Futur d'un univers en expansionLes observations suggèrent que l’expansion de l’univers va se poursuivre à l’infini. Si tel est le cas, alors il existe une théorie populaire selon laquelle l’univers se refroidira en s’étendant, si bien qu’il deviendra trop froid pour assurer la vie. Pour cette raison, ce scénario futur est communément appelé le « Big Freeze ».
Fluctuation theoremThe fluctuation theorem (FT), which originated from statistical mechanics, deals with the relative probability that the entropy of a system which is currently away from thermodynamic equilibrium (i.e., maximum entropy) will increase or decrease over a given amount of time. While the second law of thermodynamics predicts that the entropy of an isolated system should tend to increase until it reaches equilibrium, it became apparent after the discovery of statistical mechanics that the second law is only a statistical one, suggesting that there should always be some nonzero probability that the entropy of an isolated system might spontaneously decrease; the fluctuation theorem precisely quantifies this probability.
Histoire et chronologie de l'Universvignette|upright=1.5|Schéma simplifié des principales étapes de la formation de l'Univers.1- Big Bang.2- Ère de l'inflation.3- Découplage de l'interaction forte et faible et formation des particules.4- Formation des étoiles et galaxies. Lhistoire et la chronologie de l'Univers décrit l'évolution de l’Univers en s'appuyant sur le modèle standard de la cosmologie, fondé sur le modèle cosmologique du Big Bang et les recherches en cosmologie et en astronomie. Selon plusieurs estimations, l'âge de l'Univers serait d'environ d'années.
Énergie noirevignette|redresse=1.1|Répartition de la densité d'énergie de l'Univers après exploitation des premières données obtenues par le satellite Planck. L'énergie noire en serait la composante principale. En cosmologie, lénergie noire ou énergie sombre (dark energy) est une forme d'énergie hypothétique remplissant uniformément tout l'Univers et dotée d'une pression négative, elle se comporte comme une force gravitationnelle répulsive.
Flèche du tempsLa flèche du temps est une expression introduite en 1928 par Arthur Eddington pour décrire le phénomène selon lequel le temps semble s'écouler toujours dans la même direction. Cette expression recouvre un ensemble de théories qui explique pourquoi le temps s'écoule de manière unidirectionnelle. La flèche du temps fait partie des problèmes non résolus de la physique et elle suscite plusieurs controverses.
Modèle cycliqueDans les années 1930, des physiciens notables comme Albert Einstein et Richard Tolman, ont envisagé la possibilité d'un modèle cyclique de l'univers comme une alternative éternelle au modèle d'un univers en expansion. Toutefois, les travaux de Tolman en 1934 ont montré que ces idées semblaient échouer à cause du deuxième principe de la thermodynamique : celui-ci établit que l'entropie ne peut qu'augmenter dans un système fermé. Le concept d'univers cyclique moderne fut introduit par John Wheeler.
Principes de la thermodynamiquevignette|Entropie d'un corps à 0 K (à gauche) Corps avec une température supérieur à 0 K (à droite) Les principes de la thermodynamique sont les principales lois (principes en fait, car non démontrés) qui régissent la thermodynamique : premier principe de la thermodynamique : principe de conservation de l'énergie ; introduction de la fonction énergie interne, U ; deuxième principe de la thermodynamique : principe d'évolution ; création d'entropie, S ; troisième principe de la thermodynamique ou principe de N
Destin de l'Universvignette|alt=Une animation du comportement supposé d'un Big Crunch.|Une animation du comportement supposé d'un Big Crunch. La question du destin de l'Univers fait partie des questions fondamentales de la cosmologie. Elle a trait à l'évolution future de l'expansion de l'Univers. Pendant longtemps elle a été focalisée sur la question de savoir si l'expansion observée actuellement se poursuivrait indéfiniment, ou bien s'interromprait pour laisser place à une phase de contraction menant au Big Crunch, un effondrement général de l'Univers, analogiquement inverse du Big Bang.
DissipationEn physique, la dissipation désigne le phénomène selon lequel un système dynamique (onde, oscillation...) perd de l'énergie au cours du temps. Cette perte est principalement due aux frottements et aux turbulences, et l'énergie correspondante est alors dégradée en chaleur, une forme d'énergie qui ne pourra pas être intégralement retransformée en énergie mécanique, comme l'affirme le deuxième principe de la thermodynamique. Amortissement Dissipateur thermique Entropie Hystérésis Théorème de fluctuation-dissi
Chaleur (thermodynamique)vignette|Le Soleil et la Terre constituent un exemple continu de processus de chauffage. Une partie du rayonnement thermique du Soleil frappe et chauffe la Terre. Par rapport au Soleil, la Terre a une température beaucoup plus basse et renvoie donc beaucoup moins de rayonnement thermique au Soleil. La chaleur dans ce processus peut être quantifiée par la quantité nette et la direction (Soleil vers Terre) d'énergie échangée lors du transfert thermique au cours d'une période de temps donnée.
