儘管它的所有動力 - 爆發的恆星,碰撞星系,黑洞倒塌了 - 宇宙是一個令人驚訝的有序場所。長期以來,理論計算已經表明,宇宙的熵(一種衡量其疾病的量度)只是最大允許量的一小部分。
兩位澳大利亞宇宙學家總結說,對熵的新計算堅持了一般結果,但表明宇宙比科學家所想的要凌亂,並且在其逐步的死亡之旅中略有進一步的進一步。
堪培拉澳大利亞國立大學的Chas Egan和悉尼新南威爾士大學的Charles Lineweaver的分析表明,星系中心的所有超級黑洞的集體熵比以前計算出的大約100倍。由於超級質量的黑洞是宇宙熵的最大貢獻者,因此發現宇宙的熵也比以前的估計大約100倍。arxiv.org。
熵量量化物理系統可以具有的不同顯微鏡狀態的數量,而大規模看起來相同。例如,煎蛋捲比雞蛋具有更高的熵,因為煎蛋捲的分子可以重新排列並仍然是煎蛋捲的方法,而不是雞蛋的煎蛋捲。
黑洞是熵冠軍,因為有多種方法可以使所有屬於它的材料進行顯微鏡佈置,而黑洞則保留了其可觀察性能的相同數值 - 電荷,質量和旋轉。
以前計算出黑洞熵的宇宙總和的研究人員認為,平均而言,每個星系在其中心都容納1000萬個太陽能黑洞。根據這一假設,研究人員確定超質量黑洞貢獻了約10個102,以一個名為Boltzmann常數的數量得出的單位。
相比之下,Egan和LineWeaver依賴於新數據,其中包括各種超級質量黑洞的群體,而不僅僅是使用平均質量。埃根(Egan)說:“結果是,更多的熵是由較小的,1億美元的黑洞較大的人口造成的。”
卡洛爾說,團隊的計算看起來很明智。他說:“我認為沒有理由懷疑他們的人數。”
Egan說,擁有更可靠的熵估計很重要,因為對於生命或其他復雜現象存在,宇宙的熵必須小於最大值的可能值。他指出,當將熱水倒入冷水中時,請考慮一下。最初,冷熱水是分開的,系統是有序的 - 熵較低。但是,一旦充分混合冷水,熵就會最大化,並且不可能進一步熱流動。
就宇宙而言,埃根(Egan)說:“我們想知道何時和]熵是否最終會達到最大價值,這標誌著包括生命在內的所有耗散過程的終結。”物理學家將最大的熵稱為“熱死亡”。
Egan和LineWeaver對於宇宙熵的新價值仍然是研究人員估計的最大可能熵的十億分之一。儘管如此,新價值“表明宇宙比以前計算的宇宙更接近熱死亡,”亞利桑那州立大學的理論家保羅·戴維斯(Paul Davies)在坦佩(Tempe)。
並非所有人都同意,超級質量的黑洞貢獻的較高熵使宇宙更接近熱死亡。洛杉磯分校的理論家內德·賴特(Ned Wright)說,由於額外的熵被鎖在黑洞內部,因此宇宙的其餘部分應該具有較低的熵,並且遠離熱死亡。
卡洛爾說,新的熵計算還突出了一個宇宙難題。在早期宇宙中,熵相對較小(1088),現在更大(10104),但仍然遠遠遠遠不到最大值(10122)。沒有已知的物理原理可以解釋為什麼宇宙熵如此之低。但這是一件好事,因為低價值“負責我們對[單向]時間流的一切造成的一切 - 打破雞蛋,越來越大且垂死,記住過去,而不是未來,” Carroll指出。 “宇宙比任何權利都更加有序。Egan和Lineweaver表明,它比我們想像的要多一點。”