Pozwalam sobie zastosowac trik J.Sikorskiego, zastosowany w dyskusji o
cywilizacjach pozaziemskich. Wtedy zaowocowalo to sprowadzeniem rozmowy
na tory blizsze fizyce i astronomii, dzieki czemu grupowicze dowiedzieli
sie sporo o wspolczesnych badaniach w tej dziedzinie.

Jednoczesnie zapewniam i skladam uroczysta przysiege, ze moim celem nie
jest sprowadzenie dyskusji na plaszczyzne filozoficzna, teoriopoznawcza
czy inna, podobnie oblesna. ;-))

Pisze o tym, bowiem wbrew pewnosci PETERKI, wiele osob zglasza problemy
zwiazane z dziadkiem i jego zyciorysem. Toczy sie dyskusja, ktora jednak
(wedlug mnie) nie dotyka podstawy problemu. Przede wszystkim zauwazam,
ze "podroz w czasie" oznacza przemieszczenie sie "w czyms", "wzdluz
czegos", w tym przypadku - czasu. Jednoczesnie czas nie jest czyms
iluzorycznym, jest jednym z elementow czterowymiarowego continuum
czasoprzestrzennego. Moze innym niz przestrzen, ale jednak konkretem.
Oczywiscie mozna uznac, ze czas to tylko wyroznik pozwalajacy ustalic
kolejnosc przyczyny i skutku, ale to nie bylaby prawda. Ostatecznie
wystarczy umiescic jeden zegar na podlodze, a drugi pod sufitem we
wlasnym pokoju, a juz bedzie roznica w uplywie czasu. A moze tylko
roznica wynikajaca z niedoskonalosci obserwatora? Co wiecej, podroz w
czasie jest mozliwa, tyle, ze w przyszlosc i bez mozliwosci powrotu.

Tak wiec stawiam wiec kwestie: czym jest czas dla wspolczesnej fizyki?

ArturKa

popularny przeglad tej tematyki zawiera wydana i u nas ksiazka:
Peter Coveney & Roger Highfield - Strzalka Czasu (wyd. Zysk & Ska 1997).

Co zas do ewentualnej mozliwosci zbudowania machiny czasu i podrozy w
czasie to problem jest powaznie rozwazany a jednym z przykladow
moze byc komunikat o publikacji, ktory przytaczam ponizej
(juz go chyba z pol roku temu tu przytaczalem).

J. Sikorski

---------------------------------------------------------------------------

PHYSICS NEWS UPDATE                        
The American Institute of Physics Bulletin of Physics News
Number 365 April 2, 1998   by Phillip F. Schewe and Ben Stein

MOVING FORWARD INTO THE PAST.  Many novelists and not
a few scientists have pondered the possibility of returning to a point
in one's past.  In principle physics does allow time travel via closed
timelike curves (CTCs).  Along such a warped spacetime trajectory
the traveler is always moving into the future (locally) but eventually
finds himself back where he started from.  (Think of sailing around
the world; heading west you return from the east.)   J. Richard Gott
and Li-Xin Li at Princeton have speculated on whether spacetime
could both allow travel into the past and insure a consistent
chronology (the traveler must remember shaking hands with his
older self as he sets off). They have determined that in part of space
no time travel would be allowable, but in another part (separated
from the first by a surface called a Cauchy horizon) a time machine
could be built, subject to this restraint: if you build a time machine
in the year 3000, you might be able to use it to go from 3002 to the
year 3000, but not back to the year 1998 because that would have
been before the machine was built.  Of course even this limited sort
of time travel would be very difficult because you would need a lot
spacetime warp for it to work, and this could only be provided
through the agency of a black hole or a decaying cosmic string
loop.  For example, to move even one microsecond back into the
past would require the presence of a space-warping mass equal to
one tenth the mass of the sun! And then there's no guarantee the
black hole wouldn't swallow you and the space around you.  Then,
as Gott says, you'd be able to circle around and meet your earlier
self, but you wouldn't be able to escape to boast about it.  
(Physical Review Letters, 6 April; as usual journalists can obtain
a copy by contacting AIP Public Information.)

Czytalem o teorii Gotta. Pozwala ona na wysnucie dwoch tez.

1. Wedrowka w czasie nie odbywa sie "w czasie", tylko w czasoprzestrzeni
ugietej stosownie. Oznacza to koniecznosc przeniesienia sie w miejsce o
odpowiednio ugietej przestrzeni (np. okolice cz.dz.).
2. Podroz odbywa sie w czasoprzestrzeni, a nie poza czasoprzestrzenia
lub poza czasem. Oznacza to, ze ew. wedrowki w czasie podlegaja prawom
opisujacym czasoprzestrzen, a nie innym, specjalnym.