Loschmidt's paradoxIn physics, Loschmidt's paradox (named for J.J. Loschmidt), also known as the reversibility paradox, irreversibility paradox, or Umkehreinwand (), is the objection that it should not be possible to deduce an irreversible process from time-symmetric dynamics. This puts the time reversal symmetry of (almost) all known low-level fundamental physical processes at odds with any attempt to infer from them the second law of thermodynamics which describes the behaviour of macroscopic systems.
Big BounceLe Big Bounce (Grand Rebond, en anglais) ou Univers phénix est un modèle cosmologique théorique hypothétique spéculatif controversé non démontré du destin de l'Univers, à base d'un modèle cyclique de succession de Big Bang (Grand Boum) et de Big Crunch (grand effondrement terminal). D’après la théorie du Big Bang, l'Univers serait né il y a 13,8 milliards d'années par une singularité des lois universelles de la relativité générale, avec l'explosion d'un atome primitif pour créer l'espace-temps, la matière, l’énergie et l'expansion de l'Univers de la relativité générale, à partir d'un pré-Big Bang du chaos primitif originel.
Chronologie du futur lointainvignette|Illustration d'un trou noir. La plupart des modèles du futur lointain de l'Univers suggèrent qu'au bout du compte, les trous noirs resteront les derniers objets célestes. Cependant, même eux sont amenés à disparaitre par rayonnement de Hawking. La 'chronologie du futur lointain' est une série d'évènements géologiques et astrophysiques susceptibles de survenir dans un futur très lointain, tels que la science peut les prévoir avec un certain degré de certitude, étant donné l'état actuel des connaissances.
Big Crunchvignette|Animation illustrant le Big Crunch. En cosmologie, le Big Crunch ou effondrement terminal est un des possibles destins de l'Univers. Il désigne l'effondrement de l'Univers, c'est-à-dire une phase de contraction faisant suite à la phase d'expansion. C'est donc en quelque sorte un « Big Bang à l'envers », qui consiste à ramener le cosmos à un point de singularité d'origine annulant l'espace et le temps. Vers la fin de cet effondrement, l'Univers atteint une densité et une température gigantesques.
Symétrie TNommée ainsi dans le cadre de la physique des particules, on dit qu'une théorie possède la symétrie T, ou encore symétrie par renversement du temps, si elle est invariante sous la transformation d'inversion du temps c'est-à-dire qui effectue le changement suivant sur la coordonnée de temps Alors que la symétrie T semble naturelle en mécanique quantique, elle est néanmoins violée dans le cadre du modèle standard car la symétrie CP est violée alors que par la symétrie CPT obtenue par application simultanée du
Deuxième principe de la thermodynamiqueLe deuxième principe de la thermodynamique (également connu sous le nom de deuxième loi de la thermodynamique ou principe de Carnot) établit l'irréversibilité des phénomènes physiques, en particulier lors des échanges thermiques. C'est un principe d'évolution qui fut énoncé pour la première fois par Sadi Carnot en 1824. Il a depuis fait l'objet de nombreuses généralisations et formulations successives par Clapeyron (1834), Clausius (1850), Lord Kelvin, Ludwig Boltzmann en 1873 et Max Planck (voir Histoire de la thermodynamique et de la mécanique statistique), tout au long du et au-delà jusqu'à nos jours.
Histoire de la thermodynamique classiqueL'histoire de la thermodynamique classique tente de retracer l'origine et l'évolution des idées, des méthodes, des hommes et des connaissances de la thermodynamique, discipline étudiant le comportement thermique des corps et les changements d’état de la matière. Dans un premier temps, la thermodynamique ne s'intéresse qu'aux phénomènes thermiques (chaleur, température) liés à des propriétés macroscopiques des systèmes étudiés, ainsi qu'à l'explication des machines à vapeur.
Entropy as an arrow of timeEntropy is one of the few quantities in the physical sciences that require a particular direction for time, sometimes called an arrow of time. As one goes "forward" in time, the second law of thermodynamics says, the entropy of an isolated system can increase, but not decrease. Thus, entropy measurement is a way of distinguishing the past from the future. In thermodynamic systems that are not isolated, local entropy can decrease over time, accompanied by a compensating entropy increase in the surroundings; examples include objects undergoing cooling, living systems, and the formation of typical crystals.
