Universumist, entroopiast, elust ja tasakaalutuse filosoofiast

Kommentaaridest DELFI artiklile
Harri Kingo: Surmakogemuse paradoks


Laur, laur.jarv@mail.ee, 21.05.2001 05:32

Cafferlover väitis: tegelt on entroopia ja energia ilmaruumis konstant. Kui ühes kohas jääb midagi vähemaks, tekib teises kohas teda juurde. (komm. 101-120)

Ei hakka praegu 8. klassi mängima, aga see väide on otseselt väär - entroopia ei ole jääv, vaid kinnises süsteemis (nagu universum) järjest suurenev (termodünaamika II seadus). Entroopia kasv peatub alles siis, kui süsteem on jõudnud tasakaaluolekusse, milles entroopia on maksimaalne (soojussurm).

Kuid M.V. seisukoht (või Rein Kolki tsitaat?): Ainel ja energial puudub olemuslik korrastav printsiip. Omapead jäetuna ei saa nad iial meie ümber korda luua. /../ See, mis loob korra aines ja energias, ei saa ise olla aine ja energia, sest see ei allu termodünaamika teisele seadusele... -- on sellegipoolest ekslik.

Korrastatud struktuuride tekkimine on termodünaamika II seadusega täiesti kooskõlas. Universum on seni tasakaalust väga kaugel, suur hulk tuumakütust on vaja tähtedes ära põletada, laiali kiirata ja hajutada. Sellises mittetasakaalulises protsessis tekivad korrastatud struktuurid iseenesest, kuna nad on energia hajutamise (entroopia kasvamise) jaoks väga otstarbekad, saavad hajutamisega "paremini hakkama" kui suvaline korrastamata aine.

Võiks tuua lihtsa elulise näite (ehkki analoogia universumiga on tinglik). Putru valmistades, kui vesi potis keema läheb, tekivad seal keerised, kus kuivaine helbekesed maruliselt ringlevad. Keeriste vahel on jälle tsoonid, kus helbekesed praktiliselt ei liigu. Sellise omamoodi algelise korrastatuse tekkimise seletamiseks pole vajadust mingit üleloomulikku jõudu sisse tuua. Termodünaamilises mõttes on need keerised kuumalt pliidiraualt saadava energia hajutamiseks (entroopia kasvatamiseks) õige kasulikud. Muidugi, kui pott pliidilt ära võtta, kui tasakaalutust põhjustav tegur lakkab toimimast, siis kaovad ka keerised.

Universumiga on sama moodi. Füüsikalises mõttes ei ole korrastatus universumi eesmärk, see on vaid vahend kiiremaks liikumiseks maksimaalse korratuse poole.


Laur, 21.05.2001 05:33

M.V. arutleb veel: Kuna aine ja energia kaldub vääramatult maksimaalse juhuslikkuse suunas ja kuna universum ei ole maksimaalselt juhuslik, ei saanud sellesuunaline arenemine olla igavene, vaid teatud ajalistes piirides on vastav kaldumine aset leidnud. Ehk kuna entroopia (juhuslikkus M.V. kõnepruugis) saab ainult kasvada, siis pidi kunagi kusagilt universumist väljaspoolt tulema impulss, mis entroopia taseme piisavalt madalaks viis.

Energia jäävus on tõesti range seadus, entroopia kasv aga statistiline seaduspära (termodünaamika seadused on põhjendatud statistilise füüsikaga). Termodünaamika ei kehti ja entroopia mõistel pole suurt mõtet kui süsteem ei ole statistiline (liiga vähe osakesi vm). Praeguste kosmoloogia alaste teadmiste juures ei saa välistada, et näiteks vahetult Suure Paugu eelses universumis termodünaamika ei kehtinud - süsteem ei olnud piisavalt statistiline. Sellisel juhul poleks mingit välist impulssi vaja, eelmiselt "ringilt" järjekordsele Suurele Paugule minnes tegi universum entroopiale "reseti".

Aga see cafferloveri argument on muidugi õige, et kui peetakse vajalikuks millegi keerulise ja erakordse (universumi) eksistentsi seletada millegi veel keerulisema ja erakordsema (Jumal) kavakindla tegevuse tulemusena, siis tuleks selle veel erakordsema eksistentsi seletamiseks postuleerida midagi veel veel erakordsemat (SuperJumal). Jne.


Laur, 21.05.2001 05:34

M.V. tsiteerib astronoom Robert Jastrow sõnu: astronoomiline tõestusmaterjal kinnitab universumi loomist tuleplahvatuses.

Astronoomiline vaatlusmaterjal viitab sellele, et hulk aega agasi oli universum ülitihedas ja ülisuure energiaga olekus ning hakkas siis paisuma. Kujundlikult võib seda tõesti tuleplahvatuseks nimetada. Selle kohta, kuidas universum niisugusse olekusse sai, üldaktsepteeritav teooria praegu puudub. Võistlevaid hüpoteese on palju, igasugused pre-big-bang stsenaariumid, kvantkosmoloogia jne.