Czy teoria Gotta wypowiada sie w jakis sposob na temat obserwatora?

A tak w srócie, to

0. Najbardziej naturalny dla nas jest czas psychologiczny,
który nie ma stałej prędkości upływu (może się "dłużyć" bądź
"szybko mijać"). Generalnie _wierzy_się_, że jest on redukowalny
do czasu biologicznego, ten zaś do czasu termodynamicznego.

1. Czas "mechaniczny" - obojetnie z jakiej mechaniki: klasycznej,
relatywistycznej (STW) lub kwantowej. Nic specjalnego, tylko
i wyłącznie zmienna niezależna równań ruchu. W dodatku w pełni
odwracalny, przy czym jeśli uwzględnić pole magnetyczne, to
świat trzeba jeszcze odbić w lustrze, a jeśli uwzględnić
oddziaływania słabe, to dodatkowo zamienić cząstki na
antycząstki. Zatem ten czas nie ma wyróżnionej strzałki.

2. Czas termodynamiczny, posiadający strzałkę, wyznaczoną
przez kierunek przebiegu procesów nieodwracalnych. Wedle
mojej najlepszej wiedzy nie ma _ścisłego_ przejścia między
1. a 2. - zawsze trzeba coś zrobić "sztucznie": uśrednić
po zespole, wybrać jedno z dwu in principio dostępnych
rozwiązań, arbitralnie przyjąć takie (a nie inne) warunki
brzegowe etc.

3. Czas kosmiczny, posiadający strzałkę, wyznaczoną przez
kierunek ekspansji Wszechświata.

Trzeba sobie zdawać sprawę, że 0-3 opisują w gruncie rzeczy
różne fenomeny; sporo konfuzji bierze się z niezauważania
tej różnicy.

Ciekawy jest związek między 2. a 3. Powiada się, że strzałka
termodynamiczna i kosmiczna pokazują w tę samą stronę. Takie
stwierdzenie jest nieścisłe, albowiem opisuje tylko pewną
konwencję: gdyby na przykład procesy nieodwracalne zachodziły
w tę samą stronę, Wszechświat zaś znajdowałby sie w fazie kontrakcji,
też moglibyśmy powiedzieć, że obie strzałki pokazują w tę samą
stronę. Zasadne za to jest inne pytanie: Czy gdy Wszechświat
wejdzie w fazę kontarkcji, zmieni się kierunek przebiegu
procesów nieodwracalnych (czy cukier w herbacie będzie
spontanicznie krystalizował)? Odpowiedzi są trzy:
a) Nie ma problemu, bo Wszechświat nie wejdzie w fazę
kontarkcji, gdyż ma za małą masę; w tej chwili, nawet wobec
stwierdzenia masy neutrin, ta odpowiedź wydaje się najbardziej
prawdopodobna.
b) Jeśli nie zachodzi a), to i tak nie ma problemu, bo zanim
Wszechświat wejdzie w fazę kontrakcji, to umrze termodynamicznie
i żadne procesy nieodwracalne nie będą już w nim zachodziły.
c) Jeśli nie zachodzi ani a), ani b), to mamy problem, ponieważ
nie umiemy odpowiedzieć na pytanie czy zachodzi jakikolwiek
związek pomiędzy kierunkiem zachodzenia procesów nieodwracalnych
a kierunkiem ekspansji Wszechświata.

Paweł Góra                    Three Laws of Thermodynamics:
Institute of Physics            1. You can't win.
Jagellonian University          2. You can't break even.
Cracow, Poland                  3. You can't even quit the game.

Pierwsza uwaga, jaka sie nasuwa jest taka, ze czas pozostaje wylacznie
wyroznikiem zdarzen. Siegnalem podczas weekendu do ksiazki Readleya
"Czas, przestrzen, rzeczy" (co prawda stara, oryg. 76, wyd. polskie 84),

to nie moze byc mowy o uplywie czasu, bo nie mozna by bylo porownac
zdarzen, okreslac ich chronologii. Co wiecej, nie zachodzilyby zadne
zdarzenia, m.in. dlatego, ze przy jednym punkcie materialnym nie byloby
przestrzeni, wiec nie byloby tez mowy o ruchu. Zakladam oczywiscie, ze
sam punkt nie ulegalby przemianom.

