¿Cómo había menos entropía en el Big Bang que ahora?

Sí, el universo estaba más caliente hacia el Big Bang. Y la mayor parte de esa energía se ha perdido en el cambio rojo desde entonces, ni siquiera se ha dispersado. Sin embargo, la entropía de los sistemas tiende a aumentar a medida que su volumen se expande. Para el universo, el efecto de bajar la temperatura y expandir el volumen se anula. Si cuenta el número de fotones que existe hoy (ignorando los fotones blandos, porque su número es, ejem, infinito), no es mucho mayor que en el momento del Big Bang. La entropía en la radiación del cuerpo negro (como el CMBR) es proporcional al número de fotones, independientemente de su temperatura o energía media. Y poco después del Big Bang, la mayor parte de la entropía estaba en la radiación, que dominaba el universo. Roger Penrose, en su libro, The Emperor’s New Mind (aunque no estoy de acuerdo con mucho, tiene una muy buena discusión sobre la entropía), describe gráficamente cómo la entropía del universo está completamente dominada por la entropía del CMBR. El brillo de las estrellas, la explosión de supernovas, el ascenso y la caída de los imperios galácticos, todo irrelevante desde el punto de vista de la termodinámica. Todo completamente enano por el propio Big Bang.

Sin embargo…, ..

Hay otras fuentes de entropía a considerar. Agujeros negros. Los agujeros negros de masa estelar tienen una entropía enorme, y la entropía en estos agujeros traseros, formada al final del ciclo de vida de las estrellas pesadas, eclipsa fácilmente la entropía del Big Bang en muchos órdenes de magnitud. (El libro de Penrose está desactualizado sobre este tema). En la mecánica cuántica a veces se dice que un evento no ha sucedido hasta que se ha liberado la entropía; solo procesos irreversibles realmente completos. Lo más interesante que sucedió, desde el punto de vista de la termodinámica, ya que el Big Bang es la formación de agujeros negros de masa estelar.

Sin embargo…

Ese no es el final de la historia, porque también hay agujeros negros supermasivos , uno por galaxia. Y aunque están enormemente superados en número por los agujeros negros de masa estelar más ligeros, la entropía de los agujeros negros aumenta como el cuadrado de su masa. Resultado: la entropía de estos agujeros negros supermasivos domina completamente no solo el Big Bang, sino también a sus hermanos más pequeños y numerosos. De vez en cuando, un agujero negro tan supermasivo se traga una estrella, y su entropía aumenta en una cantidad enorme. Y la entropía del universo aumenta.

Pregunta de DS “ ¿Cómo hay menos entropía hacia el Big Bang ahora? Si al principio el universo se expandió por todas partes, y hace mucho calor, y las partículas se mueven por todas partes, entonces habría más desorden que ahora porque ahora las partículas se agrupan y deforman alrededor de objetos masivos “.

La entropía (termodinámica) se malinterpreta para ayudar a respaldar el modelo Lambda-CDM y la teoría ‘el universo se está expandiendo’. Entropy no admite tal, su pregunta deduce eso, lógicamente.

“Algunos físicos sostienen que la gravedad, no la termodinámica, apunta la flecha del tiempo. Desde este punto de vista, la gravedad hace que la materia se aglomere, definiendo una flecha del tiempo que se alinea con el crecimiento de la complejidad, dijo Tim Koslowski, físico de la Universidad Nacional Autónoma de México “. Un teórico también estoy de acuerdo en que la gravedad dicta el estado actual de el Universo y, el Universo se está contrayendo según las observaciones empíricas y la Gravedad:

La entropía no está aumentando la corriente con respecto al Universo: “Koslowski y sus colegas desarrollaron modelos simples de universos formados por 1,000 partículas puntuales, sujetas solo a la ley de gravitación de Newton, y descubrieron que siempre habrá un momento de máxima densidad y mínima complejidad. A medida que uno se aleja de ese punto, en cualquier dirección, la complejidad aumenta ”. En el pasado (big bang), la propagación de energía / materia en entidades más pequeñas era generalizada y menos organizada a través de una ‘difusión bien organizada’. Desde entonces, la gravedad ha contraído la materia en lo que existe hoy en día: cuerpos estelares organizados que existen en sistemas solares en galaxias organizadas … en busca de singularidades de agujeros negros. Y de acuerdo con la Teoría Ξ , todas las singularidades continuarán n = fusionándose y contrayéndose en una sola singularidad, muy similar a la que existía antes del big bang.

Una sola singularidad, o muchas singularidades, me parecería un estado de la materia más organizado que el que existía antes: la materia extendida o las galaxias como lo son hoy. El más condensado y contraído indicaría que la “entropía” y el caos termodinámico no es la característica dominante del Universo actual.