Ent loomise kohta puudub küll igasugune astronoomiline vaatlusmaterjal, Jastrow ajab lihtsameelsetele kärbseid pähe. Kujutage ette, milline vaatlus saaks loomist tõestada, mida selline vaatlus peaks nägema?



Laur, 22.05.2001 06:39

M.V. heitis ette: "Supipoti" näide peaks siis ümber lükkama ka järgneva teooria, millest oled sujuvalt ja vaikimisi ümber/üle libisenud kui ebamugavast faktist? (komm. 541-560)

"Supipoti" näide polnud tõestus, vaid tinglik illustratsioon eelnevale väitele: korrastatud struktuuride teke on termodünaamika II seadusega kooskõlas, ehk aine saab endas korda luua, ja loobki juhul, kui süsteem on tasakaaluolekust väljas. Arusaam, nagu termodünaamika II seadus välistaks korrastatuse (ja ka elu) tekke, on aegunud. Ei jõua siin kõiki detaile seletada, aga võtmesõnad: Ilya Prigogine, dissipatiivsed struktuurid, sünergeetika...

Kui olin ümber lükanud pakutud teooria keskse väite, millest tulenes ka järgnev arutelu, siis polnud enam mõtet selle järgnevaga õiendada.

(Kuid "supipoti" näitest veel pisut allpool.)


Laur, 22.05.2001 06:40

Cafferlover palus akadeemilist plära mitte genereerida ja soovitas lugeda kosmoloogia õpikust Universumi ajaloost. (komm. 541-560)

Õpik: Struktuuri kujunemine. Hetkel, mil vesinik rekombineerub, on ainejaotus Universumis ühtlane nii temperatuuri kui tiheduse mõttes. Valitseb täielik termodünaamiline tasakaal, soojussurm selle sõna kõige otsesemas mõttes.

Aga mina väitsin ennist, et Universum on tasakaalust väga kaugel (komm. 521-540). Kas siin on vastuolu?

Varajases (kuid mitte ülivarajases) Universumis olid tõesti aine ja kiirgus termodünaamilises tasakaalus (mitte küll päris täielikus, vaid väikeste häiritustega). Selle tõestuseks kasvõi fakt, et (tollest ajast pärit) kosmiline mikrolaineline taustkiirgus on ühtlane kõigis suundades (kuid väikeste häiritustega).

See aine ja kiirguse termodünaamiline tasakaal oli aga tinglik, kuna arutluses jäetakse süsteemist välja gravitatsioon ja aegruumi hoogne paisumine samal ajal - selles mõttes Universum tervikuna polnud sugugi tasakaalus. Paisumise tõttu aine ja kiirguse temperatuur järjest alanes, õiges tasakaalus olnuks temperatuur konstantne. (Protsessi adekvaatne seletus vajaks vist vähemalt faasiruumi mõiste kasutamist ja mõjuks juba liialt "hard core" teaduslikkusena ;-)


Laur, 22.05.2001 06:43

Teremere oli pettunud: Universumi kui suletud süsteem? (komm 561- )

Termodünaamika järgi: isoleeritud süsteem - ei vaheta ümbrusega ei ainet ega energiat, suletud süsteem - ei vaheta ümbrusega ainet, kuid energiat vahetab.

Suure Paugu teooria aluseks oleva Friedmann-Robertson-Walkeri mudeli järgi on Universum tõesti ISOLEERITUD süsteem. Universumil ei ole äärt, tal ei ole "väljaspoolt", ei eksisteeri mingit "ümbrust", millega Universum saaks termodünaamilises kontaktis olla. Universum on kõik see, mis on olemas, ja midagi muud ei ole. self-reproducing inflationary universe.

Viimasel paaril aastal on väga populaarseteks muutunud "braanimaailma" ideed, kus see, mida me oma universumiks peame, hõljub (mem)braanina kõrgemadimensionaalses aegruumis.

Ükski vaatlus minu teada seni mingitele anomaalsetele universumivälistele mõjudele (mis tähendaksid, et Universum pole isoleeritud süsteem) ei viita. Kui need mõjud on olemas, siis väga väikesed. Muidugi täielikult ei saa ükski vaatlus väliseid mõjusid välistada, saab vaid anda hinnangulise piiri, millest suuremad nad olla ei või. (Ka nood kaks uudset mudelit tuleb häälestada nii, et arvatav "ümbruse" mõju meie universumile oleks vaatlustega kooskõlas, st piisavalt väike.)

Võib läheneda ka sedasi - kui eksisteerib veel midagi peale meile tuntud Universumi ja see midagi vahetab meie Universumiga ainet ja/või energiat, siis peame lihtsalt oma Universumi mõistet vastavalt laiendama, et selle alla saaks hõlmatud kõik, mis on olemas.


Laur, 22.05.2001 06:46

Analüüsime siis seda segadusseajavat "supipoti" näidet natuke lähemalt.