Druga uwaga bylaby taka, ze czasy 2 i 3 (termodynamiczny i kosmiczny),
maja wyznaczona strzalke o tym samym zwrocie. Nie ma tez problemu z
kontrakcja. Wszyscy widza w kontrakcji cos, co spowoduje odwrocenie
wszystkiego: czasu, praw fizycznych, ...
Tak nie bedzie. Film nakrecony teraz i podczas kontrakcji bedzie mial
wraznie okrelony kierunek. Zapadanie Wszeswiata bedzie wygladalo
inaczej, niz ekspansja. Przykladem moze byc Uklad Sloneczny. Z obloku
powstala gwiazda, potem planety, mozna powiedziec, ze teraz US jest na
szczycie swojego rozwoju. Starosc bedzie inna, Slonce rozpuchnie sie,
odrzuci zewnetrzne czesci i zostanie karzel. Planety tez nie rozsypia
sie w pyl, bo niby dlaczego? Nie ma powrotu do obloku gazowo-pylowego.

ArturKa

Jakiś wariant zasady Macha. I co z tego? Tym bardziej, że sytuacja
z poprzednika powyższej implikacji nie zachodzi, jak uczy
doświadczenie - o ile rzecz jasna nie przyznać racji
Parmenidesowi (którego wspominałeś) lub biskupowi Berkeley (którego
nie wspominałeś). W takim jednak wypadku uprawianie fizyki staje
się cokolwiek niecelowe ;-)

To jest tylko _konwencja_. Zupełnie spokojnie mogę sobie wyobrazić
Wszechświat, który się zapada, a cukier rozpuszcza się w herbacie.
Z naszego punktu widzenia strzałka tamta kosmiczna pokazuje w przeciwną
stronę niż nasza, termodynamiczna w tę samą - ale mieszkańcy
tamtego Wszechświata zapewne uznaliby, że obie pokazują w tę samą
stronę, bo taką konwencję narzuciłoby im ich doświadczenie.
Powiedzenie, że jakaś oś jest zwrócona w tę, nie zaś w dokładnie
przeciwną stronę, to czysta konwencja.

To, co "wszyscy widzą" jest na gruncie fizyki bez znaczenia.
("Wszyscy" mieliby na przykład spore trudności z wyobrażeniem
sobie stanu wiadomego nieszczęsnego kota, zarazem żywego
i martwego.) Ważne jest co innego: Czy istnieje _prawo_fizyczne_,
które wiąże kierunek zmian entropii z kierunkiem - brak mi
słowa - ruchu (w sensie: kontrakcja vs. ekspansja) Wszechświata.
Jak rozumiem, nikt nie ma dotąd pojęcia, czy takie prawo
istnieje - a zresztą zagadnienie to jest tak naprawdę nienaukowe,
bo dowolne zapostulowane prawo byłoby niefalsyfikowalne
doświadczalnie, gdyż a) do kontrakcji naszego Wszechświata
zapewne nie dojdzie, b) a nawet gdyby doszło, raczej nie będzie
nikogo, któ mógłby takie doświadczenie przeprowadzić. (Pomijam
przypadek udania się do Wszechświata równoległego, bo to
też jest (obecnie?) niewyobrażalne.)

Słońce w istocie rozpuchnie się, przejdzie przez fazę Nova, przy
okazji pożre (fizycznie pochłonie) planety wewnętrzne, w tym Ziemię.
Nie wiem (ktoś zna jakieś przewidywania?) co się wówczas stanie
z gazowymi olbrzymami. Słońce stanie się białym karłem, po jakimś
czasie umrze. Zapewne jakaś poźniejsza katastrofa kosmiczna
rozwali pozostałości Układu Słonecznego w drebiezgi i zapewne
materia z tego układu zostanie "recyklowana" do budowy następnej
gwiazdy. Gwiazdy wciąż rodzą się i giną. To, że istniejemy i mamy
taką a nie inną budowę chemiczną jest najlepszym dowodem na to, iż
materia, z której się składamy, przeszła przez fazę Supernova
(i to nie jeden raz).

Może też tak być (postulował to już Boltzmann), że w końcu
(po wielu opisanych wyżej cyklach) cała materia Wszechświata tak
się rozproszy i ujednolici, że zadne procesy nieodwracalne nie będą
juz zachodzić, pozostaną tylko fluktuacje. Stan taki nazywa się
śmiercią cieplną Wszechświata.

