Wie groß ist die Entropie des Universums zum Zeitpunkt des Urknalls? [geschlossen]

Hohe Entropie bedeutet im Allgemeinen hohe Unordnung; und Störung mit niedriger Entropie; Die beiden paradigmatischen Fälle, die diese beiden Möglichkeiten veranschaulichen, sind ein Gas für den ersten und ein Kristall für den zweiten.

Da die Entropie (im Allgemeinen) immer zunimmt; Es wird erwartet, dass die Entropie am Anfang des Universums so gering wie möglich sein sollte.

Was bedeutet, dass es als Kristall betrachtet werden sollte.

Andererseits wird das Universum auf etwas kleineres als ein Atom zusammengedrückt; man erwartet, dass die Temperatur steil ansteigt und dass jede Struktur in der Materie und vielleicht auch Raum und Zeit „schmelzen“; und nähern sich daher dem Zustand eines Gases (vielleicht wäre Plasma hier eine bessere Beschreibung).

Wie kann man diese beiden Möglichkeiten lösen?

Lässt die Betrachtung der Singularität, die ein Schwarzes Loch ist, hier einige vorsichtige Vermutungen anstellen?

Hier ist ein Zitat aus Frank Wilczeks Buch The Lightness of Being , das die obige Frage unterstützen könnte:

Könnte sich das metrische Feld unter Druck auf andere Weise ändern (kristallisieren?), zum Beispiel in der Nähe des Zentrums von Schwarzen Löchern? Wir wissen, dass Quarks unter Druck seltsame Kondensate bilden...

Am BB bricht die Relativitätstheorie zusammen und Temperatur und Dichte sind unendlich. Es ist nicht klar, dass Entropie überhaupt gilt. Kristalle und Gase sind bedeutungslose makroskopische Strukturen, wenn es um eine Singularität wie die BB geht. Darüber hinaus ist „Disorder“ eine schlechte Charakterisierung dessen, was Entropie tatsächlich quantifiziert, und unbegründete Spekulationen wie diese sind genau der Grund, warum Physiker einen Feldtag mit Trash-Talking-Philosophie haben.
Es tut mir leid, aber warum ist das in der Philosophie-SE im Gegensatz zu der Physik-SE?
Dies scheint kein Thema zu sein, da es um Physik geht, nicht um Philosophie.
@Goodies: weil es mir ziemlich spekulativ erscheint; Ich werde es in Physics.SE fragen, wenn ich hier keine guten Antworten bekomme; aber ich würde sagen, dass die moderne Physik einige Überschneidungen mit der Philosophie hat, wie der Eintrag des SEP über Sein und Werden in der modernen Physik zeigt.
Ich habe diese Frage auf Meta über die Schnittmenge von Physik und Philosophie gestellt
@ Ryder: Ich habe die gleiche Frage bei Physics.SE gestellt; und meine „unbegründeten Spekulationen“, wie Sie es ausdrücken, haben keine bissigen Kommentare geerntet und eine respektable Abstimmung erzielt. Ich bin jedoch neugierig, warum Sie der Meinung sind, dass „Unordnung“ eine schlechte Charakterisierung der Entropie ist. Ich habe dieses Zeug studiert, aber es ist zwanzig Jahre her, und wahrscheinlich haben sich die Dinge seitdem geändert ... möchten Sie etwas weiter expandieren? Ich gehe davon aus, dass Physiker die Philosophie "entsorgen" - Sie meinen die
Science Wars/Sokal-Affäre – über Philosophen wie Lacan, Deleuze, Derrida & Kristeva – mein Verständnis, so schwach es auch ist, ist, dass sie die Sprache der Mathematik/Physik auf eine neue Art und Weise verwenden; zum Beispiel die Art und Weise, wie Badiou Mathematik als Übung und nicht platonisch verwendet – wie man annehmen könnte; oder Deleuze verwendet es symbolisch (wie in der symbolistischen Poesie). Das ist ganz anders als das, was ich hier tue und was im Einklang steht mit dem, was in der Antike Milesianische Kosmologie, in neuerer Zeit - Naturphilosophie und in heutiger Zeit - Moderne Physik genannt wird.
Vielleicht meinen Sie es anders?
@MoziburUllah Ich werde "ungeerdet" zurückziehen; es war Polemik, und ich entschuldige mich dafür. Mir ging es eher darum, diese Frage an Philosophen zu stellen, wenn das Thema mehr mit bekannten Größen in der Physik zu tun hat. Es lädt zu unbegründeten Spekulationen ein, ist meine Sorge, und das ist der Punkt, an dem der "Wissenschaftskrieg", wie Sie ihn nannten (einschließlich der jüngeren Krauss/Albert-Affäre oder Hawkings Aussagen), weiterhin seine Zähne wetzt. Was „Unordnung“ angeht, so lasse ich mich von Alberts eigenem Buch Time and Chance leiten . Das Konzept der Unordnung ist vage, aber die thermodynamische Entropie ist spezifisch. Die Verwendung des ersteren verwirrt.
@Dain: Entschuldigung angenommen. Vielleicht ist „Wissenschaftskrieg“ ein wenig stark, wenn anderswo echte Kriege stattfinden; und angesichts der Anzahl der Stimmen, die es auf der Physikseite erhielt, war es sowieso eher eine Physikfrage; Ich habe es wegen seines spekulativen Charakters hier gepostet.
@ryder: Angesichts Ihrer Bedenken könnte es Sie interessieren, dass Penrose in seinen Zeitzyklen dieselbe Frage stellt : "Wie kann ein so wild heißes, heftiges Ereignis einen Zustand außergewöhnlich niedriger Entropie darstellen" und zu Friedmanns zyklischer / oszillierender Kosmologie , eine Idee, von der er sagt, dass "ein kurzzeitig interessierter Einstein" für ihn eine "ernsthaftere Frage zur Entropie provozierte, da dies keinen Spielraum für eine kontinuierliche Erhöhung der Entropie lässt".
Das waren die Art von Fragen, über die ich nachgrübelte, oder vielmehr einmal hatte; Ich habe Alberts Buch noch nicht gelesen, aber ich werde es irgendwann tun, da es wie ein gutes aussieht.

