Entropia a expanzia vesmíru

Autor: Pavol Dančanin | 5.8.2017 o 6:03 | Karma článku: 1,13 | Prečítané:  606x

Na otázku: „Prečo je vesmír vo veľkých mierach (10na26 cm a viac) homogénny a izotropný?“  môžeme potom  odpovedať: Preto, že entropia vedie k jeho homogénnosti a izotropii.

Slovo na úvod

  • Čitateľovi predkladám na posúdenie článok Entropia a expanzia vesmíru.
  • Článok  je časťou knihy Teória zjednotenia, ktorú som vydal vo vlastnom náklade 100 ks v roku 2017.
  • Teším sa na Vaše prípadné pripomienky.

 

Abstrakt

Entropia sa chápe ako proces vedúci k väčšej neusporiadanosti. Napríklad v skúmavke máme uzatvorený plyn. Tento stav sa definuje ako určitá usporiadanosť. Keď skúmavku otvoríme, molekuly plynu uniknú a snažia sa rovnomerne vyplniť celý priestor, povedzme miestnosť. Tento proces sa definuje ako nárast neusporiadanosti. Ja osobne by som entropiu chápal skôr  ako  proces vedúci k väčšej usporiadanosti a tou je homogénnosť vesmíru. Iné fyzikálne zákony, napr. gravitácia, potom narúšajú túto homogénnosť, a tak vznikajú lokálne nehomogénnosti - hviezdy a galaxie.

Na otázku: „Prečo je vesmír vo veľkých mierach (10na26 cm a viac) homogénny a izotropný?“  môžeme potom  odpovedať: Preto, že entropia vedie k jeho homogénnosti a izotropii.

Z takto chápaného princípu entropie môže vyplývať vysvetlenie expanzie vesmíru: Aby vesmír mohol ostať vo veľkých mierach homogénny, musí sa entropia prejavovať ako sila, ktorá vyvažuje gravitáciu a táto sila potom spôsobuje, že vesmír expanduje.

 

Entropia a expanzia vesmíru

Vo veľkých mierach (10na26 cm a viac) je vesmír homogénny (hmota je rovnomerne rozložená)  a izotropný – vo všetkých smeroch rovnaký. Vedci sa pýtajú prečo? Vysvetľuje sa to tak, že vo veľmi ranných fázach vývoja vesmíru (10na-43 s od veľkého tresku) dochádza k takzvanému veľkému nafukovaniu, či ére inflácie,  čím je označený proces, pri ktorom vesmír zväčšuje svoje rozmery asi o 40-50 rádov. Týmto spôsobom sa informácia pôvodne koncentrovaná v malom objeme obmedzenom tzv. kauzálnym horizontom  (hranice vymedzujúcej oblasť, v ktorej je fyzikálne možný prenos informácie a je možné kauzálne pôsobenie) „rozfúkne“ do oblasti svojím objemom prevyšujúcej dnes pozorovateľný vesmír. Vysvetľuje sa tak homogenita a izotropia nášho vesmíru, ale súčasne vzniká i predstava vesmíru pluralistického, ktorý je zložený z častí vzniknutých z ostatných oblastí obmedzených kauzálnym horizontom, teda z oblastí, ktorých vlastnosti  sa môžu podstatne líšiť od vlastností nášho vesmíru a všetkých iných ([1], 120).

Citovaný text ma priviedol na úvahu, že vesmír je možno homogénny a izotropný preto, že k tomu vedie nejaký jednoduchý fyzikálny princíp a napadlo ma, že tým princípom môže byť entropia.

 

Entropia sa chápe ako proces vedúci k väčšej neusporiadanosti. Napríklad v skúmavke máme uzatvorený plyn. Tento stav sa definuje ako určitá usporiadanosť. Keď skúmavku otvoríme, molekuly plynu uniknú a snažia sa rovnomerne vyplniť celý priestor, povedzme miestnosť. Tento proces sa definuje ako nárast neusporiadanosti. Ja osobne by som entropiu chápal skôr, ako  proces vedúci k väčšej usporiadanosti a tou je homogénnosť vesmíru. Iné fyzikálne zákony, napr. gravitácia, potom narúšajú túto homogénnosť, a tak vznikajú lokálne nehomogénnosti - hviezdy a galaxie.