Paweł Góra                    Three Laws of Thermodynamics:
Institute of Physics            1. You can't win.
Jagellonian University          2. You can't break even.
Cracow, Poland                  3. You can't even quit the game.

OCZYWISCIE, swiat z jednym punktem materialnym nie istnieje. Rozwazanie
go ma tylko ulatwic zrozumienie pewnych spraw, ktore - przynajmniej dla
mnie - nie sa oczywiste, natomiast sa trudne. Ale nie ma to zadnego
zwiazku z celowoscia uprawniania fizyki.

OBECNIE zwrot strzalek (termodynamicznej i kosmologicznej) jest
identyczny. Zdarzenia nieodwracalne zwiazane np. z upadkiem szklanki na
podloge czy ewolucja galaktyk, charakteryzuja sie wzrostem entropii. Nie
twierdzilem, ze "istnieje _prawo_fizyczne_, które wiąże kierunek zmian
entropii z kierunkiem ruchu (ekspansja) Wszechświata." Twierdzilem
natomiast, ze ewentalne wejscie Wszechswiata w kontrakcje nie spowoduje
zmiany zwrotu strzalki termodynamicznej.

STAROSC US bedzie zupelnie inna, niz jego narodziny. Sa juz obserwacje,
ze gwiazdy rodza sie z oblokow gazowo-pylowych (zdjecia HST). Czesc z
nich moze wygenerowac planety, wiec mlodosc US jest oczywista. Starosc
bedzie inna. Po pochlonieciu planet ziemskich rozpuchniete Slonce
"straci rownowage" i odrzuci zewnetrzne powloki, zostawiajac tylko tyle
materialu, by utworzyl sie bialy karzel. Odrzucone powloki moga
wydmuchac planety jowiszowe, albo zostawic je w spokoju. W obu
przypadkach pozostalosci US beda wygladac inaczej, niz to, z czego
powstal. Sa obserwacje (zdjecia HST) gwiazd supernowych, wokol ktorych
nie ma oblokow, jest tylko fala materii i promieniowania wyrzucona
wybuchem. Gdyby byly obloki, byloby je widac, taka fala uderzeniowa
wywolalaby sporo zamieszania.

RECYCLING materialu zupelnie niczego nie dowodzi. Supernowe powstaja z
solidnego obloku materii i szybko kumuluja sie w masywna kule. Ta zapala
sie, trwa krotko jako gwiazda, potem bum i rozproszenie (oprocz jadra).
Otoz obejrzenie filmu z takiej historii latwo pozwoli odkryc, czy film
jest puszczony do produ, czy do tylu - kumulacja materialu gwiazdowego
nie wyglada jak szalencze zapadniecie sie pylow i gazow, i nie konczy
sie implozja. No i to jadro, czyzby gwiazdy mogly zapalac sie na bazie
czarnej dziury??? ;-))

SMIERC CIEPLNA Wszechswiata nie jest tak oczywista. Z jednej strony
obserwacje wykazuja stanowczo za malo materii, ale z drugiej strony mamy
szybkosc rozszerzania sie Wszechswiata, ktora (zgodnie z obecnie
przyjmowana wartoscia stalej Hubble), oscyluje wokol rownowagi. Nie jest
to jeszcze wskazanie na kolaps, ale... cos tu trzeba jeszcze zrobic, a
nie stwierdzac, ze kolaps Wszechswiata NAJPRAWDOPODOBNIEJ nie nastapi.

ArturKa

Uparcie powtarzam: to tylko konwencja - co bowiem w odniesieniu do
dwu _różnych_ obiektów miałoby oznaczać "identyczny"?

Upadek szklanki - zgoda, ewolucja galaktyk - ostrożnie. Ja nie
oważyłbym się wygłosić takiej tezy.

Z innej beczki: czemu tak uparcie powtarzasz, że starość układu
słonecznego będzie inna, niż jego narodziny? Dość to oczywiste,
nie kwestionuję tego, prostuję tylko błędy "fizyczne". Nb, to,
że film o układzie słonecznym puszczony "w tę" i "w tamtą"
wygląda inaczej, nie ma zgoła _nic_ wspólnego z kierunkiem
zmian entropii w hipotetycznym kurczącym się Wszechświecie,
bo przecież starość Układu Słonecznego zajdzie i dokona się
z całą pewnością w fazie ekspansji.

Zatem na jakiej podstawie tak twierdzisz?

Oj nie, zupełnie, ale to zupełnie nie tak :-( To zaś, że mamy
w swoim ciele pierwiastki cięższe od żelaza dowodzi, że materia,
z której się składamy, przeszła przez co najmniej dwa wybuchy
supernowych.

