Сильное взаимодействие

Сильные взаимодействия представляют собой взаимное притяжение составных частей ядра атома. Они удерживают кварки внутри протона и нейтрона, а протоны и нейтроны внутри ядра. Без сильных взаимодействий не существовали бы атомные ядра, а звезды и Солнце не могли бы генерировать теплоту и свет за счет ядерной энергии.

Сильное взаимодействие проявляется в ядерных силах. Они были открыты Э. Резерфордом в 1911 г. одновременно с открытием атомного ядра. Согласно гипотезе Юкавы, сильные взаимодействия состоят в испускании промежуточной частицы – пи-мезона – переносчика ядерных сил, а также другие мезоны, найденные позже (масса мезонов в 6 раз меньше массы нуклонов). Нуклоны (протоны и нейтроны) окружены облаками мезонов. Нуклоны могут приходить в возбужденные состояния – барионные резонансы, и обмениваться при этом иными частицами (мезонами).

Мечтой современных физиков является построить теорию большого объединения, которая объединяла бы все четыре взаимодействия.

Сегодня физики считают, что они могут создать эту теорию на основе теории суперструн. Эта теория должна объединить все фундаментальные взаимодействия при сверхвысоких энергиях.

Вопросы:

1. Как были доказаны корпускулярные и волновые свойства вещества?

2. Что изучает квантовая механика и почему она так называется?

3. Что такое вакуум и что значит «возбужденный вакуум»?

4. Что такое принцип дополнительности?

5. Что такое принцип неопределенности?

6. Охарактеризовать принцип симметрии.

7. Как связаны принципы симметрии и законы сохранения физических величин?

8. Каково значение принципа суперпозиции в квантовой механике?

9. В чем специфика отношения прибор-объект в квантовой механике?

10. Дать определение материи по современным представлениям.

11. Чем вещество отличается от поля?

12. Из чего состоят протоны и нейтроны?

13. Какие фундаментальные взаимодействия в настоящее время объединены?

Литература:

Дубнищева Т.Я. КСЕ. 2003. – С. 238-261. С. 265-309.

Горелов А.А. КСЕ. – 2004. – С. 79-94

Игнатова В.А. Естествознание. 2002. – С.110-125..

Гейзенберг В. Шаги за горизонт. – М. – 1987.

Ландау Л.Д. и др. Курс общей физики. – М: Наука, 1969. – С.195-214.

Вайнберг С. Мечты об окончательной теории. М. – 1995.

Линднер Г. Картины современной физики. – М. – 1977.

СОВРЕМЕННАЯ ХИМИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

Тема 5. Химия в системе естественных наук.

1. Фундаментальные основы современной химии. Фундаментальными основами химии стали квантовая механика, атомная физика, термодинамика, статистическая физика и физическая кинетика. Теоретическая химия построена на основе физики, но не сводится к ней.

Развитие современной химии тесно связано с физикой, биологией и другими естественными науками.

Основная цель современной химии – это получение веществ с заранее заданными свойствами.

Задачами химии являются: исследование свойств веществ и разработка на этой основе методов получения веществ с заранее заданными свойствами.

Организация материи на атомно-молекулярном уровне приводит к появлению новых свойств материи, к возможности существования множества вещей с громадным разнообразием свойств.

Химия – наука исследующая закономерности, проявляющиеся на атомно-молекулярном уровне организации материи. Химия изучает строение молекул и процессы изменения этого строения в результате их взаимодействия.

На химическом уровне мы имеем дело с очень большим числом частиц, участвующих в квантово-механических процессах обмена электронами – химических реакциях. Химические реакции - квантово-механические процессы обмена электронами между огромным количеством атомов.

Базовое понятие химии – валентность – макроскопическое химическое отображение квантово-механических взаимодействий. Валентность – способность атома к образованию химических связей. Выяснена особая роль внешнего электронного уровня атома, от количества электронов в котором зависит реакционная способность элемента (металлы охотно отдают 1-2 электрона, неметаллы их забирают).

Эмпирическая химическая формула соединения показывает какие элементы и в каком соотношении входят в состав химического соединения. Эмпирическая формула устанавливается опытным путем.

На основе эмпирической формулы некоторого вещества может быть установлена молекулярная формула. В химии выработаны правила определения молекулярной формулы. Молекулярные формулы позволяют отобразить химические превращения. Для этого используют химические уравнения, которые являются способом описания химических процессов.

