S_DetNaturvidenskabeligeFakultet_1850-2000

20 / 37

reservoir. Ved de processer, der forløber i
dam pm askinen om skabes en vis del a f
den strømm ende, kaotiske varm eenergi
til en kohæ rent struktur, eller - kan m an
sige - til en ordnet struktur. Den del a f
varm eenergien, der om sæ ttes til stem ­
plets bevægelse optræ der som en ko­
hæ rent bevægelse a f atom erne i stem plet.
Orden er d annet ud a f en kaotisk, uord­
net varmebevægelse.
Den dannede kohæ rente struktur af­
hæ nger helt a f afkølingen, det vil sige a f
energistrøm m en fra det varme til det kol­
de varmereservoir. N år denne energi­
strøm ophører forsvinder kohæ rensen,
stem plet »dør«.
lorden virker som en varm ekraftm a-
skine. Vi tager varm e ffa et varm t reser­
voir (Solen, T = 6000K) og afgiver varme
til et koldt reservoir (rumm et, T = 3K).
De forbavsende ordnede strukturer, vi
kalder livet, er skabtved denne energi­
strøm ffa Solen via Jorden til rumm et.
Strukturerne (biosfæren) er - som ved
dampmaskinens strukturer - m idlertidi­
ge. N år Solen bræ nder ud, ophører ener-
gisttømmen og strukturerne dør!
D et afgørende: U d fra den kaotiske
varm estrøm fra Solen via Jorden til rum ­
metkan.der altså - i overensstemm else
m ed 2. hovedsæ tning - opbygges ko­
hæ rente strukturer. Fremvæksten a f en
plante fra et sæ dekorn, eller for den sags
skyld fremvæksten a f et barn fra m ode­
ren, er - set ud fra term odynam ikkens
synspunkt-det samm e som dannelsen
a f arbejde i en dam pm askine. I de tre si­
tuationer dannes en kohæ rent struktur i
en lokal del a f Universet: Ud fra atom er
der er i næ rheden a f plantens blade og
rodnet, ud fra atom er der er indtaget som
føde og, i d et sidste og sim pleste tilfælde,
gien i prin­
cippet om dannes
til nyttigt arbejde, m en
det sam lede resultat a f den sp o n ­
tane proces m å være - ifølge 2. hoved­
sæ tning - at entropien i Universet er vok­
set.
Anden hovedsæ tning dikterer retnin­
gen a f alle spontane processer og dirige­
rer herm ed Universets udvikling. Man si­
ger at universets energi spredes ud på fle­
re og flere frihedsgrader.
I året 1854 drog den tyske fysiker H er­
m ann von H elm holtz en dram atisk k on­
sekvens afvarm eteoriens 2. hovedsæ t­
ning: Universet vil ende i den såkaldte
varm edød.
Den ubarm hjertige vækst i entropi,
som ledsager enhver naturlig proces, kan
kun ende - hævdede H elm holtz - med
ophør afal interessant aktivitet i Univer­
set, idet hele kosmos glider irreversibelt
m od en tilstand afterm odynam isk lige­
vægt, hvor alle temperaturforskelle er ud­
viskede. Vi er vidne til det: Solen og stjer­
nerne brænder langsomt deres reserver
a fbrændstofop og senderden frigjorte1
energi ud i rummetsom elektromagne­
tisk stråling. Føreller senerev i brænd­
stoffet sippe op, og stjernerne v i sluk­
kes. Til slutv i temperaturen Mive den
samme« « a lt, ogaltlif v il daværeud­
stadet
Det vard am e opfattelse a fUniversets
fremtid vidaukabaihavdeomkring år
1g©ø. 'Vi skal imidlertid indse, at møder­
ne fysikog astronomitegner et noget an­
detbilede a fUniversets historie.
Men rørstvil vi betragte dampmaski­
nen ud fra et lidt andet synspunkt.
Dampmaskinen og. dannelse
af kohærente^ strukturer i
Universet
I dampmaskinen strømmervarmen i en
kaotisk strøm fra detvarme til det kolde
Lektor
sin
for de næste 150 år,
indflydelse på vores
Brahes fik det for over 400 år siden.
