Введение
Возможности использовать термодинамический подход ко Вселенной наталкивается на известные трудности. Термодинамическая система – это система многих частиц, которые делятся на группы тождественных частиц (атомов или молекул). Эти частицы постоянно сталкиваются между собой, что позволяет ввести длину свободного пробега и средний квадрат скорости. Термодинамика твердых тел базируется на наличии нескольких типов тождественных многих частиц, колеблющихся около положения равновесия. Термодинамика жидкостей, в том числе плазмы, подразумевает наличие таких связей, как уравнение непрерывности, уравнения теплопереноса и т.д. Для системы или двух, трех, n соприкасающихся систем можно вести понятия равновесия, термостата и температуры.
Во Вселенной нет столкновений в термодинамическом смысле. Часть пространства заполнена галактиками, массы которых колеблются от 101 млрд. до 103 млрд. солнечных масс. Всего порядка
звезд в видимой части (в нашей галактике – 1011 звезд), порядка 1011 галактик. Галактики сцепляются в скопления, 90% галактик – в скоплениях. Из них 107 – сверхскопления из тысяч галактик, 
– галактические группы, 
- гигантские галактики, 
- карликовые галактики, и это лишь малая часть, т.к. 9/10 галактик от нас скрыто. Число астероидов не поддается учету.
Сверхскопления и отдельные галактики образуют цепочки (галактические нити, филоменты), например, цепочка Маркаряна – крупнейшие структуры во Вселенной, со средней длиной 60-80 Мпк. Филоменты заполнены очень горячим (миллионы и десятки миллионов градусов) и очень разреженным (1-10 атомов на м3) газом. По стандартной модели эволюции Вселенной галактические нити формируются и следуют вдоль сетевидных потоков тёмной материи. Другие части Вселенной, войды, размером в сотни Мпк – пусты. Цепочки располагаются между войдами. Цепочки и войды иногда образуют так называемые стены, например, Великая стена Слоуна. Великая стена CfA2, находящаяся от нас на расстоянии 200 млн световых лет, имеет толщину 15 млн световых лет и протяженность порядка 500 млн световых лет. Стена «Громадная группа квазаров» имеет размер 4 млрд. световых лет, Великая стена Геркулес – Северная корона – 10 млрд. световых лет. Наконец, предполагают существование еще не обнаруженного Великого Аттрактора, кластера множества сверхскоплений, притягивающего вещество нашего сектора Вселенной, к которому Млечный Путь стремится со скоростью 400 км/с.
Недавно обнаружилось, что число галактик ранее недооценивали в 10–20 раз, т.к. неверно определяли скорость образования галактик в ранней Вселенной. Есть отдельные холодные и тёплые облака, окружённые более горячим газом, а также реликтовые черные дыры.
Предполагается, что в масштабах порядка 300 Мпк Вселенная практически однородна и представляет собой совокупность нитевидных скоплений галактик, между которыми – войды.
В направлении созвездия Эридана находится холодное пятно, на 70 мкK холоднее среднего значения температуры реликтового излучения (больше, чем среднеквадратичное отклонение реликтового излучения 18 мкK). Его диаметр около 10 угловых градусов, предполагается, что это супервойд диаметром около 150-500 Мпс, который находится в 2-3 Гпс от Земли.
Внутри себя Галактики почти бесстолкновительны. То есть, использовать законы термодинамики внутри галактик – затруднительно. Чаще соударяются сами галактики. Если исходить из частоты соударений молекул в газе, частота соударений галактик порядка 10-14 в год, реально – на два порядке меньше. Кроме того, столкновения галактик не носят характер соударений между молекулами, в случае их слияния (мержинга) в них активизируется процесс звездообразования. Следовательно, стандартная термодинамика к системам галактик неприменима.
Часть Вселенной – обычное вещество, 5%, из которого масса нейтрино – 0,1-3%, часть – темная энергия, 70-75%, часть – темная материя, 25-20%. Темная энергия не может участвовать в термодинамических процессах во Вселенной.
Масса межзвездного газа, включая излучение, составляет 99% всего обычного вещества во Вселенной (по другим данным – всего несколько процентов), 60% барионной материи – в межгалактическом пространстве.
Пыль – 1% от массы газа, на реликтовое излучение приходятся сотые доли общей массы вещества.
Межзвездный газ состоит из протонов, электронов, водорода, гелия, из их ионов, из излучения звезд. Именно эту часть, несмотря на отсутствие механизма теплопроводности, можно в некоторых задачах рассматривать как термодинамическую систему.
...
Борис Ихлов