Wenn der Urknall in einem Zustand niedriger Entropie begann, sollte dann nicht auch der Big Crunch in einem Zustand niedriger Entropie sein?

Das habe ich neulich gelesen:

Was uns unser aktuelles Niveau der Thermodynamik jedoch sagt, ist, dass, wenn es so etwas wie einen Big Crunch gibt, das Universum auf dem Weg zum Kollaps ganz anders aussehen wird als bei der Expansion – das Universum begann in einem Zustand niedriger Entropie und hoher Ordnung und endet in einem Zustand hoher Entropie und niedriger Ordnung.

Aber sollte die Ordnung nicht in einem hohen Zustand sein und daher die Entropie im Big Crunch zu einem niedrigen Zustand werden (unter der Annahme eines geschlossenen Universums)?

Der Grund, warum ich dies schreibe, ist, dass die Gravitationskräfte in einem geschlossenen Universum so stark sind, dass sie einen Gravitationskollaps verursachen werden, sodass das Universum schrumpft und rückwärts geht, schließlich alle Stadien des Urknalls durchläuft und wieder zu einer Singularität wird.

Nach meinem Verständnis hat eine Singularität einen Zustand hoher Ordnung und niedriger Entropie. Habe ich das falsch herum verstanden?

Wenn ja; Kann bitte jemand erklären warum?

Direkt an einer Singularität ist die Entropie nicht wohldefiniert, denke ich. Aber mit einer kleinen Änderung denke ich, dass dies eine großartige Frage ist. Ich würde es wahrscheinlich so formulieren: In Modellen des Universums, die einen Big Crunch ohne Umkehr des thermodynamischen Zeitpfeils haben, wie genau unterscheidet sich der niedrige Entropiezustand des Universums kurz nach dem Urknall von dem hohen -Entropiezustand kurz vor dem Crunch? Ich habe keine Ahnung, was die Antwort auf diese Frage ist, aber jemand hier sollte...
@Rococo Verstanden, danke für deine Antwort. Ich werde diese Frage so formuliert lassen, aber behalten Sie Ihren Kommentar bei, da er für andere möglicherweise sinnvoller ist, wenn Sie ihn so formulieren, wie Sie ihn formuliert haben. Mit anderen Worten, es ist besser, es auf zwei verschiedene Arten zu fragen, da es von anderen in bestimmten Formen interpretiert werden kann. Vielen Dank für Ihre Zeit.
@Rokoko. Roger Penrose hat sicherlich einige interessante Ideen zur Erklärung des Problems der niedrigen Entropie, wenn ich ihnen nur folgen könnte : )
Wenn es sich um ein zyklisches Universum handelt, müsste es für jeden Zyklus irgendwo zu einer niedrigen Entropie zurückkehren.
Penrose betrachtet eine Zunahme der Enge der Weyl-Krümmung (die Krümmung, die ein Faktor bei Sternen auf gegenüberliegenden Seiten der Sonne war, während dieser Fotografie von ihnen durch Eddington während der Sonnenfinsternis von 1919, die bestätigte, dass GR weiter voneinander entfernt erscheinen als sie es tun Nacht) als Entsprechung einer Zunahme des Radius des Universums und einer daraus folgenden Abnahme der Entropie, die, wie ich annehme, über das Volumen gemittelt wird. In seiner zyklischen Kosmologie muss alle Materie verdampfen, was nicht mit der beobachteten Abwesenheit von Protonenzerfall übereinstimmt, aber er könnte immer noch Recht haben mit Krümmung und Entropie.

Antworten (1)

Genau an einer Singularität ist die Physik per Definition nicht wohldefiniert und wir können ihr keine eindeutige Entropie zuordnen. Wir können jedoch die Region sehr nahe an einer Singularität (dh kurz nach dem Urknall oder kurz vor dem Big Crunch) diskutieren. A priori kann diese Region entweder eine hohe oder eine niedrige Entropie haben - es gibt keine Regel, die besagt, dass Dinge in der Nähe einer Singularität immer eine niedrige Entropie haben müssen. Tatsächlich glauben wir, dass das Universum kurz nach dem Urknall eine sehr niedrige Entropie hatte, während es kurz vor dem Big Crunch eine sehr hohe Entropie haben würde – genau wie Ihre Quelle sagt.

(Sie denken vielleicht, dass die Entropie nach dem Urknall niedrig sein muss, weil alles "fast am selben Ort" ist. Aber das ist falsch, weil (a) das nur die Positionsentropie berücksichtigt, nicht die Entropie der Impulse, und ( b) Weder der Urknall noch der Big Crunch haben/werden an einem bestimmten Ort im Weltraum stattgefunden.)

Der Grund dafür, dass das Universum kurz vor dem Big Crunch eine sehr hohe Entropie haben würde, ist einfach die alte Thermodynamik - in einem ergodischen System sind Zustände mit hoher Entropie überwältigend wahrscheinlicher als Zustände mit niedriger Entropie, nur durch ein grundlegendes Zählargument. Der Grund, warum das Universum direkt nach dem Urknall eine sehr niedrige Entropie hatte, ist viel weniger gut verstanden, obwohl die kosmische Inflation möglicherweise eine Rolle gespielt hat. Das Einzige, was wir mit Sicherheit wissen, ist, dass das Universum unmittelbar nach dem Urknall nicht annähernd maximal entropisch gewesen sein kann, sonst wären wir nicht hier und würden diese Diskussion führen! (Nun, die Unterstützer des Boltzmann-Gehirns denken, dass wir diese Diskussion nicht führen, und ich bin nur eine vorübergehende Erfindung Ihrer Einbildung. Aber glauben Sie mir, ich bin real. Würde ich Sie anlügen?)

Sehr gut erklärt, perfekte Antwort. Vielen Dank.