Si todas las cosas en la naturaleza tienden a una mayor entropía, ¿cómo se explica el orden obviamente increíble del universo que es el producto de una explosión?

Si todas las demás cosas son iguales, la entropía de un sistema aumenta a medida que aumenta su volumen. Esto se debe a que con más volumen, hay más formas en que las cosas pueden y se distribuirán en los volúmenes.

Pero luego dices que mientras el volumen del universo aumenta, las cosas se condensaban en galaxias, estrellas, etc. ¿No significa esto una reducción en la entropía? La respuesta a eso es definitivamente, “no”. Estas condensaciones de materia dan como resultado que otras cosas se dispersen a corto plazo y se vuelvan más aleatorias. El último efecto es más fuerte que las reducciones en la aleatoriedad en los objetos condensados. Eso significa un aumento neto en la entropía en el corto plazo.

A medida que las partes de condensación se hacen más pequeñas, se calientan, y algunas de las cosas, como las estrellas, incluso se calientan. Ahora están irradiando energía. Como dice Sean Carroll en el enlace de video de Jan Ree, cada fotón radiado producido es una unidad de entropía agregada al universo. Carroll está hablando de fotones irradiados solo de la Tierra. Si considera que los fotones irradiados desde cada objeto condensado en el universo, este aumento en la entropía se suma continuamente, y ninguna cantidad de orden local puede compensar este aumento.

A medida que las estrellas envejecen, sus partes externas se hincharán con una gran cantidad de evaporación, lo que aumenta la aleatoriedad, o las estrellas explotarán con aumentos aún mayores en la aleatoriedad.

Simplemente no hay un evento importante en astronomía en el que la entropía del sistema involucrado no haga más que aumentar.

Hay dos partes en la imagen de entropía que empequeñecen a todas las demás, y ambas involucran radiación. El primero, y lo que creo que es, con mucho, el más grande, es la difusión continua de la radiación cósmica de fondo de microondas en el espacio en expansión. Este es un proceso que aumenta la entropía de una manera sencilla. Un número casi constante de fotones (¡un número enorme!) En un volumen creciente.

La segunda parte es el aumento de fotones de la radiación de objetos condensados ​​de partículas de polvo a nebulosas a estrellas. De hecho, incluso los agujeros negros se irradian, aunque muy lentamente al principio. Cada fotón adicional irradiado es una unidad más de entropía agregada al universo. Hay muchos de estos fonones pero no tantos como ya existen en la radiación de fondo.

En una primera aproximación, la evolución de la entropía del universo está dominada por la propagación de la radiación de fondo en volúmenes crecientes de espacio.

Cuando las personas observan las estructuras ordenadas en el universo y se maravillan adecuadamente con muchas de ellas, están considerando una fracción asombrosamente pequeña de todo lo que está allí y también ignorando los desordenados eventos que produjeron las estructuras ordenadas y sin notar los efectos de la energía continuamente. irradiado lejos de las estructuras. Siempre hay un impuesto de entropía sobre la generación de orden en el universo.

El Big Bang fue un término peyorativo acuñado por Fred Hoyle. No fue una explosión. Fue la expansión desde un objeto puntual, o simplemente uno muy pequeño. Todo el espacio-tiempo y toda la energía de masas que existió en el universo provino de este objeto. Era increíblemente densa y probablemente se veía muy similar en todas las direcciones (en promedio era simétrica y tenía muy poca estructura). Se enfrió a medida que se expandía y las estructuras comenzaron a formarse a medida que se perdía la simetría. A medida que se forman estructuras en el espacio-tiempo en expansión, experimenta un granulado grueso del espacio-tiempo (las características del espacio-tiempo son demasiado pequeñas para ser vistas), esto aumenta el número de configuraciones visibles del espacio-tiempo y aumenta la entropía como resultado. A medida que la materia evoluciona de un plasma de quark-gluones y un mar de leptones a un zoológico, a hadrones y leptones, hay más configuraciones de la materia, así que hay más entropía. A medida que se forman átomos y estructuras más complicadas, la entropía aumenta aún más. El entrelazamiento de los sistemas cuánticos también aumenta la entropía. En otras palabras, cuanto más complicadas sean las estructuras, más entropía obtendrá.

La idea de que lo que llamamos Big Bang fue una explosión es una idea falsa. Lo que queremos decir cuando decimos que el universo observable una vez fue del tamaño de un átomo no es que no haya nada alrededor, de hecho, nuestra comprensión actual de este fenómeno nos dice que ya era infinito. El Big Bang es la expansión de este infinito. Es difícil de entender, pero creo que l respuesta de Viktor Toth a ¿Puede un satélite viajar más rápido que el universo en expansión? Lo explica bastante bien. En uno de sus videos, Henry de minutephysics se refiere a él como el “tramo en todas partes” que es más apropiado. El universo no es el “producto” de nada por lo que sabemos, por lo que no hay contradicción entre estar en orden ahora y la segunda ley de la termodinámica.

El Universo obviamente comenzó en un estado de muy baja entropía y ese es uno de los mayores enigmas de la cosmología, nadie tiene una buena teoría para explicar eso.
Pero la gravedad funciona como un devorador de entropía, pone una nube de partículas de gas distribuidas uniformemente (como lo fueron en el Universo temprano, un estado completamente desordenado) y se unirán en discretas bolas de gas y, finalmente, formarán estrellas y planetas rodeados de vacío. Espacio (estado altamente ordenado).
La gravedad parece ser la clave para comprender la aparición gradual de estructuras ordenadas a partir de la desordenada nube de plasma del Universo primordial. Si la gravedad contradice o no la 2a ley de la termodinámica es todavía controvertido.
Luego tenemos Vida, que aunque no disminuye la entropía total, ciertamente aumenta el orden a escala local.
De hecho, parece haber procesos en el Universo que, al igual que aumentar el orden, van en contra de la omnipotencia supuesta de la 2ª ley.

El universo también tiene una tendencia hacia estructuras estables que resisten el cambio. Átomos, cristales, etc. Algunas de esas estructuras pueden replicarse y utilizar el desorden para construir orden. Ej. La vida.

Un físico del MIT sugirió, relativamente recientemente, que la forma puede ser una buena manera de dispersar la energía y que las formas más adecuadas para dispersar la energía pueden motivar la evolución. Una nueva teoría de la física de la vida | Quanta revista