Na otázku: „Prečo je vesmír vo veľkých mierach (10na26 cm a viac) homogénny a izotropný?“  môžeme potom  odpovedať: Preto, že entropia vedie k jeho homogénnosti a izotropii.

Z takto chápaného princípu entropie môže vyplývať vysvetlenie expanzie vesmíru: Aby vesmír mohol ostať vo veľkých mierach homogénny, musí sa entropia prejavovať ako sila, ktorá vyvažuje gravitáciu a táto sila potom spôsobuje, že vesmír expanduje. 

Poznámka: Namietli mi, že homogénnosť vesmíru vznikla pre infláciu. Čo je „inflácia“ – pozri hore citovaný text. Avšak, podľa môjho názoru inflácia bola dôsledok expanzie vesmíru, ktorú po veľkom tresku zapríčinil proces entropie. Aj veľký tresk sa ďalej pokúšam vysvetliť z princípu entropie.

Nakoniec, nie je až tak dôležité, aký princíp vedie k homogénnosti vesmíru. Aby vesmír mohol ostať vo veľkých mierach homogénny, musí sa tento princíp prejavovať ako sila, ktorá vyvažuje gravitáciu a táto sila potom spôsobuje, že vesmír expanduje. Expanziu vesmíru teda vysvetľujeme z princípu vedúceho k homogénnosti vesmíru.  A ten princíp vedúci k homogénnosti vesmíru je podľa môjho názoru entropia.

 

Entropiu som vyššie vysvetľoval na príklade skúmavky, v ktorej je uzavretý plyn. Veľký tresk je moment, keď sme otvorili skúmavku. Ak veľký tresk vysvetľujeme z princípu entropie, môžeme sa domýšľať, že ho spôsobila nerovnováha prostredia, ktorá sa ním začala vyrovnávať (otvorila sa skúmavka). Veľký tresk je potom moment, keď sa entropiou začalo prostredie vyrovnávať.

 

Myslím, že vo vesmíre pôsobia dve protipólne energie: Entropia, ktorá chce mať všetko homogénne a gravitácia, ktorá sústreďuje všetko do bodu. Entropia vyvažuje gravitáciu. Asociuje to vo mne myšlienku, že hmota čiernej diery možno pohlcuje z okolitého vesmíru hmotu len po určitú hmotnosť a potom už gravitácia nedokáže udržať entropiu a čierna diera exploduje.  Alebo inak: Možno vesmír skončí v singularite, čím dôjde k nevyváženosti prostredia a potom už gravitácia nedokáže udržať entropiu a singularita exploduje – veľký tresk.

 

Testovateľná predpoveď: Ak expanzia vesmíru vyplýva z princípu entropie, molekuly plynu pri entropii (pri pokuse so skúmavkou), by sa mali správať tak, ako galaxie vo vesmíre – vzdialenejšie by sa mali od seba rýchlejšie vzďaľovať.

 

Keď proces entropie obrátime, dostaneme jav gravitácie. Vysvetlíme si to opäť na príklade skúmavky s plynom:

 

  1. Čím viac molekúl plynu je uzavretých v skúmavke, tým prudšie explodujú do priestoru po jej otvorení. Obrátene je to pri gravitácii: čím je teleso hmotnejšie, tým viac priťahuje.
  2. Vzdialenejšie molekuly plynu pri entropii by sa mali od seba rýchlejšie vzďaľovať. Pri gravitácii je to naopak: bližšie by sa mali k sebe rýchlejšie približovať a viac priťahovať. 

 

 

Literatúra:

[1] KROB, Josef. Hledání času, místa, smyslu. Vyd. 1. Brno: Masarykova univerzita, 1999. 197 s. Spisy Masarykovy univerzity v Brně. Filozofická fakulta = Opera Universitatis Masarykianae Brunensis. Facultas philosophica; č. 323. ISBN 80-210-2049-0.

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

Dobré ráno

Dobré ráno: Prirovnávajú ho k Procházkovi. Končí Galko v politike?

Odídenci zo SaS pomohli otvoriť schôdzu.

KOMENTÁR PETRA TKAČENKA

Ako Ficovi chutí bezmocnosť

Prečo sa predseda Smeru hnevá na Bugára.


Už ste čítali?