Вывел ли Клаузиус «тепловую смерть» Вселенной?

Две знаменитые строки

К 1865 году Клаузиус уже располагал языком, на котором второй закон термодинамики можно было выразить особенно сжато. В его формулировке энергия Вселенной остаётся постоянной, тогда как энтропия Вселенной стремится к максимуму. Первая часть связана с сохранением энергии, вторая — с направленностью реальных тепловых процессов: теплота самопроизвольно не перебирается от холодного тела к более горячему, а различия температур имеют привычку сглаживаться.

Слово «Вселенная» здесь звучит так громко, что легко дорисовать вокруг него телескопы, гаснущие звёзды и последний остывший чайник. Но сама запись была представлена как выражение фундаментальных законов механической теории теплоты по отношению к Вселенной. Это предельно широкая формулировка физического принципа, а не готовая космологическая повесть с завязкой, кульминацией и датой финала.

Энтропию удобно понимать не как мистическую меру беспорядка, а как величину, учитывающую, насколько рассеяна энергия и сколько вариантов микроскопического устройства доступно системе. Горячий предмет рядом с холодным обычно приходит к более равномерной температуре. После такого выравнивания извлечь из этой пары столько же полезной работы уже нельзя: исчезла разность, на которой работал двигатель. Для изолированной системы это и есть образ движения к максимуму энтропии.

Где начинается поздний сюжет

Из общего принципа не следует расчёт судьбы реального космоса. В данных выдержках нет ни времени, за которое энтропия достигнет максимума, ни описания звёздной эволюции, ни модели расширения пространства, ни количественного предсказания последнего состояния. Формула о стремлении задаёт направление, но не заменяет физическую модель того, к чему именно она применяется.

Позднейший образ «тепловой смерти» делает следующий драматический ход: если весь космос рассматривать как замкнутую систему и если доступная энергия в конечном счёте окажется равномерно рассеянной, то крупные перепады температур исчезнут, а вместе с ними — возможность обычных тепловых машин получать работу. Такой вывод исторически вырос рядом с клаузиусовской формулировкой, однако является интерпретационной рамкой, а не названием отдельной теории, подтверждённым этими источниками.

Есть и ещё одна причина не превращать фразу 1865 года в готовый приговор. Космология требует знать устройство и историю Вселенной, её границы, материю, излучение и гравитацию; одних законов термодинамики для численного прогноза недостаточно. Вопрос о применении понятия энтропии ко всей Вселенной оказался гораздо труднее учебного опыта с двумя телами.

Поэтому корректный ответ звучит менее эффектно, зато точнее: Клаузиус дал знаменитую максимальную формулировку роста энтропии, из которой позднее выросли разговоры о «тепловой смерти». Он не оставил в рассматриваемом тексте календаря конца мира и подробной космической картины. Легенда любит подменять одну строгую строку готовым апокалипсисом; у самой строки задача была фундаментальнее и скромнее одновременно.