Как эволюция солнечной системы не нарушает второй закон термодинамики?

18

Пожалуйста, прости: я - неспециалист, когда дело доходит до физики и космологии, и попытался найти ответ на этот вопрос, который я могу понять, но безуспешно.

Насколько я понимаю, солнечная система эволюционировала из массивного молекулярного облака. Мне кажется, это нарушает второй закон термодинамики, так как я думаю, что это предполагает порядок из беспорядка.

Я знаю, что должно быть что-то не так с моей логикой, но я действительно застрял.

Кто-нибудь может объяснить это с точки зрения непрофессионала?

(Публикация в «Астрономии» и «Физике», так как кажется, что они перекрывают эти предметы)

user2346333
источник
Хитрость заключается не в том, чтобы спутать точное определение «энтропии» с упрощенным пониманием непрофессионала, что оно каким-то образом связано с «беспорядком».
Ларри Гритц

Ответы:

14

Общая энтропия фактически увеличивается, поскольку молекулярное облако сокращается под действием силы тяжести.

Может показаться, что по мере приближения молекул они становятся более упорядоченными, что означает меньшую энтропию. Это, однако, только одна часть процесса. Вторая (важная) часть: когда молекулы находятся ближе, они также имеют более высокую кинетическую энергию (поскольку они опускаются в более низкий гравитационный потенциал). Таким образом, газ становится горячее, так как он сжимается.

Увеличение температуры газа увеличивает его энтропию, поскольку молекулы занимают больше импульсного пространства. Это увеличение энтропии за счет температуры больше, чем уменьшение энтропии за счет самого сжатия.

Позже горячий конденсированный газ (или горячая планета) излучает тепло в пространство и охлаждается. Вы получаете холодную планету, которая действительно имеет меньшую энтропию, чем исходное газовое облако, потому что она больше не горячая. Но увеличение энтропии уносили излучаемые фотоны. В итоге энтропия Вселенной увеличилась (где-то излучаются фотоны).

Вы можете найти более подробное обсуждение этой темы на превосходной веб-странице Джона Баэза или здесь .

MPV
источник
1
Утверждение «излучаемые фотоны где-то там» действительно дает понять.
dotancohen
4

Это происходит из-за недопонимания местного и абсолютного.

Ничто не мешает локальному увеличению порядка - в целом, порядок все еще уменьшается (или в общей терминологии энтропия увеличивается)

Из Википедии:

Согласно второму закону термодинамики энтропия изолированной системы никогда не уменьшается, потому что изолированные системы самопроизвольно эволюционируют в направлении термодинамического равновесия, конфигурации с максимальной энтропией. Системы, которые не изолированы, могут уменьшаться в энтропии.

Таким образом, вселенная считается изолированной системой, но наша локальная солнечная система не изолирована, поэтому наше локальное уменьшение энтропии не нарушает 2-й закон термодинамики, поскольку общая энтропия вселенной не уменьшается.

Рори Олсоп
источник
Так, где было соответствующее увеличение энтропии, чтобы возместить создание солнечной системы? Потери тепла?
dotancohen
1

Это вопрос, который является фундаментальным для нашего понимания того, как порядок может возникнуть из-за беспорядка. Поэтому стоит подумать, как это может произойти:

  1. Локальное уменьшение энтропии случайными колебаниями.

  2. Существует аттрактор для динамики (точечной, циклической или странной), порождающей самоорганизацию.

  3. Система диссипативная и открытая, локальный порядок поддерживается энергией, пересекающей границу системы (например, ваша локальная библиотека / хранилище информации поддерживается в порядке непрерывного ввода энергии).

Ясно, 2. из списка является причиной аккреционных дисков для формирования стабильных колец. Тогда случайные столкновения битов делают все остальное. Если кусочки - маленькие частицы, вы получаете Сатурн, если они большие, вы получаете каменистые планеты.

Проф Джеймс Моффат
источник