War das Universum unmittelbar nach dem Urknall in einem Zustand extrem niedriger oder extrem hoher Entropie?

Die Phasenraumtheorie legt nahe, dass die größte grobkörnige Region, P , in einem Phasenraum, P , ist der Punkt im Phasenraum mit der höchsten Entropie. Als solches befindet es sich im thermischen Gleichgewicht mit den es umgebenden grobkörnigen Regionen.

Wenn nun ein Intensitäts-Frequenz-Diagramm für den CMB (Cosmic Microwave Background) erstellt wird, ist eine Kurve zu sehen, die fast identisch mit der Planckschen Kurve ist, die die Schwarzkörperstrahlung darstellt. Es wird beobachtet, dass die Temperatur des CMB im gesamten Universum nahezu einheitlich ist, und die Kurve der Schwarzkörperstrahlung repräsentiert einen Punkt des thermischen Gleichgewichts für ein System. Da die CMB die gleiche Kurve wie die Schwarzkörperstrahlung hat, würde dies darauf hindeuten, dass sich das Universum bei der Geburt des kosmischen Mikrowellenhintergrunds in einem Zustand des thermischen Gleichgewichts befand.

Zurückkommend auf den Phasenraum, von dem im ersten Absatz gesprochen wurde, befand sich das Universum an einem Punkt höchster Entropie, da es sich in einem thermischen Gleichgewichtszustand befand.

Allerdings müsste die Entropie des Universums sicherlich aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik abnehmen – es wäre also nicht möglich, dass die Entropie des Universums so kurz nach seiner Geburt in einem so hohen Zustand ist – so sollte es sein sicherlich in einem niedrigen Entropiezustand beginnen.

Also, was ist hier los? Begann das Universum in einem sehr niedrigen oder einem sehr hohen Entropiezustand? Sind alle meine Erklärungen hier logisch oder ziemlich ungenau?

Warum war das Universum Ihrer Meinung nach irgendwann nach dem Urknall im Gleichgewicht?
Ist die Frage zwischen großer und kleiner Entropie im frühen Universum nicht eine offene Frage?
In einem Gravitationssystem (wie dem Universum) gibt es keinen thermischen Gleichgewichtszustand, da Gravitationssysteme eine negative spezifische Wärme haben (also entwickeln sich die Dinge nicht in Richtung einer einheitlichen Temperatur, die einem unwahrscheinlichen Zustand entspricht). Sobald das Universum so weit abgekühlt ist, dass die Schwerkraft eine Rolle spielt, kann es durch Gravitationskollaps viel wahrscheinlichere Zustände als einheitliche Dichte erkunden. die Entropie, die diese Zustände zählt, nimmt also zu.

Antworten (1)

Sie haben die Gravitationsentropie übersehen.

Die Entropie eines Horizonts eines Schwarzen Lochs ist gegeben durch:

S = k A 4 ℓ P 2

Wo A ist die Fläche des Horizonts, k ist Boltzmanns Konstante und ℓ P ist die Plancksche Konstante. Diese Entropie ist absolut enorm. Wenn Sie also ein gleichmäßig verteiltes Gas im thermischen Gleichgewicht nehmen und es in einem Schwarzen Loch konzentrieren, erhöhen Sie die Entropie erheblich.

Sie haben also völlig Recht, dass die Entropie von Materie / Energie anfänglich maximal war, wenn Sie die Gravitationsentropie ignorieren. Berücksichtigen Sie jedoch die Gravitationsentropie, und Sie fügen viel Spielraum hinzu, damit die Entropie zunimmt.

Über dieses Gebiet wird viel diskutiert, und insbesondere ist es eines der Lieblingsthemen von Roger Penrose. Wenn Sie nach Penrose-Universumsentropie oder ähnlichem googeln, finden Sie viele relevante Artikel wie diesen .

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