भौतिक विज्ञानी जॉन बैज़ के इस पृष्ठ में बताया गया है कि लंबे समय तक पिंडों और सफेद बौनों की तरह ब्लैक होलों में ढहने वाले पिंडों की लंबी अवधि के लिए क्या नहीं होगा, यह मानते हुए कि वे ब्लैक होल के साथ पथ को पार नहीं करते हैं और अवशोषित हो जाते हैं। संक्षिप्त उत्तर: वे हॉकिंग विकिरण से असंबंधित कारणों से वाष्पित हो जाएंगे। यह जाहिरा तौर पर सिर्फ एक थर्मोडायनामिक मामला है, संभवतः शरीर की आंतरिक थर्मल ऊर्जा के कारण समय-समय पर सतह पर कणों को उत्पन्न करने के लिए अनियमित वेग से प्राप्त करने के लिए और शरीर से बचने के लिए यादृच्छिक रूप से पर्याप्त गतिज ऊर्जा प्राप्त होती है (विकी लेख में यहां उल्लेख किया गया है कि 'जीन्स एस्केप' ')। यहां देखें पूरी चर्चा:
ठीक है, इसलिए अब हमारे पास अलग-अलग काले बौनों, न्यूट्रॉन सितारों और ब्लैक होल के साथ-साथ परमाणुओं और गैस, धूल कणों और निश्चित रूप से ग्रहों और अन्य क्रूड के अणुओं का एक गुच्छा है, जो पूर्ण शून्य के बहुत करीब हैं।
जैसा कि ब्रह्मांड इन चीजों का विस्तार करता है, अंततः उस बिंदु तक फैल जाता है जहां हर एक अंतरिक्ष की विशालता में पूरी तरह से अकेला है।
तो आगे क्या होता है?
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उदाहरण के लिए, ब्लैक होल को छोड़कर सभी चीज़ों में "उदात्त" या "आयनीज़" की प्रवृत्ति होगी, कम तापमान के बावजूद, धीरे-धीरे परमाणुओं या इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को खोना। बस विशिष्ट होने के लिए, आइए हाइड्रोजन गैस के आयनीकरण पर विचार करें - हालांकि यह तर्क बहुत अधिक सामान्य है। यदि आप हाइड्रोजन का एक बॉक्स लेते हैं और इसके तापमान को ठीक रखते हुए बॉक्स को बड़ा बनाते हैं, तो यह अंततः आयनीकृत होगा। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि तापमान कितना कम है, जब तक कि यह पूरी तरह से शून्य नहीं है - जो कि थर्मोडायनामिक्स के तीसरे नियम द्वारा निषिद्ध है, वैसे भी।
यह अजीब लग सकता है, लेकिन इसका कारण सरल है: थर्मल संतुलन में किसी भी तरह का सामान अपनी स्वतंत्र ऊर्जा को कम करता है, ई - टीएस: ऊर्जा शून्य से एन्ट्रापी के तापमान का न्यूनतम तापमान। इसका मतलब है कि अपनी ऊर्जा को कम करने और अपनी एन्ट्रापी को अधिकतम करने की इच्छा के बीच एक प्रतियोगिता है। उच्च तापमान पर मैक्सिमाइज़िंग एन्ट्रॉपी अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है; कम तापमान पर ऊर्जा कम से कम महत्वपूर्ण हो जाती है - लेकिन दोनों प्रभाव तब तक मायने रखते हैं जब तक तापमान शून्य या अनंत नहीं होता है।
[मैं इस स्पष्टीकरण को बाधित करूंगा कि कोई भी पूरी तरह से अलग-थलग प्रणाली लंबे समय में अपनी एन्ट्रापी को अधिकतम कर देती है, यह उस प्रणाली के लिए सही नहीं है जो किसी आसपास के सिस्टम के संपर्क में है। मान लीजिए कि आपका सिस्टम परिवेश के बहुत बड़े संग्रह से जुड़ा हुआ है (जैसे कि द्रव या कॉस्मिक बैकग्राउंड विकिरण के समुद्र में डूबे हुए), और सिस्टम परिवेश के साथ ऊष्मा के रूप में ऊर्जा का व्यापार कर सकता है (जो सराहनीय रूप से नहीं बदलेगा) परिवेश के तापमान को देखते हुए माना जाता है कि परिवेश प्रणाली की तुलना में बहुत बड़ा