Bo nic mądrzejszego powiedzieć się nie da. Brakuje materii do
powstrzymania ekspansji do nieskończoności, różni ludzie jej szukają,
ale nic nie znajdują. Ostatnio (raczej) odpadły neutrina, bo choć mają
masę, to jest ona jednak za mała.

A śmierć cieplna jest niejako niezależna od tego, czy zajdzie
kontrakcja. Wszechświat może umrzeć cieplnie przed zakończeniem
fazy ekspansji.

Paweł Góra                    Three Laws of Thermodynamics:
Institute of Physics            1. You can't win.
Jagellonian University          2. You can't break even.
Cracow, Poland                  3. You can't even quit the game.

Ma oznaczac w obu przypadkach wzrost entropii.

Dlaczego?

Zadne bledy fizyczne. Wyobraz sobie jakis uklad (galaktyke, gromade
galaktyk), ktorej ewolucja zacznie sie przez wejsciem w kontrakcje i
bedzie trwala dalej mimo kontrakcji. Czy to spowoduje jakies zmiany, na
innych zasadach beda sie tworzyly gwiazdy? ;-((

Patrz wyzej.

Doprawdy? A jak? Moze skrocony wyklad z astrofizyki gwiazd masywnych? A
ilosc przejsc przez gwiazdy wcale nie musi wynosic dwa. Blad fizyczny,
kolego. Odpowiednio masywne gwiazdy zdaza przed smiercia przejsc przez
cykl weglowy, a lokalnie nastapia dalsze przemiany. To, co bedzie
wyrzucone w przestrzen, to nie tylko zewnetrzne powloki, ale wieksza
czesc gwiazdy.

A predkosc rozszerzania swiata ma to gdzies i oscyluje wokol rownowagi.
Pewnie jest DUZY blad pomiaru tej predkosci, ale 90%?

ArturKa

Bo za mało wiemy o ewolucji galaktyk. Bo dla odpowiednio dużego
układu oddziałującego grawitacyjnie nie da się wyliczć sumy
statystycznej. Bo samo powstanie galaktyk i gwiazd przeczy _naiwnemu_
rozumieniu wzrostu entropii (układ zorganizowany z chmury gazu).
Bo - przede wszystkim - samo pojecie entropii Wszechświata
jest źle zdefiniowane.

Nie te skale czasowe, kolego.

Chętnie, bo najwyraźniej się przyda.

A

Dla odpowiednio ciężkich pierwiastki mogą być syntezowane
z zyskiem energetycznym gwiazd do żelaza włącznie. W momencie
syntetyzowania żelaza następuje wybuch supernowej. No dobra,
a przecież my sami składamy się z pierwiastków cięższych - skąd
one się biorą? Jak rozumiem, z radiacyjnego wychwytu neutornów
w atmosferach gwiazdowych (pierwiastki cięższe od żelaza syntezowane
są ze strata energetyczną, więc trzeba na to dość dużych energii).
Zatem najpierw musimy mieć żelazo - powstało w wybuchu supernowej
- nastepnie to żelazo musiało się znaleźć _w_ jakiejś nowej gwieździe
(recycling), z niego i z jego pochodnych syntezowane są ciężkie
pierwiastki, a nastepnie te ciężkie pierwiastki muszą wyzwolić
się _z_ tej gwiazdy do przestrzeni, a na to potrzeba drugiego
wybuchu supernowej, wreszcie z pozostałości tej drugiej supernowej
(miedzy innymi) powstaje mgławica, z której utworzy się gwiazda
kolejnej generacji i jej system planetarny (recycling bis).
Tego mnie przynajmniej na studiach uczyli.

Pozdrawiam,

Paweł Góra                    Three Laws of Thermodynamics:
Institute of Physics            1. You can't win.
Jagellonian University          2. You can't break even.
Cracow, Poland                  3. You can't even quit the game.

  Nie, nie w atmosferach gwiazdowych. Pierwiastki ciezsze o zelaza
powstaja glownie takze w czasie samego wybuchu supernowej poprzez
wychwyt neutronow.

J. Sikorski

A, to sorry. O nukleosyntezie wiem w zasdzie tyle, ile mnie
na studiach uczyli, a to było już parę lat temu. Dzięki za
sprostowanie (i nauczenie maluczkiego).

