Wszystko zaczęło się tak obiecująco. Tak więc, pomimo sporadycznego entuzjastycznego wybuchu supernowych i innych niebiańskich ekstrawagancji, staje się coraz bardziej widoczne, że nasz wszechświat trochę się rozwija.
Druga zasada termodynamiki (ta dotycząca entropii) wymaga, aby z czasem wszystko szło w parze - ponieważ wszystko, co się dzieje, jest szansą na rozproszenie energii.
Wszechświat jest pełen energii i zawsze powinien nim pozostać, ale ta energia może sprawić, że stanie się coś ciekawego tylko wtedy, gdy wystąpi pewien stopień nierównowagi termicznej. Na przykład, jeśli wyjmiesz jajko z lodówki i upuścisz we wrzącej wodzie, gotuje się. Przydatne i wartościowe zajęcie, nawet jeśli niezbyt wydajne - ponieważ dużo ciepła z pieca rozprasza się w kuchni, a nie jest zatrzymywane do gotowania większej ilości jaj.
Ale z drugiej strony, jeśli upuścisz już ugotowane, już podgrzane jajko do tej samej wrzącej wody ... cóż, po co? Nie wykonuje się żadnej użytecznej pracy, nic szczególnego się nie dzieje.
Jest to z grubsza pomysł na zwiększenie entropii. Wszystko, co dzieje się we wszechświecie, wiąże się z transferem energii i przy każdym takim transferze część energii jest tracona z tego systemu. Tak więc, zgodnie z drugim prawem do jego logicznej konkluzji, ostatecznie osiągniesz wszechświat w równowadze termicznej ze sobą. W tym momencie nie ma już gradientów nierównowagi do napędzania transferu energii - ani do gotowania jajek. Zasadniczo nic ważnego nigdy się nie powtórzy - stan znany jako śmierć na upał.
To prawda, że wczesny wszechświat początkowo znajdował się w równowadze termicznej, ale było też wiele energii potencjalnej grawitacji. Tak więc materia (zarówno jasna, jak i ciemna) „zbija się w gromady” - tworząc wiele nierówności termicznych - i stamtąd mogły się zdarzyć różne ciekawe rzeczy. Ale zdolność grawitacji do wnoszenia użytecznej pracy we wszechświecie ma również swoje ograniczenia.
W statycznym wszechświecie punktem końcowym wszystkich tych skupisk jest zbiór czarnych dziur - uważanych za obiekty w stanie wysokiej entropii, ponieważ cokolwiek zawierają, nie angażuje się już w transfer energii. Po prostu tam siedzi - i oprócz kilku szeptów promieniowania Hawkinga, będzie tam siedział, dopóki w końcu (za jakiś czas googol) czarne dziury nie wyparują.
Zawartość rozszerzającego się wszechświata może nigdy nie osiągnąć stanu maksymalnej entropii, ponieważ samo rozszerzenie zwiększa wartość maksymalnej entropii dla tego wszechświata - ale wciąż kończy się na czymś więcej niż zbiorem izolowanych i starzejących się białych karłów - które ostatecznie syczą i wyparujcie.
Możliwe jest oszacowanie bieżącej entropii naszego wszechświata poprzez zsumowanie jego różnych składników - które mają różne poziomy gęstości entropii. Na górze skali znajdują się czarne dziury - a na dole świecące gwiazdy. Te gwiazdy wydają się być lokalnie entalpiczne - gdzie na przykład Słońce ogrzewa Ziemię, umożliwiając wydarzenie wszelkiego rodzaju interesujących rzeczy. Ale jest to proces ograniczony czasowo, a Słońce głównie promieniuje energią w pustą przestrzeń.
Egan i Lineweaver niedawno ponownie obliczyli bieżącą entropię obserwowalnego wszechświata - i uzyskali wartość, która jest o rząd wielkości wyższa niż poprzednie szacunki (chociaż mówimy 1 × 10104 - zamiast 1 × 10103). Jest to w dużej mierze wynikiem włączenia entropii wniesionej przez niedawno uznane supermasywne czarne dziury - gdzie entropia czarnej dziury jest proporcjonalna do jej wielkości.
To sugeruje, że nasz wszechświat jest nieco dalej w kierunku śmierci cieplnej, niż wcześniej sądziliśmy. Ciesz się póki możesz.
Dalsza lektura: Egan, C.A. i Lineweaver, C.H. (2010) Większy szacunek Entropii Wszechświata http://arxiv.org/abs/0909.3983