Antworten (1)

Das dritte Gesetz der Entropie besagt, dass "die Entropie eines perfekten Kristalls am absoluten Nullpunkt 0 ist". Die Begründung dafür bedarf jedoch einiger Erläuterung. Alle Gleichungen, die die makroskopische Entropie regeln, behandeln die Entropie als Differenz, niemals als einen unterschiedlichen Wert. Dies ist sehr ähnlich, wie Spannung immer als Differenz behandelt wird. Wir weisen einer beliebigen Spannung Masse 0 V zu.

Bei der Entropie muss ein sinnvollerer Bezug hergestellt werden. Auf mikroskopischer Ebene wird Entropie als Logarithmus eines Verhältnisses von „Mikrozuständen“ gemessen. Man zählt die Anzahl der Zustände, in denen sich das System befinden kann, und behält dennoch die beobachtete "Struktur", dividiert sie durch die Anzahl der Zustände, in denen sich das System befinden kann, unabhängig von der Struktur, und man nimmt den Logarithmus davon. Indem wir die Entropie eines Objekts mit einem möglichen Mikrozustand mit einem Entropiewert von 0 definieren, können wir die beiden Systeme sinnvoll verbinden. Es ist einfach so, dass ein perfekter Kristall am absoluten Nullpunkt genau 1 gültige Mikrozustände mit dieser Struktur hat, also eine Entropie von 0.

Nun zum Fleisch der Antwort

Vor dem Urknall kann man nicht von einem „Quetschen“-Argument sprechen, da es zu dieser Zeit keine Informationen gibt. Es kann sein, dass es überhaupt keinen Druck gegeben hat, es kann einfach entstanden sein.

Es ist eine gewisse Begrenzung zu haben. Aus dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik wissen wir, dass die Entropie mit der Zeit immer zunimmt. Umgekehrt lässt uns dies wissen, dass der Urknall weniger Entropie haben musste als das Universum heute, aber das sagt uns immer noch nicht, was wir wissen wollen.

Um über die Entropie des Urknalls zu sprechen, müssen wir die andere Definition von Entropie verwenden: Wir müssen Mikrozustände verwenden. Springen wir 10^-32 Sekunden vor; Die Wissenschaft ist nicht wirklich bequem Modellierungszeit davor. Zu diesem Zeitpunkt kann man die Anzahl der Mikrozustände berechnen, die diesem Babyuniversum zur Verfügung stehen.

Allerdings haben wir ein Problem.

Wir müssen jetzt bestimmen, wie viele Mikrozustände die „Struktur“ hatten, die wir brauchen, um zu behaupten, dass es ein „Urknall nach der Inflationszeit“ war. Um dies zu beantworten, müssen wir eine sehr schwierige Frage beantworten: Wie viele mögliche Konfigurationen des Universums geben uns die Möglichkeit, es zu beobachten? Ohne diese Zahl können wir die Entropie nicht wirklich berechnen.

Es ist gut, dass Sie dies auf dem Philosophie-Stack-Austausch gepostet haben. Diese Frage ist bis heute eine der entmutigenden Fragen der Philosophie!

Hier ist ein hilfreicher Ausschnitt aus einem Video von MIT OpenCourseWare zur Berechnung der Anzahl möglicher Mikrozustände . Sie verwenden die kombinatorische Methode namens Sterne und Balken , um die Anzahl möglicher Mikrozustände zu berechnen, und verwenden dann die Entropieformel von Boltzmann , um die Entropie zu finden.
Ich dachte nicht an die Zeit vor dem Urknall, sondern näherte mich ihr; Es ist also ein einschränkendes Argument.
Wie groß ist die Entropie des Universums zum Zeitpunkt des Urknalls? [geschlossen]
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