Druhý zákon, entropie, cyklický vesmír a šipka času

Fyzika |

Pokud by se vesmír cyklicky smršťoval a rozpínal, měnily by se nějak věty o růstu entropie? Jak je možné, že se stále něco děje a ve vesmíru už dávno nezavládla tepelná smrt? Skutečně byl velký třesk uspořádanější než současný stav?




***pravidelné páteční „přetištění“ staršího článku

Naše úvahy začneme jedním omylem Stephena Hawkinga. Světoznámý britský fyzik v minulosti uvažoval, že šipka času je pouze psychologická, existuje v souvislosti s tím, jak lidský mozek zpracovává informace. Při uložení či zpracování informace vzniká určité množství tepla, počítač stejně jako lidský mozek prostě musí „vidět“ šipku času jako směřující v vyšší entropii. Druhý termodynamický zákon je vlastně tautologický.
Teď si představme, že by náš vesmír byl cyklický a expanze se v určitý okamžik převrátila ve svůj opak. Pokud by konečný stav – hmota stlačená do jednoho bodu – byl totožný se stavem počátečním, musel by se zřejmě otočit i zákon o entropii a ta by najednou měla začít klesat.
Z Hawkingových úvah by vyplývalo, že my bychom nezaregistrovali vůbec nic, žili bychom „protisměrně“ a zdálo by se nám, že žijeme ve vesmíru, který se rozpíná – prostě proto, že vnímání času je totožné s ukládáním informací a růstem entropie. Pokud bychom si představili nějaký „nezávislý čas vně vesmíru“, pak je docela dobře možné, že i my právě v tuto chvíli žijeme ve fázi kolapsu, pouze jej vidíme „obráceně“.
Nicméně existuje i řada námitek proti popsanému Hawkingovu konceptu. Představte si třeba hodiny odtikávající čas. Jde o „normální“ fyzikální proces, který by pokračoval i po skončení expanze. Pokud by vrchol expanze a její obrácení odpovídal třeba 12 hodinám, pak by ručička dále pokračovala k 12 hodinám 1 minutě – a my bychom ji takto viděli, současně bychom si však měli myslet, že je (inverzně) 1 minuta před 12. Ve chvíli dosažení vrcholu expanze se přece najednou vše nezastaví a kulečníkové koule se nezačnou pohybovat opačným směrem. Hawking pod tíhou popsaných argumentů uznal, že se mýlil, a připustil, že i ve stadiu kolapsu by entropie vesmíru rostla.
Takže – zkolabovaný vesmír by se nejspíš od původního stavu nějak lišil. Jak konkrétně? V tuto chvíli se úvahy o kolapsu zdají být jen teoretické, protože současné výsledky svědčí čím dál více spíše pro model neustále expandujícího vesmíru.
Nicméně za pozornost stojí ještě jedna otázka. Skutečně můžeme stav v době velkého třesku pokládat za nějaký speciální „řád“ s nízkou entropií? Vždyť tehdy ani neexistovala žádná hmota a vesmír byl téměř úplně homogenní. Jak to, že takový stav nebyl vlastně totožný s tepelnou smrtí vesmíru a vznikly vůbec nějaké hvězdy?
Jednou z možných odpovědí je, že vesmír skutečně začal ve stavu s maximální entropií, byl ale velmi malý. Jeho entropie byla maximální pro vesmír dané velikosti. Inflace a další expanze tento stav změnila. Drobné, statistické nepravidelnosti, které díky fluktuacím vznikaly i ve stavu s vysokou entropií, byly později přeměněny na hvězdy a galaxie. Pokud by galaxie a hvězdy nevznikly, vesmír by už dávno skončil tepelnou smrtí.
Dá se ale i říct, že on skutečně skončil. Teplota reliktního záření svědčí o tom, že svět již vychladl. „Energie obsažená ve hvězdách jen oddaluje nevyhnutelné… Galaxie jsou jen malými ostrůvky odporu vůči rychlému růstu entropie v okolním prostoru,“ uvádí Jim Al-Khalili.

Zdroj: Jim Al-Khalili: Černé díry, červí díry a stroje času, Aurora, Praha, 2003











Komentáře

27.07.2014, 06:30

.... áëàãîäàðñòâóþ!...

15.01.2012, 15:11 smal

Fantazírování je tak vábivé..

Lidé potřebují fantazii, bez ní by život byl nudou. Od počátku věků se ale fantazie nafukuje také ve vědě. Fantazírování nepotřebuje důkazy; naopak je to něco, co se důkazům umí vysmívat. V historii fyziky existuje několik velikánů, které fantazírování předělalo ke svému obrazu. Maxwell, který si méně vážil "svých" rovnic, než fyzikálního smyslu elektromagnetismu. Jeho doporučení nám všem: elmg vlny se šíří změnou hustoty energie elektromagnetického prostředí. Rychlost elmg vln je rychlostí jejich periodického pohybu, rychlostí šíření těchto vln je pojem naprosto odlišný. Rychlost periodického pohybu elmg vln je daleko menší, než rychlost šíření příslušného vzruchu. Rychlost periodického pohybu bychom měli specifikovat, a ne stále obdivovat zdánlivě "překvapivou" rychlost světla. Souvislosti pochopíte, když budete pozorovat Newtonovy koule. Zkuste měnit počáteční rychlost koulí. Obdržíme stále stejnou rychlost šíření vzruchu? To, co v době Maxwella nemohlo být podepřeno důkazy, lze dnes dokázat. Jednou z možností je odchylka v rychlostech sond Pioneer 10, Pioneer 11 atd. http://www.vesmir.cz/clanek/pioneer-10-a-pioneer-11 Tato odchylka, dnes přijímanou fyzikou nevysvětlená, může být vstupními daty pro výpočet parametrů Maxwellova "elmg prostředí". Fyzikální teorie, které uvádí článek, jsou nádherné, vábivé a populární, autora si nelze než vážit, nicméně další slova by byla ztrátou času. Pokud jde o nedokazatelné teorie, pak jejich platnost nelze dokázat, tuto platnost nelze ani vyvrátit. Možná by bylo o něco reálnější, posunout vědu směrem k "dokazatelnu".

Napsat vlastní komentář

Pro přidání příspěvku do diskuze se prosím přihlašte v pravém horním rohu, nebo se prosím nejprve registrujte.