Universum on isoleeritud süsteem. Pott koos vee ja kuivainega on suletud süsteem. Päikesesüsteem on heas lähenduses isoleeritud süsteem ja planeet Maa suletud süsteem. Selles mõttes sobib poti näide paremini planeet Maa olukorra mõistmiseks, Universumiga võrreldavat isoleeritud süsteemi on igapäevaelust raske leida.

Kui vesi-kuivaine potis on termodünaamilises tasakaalus, siis on helbekesed suhteliselt ühtlaselt jaotunud (vähemalt horisontaalis), mingeid struktuure või korda ei ole täheldada. Kui pott panna tulele, siis tasakaal saab rikutud, kuna põhja lähedased osakesed on suurema energiaga, kui pinnapealsed osakesed. Süsteem püüab nüüd liikuda tasakaalu poole ja saadavat energiat ühtlustada-hajutada. Tekkivad keerised ja liikumatud tsoonid on algeline struktuur või korrastatus, mis aitab süsteemil energiat ühtlustada-hajutada.

Väga lihtsustatud analoogia Päikesesüsteemiga: kuum pliidiraud = Päike kui tasakaalutuse allikas, pott-vesi-kuivaine = Maa, keerised = eluvormid Maal kui tasakaalutuse tulemusel tekkinud korrastatus.

Sedavõrd otsene analoogia Universumiga ei kehti, kuna Universumi puhul ei ole mingit välist "allikat", mis seda tasakaalutust genereeriks, Universum "startis" ise tasakaalutuna ja oma edasise arengu käigus on nüüd teel tasakaaluolekusse. Ent mingisuguste "keeriste" teke on tallegi sellel teel abiks.

Lõpuks saab tuumakütus tähtedes viimseni ära põletatud ja laiali hajutatud, kõik muutub ühtlaseks, st Universum jõuab tasakaaluolekusse (soojussurma), kus elu pole võimalik. (Seda eeldusel, et Universum jääb aeglustuvalt paisuma. Kui Universumit ootab ees kokkutõmbumine, siis on lõpp natuke teistsugune.)

Teremere: tasakaal inimeses ei peitu mitte "pudru" sisemise struktuuri korrastatuses vaid "tulel podiseva pudru" tasakaalus eneses, harmoonias.

Seda võiks siis nimetada püsivaks tasakaalutuseks, tasakaalutuse tasakaaluks vms ning jah, elu kestmise jaoks on seegi vajalik.

Kunagi 80/90-ndate vahetusel ilmus ajakirjas "Vikerkaar" Meelik Kattago traktaat umbes pealkirjaga "Tasakaalutuse filosoofia" - kui asjade puhtalt füüsikaline külg liiga igavaks osutub ja tekib soov abstraheerida.


Laur, 22.05.2001 06:47

M.V. lõpetas: Kuigi sa näed ja tunnistad, et on olemas see isik ja jõud, mis suudab selle supi keetmist kontrollida, ei taha sa seda tunnistada! Miks?

Eks iga piltliku võrldusega on nii, et see kehtib teatud piirides. Antud juhul tahtsin illustreerida vaid seda, kuidas mittetasakaalulises süsteemis aine spontaanselt endas korda loob. Isikut, kes selle supi keetmist kontrollima peaks, pole mingit vajadust sisse tuua, see väljuks antud võrdluse kehtivuse piiridest. Protsess toimuks sama moodi ju ka siis, kui pliit näiteks ootamatult rikki läheks ja pliidiraud iseenesest kuumeneks. Vastasel korral peaksime äkki pildi täielikkuse huvides arvestama ka isikud, kes seda suppi kord sööma hakkavad!



Laur, 23.05.2001 21:10

Teremere küsis klassikalise küsimuse: mis on seal teiselpool Universumit, kuhu Universum veel paisunud ei ole...kui Univesum paisub, "ümbrust" ja "väljaspoolt" aga pole? (komm 601-620)

Friedmann-Robertson-Walkeri mudelis (mis on formuleeritud üldrelatiivsusteooria raames ja kirjeldab paisuvat universumit) ei ole Universumil äärt või piiri. Võib liikuda suvalises suunas ja mitte kunagi jõuda kohta, kus Universum ära lõpeb ning mingi "sein" vastu tuleb. Kuna piiri ei ole, siis ei oma ka mõtet määratlus "teisel pool", "väline" vm. Universum ei paisu mitte kuhugi, vaid paisub ruum Universumis.

Muidugi, eks Universumiga on asjad selged teatava määrani, sealt edasi ulatuvad hüpoteesid ning viimaks fantaasia. (Ehkki mulle tundub, et nii mitmedki tänapäeva kosmoloogilised hüpoteesid on fantaasiastki ette jõudnud.)

Olen tähele pannud, et kosmoloogid lõpetavad oma avalikud esinemised traditsiooniliselt sõnadega: "Järgmised kümme aastat tõotavad tulla kosmoloogias väga põnevad..."


tagasi indeksisse