.archive.org/web/20110522124507/http://webplaza.pt.lu/fklaess/html/HISTORIA.HTML|archive-date=22 May 2011}}</ref>
<br />
Baris 37 ⟶ 38:
{{Cite journal|last=Adams|first=Fred C.|author-link=Fred Adams|last2=Laughlin|first2=Gregory|author-link2=Gregory P. Laughlin|year=1997|title=A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects|journal=[[Reviews of Modern Physics]]|volume=69|issue=2|pages=337–72|arxiv=astro-ph/9701131|bibcode=1997RvMP...69..337A|doi=10.1103/RevModPhys.69.337}}</ref><sup>, §VID.</sup> Waktu peluruhan untuk [[Lubang hitam supermasif|lubang hitam supermasif dengan]] massa sekitar 1 galaksi (10<sup>11</sup> [[massa matahari]] ) karena radiasi Hawking terjadi sekitar [[Googol|10<sup>100</sup>]] tahun,<ref name="page">
See in particular equation (27) in {{Cite journal|last=Page|first=Don N.|author-link=Don Page (physicist)|date=15 January 1976|title=Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole|journal=[[Physical Review D]]|volume=13|issue=2|pages=198–206|bibcode=1976PhRvD..13..198P|doi=10.1103/PhysRevD.13.198}}</ref> sehingga entropi dapat diproduksi sampai setidaknya pada waktu itu. Beberapa lubang hitam monster di alam semesta diprediksi akan terus tumbuh hingga berukuran mungkin 10<sup>14</sup>{{Solar mass}} selama hancurnya [[supergugus]] galaksi. Bahkan lubang-lubang ini akan menguap dalam skala waktu hingga 10<sup>106</sup> tahun.<ref>
{{Cite journal|last=Frautschi|first=Steven|date=13 August 1982|title=Entropy in an Expanding Universe|url=http://www.informationphilosopher.com/solutions/scientists/layzer/Frautschi_Science_1982.pdf|journal=[[Science (journal)|Science]]|volume=217|issue=4560|pages=593–9|bibcode=1982Sci...217..593F|doi=10.1126/science.217.4560.593|jstor=1688892|pmid=17817517|quote=Since we have assumed a maximum scale of gravitational binding—for instance, superclusters of galaxies—black hole formation eventually comes to an end in our model, with masses of up to 10<sup>14</sup>{{solar mass}} ... the timescale for black holes to radiate away all their energy ranges ... to 10<sup>106</sup> years for black holes of up to 10<sup>14</sup>{{solar mass}}}}</ref> Setelah waktu itu, alam semesta memasuki apa yang disebut Era Gelap dan diperkirakan terdiri dari gas encer [[foton]] dan [[lepton]].<ref name="A dying universe" /> <sup>§VIA</sup> Dengan sisa materi yang sangat tesebar jauh, aktivitas di alam semesta akan berkurang secara dramatis, dengan tingkat energi yang sangat rendah dan rentang waktu yang sangat panjang. Secara spekulatif, adalah hal yang mungkin bahwa alam semesta dapat memasuki zaman [[Inflasi (kosmologi)|inflasi]] kedua, atau dengan asumsi bahwa keadaan [[Hampa udara|vakum]] saat ini adalah [[Vakum palsu|keadaan palsu]], kekosongan dapat membusuk menjadi keadaan energi lebih rendah.<ref name="A dying universe" /> <sup>, §VE.</sup> Ada juga kemungkinan bahwa produksi entropi akan berhenti dan alam semesta akan mencapai kematian panas.<ref name="A dying universe" /> <sup>, §VID.</sup> Alam semesta lain mungkin dapat tercipta oleh [[fluktuasi kuantum]] acak atau [[penerowongan kuantum]] secara kasar ((10^10)^10)^56 <math>10^{10^{10^{56}}}</math>tahun.<ref>
{{Cite arXiv}}{{Bibcode|2004hep.th...10270C}}
</ref> Selama periode waktu yang luas, ''penurunan'' [[entropi]] spontan akhirnya akan terjadi melalui teorema pengulangan Poincaré, fluktuasi termal,<ref>
Baris 51 ⟶ 52:
== Kontroversi ==
[[Max Planck]] menulis bahwa frasa "entropi alam semesta" tidak memiliki arti karena ia mengakui tidak ada definisi yang akurat.<ref>
{{Cite book|title=Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)|url=https://archive.org/details/isbn_9780691113388|last=Uffink|first=Jos|publisher=Princeton University Press|year=2003|isbn=978-0-691-11338-8|editor-last=Greven|editor-first=Andreas|editor-last2=Warnecke|editor-first2=Gerald|editor-last3=Keller|editor-first3=Gerhard|pages=[https://archive.org/details/isbn_9780691113388/page/129 129]|chapter=Irreversibility and the Second Law of Thermodynamics|quote=The importance of Planck's Vorlesungen über Thermodynamik (Planck 1897) can hardly be [over]estimated. The book has gone through 11 editions, from 1897 until 1964, and still remains the most authoritative exposition of classical thermodynamics.}}</ref><ref>