Структурные формулы показывают последовательность и пространственный порядок соединения атомов в молекулах.

2. Этапы развития химии. Химия прошла четыре этапа становления, что связано с формированием основных уровней теоретических знаний.

Первый уровень – Учение о составе, 17 век. Первоначально свойства веществ связывали исключительно с их составом.

Второй уровень – Структурная концепция, 19 век. На этом уровне связывали свойства веществ не только с составом, но и со структурой молекул. В рамках этого подхода возникло понятие «реакционная способность», включающая представления о химической активности отдельных фрагментов молекул. Этот подход позволил создать промышленные технологии синтеза многих органических веществ.

Третий уровень – Учение о химических процессах, 1950-е годы. В рамках этой концепции были выявлены факторы, влияющие на направленность и скорость протекания химических превращений и на их результат. Химия вскрыла механизмы управления реакциями и предложила способы изменения свойств получаемых веществ.

Четвертый уровень – Эволюционная химия, с 1970-х годов по настоящее время. В рамках эволюционной химии идет изучение самоорганизации химических процессов и систем, в том числе, происходящих в клетках живых организмов (отдельная тема).

3. Понятие «химический элемент». Ранее считалось, что признаком элемента является экспериментально установленная неразложимость данного вещества. По Менделееву признаком элемента является место в периодической системе, определяемое массой атома.

Позже, когда физика составила представление об атоме элемента как о сложной квантово-механической системе, появилось современное определение:

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра, т.е. совокупность изотопов.

При Менделееве было известно 62 элемента. В 1930-е гг. – 92 (уран). С начала 1940-х гг. таблица Менделеева пополнялась путем химического синтеза. До середины 1950-х гг. было синтезировано 9 элементов. Элемент под № 101 был назван «менделевий». В последующие годы синтез ядер новых элементов продолжался, но ядра от № 102 и далее оказались крайне неустойчивы. Самый тяжелый из известных на сегодняшний день элементов под № 112 был получен при слиянии ядра цинка с ядром свинца. Его время жизни – тысячные доли секунды.

В физически доступном слое земли 8 элементов представлены в значительном количестве: кислород – 47%, кремний – 27,5%, алюминий – 8,8%, железо – 4.6%, кальций – 3,6%, натрий – 2,6%, калий - 2.5%, магний – 2,1%.

4. Химическое соединение и химические связи. Почти все химические элементы представлены в составе химических соединений. В настоящее время известны более 8 млн. соединений, из них 96% органические соединения.

Проблема химического соединения в современной химии решена на основе представлений квантовой физики. Суть проблемы химического соединения состоит в физической природе сил, объединяющих атомы в молекулы. Эти силы символизируются химическими связями. В общем случае химические связи обусловлены проявлением волновых свойств валентных электронов – перекрытием электронных облаков, обобществлением электронов.

В 1801-1808 гг. французский химик Ж. Пруст установил закон постоянства состава, согласно которому, любое индивидуальное химическое соединение обладает строго определенным неизменным составом – прочным притяжением составных частей (атомов) и тем самым отличается от смесей.

Дж. Дальтон является автором другого основного закона в учении о составе веществ – закона кратных отношений. Он показал, что все вещества состоят из молекул, а все молекулы из атомов. Состав любого вещества можно представить как простую формулу. Согласно этому закону, составные части молекулы – атомы А и В могут замещаться на другие атомы – С и D: АВ + С = АС + В.

Закон кратных отношений Дальтона (1803): Если определенное количество одного элемента вступает в соединение с другим элементом в нескольких весовых отношениях, то количества второго элемента относятся между собой как целые числа.

С современной точки зрения, химическое соединение – это вещество, атомы которого за счет химических связей объединены в молекулы, комплексы, макромолекулы, монокристаллы или иные квантово-механические системы.

Химические связи имеют в основном электрическую природу, т.е. сводятся к электронному взаимодействию, связанному с перестройкой электронных оболочек атомов. Прочность химической связи зависит от энергии связи.

Различают 4 основных типа химических связей: ионную, ковалентную, водородную, металлическую.

Ионная связь. При объединении атомов в молекулу, один из атомов теряет электроны со своей внешней оболочки (катион), а другой их приобретает (анион). Противоположно заряженные ионы притягиваются, образуя прочные ионные связи. Ионные соединения – это обычно твердые вещества, имеющие очень высокую температуру плавления (поваренная соль).

