Kaikki alkoi niin täynnä lupausta. Joten supernovien ja muiden taivaallisten ylimääräisten pursuntojen toisinaan innostuneesta puhkeamisesta on siis yhä selvempää, että universumimme on menossa hiukan.
Termodynamiikan toinen laki (entropiaa koskeva laki) vaatii, että kaikki menee pottiin ajan myötä - koska kaikki mitä tapahtuu, on mahdollisuus energian häviämiseen.
Universumi on täynnä energiaa ja sen tulisi aina pysyä sellaisena, mutta tuo energia voi tehdä jotain mielenkiintoista vain, jos on olemassa tietty lämpötilatasapaino. Esimerkiksi, jos otat muna jääkaapista ja pudotat sen kiehuvaan veteen, se kypsyy. Hyödyllinen ja kannattava toiminta, vaikka ei kovinkaan tehokas - koska liedeltä tuleva lämpö paljon vain hajoaa keittiöön eikä pidä sitä keitettävänä useamman munan valmistukseen.
Mutta toisaalta, jos pudotat jo keitetyn, jo kuumennetun munan samaan kiehuvaan veteen ... no, mikä on järkeä? Mitään hyödyllistä työtä ei tehdä, mitään huomattavaa ei todellakaan tapahdu.
Tämä on karkeasti entropian lisääntymisen taustalla. Kaikki huomionosoitus, mitä tapahtuu maailmankaikkeudessa, sisältää energian siirron, ja jokaisessa sellaisessa siirrossa jokin energia menetetään järjestelmästä. Joten seuraamalla toista lakia sen loogiseen lopputulokseen, päädyt lopulta maailmankaikkeuteen, joka on lämpötasapainossa itsensä kanssa. Siinä vaiheessa ei ole jäljellä tasapainogradienteja energiansiirron ohjaamiseksi tai munien keittämiseksi. Pohjimmiltaan mitään muuta huomionarvoista ei koskaan toistu - tila, joka tunnetaan nimellä lämpökuolema.
On totta, että varhainen maailmankaikkeus oli alun perin tasapainossa, mutta siinä oli myös paljon painovoimapotentiaalienergiaa. Joten aine (sekä vaalea että tumma) "rypistyi" - luomalla paljon lämpötasapainoa - ja sieltä kaikenlaisia mielenkiintoisia asioita tapahtui. Mutta painovoiman kyvyllä myötävaikuttaa hyödylliseen työhön maailmankaikkeudessa on myös rajoja.
Staattisessa universumissa kaiken tämän rypistymisen loppupiste on mustien reikien kokoelma - niitä pidetään esineinä, jotka ovat korkean entropian tilassa, koska mikä tahansa niistä sisältää, ei enää osallistu energiansiirtoon. Se vain istuu siellä - ja lukuun ottamatta joitain Hawkingin säteilyn kuiskauksia, se vain istuu siellä, kunnes lopulta (googolissa tai niin monta vuotta) mustat aukot haihtuvat.
Laajentuvan maailmankaikkeuden sisällöllä ei ehkä koskaan saavuteta maksimaalisen entropian tilaa, koska laajentuminen itsessään kasvattaa kyseisen maailmankaikkeuden entropian enimmäisarvoa - mutta lopputuloksena on kuitenkin paljon muutakin kuin eristettyjen ja ikääntyvien valkoisten kääpiöiden kokoelma - joka lopulta poreilee. ulos ja haihtuvat itsensä.
On mahdollista arvioida maailmankaikkeuden nykyinen entropia laskemalla yhteen sen eri komponentit - joiden entropian tiheys vaihtelee. Asteikon yläosassa on mustia reikiä - ja alareunassa on kirkkaat tähdet. Nämä tähdet näyttävät olevan paikallisesti innostuneita - esimerkiksi aurinko lämmittää maata mahdollistaen kaikenlaisia mielenkiintoisia asioita täällä. Mutta se on ajallisesti rajoitettu prosessi, ja mitä aurinko enimmäkseen tekee, on säteilyttää energia tyhjään tilaan.
Egan ja Lineweaver ovat hiljattain laskeneet uudelleen havaittavan universumin nykyisen entropian - ja saaneet arvon, joka on suuruusluokkaa suurempi kuin aiemmat arviot (vaikka puhumme 1 × 10104 - 1 × 10: n sijasta103). Tämä johtuu suurelta osin äskettäin tunnustettujen supermassiivisten mustien reikien aiheuttaman entropian sisällyttämisestä - jossa mustan aukon entropia on verrannollinen sen kokoon.
Joten tämä viittaa siihen, että maailmankaikkeus on hiukan kauempana kohti kuolemaa, kuin olemme aiemmin ajatellut. Nauti siitä kun vielä voit.
Lisätietoja: Egan, C.A. ja Lineweaver, C.H. (2010) Suurempi arvio maailmankaikkeuden entropiasta http://arxiv.org/abs/0909.3983
