¿Cuál es la entropía del universo en el momento del Big Bang? [cerrado]

Una alta entropía generalmente significa un alto desorden; y bajo desorden de baja entropía; los dos casos paradigmáticos que ilustran estas dos posibilidades son un gas, para el primero, y un cristal para el segundo.

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

Lo que significa que debe ser considerado como un cristal.

Por otro lado, como el universo se reduce a algo más pequeño que un átomo; uno espera que la temperatura suba vertiginosamente, y que cualquier estructura en la materia, y quizás también el espacio y el tiempo, se 'derrita'; y, por lo tanto, acercarse al estado de un gas (quizás el plasma podría ser una mejor descripción aquí).

¿Cómo se pueden resolver estas dos posibilidades?

¿Considerar aquí la singularidad que es un agujero negro permite hacer algunas conjeturas cautelosas aquí?

Aquí hay una cita del libro de Frank Wilczek , The Lightness of Being , que podría ayudar a respaldar la pregunta anterior:

¿Podría el campo métrico cambiar de alguna otra manera (¿cristalizarse?) bajo presión, por ejemplo, cerca del centro de los agujeros negros? Sabemos que los quarks formarán extraños condensados ​​bajo presión...

En el BB, la relatividad se rompe y la temperatura y la densidad son infinitas. No está claro que la entropía incluso se aplique. Los cristales y los gases son estructuras macroscópicas sin sentido cuando se habla de una singularidad como el BB. Además, "Desorden" es una mala caracterización de lo que la entropía realmente cuantifica, y especulaciones sin fundamento como estas son exactamente la razón por la que los físicos están teniendo una filosofía de charla basura.
Lo siento, pero ¿por qué está esto en Filosofía SE en lugar de física?
Esto parece estar fuera de tema ya que se trata de física, no de filosofía.
@Goodies: porque me parece bastante especulativo; Lo preguntaré en física.SE si no obtengo buenas respuestas aquí; pero yo diría que la física moderna sí tiene alguna intersección con la filosofía, como muestra la entrada de la SEP sobre Ser y devenir en la física moderna .
Hice esta pregunta en meta sobre la intersección de la física y la filosofía .
@ Ryder: Hice la misma pregunta en Physics.SE; y mis 'especulaciones sin fundamento', como usted dice, no han obtenido ningún comentario sarcástico y han obtenido una votación respetable. Sin embargo, tengo curiosidad por qué crees que 'desorden' es una mala caracterización de la entropía. He estudiado este material, pero han pasado veinte años y probablemente las cosas han cambiado desde entonces... ¿te importaría ampliarlo un poco más? Estoy asumiendo que por los físicos 'triturando' la filosofía - te refieres a la
Science Wars/asunto Sokal - sobre filósofos como Lacan, Deleuze, Derrida y Kristeva - mi entendimiento, aunque débil, es que están usando el lenguaje de las matemáticas/física de una manera nueva; por ejemplo, la forma en que Badiou está usando las matemáticas como una práctica y no platónicamente, como se podría suponer; o Deleuze usándolo simbólicamente (como en la poesía simbolista). Esto es bastante diferente de lo que estoy haciendo aquí y que está en línea con lo que en la antigüedad se llama Cosmología Milesiana, en tiempos más recientes - Filosofía Natural y en tiempos contemporáneos - Física Moderna.
¿Quizás quieres decir diferente?
@MoziburUllah Me retractaré de "sin conexión a tierra"; fue polémico, y mis disculpas. Lo que más me preocupaba era plantear esta pregunta a los filósofos, cuando el tema tiene más que ver con cantidades conocidas en física. Invita a la especulación sin fundamento, es mi preocupación, y ahí es donde la "Guerra de la ciencia", como usted la denominó (incluido el caso más reciente de Krauss/Albert, o las declaraciones de Hawking), continúa afilando sus dientes . En cuanto al 'desorden', me guía el propio libro de Albert Time and Chance . El concepto de desorden es vago, pero la entropía termodinámica es específica. Usar el primero, confunde.
@Dain: Disculpas aceptadas. Quizás 'guerras científicas' es un poco fuerte, cuando hay guerras reales en otros lugares; y dada la cantidad de votos que obtuvo en el sitio de física, de todos modos era más una cuestión de física; Lo publiqué aquí debido a su naturaleza especulativa.
@ryder: podría interesarle, dadas sus preocupaciones, que Penrose haga la misma pregunta en su Cycles of Time : "¿Cómo puede un evento tan violentamente caliente y violento representar un estado de entropía extraordinariamente baja" y sobre la cosmología cíclica/oscilante de Friedmann? , una idea que dice que "interesó brevemente a Einstein" le provocó una "cuestión más seria sobre la entropía, ya que esto no deja margen para un aumento continuo de la entropía".
Estas eran el tipo de preguntas sobre las que estaba reflexionando, o más bien me las había hecho alguna vez; Todavía no he leído el libro de Albert, pero lo haré en algún momento, ya que parece bueno.