Ковалентная связь образуется в результате электронной пары, принадлежащей одновременно двум атомам, создающим молекулу вещества. Такие молекулы удерживаются слабыми силами, они неустойчивы и существуют в виде жидкостей и газов с низкими температурами плавления и кипения (кислород, бутан).

Водородная связь обусловлена поляризацией ковалентных связей, когда совместные электроны большую часть времени находятся у атома элемента, связанного с атомом водорода. В результате такой атом получает небольшой отрицательный заряд, что делает такие связи крепче.

Металлические связи обусловлены свободным перемещением электронов внешних оболочек атомов металлов. Этим обусловлена хорошая электропроводность металлов. Атомы в металлах выстраиваются в точно подогнанные друг к другу ряды, удерживаемые вместе единым электронным полем.

5. Химические процессы. Способность к взаимодействию различных химических реагентов определяется не только их атомарно-молекулярной структурой, но и условиями протекания химических реакций. К ним относятся термодинамические факторы, отвечают за направление химической реакции и смещение химического равновесия (давление, температура и т.п.) и кинетические факторы, которые отвечают за скорость реакции.

Химические реакции описываются уравнениями, основанными на законе сохранения вещества. Согласно этому закону, полная масса веществ, вступивших в реакцию, должна точно соответствовать массе образовавшихся веществ.

Большинство современных химических технологий реализуется с использованием катализаторов – веществ, которые увеличивают скорость реакции, не расходуясь в ней. Каталитическая реакция проходит через промежуточный комплекс, в котором происходит перераспределение ослабленных химических связей.

В современной химии получило развитие направление, принципом которого является энергетическая активация реагента, т.е. подача энергии извне до состояния полного разрыва исходных связей.

Химия экстремальных состояний использует высокие температуры, большие давления, излучения (у/фиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение). К этой области относится плазмохимия (химия на основе плазменных состояний реагентов), а также технологии, в которых активация процесса достигается за счет направленных электронных или ионных пучков (элионные технологии). Плазма – это ионизированный газ. Химические реакции протекают при температуре от 1000 до 10000 градусов по С. Порошковая металлургия; металлобетон.

Химия экстремальных состояний позволяет получить вещества и материалы, уникальные по своим свойствам. Например, сверхпрочные покрытия из нитрида титана, наносимые на металлообрабатывающий инструмент для увеличения срока эксплуатации.

Вопросы и задания:

1. Какие закономерности исследует химия?

2. Что является объектом изучения химии?

3. Какое значение имеет квантовая механика и атомная физика в развитии современной химии?

4. Валентность, как квантово-механическое взаимодействие.

5. Чем отличаются понятия «эмпирическая химическая формула» и «молекулярная формула»?

6. Какова основная цель современной химии?

7. Дать характеристику четырем концептуальным уровням современной химии.

8. Каково значение химического катализа?

Литература:

Грушевицкая Т.Г., Садохин П.А. КСЕ. – М. - 1998. – С. 234 – 258.

Васильева Т.С., Орлов В.В. Химическая форма материи. М. – 1983.

Кузнецов В.И. Диалектика развития химии. М. – 1973.

Соловьев Ю.И. Эволюция основных теоретических проблем химии. М. - 1971.

СОВРЕМЕННАЯ БИОЛОГИЯ

Тема 6. Формы и уровни жизни.

1.Молекулярно-генетический уровень. Генетика прошла в своем развитии семьэтапов.

Этап I. Грегор Мендель (1822-1884) открыл законы наследственности. Скрещивая гладкий и морщинистый сорта гороха, он получил в первом поколении только гладкие се­мена, а во втором поколении - 1/4 морщинистых семян. Он дога­дался: в зародышевую клетку поступают два наследственных задат­ка - от каждого из родителей. Если они не одинаковые, то у гиб­рида проявляется один доминантный (преобладающий) признак - гладкость. Рецессивный (уступающий) остается как бы в скрытом состоянии. В следующем поколении признаки распределятся в соотношении 3:1.

Результа­ты исследований Менделя, опубликованные в 1865 г., не обратили на себя никакого внимания и были «переоткрыты» только после 1900 г.

Этап II. Август Вейсман (1834-1914) показал, что половые клет­ки обособлены от остального организма и поэтому не подвержены влияниям, действующим на соматические ткани.