Stoffet - m aterien - er blevet m ere og
mere organiseret siden Universets
fødsel. I de cirka 15 m illiarder år, der
er forløbet siden Det Store Brag (The Big
Bang), har Universet udvidet sig, hvoraf
følger at det til stadighed afkøles. Alle de
strukturer vi ser om kring os - galakser,
stjerner, planeter, roser, m ennesker og
universiteter - er i sidste ende et resultat
af denne afkølingsproces. M edens galak­
ser, stjerner og nu også planeter synes at
forekomm e overalt, er de forbløffende
strukturer, vi kalder liv, kun konstateret
her på Jorden. Er livet på Jorden opstået
som et resultat a f usædvanlige historiske
tilfældigheder, eller o pstår livet m ed tvin­
gende nødvendighed, når de rette betin­
gelser er til stede? Lever vi m on i et selv-
organiserende Univers? Planeten M ars vil
spille en væsentlig rolle i studiet a f
sådanne problem er.
Dampmaskinen og
Universets varmedød
Et af de mest betydningsfulde bidrag til
naturvidenskaben i det 19. århundrede
var opstillingen aftermodynamikkens
hovedsætninger.
Termodynamikkens 2. hovedsætning
blev fundet ved en skarpsindig analyse af
dampmaskinens virkemåde;men 2. ho­
vedsætning fik en betydning, der rakte
langt udover studiet af forskellige typer
af varmiekraftntasldner;.
Vamteteoriens 2. hovedisætnmgfor­
langer, atspontant - detvil sige .afsig
selv - vil varmeenergien strømme fra var­
mere til koldere legemer; aldrig (spon­
tant) den anden vej. Desuden: Når etiso­
leretsystem har'nåettermodynamisk li­
gevægt, og dermed samme konstante
temperatur overalt, kan systemet'aldrig
af sig selv forlade denne tilstand.
N år varmen ffa et legeme med høj tempe­
ratur strømmier til etlegeme med lav
temperatur, kan en vis del afvarmeener­
S to ffe ts evolution
Efter et tidsforløb, der m åles i m inutter
efter Det Store Brag, var de afgørende dele
a f stoffet dannet. R umm et var overalt
fyldt m ed en blanding a f elektroner, pro- j
toner og neutroner; og disse partikler be­
vægede sig i et bad a f elektrom agnetisk
stråling. Men: Ved »Det Store Brag« ,
skabtes et Univers i stadig udvidelse og
denne udvidelse forårsagede - og forår- *
sager den dag i dag - at Universet til sta­
dighed afkøles.
Som en følge a f den faldende tem pera­
tur begyndte de kosm iske gasser via
tyngdekraften at kondensere; disse kon­
densater blev kim ene til de første galak­
ser, som således i det væsentlige bestod
a f de to sim pleste grundstoffer brint og
helium . I galakserne opstod de første
stjerner, og i disse naturens store ovne
blev de tungere g rundstoffer dannet.
G ennem store stjerneeksplosioner
spredtes de nydannede grundstoffer ud i
rumm et, og nye generationer a f stjerner
fulgte. Stoffet udviklede sig således fra
brint og helium , via kulstof, ilt,svovl, jern
og så videre til molekyler, støv og plane­
ter.
Figuren viser i skem atisk form den for­
bavsende kendsgerning, at stoffet i Uni­
verset - siden Det Store Brag - er blevet
a f atom erne der udgør stem ­
plet i dam pm askinen. I alle tre
tilfælde er der tale om tem poræ re struk­
turer. Alle strukturerne er m idlertidige
og om dannes til inkohæ rente strukturer,
når de ikke længere drives a f en varme-
strøm .
N aturen afspejler dam pm askinen i es­
sentielle aspekter. Energien strøm m er
fra høje m od lavere tem peraturer. Tem­
poræ re strukturer, som for eksem pel
læseren, kan da opstå lokalt.
Vi er børn a f kaos, m en væk er formål;
alt, hvad der er tilbage, er retning.
14