Всесвіт, весь світ, безмежний в часі і просторі і нескінченно різноманітний за тими формами, які приймає матерія в процесі свого розвитку (рис. 133).
На сучасному етапі існування (13,72млрд років) Всесвіт випромінює як абсолютно чорне тіло з температурою. Максимум спектру випромінювання припадає на частоту (мікрохвильове випромінювання), що відповідає довжині хвилі. Воно изотропно з точністю до.
Теплова смерть-термін, що описує кінцевий стан будь-якої замкнутої термодинамічної системи, і Всесвіту зокрема. При цьому ніякого спрямованого обміну енергією спостерігатися не буде, так як всі види енергії перейдуть в теплову. Термодинаміка розглядає систему, що знаходиться в стані теплової смерті, як систему, в якій термодинамічна ентропія максимальна.
Висновок про «теплової смерті» Всесвіту був сформульований Р. Клаузіусомв 1865 року на основі другого закону термодинаміки. Відповідно до другого закону термодинаміки, будь-яка фізична система, що не обмінюється енергією з іншими системами (для Всесвіту в цілому такий обмін, можливо, виключений), прагне до найбільш вірогідного рівноважного стану з максимумом ентропії. Такий стан відповідало б «теплової смерті» Всесвіту. Другий закон термодинаміки іноді використовується критиками еволюції з метою показати, що розвиток природи в бік ускладнення неможливо. Подібна інтерпретація фізичного закону невірна: адже ентропія не убуває тільки в замкнутих системах.
Ще до створення сучасної космології були зроблені численні спроби спростувати висновок про теплової смерті Всесвіту. Найбільш відома з них флуктуаційна гіпотеза Л. Больцмана (1872 г.), згідно з якою Всесвіт одвічно перебуває в рівноважному ізотермічному стані, але за законом випадку то в одному, то в іншому її місці іноді відбуваються відхилення від цього стану; вони відбуваються тим рідше, ніж велику область захоплюють і чим значніше ступінь відхилення.
Сучасна фізика знаходить вихід з цієї ситуації: на думку Л.Ландау [48] загальна теорія відносності розглядає Всесвіт як систему, що знаходиться в змінному гравітаційному полі, і в таких умовах закон зростання ентропії непридатний. А. Фрідман [49] довів, що Всесвіт, заповнена що тяжіє речовиною, не може бути стаціонарної, а повинна розширюватися або стискатися. В цьому випадку з зростання ентропії не слід прагнення системи до термодинамічної рівноваги і парадокс «теплової смерті» Всесвіту не виникає.
Критика теорії «теплової смерті» Всесвіту грунтується в основному на твердженні, що, незважаючи на логічність аргументів, теплова смерть все ще не настала (т. Н. В космології «термодинамічний парадокс»).
У будь-якому випадку знання про Всесвіт ще мізерно малі, тому будь-які прогнози щодо майбутнього Всесвіту залишаються лише припущеннями. Наприклад, відповідно до сучасних фізичними уявленнями ми можемо говорити лише про спостережуваної частини Всесвіту. На даному етапі людство не має можливості довести ні то, що Всесвіт є замкнута система, ні протилежне.
Флуктуації і другий закон термодинаміки
У системах, що складаються з порівняно невеликого числа часток, спостерігаються значні флуктуації, що представляють собою відхилення від другого закону термодинаміки.
Флуктуацией фізичної величини, що характеризує систему. називається відхилення істинного значення велічіниот її середнього значення, обумовлене хаотичним тепловим рухом частинок системи.
У флуктуаційних коливаннях спостерігаються процеси, в яких система переходить від більш ймовірного стану до менш вірогідного стану, тобто ентропія зменшується. Прикладом служить броунівський рух. У цих дослідах ми спостерігаємо флуктуації тиску в невеликому обсязі, що припадає на частку.
У разі великого числа частинок флуктуації незначні. Так, температура води, що знаходиться при кімнатній температурі в рівновазі буде відчувати коливання градуси.