Этан III. Гуго де Фриз (1848-1935) открыл существование на­следуемых мутаций, составляющих основу дискретной изменчи­вости. Он предположил, что новые виды возникали вследствие мутации. Мутация - это частичное изменение структуры гена. Конечный ее эффект - изменение свойств белков, кодируе­мых мутантными генами. Появившийся в результате мутации при­знак не исчезает, а накапливается. Мутации вызываются радиа­цией, химическими соединениями, изменением температуры, на­конец, могут быть просто случайными.

Этап IV. Томас Морган (1866-1945) создал хромосомную тео­рию наследственности, в соответствии с которой каждому биологи­ческому виду присуще свое строго определенное число хромосом.

Этап V. Г. Меллер в 1927 г. установил, что генотип может изменяться под действием рентгеновских лучей. Отсюда берут свое начало индуцированные мутации и то, что впоследствии было назва­но генетической инженерией с ее грандиозными возможностями и опасностями вмешательства в генетический механизм.

Этап VI. Дж. Бидл и Э. Татум в 1941 г. выявили генетичес­кую основу процессов биосинтеза.

Этап VII. Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили мо­дель молекулярной структуры ДНК и механизма ее репликации.

2. Воспроизводство жизни. Три самых важных составляющие процесса развития организма:

- оплодотворени е (слияние половых клеток) при половом размножении);

- воспроизводство в клетке по данной матрице определен­ных веществ и структур;

- деление клеток, в результате которого организм растет из одной оплодотворенной яйцеклетки.

Существуют два способа деления клеток. Митоз - это такое деление клеточного ядра, при котором образуются две дочерние клетки с наборами хромосом (части ядер клеток), идентичными на­борам родительском клетки. Мейоз - это деление клеточного ядра с образованием дочерних клеток, каждое из которых содер­жит вдвое меньше хромосом, чем исходное ядро. Первый способ характерен для всех клеток, кроме половых, второй - для половых клеток.

Воспроизводство себе подобных и наследование признаков осу­ществляется с помощью наследственной информации, материаль­ным носителем которой являются молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты. ДНК состоит из двух цепей, идущих в противопо­ложных направлениях и закрученных одна вокруг другой наподобие электрических проводов (напоминает винтовую лестницу).

В клетке человека ДНК распределена на 23 пары хромосом и содержит около 1 млрд пар оснований; длина ее около 1 м.

Участок молекулы ДНК, слу­жащий матрицей для синтеза одного белка, называют геном (зна­менитая гипотеза «один ген - один фермент»). Гены расположены в хромосомах.

Процесс воспроизводства состоит из трех частей, называющихся тремя ключевыми словами: репликация, транскрипция, трансляция. Репликация - это удвоение молекулы ДНК, необходи­мое для последующего деления клеток.

Как происходит репликация? ДНК распределяется на две цепи, а затем из нуклеотидов, свободно плавающих в клетке, формиру­ется вдоль каждой цепи еще одна цепь. Так как каждая клетка много­клеточного организма возникает из одной зародышевой клетки в результате многократных делений, все клетки организма имеют одинаковый набор генов.

Вторая часть процесса воспроизводства - транскрипция - представляет собой перенос кода ДНК путем образования одноцепочечной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК (информационная РНК - копия части молекул ДНК, одного или группы рядом лежащих генов, несущих информацию о струк­туре белков, необходимых для выполнения одной функции).

РНК отличается от ДНК тем, что вместо дезоксирибозы со­держит рибозу, а вместо азотистою основания тимина содержит урацил.

Третья часть процесса воспроизводства – трансляция - это синтез белка на основе генетического кода информационной РНК в особых частях клетки рибосомах, куда доставляет амино­кислоты транспортная РНК.

Основной механизм, с помощью которого молекулярная био­логия объясняет передачу генетической информации, по существу, является петлей обратной связи. ДНК, содержащая в линейно упо­рядоченном виде всю информацию, необходимую для синтеза раз­личных протеинов (белков), участвует в последовательности реакций, в ходе которых вся информация кодируется в виде определенной последовательности различных протеинов.

Именно такие процессы позволяют объяснить, каким образом совершается переход от крохотных комочков ДНК к сложным живым организмам.

3. Биосферный уровень. Учение о биосфере – изучение жизни как целостного феномена в его тесной связи с окружающей природой.

Комплексное учение о биосфере разрабатывал русский ученый В.И. Вернадский. Он ввел понятие «живое вещество», под которым понимал совокупность всех живых организмов планеты. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, выдвинул принцип неразрывной связи живого и неживого. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого. Он считал, что биосфера на Земле была всегда, жизнь зародилась вместе с формированием планеты.

