Universums ordning
Författare:
Publicerad:
2002-09-01
Ökar eller minskar ordningen i universum när galaxer bildas?Med tanke på termodynamikens andra huvudsats, är inte det kontinuerliga skapandet av nya galaxer ett brott mot principen att alla processer ska leda till att oordningen i universum ökar? I alla händelser borde det som föregick Big Bang vara det. Hur ska detta förklaras?LARS NYSTEDT Svar:Termodynamikens andra huvudsats säger att ordningen i universum alltid måste minska totalt sett. Förklaringen är helt enkelt att det finns många fler sätt som något kan vara sönder på än vara helt på. Följden blir att varje slumpmässig förändring i allmänhet är till det sämre. Om jag skulle slänga min gamla dator i golvet blir resultatet en hög med skrot och inte en ny och bättre maskin. Ett annat exempel är luften i ett rum. Det finns många fler sätt den kan vara spridd på i rummet än samlad i ett hörn. Om man med stor möda trots allt samlar ihop luften och sedan släpper den fri i ett av hörnen, kommer den snart att på eget bevåg jämnt sprida ut sig i rummet.Med detta i bakhuvudet kan det synas märkligt hur plasmat och gaserna i det tidiga universum kunnat klumpa ihop sig till galaxer. Borde inte det strida mot termodynamiken? Förklaringen är att med gravitationen med i spelet finns det faktiskt fler sätt för gasen att vara ihopklumpad på än sätt den kan vara jämnt utspridd på. Detta har att göra med hur gravitationen påverkar partiklarnas rörelser. Den högre hastighet som gravitationen via sin dragningskraft kan orsaka, innebär fler möjligheter för partiklarna att röra sig. Konsekvensen blir att skapandet av galaxer är helt i linje med termodynamiken.Det finns många andra exempel där man vid första anblicken kan tycka att termodynamikens andra huvudsats blivit åsidosatt, men en noggrannare analys visar alltid att lagen fortfarande gäller.Men om nu universums historia är en resa från ordning till förfall, kan man med fog fråga sig varifrån den ursprungliga ordningen kom. Hur kunde Big Bang vara så väl inrättad? Den frågan väntar fortfarande på svar. En möjlighet är att det helt enkelt handlar om slumpen. Termodynamikens andra huvudsats är en statistisk lag och om man bara har tålamod kan ordning uppstå helt slumpmässigt. Kanske Big Bang var just en sådan slumpmässig händelse. Eller så kanske det finns djupsinniga principer, ännu höljda i dunkel, för varför en oordnad Big Bang är en omöjlighet.ULF DANIELSSONProfessor i teoretisk fysik Uppsala universitet
Prenumerera på Forskning & Framsteg!
Ta del av spännande vetenskapsnyheter 11 gånger per år.
Faktakollade, initierade och ögonöppnande reportage i varje nummer!
Du kanske även vill läsa:
Kommentarer
Entropilagen säger inget om
Permanent länk Inlagt av Nicholas Bourbaki (inte verifierad) 2009-05-10
Entropilagen säger inget om ordning. Den säger att entropin inte kan minska i ett isolerat system ("världen"). Jag har inte sett så många galaxer bildas. Däremot har jag gjort en del iakttagelser hemma i köket.
1. Jag löser upp några sockerbitar i teet. Då fyller sockret hela volymen. Det är entropiökning i systemet.
2. Jag iakttar hor små fettdroppar i mjölken sluter sig samman till större. Det är också entropiökning i systemet.
Huruvida något av dessa bägge fall innebär en minskning av ordningen, är en subjektiv bedömning, som inte har något med termodynamik att göra. Entropiökning innebär att fler energinivåer blir tillgängliga. Det kan inträffa när material koncentreras likaväl som när det skingras. Det beror helt på systemet.
Kommentar till Nicholas. Det
Permanent länk Inlagt av Alexander Bottema (inte verifierad) 2009-05-10
Kommentar till Nicholas. Det hela är inte så enkelt. Universum som system är också ett "isolerat system", således bör termodynamikens andra lag gälla på hela universum. Det här med "slumpen" är inte så enkelt det heller, eftersom alla naturlagar vi hittilss upptäckt är tidssymmetrisa, och det är synnerligen kontroversiellt att hävda tidsasymmetriska lagar finns. Om vi förkastar tidasymmetriska lagar innebär att om vi går baklänges i tiden så kommer allting att atomer, molekyler, elektromagnetiska vågor, m.m. att konvergera mot en liten punkt, dvs. ungefär lika sannolikt att alla luftmolekyler samlas i ett hörn på ett stort rum. Så den stora frågan är: Varför? Kanske gäller inte termodynamikens 2:a lag universellt, eller så finns det kanske tidsasymmetriska lagar, eller så är frågan felaktigt ställd, eller så döljer sig något mycket mer intressant? Det är ett spännande ämne som förmodligen har ett mycket spännande svar. Ta bara det här med svarta hål. Förstörs information i dem eller inte? Om inte, hur lagras då informationen där? (Om man dessutom tar hänsyn till Hawkingsstrålningen?)
Jag ger mig inte. Andra
Permanent länk Inlagt av Nicholas Bourbaki (inte verifierad) 2009-05-11
Jag ger mig inte. Andra huvudsatsen talar inte om ordning, den talar om värmeöverföring. Det finns inget entydigt samband mellan entropitet och struktur, kan vi konstatera i laboratoriet. Om vi nu inte finner ett sådant samband i det lilla, så borde det inte heller finnas i det stora.
"Universum som system är också ett “isolerat system”, således bör termodynamikens andra lag gälla på hela universum" skriver du,"Den säger att entropin inte kan minska i ett isolerat system (“världen”)." skriver jag. Vad är skillnaden? Jag tycker du bara upprepar samma sak, som jag nyss har konstaterat.
Lagar gäller tills de har falsifierats. Det behövs ett exempel för att falsifiera. Att spekulera i att en lag i framtiden skulle kunna falsifieras, okar knappast vårt vetande. Lagen har hittats på för att ge en konsekvent beskrivning av verkligheten. "Stenar faller ner. 'Ner' är det håll stenar faller åt".
Kommentera: