¿Es la entropía absoluta (como en la temperatura absoluta)?

Siguiendo esta pregunta sobre la Entropía en el Big Bang donde pregunté:

Dado que la Entropía siempre aumenta (en general); se espera que la entropía al comienzo del universo sea la más baja posible.

Una respuesta a esto de Chris White sugirió que:

Esta es una falacia lógica. De la premisa "la entropía siempre aumenta", podemos derivar la conclusión "la entropía al comienzo del universo era más baja que ahora". A partir de esta única premisa no podemos decir nada sobre la entropía absoluta en aquel entonces. En particular, no hay ninguna razón por la que deba ser cercano a cero o un valor mínimo en ningún sentido. Es simplemente no puede ser máximo.

Pero esto parece ser, hasta cierto punto, invalidado por otra respuesta donde se afirma que

Se ha demostrado que el plasma de quarks-gluones es un [fluido de entropía mínima].

Este plasma existió unos pocos milisegundos después del Big-Bang; parece bastante increíble que la entropía pueda estar en un mínimo un poco después del Big Bang, pero no en él (si o cuando esto puede tener un significado).

Esto lleva a una pregunta: si el plasma de Quark-Gluon está tan lejos teóricamente, podemos retroceder mucho, y su entropía es mínima; entonces no podemos establecerlo como cero, haciendo así que la entropía sea absoluta, de la misma manera que la temperatura es absoluta.

Cualquiera que sugiera que puede calcular la entropía del universo primitivo necesita dar un paso atrás y leer la definición empírica de la ciencia, nuevamente. La mayor dificultad conceptual con "la entropía del universo" es la pregunta observacional hasta ahora indecidible de si el universo actualmente visible (o teorizado) es en realidad el universo completo. Como resultado, la cuestión de la entropía total está plagada de peligros de hacer suposiciones termodinámicas inválidas.
Acordado. La cuestión de la entropía del universo primitivo no tiene una resolución clara. Los físicos de la corriente principal (me viene a la mente Roger Penrose) difieren vehementemente sobre el tema.
@CuriousOne: en primer lugar, hay un mundo de diferencia entre calcular la entropía en el Big Bang y sugerir que tiene un valor determinado , y ese valor determinado es mínimo ; en segundo lugar, está subestimando el papel de la hipótesis (y, por lo tanto, de la especulación) en su defensa de la ciencia empírica. Después de todo, la sugerencia más maravillosa del atomismo, y como lo señala una figura nada menos que Feynman como la hipótesis más importante de toda la física, no se formuló primero en la física clásica (es decir, desde Galileo), sino en la Antigüedad.
Cuando no había ninguna esperanza real de probar la hipótesis, y uno puede perseguir esta hipótesis a través de Lucrecious, Daltons Atoms, Newtons Corpúscules y quanta modernos. De hecho, tomó más de 2500 años antes de que esta sugerencia pudiera verificarse experimentalmente.
Creo que también vale la pena señalar que Feynman no estaba al tanto de la hipótesis atómica en la Antigüedad, ni del papel que jugó en la formulación de la física moderna; No recuerdo hasta dónde lo rastreó, pero sería en algún momento de la era clásica moderna.
Los cálculos en física se realizan con el único propósito de encontrar hipótesis comprobables. Calcular una cantidad teórica que no se puede medir es, en rigor, un ejercicio científico vacío. Esto último no se aplica al atomismo, en absoluto. Se puede verificar (o podría haber sido falsificado hasta el día de hoy) experimentalmente muy bien. Pero como dije, la mayor dificultad conceptual aquí surge de la suposición de límites conocidos del sistema.
@curiousOne: No puedo decir que estoy totalmente de acuerdo con esto; después de todo, la entropía de un agujero negro no se puede medir directamente , pero se calcula de todos modos; lo que no se puede hacer es calcular una cifra para una cantidad en principio indeterminada.
Entonces, ¿cómo sabes que la entropía calculada del agujero negro es correcta? A menos que comience una iglesia de Hawking-Bekenstein y la convierta en una cuestión de fe, no es física validada hasta que tengamos una forma de medirla.
@curiousOne: Yo no; pero ¿no has oído hablar del papel de la hipótesis en la física? La hipótesis de la 'cuerda', la hipótesis de la 'red causal', etc. Las hipótesis pueden tomar mucho tiempo para verificarse, e incluso entonces pueden verificarse solo en parte; además, diría que en parte, la teoría del conocimiento en física no es puramente empírica, lo es en gran medida, pero también es coherente con la física verificada; pero todo el cuadro es complejo.
"La entropía de un cristal perfecto, en el cero absoluto (cero kelvin), es exactamente igual a cero". ( Tercera ley de la termodinámica ) ¿Responde esto a su pregunta?
El papel de las hipótesis en la física debe probarse experimentalmente. A menos que se puedan probar, valen tanto como el papel en el que se publicaron.
@curiousOne: Dígame cómo se aplica esto realmente a la hipótesis atómica que fue formulada en 2500 por Demócrito, Leucipo y Epicuro; exaltado por Lucrecio en De Rerum Natura y que circuló en la Italia renacentista, es decir a principios de la era clásica moderna, y también en la biblioteca de Newton donde tomó asiduas notas e inspiró su teoría corpuscular. ¿Cómo explica esto su caracterización de 'hipótesis'? Parece hasta cierto punto deficiente, al menos históricamente, y por lo tanto también en un contexto contemporáneo, si vamos a tomar en serio las lecciones de la historia.
@Wood: posiblemente.
¿Cómo vas a medir la entropía de todo el universo EN EL PASADO? Estoy esperando una sugerencia experimental constructiva. :-)
@CuriousOne: bueno, no soy un experimentador; pero se deduce que se han identificado ciertas reliquias que datan de tiempos cercanos al Big Bang: Radiación Cósmica de Fondo; el estudio de eso podría dar alguna evidencia al respecto. Pero no has respondido a la pregunta que te estaba haciendo... ¿demasiado difícil para una epistemología poco sutil de la ciencia?
No. Estos son modelos que pueden decirte algo sobre cosas locales en el INTERIOR del universo. Son completamente inútiles para hacer predicciones sobre su EXTERIOR. Ni siquiera es una cuestión de dificultad. La ciencia no puede responder preguntas de termodinámica sobre un sistema experimentalmente mal definido.
@curiousone: ¿Qué hay de eso? simplemente estás aludiendo a la división objeto/sujeto; QM todavía funciona, aunque esa pregunta es y sigue siendo una fuente de debate filosófico-físico; La ciencia (como muchas otras cosas) procede por idealizaciones, y los modelos y conceptos cambian; ¿Vale la pena recordarle que la gravedad newtoniana, por ejemplo, 'funcionaba' incluso si, como admitió Newton, la acción a distancia está mal definida? ¿Sigues evitando MI pregunta...?
Simplemente estoy aludiendo a las definiciones empleadas en termodinámica. La física se trata de leer la letra pequeña. Si la letra pequeña no se aplica, la teoría no se aplica y ningún nivel de pasar por alto esto puede cambiar eso. Su pregunta estaba mal definida al principio y todavía está mal definida. Desde una perspectiva científica, la "acción a distancia" no es ciencia. Es un término filosófico que es indecidible por observación. A Newton no le gustó... pero tampoco le gustó el espacio relativo, a pesar de que demostró la relatividad de la mecánica en su propio libro.
@curiousone: la física no se trata solo de leer letra pequeña; aunque estoy de acuerdo en que cuenta; la acción a distancia no es sólo un problema filosófico; si lo piensas bien notarás que esta anomalía física fue resuelta por Einstein - fuerza transmitida por la curvatura del espacio; si disputa que la entropía está mal definida para el universo en o en momentos cercanos al Big Bang; ¿Vale la pena considerar la entropía del universo ahora, o eso también está mal definido?
Y si no lo es; entonces, ¿qué hay de ayer, o hace mil millones de años, o 13 mil millones?
¿Hay alguna ley de continuidad que los conecte? ¿O no?
¿Einstein te dijo qué es la gravedad y por qué actúa a distancia? No, en realidad, no lo hizo. Te dijo cómo calcularlo mejor que Newton. La fuerza se transmite por la curvatura del espacio???? No hay fuerza. Nunca lo ha sido. Y el espacio no tiene curvatura. El espacio-tiempo tiene curvatura. Te dije que la letra pequeña importa. También te digo que no te gustará la física real... simplemente no sabes qué es la física real. Que tenga un lindo día.
@curiousOne: Esta es una carta de Newton a Bentley "Que la Gravedad debe ser innata, inherente y esencial a la Materia, para que un cuerpo pueda actuar sobre otro a distancia a través del Vacío, sin la mediación de ninguna otra cosa, por y a través de los cuales su acción y fuerza pueden transmitirse de uno a otro, es para mí un absurdo tan grande que creo que ningún hombre que tenga en asuntos filosóficos una facultad de pensar competente puede caer en él".
Aunque no tengo evidencia de lo contrario, creo que es razonable suponer que Einstein no cayó en esa trampa en particular (después de todo, él llamó acción espeluznante a distancia de Quantum Entanglement); Yo no lo hice, pero ¿lo hiciste tú mientras hacías todos esos cálculos... que nos dicen qué es realmente la gravedad ?
Sí, esa es una carta muy conocida de Newton, que nos dice lo que pensaba, y nada más. Eso es bueno para el departamento de historia de la ciencia y... para nada más. Einstein, por supuesto, estaba equivocado acerca del entrelazamiento. No hay acción en él, en absoluto (lea la definición de acción en física). Luego procedió a pasar el resto de su vida en la teoría clásica de campos, que no describe la naturaleza correctamente. Eso es trágico y... nada más.
@curiousOne: Me sorprende que te pongas por delante de físicos de la talla de Newton y Einstein; y también sorprende que no puedas, o te resulte difícil distinguir la noción convencional de acción de la de Acción de Einstein-Hibert ; una acción, que estoy seguro de que tendrá el cuidado de notar que lleva el nombre de Einstein y (no de usted);
Dios mío, llamar trágica a la vida de un hombre, cuando era amigo de matemáticos de la talla de Godel & Hilbert, estableció la hipótesis atómica a través de un tratamiento matemático del movimiento browniano, estableció la Relatividad, tanto la teoría Especial como la General, estableció también la teoría cuántica. explicación del efecto fotoeléctrico (por el cual ganó el premio nobel)... ¿qué cuenta exactamente como un logro en tu mente?
La acción de Einstein-Hilbert no tiene nada que ver con el entrelazamiento. Puedo sentir, sin embargo, que estás muy necesitado de atención... y realmente no me importa. Tener una buena. :-)
Eres un troll, ¿no? Y uno arrogante en eso también. De alguna manera has aprendido el lenguaje de la física sin entender realmente nada de la física; No me di cuenta de que venían con sombreros de física... intenta cambiar tu nombre a CuriousZeroArrogantTroll; ya que esa es una representación más veraz que su nombre de usuario actual...
Puede que le interese este artículo, en el que Jaynes argumenta en parte que la entropía tiene un carácter fundamentalmente antropomórfico: bayes.wustl.edu/etj/articles/gibbs.vs.boltzmann.pdf