Como especie, nos gusta tener un pasado y a menudo lo llamamos menos complejo que el presente: “Naturalmente, nosotros, criaturas complejas capaces de hacer observaciones, solo podemos evolucionar a cierta distancia del mínimo. Aún así, donde sea que nos encontremos en la historia del universo, podemos señalar una era de menor complejidad y llamarla el pasado, dijo Koslowski ”. Al ser un pasado y acumular información, más información de la que teníamos en el pasado. , naturalmente asumimos más complejidad, incluso frente a una menor complejidad o en nuestro Universo, contracción = gravedad en lugar de expansión = entropía.

“Los modelos son globalmente simétricos en el tiempo, pero cada observador experimentará una flecha de tiempo local. Es significativo que el punto de partida de baja entropía no sea un complemento del modelo. Más bien, emerge naturalmente de él. “La gravedad esencialmente elimina la necesidad de una hipótesis pasada”, dijo Koslowski. “En esencia, la gravedad está dictando el estado del Universo actualmente, y la gravedad dicta que la materia se está contrayendo a un ritmo creciente, lo que lleva a un estado menos complejo del Universo.

Esto se puede confirmar en galaxias espirales que dominan el Universo, sus singularidades de agujeros negros, fusión de agujeros negros (datos LIGO), cúmulos, súper cúmulos y todos los muchos eventos de contracción en todo el Universo. Cualquier unidad de medida de volumen que afirme lo contrario se basa en entradas defectuosas, principalmente la expansión de Hubble, etc.

La entropía es evidente en la termodinámica de muchos sistemas, pero la gravedad está controlando todo en una medida en que el Universo se está contrayendo. El error de vincular el desplazamiento al rojo cosmológico para interpretar que significa expansión se agrava al pensar que la entropía apoya la expansión; ambas conclusiones son erróneas como Tim Koslowski, sus asociados y su pregunta con todo el Universo señala con atención.

douG

Ref: Un debate sobre la física del tiempo | Quanta Magazine

ToE Gravity & Light paper # 10

ToE Gravity & Light paper #G

Además de lo que Mark Barton ha dicho en su respuesta, no incluye los efectos de la gravedad cuando piensa en el universo primitivo.

El universo en el momento del CMB y antes era muy homogéneo, esto corresponde a un estado gravitacional de muy baja entropía. El universo actual, con grandes grupos de materia, corresponde a un estado gravitacional de entropía superior.

Recordemos nuestra definición de entropía: el número de microestados correspondientes a un macroestado dado. El número de estados con el universo extremadamente homogéneo y estable es pequeño en comparación con el número de formas en que el universo puede agruparse en algo parecido a la distribución de masa actual.

La gravedad viola muchas de nuestras intuiciones sobre la entropía.

Dada la misma cantidad de energía, ahora hay muchas más configuraciones, muchos más lugares, para que se encuentre esa energía que cuando era la sopa primordial de la teoría cuántica de campos. Entonces, desde un simple punto de vista macroscópico, el hecho de que los fotones fueron, y continúan siendo, generados y pueden irradiarse a través del cosmos significa que la entropía tiene mucho espacio para aumentar. Por supuesto, desde el punto de vista de la mecánica cuántica, la evolución del cosmos debe ser unitaria y conservar la información para que, en una imagen microscópica, la entropía no pueda aumentar a menos que se destruya la información. Eso nos lleva a la paradoja del agujero negro y a la cuestión de cómo se puede conservar la información en presencia de agujeros negros. Una pregunta que aún no ha sido respondida.

Que la entropía fue menor en el pasado es cierto por definición. Ese es el significado físico de “el pasado”, la dirección del tiempo en que disminuye la entropía. Pero todavía es un misterio por qué era tan bajo en el camino distante. Podríamos existir si hubiera sido un poco más bajo en el pasado reciente y eso sería mucho más probable … o al menos así parece. Entonces, el “misterio” es por qué el BB estaba en tan baja entropía.

Hubo más entropía por unidad de volumen al principio del Big Bang, pero también hubo más cosas por unidad de volumen. Para una primera aproximación, el Big Bang fue una expansión adiabática: no aumentó por sí mismo la cantidad de entropía por unidad de material. Simplemente cambió la manifestación de la entropía de más energía para reorganizar en diferentes combinaciones a más volumen para reorganizarla.

La definición misma de entropía es el proceso de materias / energía que se mueven de un estado concentrado y organizado a un estado difuso y aleatorio.

En la edad temprana del universo, aunque hay movimientos más vigorosos, el estado de esas energías / materias en movimiento es uniforme y concentrado. Es decir, ninguna partícula formal ha formado un elemento estable, ni las fuerzas (gravedad, fuerzas poco claras y fuerza magnética) se asentaron. Era pura energía y quizás algunas micropartículas entran y salen. Este es un estado de uniformidad concentrada.

Donde más adelante el proceso se vuelve más aleatorio y creativo. Donde se crean diferentes asuntos, nacen las estrellas, la vida comienza a florecer. Las cosas se volvieron más variadas y complejas, como una caída de agua que se divide en múltiples corrientes. Entonces este es un estado de aleatoriedad.