{{Cite book|url=https://archive.org/stream/treatiseonthermo00planrich#page/100/mode/2up|title=Treatise on Thermodynamics|last=Planck|first=Max|year=1903|pages=101|author-link=Max Planck|publisher=London : Longmans, Green}}</ref> Baru-baru ini, Grandy menulis: "Agak lancang untuk berbicara tentang entropi alam semesta yang masih sangat sedikit kita pahami, dan kita bertanya-tanya bagaimana seseorang dapat mendefinisikan entropi termodinamika untuk alam semesta dan konstituen utamanya yang belum pernah berada dalam keseimbangan dalam seluruh keberadaannya." <ref>
{{Cite book|title=Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems|last=Grandy|first=Walter T., Jr.|publisher=Oxford University Press|year=2008|isbn=978-0-19-954617-6|page=151|url=https://books.google.com/?id=SnMF37J50DgC&printsec=frontcover#v=onepage}}</ref> Menurut Tisza: "Jika sebuah sistem yang terisolasi tidak berada dalam kesetimbangan, kita tidak dapat mengaitkan entropi dengannya."<ref>
Baris 57 ⟶ 58:
{{Cite book|title=The Concepts of Classical Thermodynamics|url=https://archive.org/details/conceptsclassica00buch|last=Buchdahl|first=H. A.|publisher=Cambridge University Press|year=1966|isbn=978-0-521-11519-3|pages=[https://archive.org/details/conceptsclassica00buch/page/97 97]|author-link=Hans Adolf Buchdahl}}</ref> Menurut Gallavotti: "...tidak ada gagasan entropi yang diterima secara universal untuk sistem di luar keseimbangan, bahkan ketika dalam keadaan stasioner." <ref>
{{Cite book|title=Statistical Mechanics: A Short Treatise|url=https://archive.org/details/statisticalmecha00gall_818|last=Gallavotti|first=Giovanni|publisher=Springer|year=1999|isbn=978-3-540-64883-3|page=[https://archive.org/details/statisticalmecha00gall_818/page/n300 290]|author-link=Giovanni Gallavotti}}</ref> Membahas pertanyaan entropi untuk keadaan non-ekuilibrium secara umum, Lieb dan Yngvason menyatakan pendapat mereka sebagai berikut: "Terlepas dari kenyataan bahwa sebagian besar fisikawan percaya pada entropi non-kalibrasi, sejauh ini terbukti mustahil untuk mendefinisikannya dengan cara yang jelas memuaskan. . " <ref>
{{Cite book|title=Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)|url=https://archive.org/details/isbn_9780691113388|last=Lieb|first=Elliott H.|author-link=Elliott H. Lieb|last2=Yngvason|first2=Jakob|author-link2=Jakob Yngvason|publisher=Princeton University Press|year=2003|isbn=978-0-691-11338-8|editor-last=Greven|editor-first=Andreas|editor-last2=Warnecke|editor-first2=Gerald|editor-last3=Keller|editor-first3=Gerhard|page=[https://archive.org/details/isbn_9780691113388/page/190 190]|chapter=The entropy of classical thermodynamics}}</ref> Dalam pendapat Landsberg: "Kesalahpahaman ''ketiga'' adalah bahwa termodinamika, dan khususnya, konsep entropi, dapat tanpa penyelidikan lebih lanjut - diterapkan ke seluruh alam semesta. ...Pertanyaan-pertanyaan ini memiliki daya tarik tertentu, tetapi jawabannya adalah spekulasi, dan terletak di luar cakupan buku ini." <ref>
{{Cite book|title=Thermodynamics with Quantum Statistical Illustrations|url=https://archive.org/details/thermodynamicswi0002land|last=Landsberg|first=Peter Theodore|publisher=Interscience Publishers|year=1961|isbn=978-0-470-51381-1|edition=First|pages=[https://archive.org/details/thermodynamicswi0002land/page/391 391]}}</ref>
Sebuah analisis baru-baru ini tentang status entropi, "Entropi dari medan gravitasi umum masih belum diketahui", dan "entropi gravitasi sulit untuk diukur". Analisis ini mempertimbangkan beberapa asumsi yang mungkin diperlukan untuk memperkirakan dan menunjukkan bahwa [[alam semesta teramati]] memiliki lebih banyak entropi daripada yang diperkirakan sebelumnya. Ini karena analisis menyimpulkan bahwa lubang hitam supermasif adalah penyumbang terbesar.<ref>
Baris 86 ⟶ 87:
== Referensi ==
<references
[[Kategori:Kosmologi]]
| |||