Respuestas (3)

En la termodinámica clásica, solo importan los cambios en la entropía ( d S = d q T para procesos reversibles), por lo que no tiene sentido (aunque puede ser conveniente) definir una entropía absoluta.

SIN EMBARGO, en mecánica estadística, la entropía tiene una interpretación probabilística: S = − k B ∑ i pag i yo norte pag i , dónde k B es la constante de Boltzmann y pag i es la probabilidad de que un sistema en un macroestado dado esté en el i microestado correspondiente. Si se determinan las probabilidades, entonces esto constituye una medida absoluta de entropía.

SIN EMBARGO, aplicar esta medida absoluta a todo el universo es problemático, porque la aplicación de probabilidades al universo como un todo, sin una distribución de padres evidente de la que tomar muestras, no está bien definida.

+1 ya que la respuesta en realidad señala que hay diferentes formas de definir la entropía, incluida la definición axiomática (la cantidad que siempre aumenta). Jaynes afirma que hay al menos 6 formas de definir la entropía: la fórmula de Shannon en la respuesta es la entropía de la información, que no siempre es lo mismo que se entiende en la física estadística.

Sí, la entropía termodinámica es absoluta. No es necesario invocar el universo primitivo, solo la Tercera Ley de la Termodinámica. Si el sistema tiene solo una configuración posible (es decir, un cristal perfecto a temperatura cero), la entropía es cero. No el más bajo: cero.

Otra forma de ver esto: si intenta cambiar la escala, la entropía dejaría de ser extensa. Supongamos que tienes S A + S B = S A + B , dónde A y B son dos sistemas independientes y A + B el compuesto Si cambias la escala por una constante C todas las cantidades, tienes S A ′ + S B ′ = ( S A + C ) + ( S B + C ) = S A + B + 2 C = S A + B ′ + C . Entonces C tiene que ser cero para que la nueva entropía vuelva a ser extensiva.

Personalmente, me gusta pensar en la entropía cero como la entropía de un sistema vacío. No puedes ir más bajo que eso. ¡Espero eso ayude!

Estrictamente desde un punto de vista lógico , si la entropía del universo siempre está aumentando , se deduce que la entropía del universo debe haber estado en un mínimo (pero no cero), "poco después" del Big Bang.

Así como no sabemos si hay algo "más frío" que -273 grados centígrados, porque no podemos medirlo, no podemos encontrar la entropía del universo en el BB. Sin embargo, estoy de acuerdo en que al igual que definimos la temperatura del cero absoluto como -273 (0 Kelvin), podríamos definir la entropía del universo, "poco después" del BB, como un mínimo (pero no cero). Con suerte, esto serviría para un propósito útil.

No sabemos si la entropía del universo siempre está aumentando, y ¿estás hablando en serio sobre definir arbitrariamente la entropía del universo?
¿Es la entropía absoluta (como en la temperatura absoluta)?
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