Si el universo tenía energía distribuida uniformemente en el tiempo espacial al principio y energía distribuida uniformemente en el tiempo espacial al final, ¿por qué la entropía es diferente?

Si bien el universo no es necesariamente la forma en que lo describe (el universo temprano puede haber tenido fluctuaciones primordiales y el universo de los últimos tiempos no necesariamente va a contener una distribución uniforme de energía de masa) permítanme ofrecer un ejemplo análogo que demuestra Por qué no hay contradicción.

La Tierra recibe lo que es esencialmente radiación aleatoria, térmica del Sol. La Tierra emite lo que es esencialmente aleatorio, radiación térmica al espacio. Sin embargo, hay una diferencia crucial. Para una cantidad dada de energía, la luz solar contiene muchos menos fotones que las emisiones térmicas de la Tierra. Menos fotones significa menos grados de libertad, por lo que incluso si la radiación es completamente aleatoria, mucho menos entropía. (En consecuencia, aunque la Tierra emite la misma cantidad de energía que recibe del Sol, más o menos, la enorme diferencia en la entropía hace posible que surjan procesos complejos, como la vida).

Del mismo modo, la respuesta a su pregunta es que el universo de los últimos tiempos puede tener un número mucho mayor de grados de libertad (tal vez en forma de fotones de longitud de onda muy larga) que el universo primitivo.

La uniformidad es diferente al principio y al final. Al principio, es un campo uniforme, con esencialmente cero entropía, es el inflatón. Al final, es un montón de partículas de gas aleatorias y entropía térmica aleatoria, que es una gran cantidad de entropía.

Existe cierta validez en la idea de que los agujeros negros traguen espacio. Pero la expansión del espacio del Hubble, impulsada por la energía oscura, abrumará totalmente el efecto del agujero negro.

El efecto importante de la expansión del universo es que su entropía máxima está aumentando, y la brecha con la entropía real crece con el tiempo, permitiendo que el universo pase del equilibrio termodinámico cuando era pequeño, caliente y denso, al desequilibrio termodinámico. que permite galaxias, estrellas, vida, etc., a medida que se expande para convertirse en grande, frío y enrarecido.
Es una característica curiosa del universo que la mayor parte de su entropía ahora está unida a agujeros negros en los núcleos de las galaxias. Eventualmente se evaporarán (junto con toda la otra materia), dispersando su entropía en radiación a través del universo, y el universo volverá a ser homogéneo. Pero aún en expansión.