Под биосферой он понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагается на стыке литосферы, гидросферы, атмосферы, располагаясь в диапазоне от 10 км вглубь Земли, до 30 км над Землей.

Биосфера – совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы, верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами.

Живые организмы и среда обитания находятся в тесном органическом единстве и образуют целостную динамическую систему. Биосфера как глобальная суперсистема состоит из ряда подсистем.

Биоценозы – совокупность растений, животных и микроорганизмов в локальной среде обитания.

Экосистемы или биогеоценозы – это биоценозы в совокупности с окружающей средой обитания, с которой они обмениваются ресурсами (вещество, энергия, информация). Примеры биогеоценозов – море, озеро, лес, роща, луг, сад.

Биогеоценоз представляет собой естественную модель биосферы в миниатюре, включающую все звенья биотического круговорота. Все звенья биотического круговорота состоят из разных уровней питания экосистемы, их называют трофическими уровнями (греч. трофе – питание, пища). Первый трофический уровень образуют продуценты (грибы, растения), второй - первичные консументы (растительноядные животные), третий – вторичные консументы (плотоядные, поедающие растительноядных), четвертый - редуценты (микроорганизмы, черви, которые перерабатывают останки животных и растений). По Н.Ф. Реймерсу «волчок жизни» соотношение между разными типами организмов следующее: продуцентов 350000 видов, консументов 1500000 видов, редуцентов 75000 видов. Продуценты являются автотрофами – перерабатывают солнечную энергию в реакция фотосинтеза. Консументы – гетеротрофы получают энергию, питаясь готовой белковой пищей.

Биогеоценоз или экосистема является элементарной ячейкой биосферы.

Основные выводы из учения о биосфере В.И. Вернадского:

- Принцип целостности биосферы. Для существования жизни, биосфера должна соотвествовать строго определенным условиям (гравитация, температура, химических состав и др). Жизнь неотъемлема от среды обитания.

- Принцип гармонии биосферы и ее организованности. В биосфере все приспосабливается к условиям жизни.

- Принцип влияния жизни на биосферу. Живые организмы, особенно человек, непосредственно влияют на состояние биосферы.

Появление человека изменило не только биосферу. Постепенно происходил переход от простого биологического приспособления живых организмов к разумному и целенаправленному изменению окружающей природы человеком. Постепенно человек становится решающим фактором преобразования биосферы, человек создал техносферу.

На основе учения о биосфере было создано учение о ноосфере. Ноосфера – это оболочка разума, предполагает нравственную эволюцию человека, формирование экологического сознания.

Вопросы:

1. Что является носителем наследственной информации в живом организме?

2. Где расположены генетические факторы?

3. Чем отличаются ДНК и РНК?

4. Что означают механизмы: репликации, транскрипции, трансляции?

5. Чем отличаются митоз и мейоз?

6. Что такое кодон?

7. Что такое комплементарность?

8. Какие механизмы изменчивости вам известны?

9. Что такое автотрофы игетеротрофы?

10. Каково значение фотосинтеза?

11. Что является элементарными единицами эволюции жизни на Земле?

12. Какие механизмы обеспечивают кругооборот веществ в природе?

Задания:

1. Составить схему классификации структурных уровней организации живой материи по степени сложности уровня.

2. Описать уровни питания – трофические уровни в биотическом круговороте.

Литература:

Горелов.КСЕ. – 2004. – С. 132 – 144.

КСЕ под ред. Самыгина. – 2003. – С. 219-220.

Дубнищева. КСЕ. – 2003. – С. 564-586., С. 657-683. С. 397-419.

Дубинин Н.П. Очерки о генетике. – М. 1985.

Колчинский Э.И. Эволюция биосферы. - Л. – 1990.

Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул. – М. – 1973.

Кивенко Н.В. Принципы познания живого. – Киев. – 1991.

Афанасьев В.Г. Мир живого: системность, эволюция и управление. – М. – 1986.

РАЗДЕЛ III

МИР – КАК РАЗВИВАЮЩАЯСЯ СУПЕРСИСТЕМА

Тема 7. Сложные системы. Синергетика.

1. Понятие сложной системы. Система – целостный, развивающийся комплекс взаимосвязанных элементов, находящихся в определенной иерархической подчиненности, и образующей единство с окружающей средой.

