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La entropía de un universo

Después de ver el primer episodio de las maravillas del sistema solar, surgió una pregunta que no se explica.

Bryan Cox dice que en última instancia, el universo será desprovisto de la materia, por lo que ni siquiera una sola partícula en realidad existen. Esto, sin embargo, parece ser un estado donde la entropía es cero. No es la entropía, ya que no hay desorden.

En el otro lado de la 2ª ley de la termodinámica dice que el desorden aumenta.

Por lo tanto, estoy bastante seguro de que estoy pensando mal sobre esto en alguna manera.

Me imagino que la respuesta podría ser que un vacío universo tiene una infinita cantidad de entropía, pero se siente bastante contra-intuitivo para mí.

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Nick Puntos 583

Querido Paulo, el espacio se vacía en el sentido de que la densidad de partículas es mínima (las partículas se incluyen diluido gas, así como la radiación de Hawking de los agujeros negros que se han evaporado).

Sin embargo, el Universo también será enorme, porque su expansión continuará y se convertirá en la expansión exponencial del espacio de de Sitter (debido a la energía oscura, también conocida como la constante cosmológica, que tiene una constante positiva de la densidad de energía).

Es sólo la entropía total del sistema que va en aumento y el crecimiento del volumen total del Universo late la disminución de la entropía de la densidad.

Hay otro método para buscar en la entropía en el futuro. Sólo se puede mirar dentro del "horizonte cósmico" del espacio de de Sitter que nuestro Universo se está haciendo. Este horizonte cósmico - el máximo lugar lejano, donde todavía se pueden ver, si lo desea, tiene un radio fijo y, de hecho, la entropía dentro del horizonte cósmico se van cero.

En esta descripción, sin embargo, el horizonte cósmico en sí conlleva un enorme entropía igual a $$ S = A / 4A_0$$ donde $A_0=\hbar G / c^3$ es el área de Planck, acerca de $10^{-70}$ metros cuadrados. La fórmula es idéntica a la de Bekenstein-Hawking fórmula de un agujero negro. Usted puede imaginar que esta entropía $S$ del horizonte de evento, recuerda la entropía de todo lo que puede existir detrás del horizonte cósmico.

Para el valor del radio del horizonte cósmico que está determinada por la constante cosmológica en nuestro Universo, $S$ es de aproximadamente $10^{120}$ en unidades naturales (fundamentalmente de bits de información, también igual a $10^{97}$ J/K), que es aproximadamente el 20 órdenes de magnitud más grande que la actual entropía $10^{100}$ del Universo visible - la última cifra está dominado por la entropía de los grandes agujeros negros en el centro de las galaxias.

(Antes de que la gente sabía acerca de los grandes agujeros negros y su entropía, que pensaba que la mayoría de la entropía del Universo actual fue llevado por el fondo cósmico de microondas - pero el CMB entropía es de aproximadamente 10-20 órdenes de magnitud inferior a la de la entropía de los agujeros negros.)

La entropía del Universo seguirá aumentando, pero en algunos de lenguaje adecuado, va a converger a $10^{120}$ que es el máximo permitido de la entropía de nuestro Universo. La última declaración - que la entropía de una de Sitter no puede exceder este enlazado igual a la inversa de la constante cosmológica en las unidades de Planck - es un poco de la historia de la gravedad cuántica. Supongo que Brian Cox no quiero explicar en este punto, porque el programa de TV sería muy confuso para su típico de las audiencias, como este comentario inevitablemente. Quien es confundido por esta obligado debe seguir asumiendo que $10^{120}$ es infinito y la entropía va a seguir creciendo indefinidamente.

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heathrow Puntos 25

El problema con el volumen de respuestas a esta pregunta es que si el universo es en última instancia va a ser de-Sitter, el volumen que uno está hablando es de fuera del horizonte, y así de dudoso estado considerando el positivismo lógico.

Una buena respuesta a esto puede ser obtenido considerando la entropía almacenados en el horizonte cosmológico. En un deSitter espacio, el área máxima de la cosmológica horizonte está en el vacío del universo, y que la ganancia en el área del horizonte de los pantanos de la entropía de cualquier cosa que no se concretó. Que esto siempre es cierto es que el contenido de la Bekenstein obligado en la entropía. Así como el universo se diluye, la entropía de la cosmológica horizonte siempre aumenta en más de la entropía de lo que es en el interior va hacia abajo.

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