Morte térmica do Universo

DÉBORA

A morte térmica é como se especula um possível estado final do universo, no qual ele "cairia" para um estado de nenhuma energia livre que pudesse sustentar movimento ou vida. O estado de morte térmica não implica uma temperatura absoluta em particular. Apenas requer que as diferenças de temperatura então existentes não poderiam ser utilizadas para realizar trabalho. Em termos físicos, a morte térmica significa que o universo terá alcançado entropia máxima.

A hipótese de uma morte térmica universal surgiu das ideias dos anos 1850 de William Thomson (Lord Kelvin), que extrapolou a visão da perda de energia mecânica na natureza da teoria do calor, como as englobadas nas primeiras duas leis da termodinâmica, a uma situação universal.

Origens da ideia

A ideia de morte térmica advém da segunda lei da termodinâmica, a qual estabelece que a entropia tende a aumentar em um sistema isolado. Se o universo durar por um tempo suficiente, ele irá assimptoticamente aproximar-se de uma estado onde toda a energia é uniformemente distribuída. Em outras palavras, na natureza há uma tendência para a dissipação (perda de energia) de energia mecânica (movimento); então, por extrapolação, existe a visão de que o movimento mecânico do universo decai no tempo devido à segunda lei. A ideia de morte térmica foi proposta em vagos termos primeiramente em 1851 por William Thomson, que teorizou adicionalmente sobre a perda de energia mecânica de Sadi Carnot (1824), James Joule (1843), e Rudolf Clausius (1850). As visões de Thomson foram então elaboradas mais detalhadamente na década seguinte por Hermann von Helmholtz e William Rankine.

História

A ideia da morte térmica do universo deriva da discussão da aplicação das primeiras duas leis da termodinâmica aos processos universais. Especificamente, em 1851 William Thomson esboçou a visão, baseado em experimentos sobre a teoria dinâmica do calor, que “calor não é uma substância, mas uma forma dinâmica de efeito mecânico, nós percebemos que esta deve ser uma equivalência entre trabalho mecânico e calor, como entre causa e efeito.”

William Thomson (Lord Kelvin) - criador da ideia de morte térmica universal em 1852.

Em 1852, Thomson publicou seu "Sobre uma Tendência Universal na Natureza para a Dissipação da Energia Mecânica" (originalmente em inglês “On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy”) na qual ele esboçou os rudimentos da segunda lei da termodinâmica sumarizada pela visão que movimento mecânico e a energia usada para criar este movimento irá tender a dissipar-se ou decair, naturalmente. As ideias neste artigo, em relação a sua aplicação à idade do Sol e a dinâmica da operação universal, atraíram as atenções de William Rankine e Hermann von Helmholtz. Os três disseram ter trocado ideias sobre este assunto. Em 1862, Thomson publicou o artigo "Sobre a idade do calor do sol" (originalmente “On the age of the sun’s heat”) no qual ele reiterava suas crenças fundamentais na indestrutibilidade da energia (a primeira lei da termodinâmica) e a dissipação universal do calor(a segunda lei), conduzindo à difusão do calor, cessação do movimento, e exaustão da energia potencial através do universo material ao esclarecer seu ponto de vista das consequências para o universo como um todo. O parágrafo chave é:

“ The result would inevitably be a state of universal rest and death, if the universe were finite and left to obey existing laws. But it is impossible to conceive a limit to the extent of matter in the universe; and therefore science points rather to an endless progress, through an endless space, of action involving the transformation of potential energy into palpable motion and hence into heat, than to a single finite mechanism, running down like a clock, and stopping for ever. ”

“ O resultado seria inevitavelmente um estado de repouso e morte universal, se o universo fosse finito e deixado a obedecer às leis existentes. Mas é impossível conceber um limite para a extensão da matéria no universo*; e conseqüentemente a ciência aponta a um progresso infinito, através de um espaço infinito, da ação envolvendo a transformação da energia potencial no movimento palpável em calor, do que a um único mecanismo finito, funcionando decrescentemente como um relógio, e parando para sempre. ”

• Aqui, percebe-se os paradigmas da Física do século XIX, em pensar o Universo como infinito em tamanho e de geometria de um espaço euclideano infinito, exatamente pois fundamentada ainda Mecânica Clássica de Newton, anterior ainda a Cosmologia consequente da Teoria Geral da Relatividade e suas implicações.

Nos anos que se seguiram tanto os artigos de Thomson em 1852 e 1865, tanto Helmholtz e Rankine creditaram a Thomson a ideia, mas leituras adicionais em seus artigos nas publicações estabelecem que Thomson afirmava que o universo iria terminar em uma "morte térmica" (Helmholtz) a qual iria ser o "fim de todos os fenômenos físicos" (Rankine).

Ver também

• Big Rip
• Modelo cíclico

Ligações externas

• «Por que motivo as coisas acontecem como acontecem e não ao contrário?; CiênciaJ, Número 12 - Novembro/Dezembro 1999 - www.ajc.pt» 
• «Entropy and the second law (includes a brief mention regarding heat death)» (em inglês) 
• «Heat death vs. cold death» (em inglês) 
• «A Dying Universe: The Long Term Fate and Evolution of Astrophysical Objects (Warning: PDF file)» (em inglês) 
• Spiral Rotation Model and Modified Set Model; wherein allegedly always ongoing maximizing of entropy generation. [1] (em inglês)
• «Lay man's explanation of the Heat Death Theory.» (em inglês)