Respuestas (1)

La tercera ley de la entropía establece que "la entropía de un cristal perfecto en el cero absoluto es 0". Sin embargo, la razón de esto requiere alguna explicación. Todas las ecuaciones que gobiernan la entropía macroscópica tratan la entropía como una diferencia, nunca como un valor distinto. Esto es muy similar a cómo el voltaje siempre se maneja como una diferencia. Asignamos un voltaje arbitrario, tierra, para que sea 0V.

Con la entropía, hay que hacer una referencia más significativa. A nivel microscópico, la entropía se mide como el logaritmo de una proporción de "microestados". Uno cuenta el número de estados en los que puede estar el sistema y aún conserva la "estructura" que se observa, se divide por el número de estados en los que puede estar el sistema independientemente de la estructura, y se toma el logaritmo de eso. Al definir la entropía de un objeto con un posible microestado con un valor de entropía de 0, podemos conectar los dos sistemas de manera significativa. Da la casualidad de que un cristal perfecto en el cero absoluto tiene exactamente 1 microestados válidos con esa estructura, por lo tanto, una entropía de 0.

Ahora, para la carne de la respuesta.

No se puede considerar un argumento de "apretón" antes del Big Bang, porque no hay información sobre ese momento. Puede que no haya habido ningún apretón en absoluto, puede que simplemente haya llegado a existir.

Hay algunos límites para tener. Sabemos por la segunda ley de la termodinámica que la entropía siempre aumenta con el tiempo. Invirtiendo esto, esto nos permite saber que el big bang tenía que tener menos entropía que la que tiene el universo hoy, pero esto todavía no nos dice lo que queremos saber.

Para hablar sobre la entropía del Big Bang, necesitamos usar la otra definición de entropía: tenemos que usar microestados. Avancemos 10^-32 segundos; la ciencia no se siente realmente cómoda modelando el tiempo antes de eso. En ese momento, uno puede calcular la cantidad de microestados disponibles para ese universo bebé.

Sin embargo, tenemos un problema.

Ahora tenemos que determinar cuántos microestados tenían la "estructura" que necesitamos para afirmar que fue un "big bang después del período inflacionario". Para responder a esto, necesitamos responder a una pregunta muy difícil: ¿cuántas configuraciones posibles del universo nos permiten observarlo? Sin ese número, en realidad no podemos calcular la entropía.

Es bueno que hayas publicado esto en el intercambio de pila de Filosofía. ¡Esa pregunta es una de las preguntas abrumadoras de la filosofía hasta el día de hoy!

Aquí hay un segmento útil de un video de MIT OpenCourseWare sobre el cálculo de la cantidad de microestados posibles . Usan el método combinatorio llamado estrellas y barras para calcular el número de posibles microestados y luego usan la fórmula de entropía de Boltzmann para encontrar la entropía.
No estaba considerando el tiempo antes del Big Bang, sino acercándome a él; entonces es un argumento limitante.
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