wir nehmen in diesem neuen Thread unsere Diskussion auf, die mit dem Titel "ein Nichts im Nichts entdeckt" im Bereich "News" begann.
Dort schrieb Mac am 27.08.07, 23:29 Uhr:
gravi antwortete am 28.08.07, 19:07 Uhr:Aber das bringt mich zu einem anderen Gedanken - einem, der mit dem diesem ko(s)mischen Nichts da oben nicht mehr allzuviel zu tun hat:
Und zwar: damit Materie verklumpen kann, muss es ja erstmal kühl werden, nicht wahr? Erst wenn es kalt genug ist, können sich Sterne und Planeten und Lebewesen mit Gehirnen entwickeln.
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik lehrt uns, dass die Entropie in einem geschlossenen System nicht abnehmen kann, sondern (in aller Regel) nur zunehmen wird.
Ganz am Anfang war das Universum doch in einem Zustand maximaler Entropie, also in einem Zustand maximaler Unordnung oder minimaler Information. Es gab ja nichts außer Protonen, Elektronen, Strahlung, DM und DE - und schweineheiß war es auch noch.
Und ganz am Ende des Universums wird wohl auch maximale Entropie herrschen, oder? Da wird das beobachtbare Universum weitgehend leer und dunkel sein - ein paar schwarze Löcher, bissl Gas und Strahlung.
Und was ist mit der Phase, wo sich die Galaxien und diese Filamente gebildet haben - also die Phase, wo die Temperaturen noch in großen Schritten sinken konnten? Muss in dieser Phase die (Gesamt)Entropie nicht abgenommen haben? Ich mein, da ist doch nichts weiter passiert, als dass sich leuchtende und dunkle Materie verklumpt und Strukturen gebildet haben. Und Strukturbildung bedeutet doch mehr Information und damit weniger Entropie. Kriegen wir da nicht ein Problem mit unserer unumstößlichen Thermodynamik?
Also wie passt das jetzt zusammen mit so viel Entropie am Anfang und am Ende und der Strukturbildung dazwischen?
Das ist eine wichtige Frage, Mac – besten Dank dafür.Aber ich meine, die Entropie muss zu Beginn des Universums auf kleinst möglichem Wert gewesen sein. Sie ist doch eine Art Maßstab für die "Unordnung" eines Systems, seinerzeit aber war das All noch hübsch gleichmäßig und ordentlich.
Gravi hat Recht: Die Entropie startet bei Urknall von einem Minimum aus. Das ist anschaulich plausibel, weil der Anfangszustand "ordentlich" war. Das passt dazu, dass Entropie ein Maß für Unordnung (d.h. Entropie ist proportional zu Unordnung) ist und somit zunimmt, wenn das Universum "unordentlicher" wird.
Thermodynamisch betrachtet steigt die Entropie lokal dort an, wo geheizt wird. Dort, wo durch (z.B. durch Emission elektromagnetischer Strahlung) gekühlt wird, fällt die Entropie ab.
Weil die Dissipation in Wärme ein nicht umkehrbarer (=irreveribler) Vorgang ist, nimmt die Entropie in vielen Bereichen des Kosmos zu, z.B. dort, wo eine Supernova explodiert, aber auch dort, wo ein Mensch ein Fahrrad aufpumpt oder wo ein Eichhörnchen knattert.
Natürlich reden wir hier von einer gemittelten über das Universum bzw. einen großen Bereich gemittelten Entropie. Denn im Allgemeinen liegt eine Entropieverteilung vor, die lokal stark variieren kann. Z.B. gibt es große Schwankungen der Entropie in einem Galaxienhaufen. Das veranschaulicht eine ältere Pressemeldung, bei der Röntgenbeobachtungen eines Galaxienclustern gemacht wurden:
http://www.esa.int/esaCP/SEMDW5A5QCE_index_0.html
(Beachte vor allem Text rechts vom dritten Bild.)
Die heißen Bereiche des Clusters sind röntgenastronomisch gut beobachtbar, weil das Gas mit einigen Millionen Grad sehr heiß ist. Die heißen Bereiche sind thermodynamisch betrachtet Orte großer Entropie, weil hier große Wärmemengen produziert werden. Anders gesagt, die Dissipation in Wärme ist in diesen Schockgebieten sehr groß. Damit sind direkt Entropiekarten von Galaxienhaufen darstellbar – so wie hier geschehen.
Die Konsequenz des Ganzen:
Die mittlere Entropie des Universums nimmt zu – in Übereinstimmung mit der Kernaussage des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik.
Weiterhin wissen wir, wie Mac richtig beschrieb, dass die Zukunft des Universums kalt und dunkel ist. Das besagen die aktuellen, gemessenen kosmologischen Parameter.
Die global gemittelte Entropie folgt demnach einer Entwicklung von einem Minimum in ein Maximum, wenn man beim Urknall anfängt und sie bis zum lokalen Universum betrachtet. Das zeigt auch, dass die Entropie ein guter, nämlich thermodynamischer Zeitpfeil ist.
Fazit ist auch: Flatulierende Eichhörnchen leisten ihren Beitrag zur Apokalypse.
Gruß,
Ray