है, परिवेश जिसे थर्मल जलाशय के रूप में जाना जाता है), लेकिन वे अन्य मात्राओं की तरह व्यापार नहीं कर सकते। देखते हैं - तो बयान है कि प्रणाली + परिवेश की कुल एन्ट्रापी को बड़ा किया जाना चाहिए बयान है कि प्रणाली अकेले एक मात्रा अपने 'हेल्महोल्ट्ज़ मुक्त ऊर्जा "है, जो है क्या बाएज़ कि पिछले पैराग्राफ में के बारे में बात कर रही है कहा जाता है कम से कम करना चाहिए के बराबर है इस उत्तर या यह पृष्ठ । और संयोग से, अगर वे ऊर्जा और मात्रा दोनों का व्यापार कर सकते हैं, तो सिस्टम + परिवेश की कुल एन्ट्रापी को अधिकतम करना यह कहने के बराबर है कि सिस्टम को अपनी "गिब्स फ्री एनर्जी" (जो हेल्महोल्ज़ फ्री ऊर्जा के बराबर है) नामक थोड़ी अलग मात्रा को कम से कम करना चाहिए। प्लस प्रेशर बार वॉल्यूम में बदलाव), "एंट्रोपी और गिब्स फ्री एनर्जी" यहां देखें ।]
इस बारे में सोचें कि हमारे हाइड्रोजन के बॉक्स के लिए इसका क्या मतलब है। एक ओर, आयनित हाइड्रोजन में हाइड्रोजन परमाणुओं या अणुओं की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है। इससे हाइड्रोजन परमाणुओं और अणुओं में एक साथ चिपकना चाहता है, खासकर कम तापमान पर। दूसरी ओर, आयनित हाइड्रोजन में अधिक एन्ट्रापी होती है, क्योंकि इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन घूमने के लिए अधिक स्वतंत्र होते हैं। और यह एन्ट्रापी अंतर बड़ा और बड़ा हो जाता है क्योंकि हम बॉक्स को बड़ा बनाते हैं। तापमान कितना भी कम क्यों न हो, जब तक यह शून्य से ऊपर है, हाइड्रोजन अंततः आयनीकृत होगा क्योंकि हम बॉक्स का विस्तार करते रहते हैं।
(वास्तव में, यह "उबलते हुए" प्रक्रिया से संबंधित है जिसका मैंने पहले ही उल्लेख किया था: हम थर्मोडायनेमिक्स का उपयोग करके देख सकते हैं कि तारे आकाशगंगाओं को उबालेंगे क्योंकि वे थर्मल संतुलन के करीब पहुंचते हैं, जब तक कि आकाशगंगाओं का घनत्व काफी कम होता है। )
हालांकि, एक जटिलता है: विस्तारित ब्रह्मांड में, तापमान स्थिर नहीं है - यह घट जाती है!
तो सवाल यह है कि ब्रह्मांड के विस्तार के रूप में कौन सा प्रभाव जीतता है: घटता घनत्व (जो पदार्थ को आयनित करना चाहता है) या घटता तापमान (जिससे यह एक साथ चिपकना चाहता है)?
अल्पावधि में यह काफी जटिल प्रश्न है, लेकिन लंबे समय में, चीजें सरल हो सकती हैं: यदि ब्रह्मांड का विस्तार गैर-ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के कारण तेजी से हो रहा है, तो पदार्थ का घनत्व स्पष्ट रूप से शून्य हो जाता है। लेकिन तापमान शून्य पर नहीं जाता है। यह एक विशेष गैर-मूल्य पर पहुंचता है! इसलिए प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से बने पदार्थ के सभी रूप अंततः आयनित होंगे!
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यह बहुत ठंडा है, लेकिन पदार्थ का कम पर्याप्त घनत्व दिया गया है, यह तापमान अंततः प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से बने पदार्थ के सभी रूपों को आयनित करने के लिए पर्याप्त है! यहां तक कि एक न्यूट्रॉन स्टार की तरह कुछ बड़ा, धीरे-धीरे, धीरे-धीरे विघटित होना चाहिए। (न्यूट्रॉन तारे का क्रस्ट न्यूट्रोनियम से बना नहीं है: यह मुख्य रूप से लोहे से बना है।)