По классификации системы делятся на: открытая – закрытая, динамическая –статистическая, естественная – искусственная, самоорганизующаяся – управляемая.

Процессы, протекающие в различных явлениях природы следует делить на два класса: закрытые системы и открытые системы. Любая социоприродная система является открытой. Открытая система обменивается с окружающей средой ресурсами – веществом, энергией, информацией. Обменные процессы с окружающей средой выступают важнейшим фактором развития системы и определяют характер ее поведения. Вследствие потерь и деградации ресурсов все открытые системы являются диссипативными. Система, использовав поступившие в нее ресурсы для своего переустройства, отработанные остатки (уже иного качества) выбрасывает наружу – происходит диссипация (рассеяние лат.).

Строго закрытых систем в природе не существует. Закрытая механическая система является идеализированной моделью, в которой господствуют однозначность и жесткие причинно-следственные связи. Многие теории классического естествознания, разработанные на основе таких моделей, дают достаточно точное описание поведения тел и позволяют предсказать состояние системы в любой последующий момент. Это жестко детерминированные линейные системы с «бесконечной памятью».

С развитием физики микромира сложились представления о стохастических системах (вероятностных), они содержат огромное количество элементов. Согласно принципу неопределнностей Гейзенберга, проследить за движением каждого отдельного элемента и точно указать его состояние в любой момент времени практически невозможно. В таких системах очень велика роль случайных параметров. Поэтому будущее стохастических систем, в отличие от динамических, можно указать лишь с определенной степенью вероятности, используя для этого представления о статистических распределениях.

2. Термодинамика закрытых систем. В сове время теория Ч. Дарвина послужила толчком для развертывания исследований развития (эволюции) природных и социальных систем. Эволюционная концепция даже физиков заставила по-иному взглянуть на свой предмет и на природу в целом. Дело в том, что у биологов и физиков существовали прямо противоположные взгляды на эволюцию природы.

Объектом изучения биологов были открытые системы. Объектом изучения классической термодинамики были закрытые системы, которые не обмениваются с внешней средой ресурсами.

Центральным понятием термодинамики является понятие энтропии, которое относится к закрытым системам, находящимся в тепловом равновесии.

Понятие энтропии ввел в 1865 г. Клазиус. Он показал, что в термически изолированных системах энтропия при обратимых процессах не изменяется, а при реальных и необратимых – ее изменение всегда положительно. Поэтому она является как бы мерой отклонения реальных процессов от идеальных.

II-ой закон термодинамики: Энтропия изолированной системы при протекании необратимых процессов возрастает, так как система предоставленная самой себе, переходит из менее вероятного в более вероятное состояние. Энтропия системы, находящейся в равновесном состоянии, максимальна и постоянна.

Возрастание энтропии означает хаос и беспорядок. Принцип возрастания энтропии составляет сущность II-го закона термодинамики.

В 1811 г. Фурье сформулировал закон теплопроводности: количество теплоты переносится от тел с большей температурой к телам с меньшей температурой. Теплопроводность приоводит к все большему выравниванию температур, пока рапределение Т. Во всех точках пространства не станет одинаковым. Явление теплопроводности описывает необратимые процессы.

Клазиус распространил принцип возрастания энтропии на Вселенную в целом, что привело его к гипотезе о тепловой смерти Вселенной. Все физические процессы протекают в направлении передачи тепла от более горячих к менее горячим, т.о. идет процесс выравнивания Т. Во Вселенной. Это означает прекращение каких-либо физических процессов вследствие перехода Вселенной в равновесное состояние с максимальной энтропией.

Такие выводы были неправомерны, так как Вселенная рассматривалась как замкнутая система. Прежние представления о развитии сформировались в классической физике 19 в. Под влиянием статистической механики и равновесной термодинамики. Эти научные дисциплины описывают поведение изолированных макросистем. Вселенная, как самая крупная макросистема также считалась замкнутой.

Необратимое возрастание энтропии в изолированной системе следует рассматривать как проявление все увеличивающегося хаоса, постепенного забывания начальной ассиметрии, несохранение системой информации о прошлом.

Для изолированных систем будущее всегда расположено в направлении возрастания энтропии (беспорядка и хаоса). Возрастание энтропии определяет направление «стрелу времени». Энтропия возрастает по мере увеличения беспорядка в системе, поэтому любая изолированная физическая система обнаруживает с течением времени тенденцию к переходу от порядка к беспорядку.