Pozdrawiam,

Paweł Góra                    Three Laws of Thermodynamics:
Institute of Physics            1. You can't win.
Jagellonian University          2. You can't break even.
Cracow, Poland                  3. You can't even quit the game.

Wedlug mnie _naiwnie rozumiana entropia_ jest dobrze zdefiniowana -
oznacza wzrost nieuporzadkowania. Jednoczesnie wszyscy sie zgadzaja, ze
lokalnie entropia moze malec. Dotyczy to na pewno swiata makroskopowego
i zapewne mikroskopowego takze. Jednak zawsze odbywa sie to "kosztem"
wzrostu entropii w innym miejscu. Rozlegly wzrost entropii wymagalby
intensywniejszego (wyrownujacego) wzrostu entropii w innym, rozleglym
obszarze.

Nie rozumiem. Czy w jakims momencie istnienia wszechswiata ktos postawi
tablice z napisem: "zakaz ewoluowania w zwiazku ze zblizajacym sie
wejsciem w kontrakcje? Zakaz obowiazuje do odwolania." Przeciez dowolny
obiekt: gwiazda, galaktyka, gromada, supergromada, wieksze struktury;
beda sobie istnialy i ewoluowaly. Rozumiem, ze moze nie byc tych
obiektow, ktore znamy i widzimy, ale beda inne, nastepne.

Poniewaz J.Sikorski udzielil juz koledze wykladu, to dodam tylko, ze -
jak widac - dwa wybuchy nie sa potrzebne.

ArturKa

Ale taka naiwna definicja nie wystarcza.

Raz, że skoro mówimy o entropii Wszechświata, to trzeba byłoby
najpierw powiedzieć co przez "Wszechświat" rozumiemy (niejako
"zdefiniować Wszechświat"), przy czym piszę to najzupełniej poważnie.

Dwa (zakładając, że "raz" jakoś rozwiązaliśmy), to _naiwne_
sformułowanie entropii (termodynamicznej) prowadzi do
następującego paradoksu: Wszechświat nie może kontaktować się
z otoczeniem, bo takowego po prostu *nie ma* ("raz" już
rozwiązaliśmy!), a zatem, jeśli w skali globalnej obowiązuje
zasada zachowania energii, to Wszechświat znajduje się w układzie
mikrokanonicznym i wszystkie procesy są odwracalne - choć
w istocie odwrócenie to spontanicznie zajdzie zapewne w dość
dużym czasie, mówiąc łagodnie ;-) To samo inaczej: klasyczna
definicja entropii odwołuje się do przypadku, w którym
obserwowany układ oddziałuje z otoczeniem (o nieskończonej
pojemności cieplnej). Jak to klasyczne sformułowanie przenieść
na grunt Wszechświata, żeby to nie wyszło _naiwnie_?

Trzy - są różne propozycje: entropia grawitacyjna, entropia
geometryczna, do tego dochodzą bardziej szczegółowe zagadnienia
jak entropia czanych dziur i problem komunikacji (przesyłania
informacji) - bo jesteśmy przecież ograniczeni przez prędkość
światła. To wszystko są "hot topics", zaciekle dyskutowane
i bynajmniej nie ma pomiędzy specjalistami zgody _czy_ w ogóle
coś takiego jak "entropia Wszechświata" można zdefiniować, a
jeśli tak, to _jak_. Dlatego zalecałbym ostrożność przy wygłaszaniu
zdań w rodzaju "entropia Wszechświata rośnie". Być może tak,
ale wcale tego nie wiemy. (Nawiasem mówiąc, ja sądzę, że
rośnie, ale jest to tylko moje najzupełniej prywatne i nienaukowe
przekonanie.)

A będą? Na użytek tego punktu *założmy*, że entropia Wszechświata
w istocie rośnie i nieuporządkowanie się zwiększa. Pisząc "nie
te skale czasowe" miałem na myśli to, co piszesz w ostatnim
zdaniu: Czas życia obecnie istniejących struktur (układów
planetarnych, galaktyk etc) jest mniejszy, niż pozostało do
czasu wejścia w fazę kontrakcji (o ile w ogóle do takowej
dojdzie), a zatem te, które dziś istnieją, nie będą już istnieć
w momencie wielkiego zwrotu. Zapewne z ich szczątków
powstaną następne, być może jeszcze następne, być może - etc.
ALE skoro nieuporządkowanie się zwiększa, to być może cała
materia tak się rozproszy i ujednolici, że kolejne uporządkowane
struktury już się nie będą pojawiać, Wszechświat umrze śmiercią
cieplną i do fazy kontrakcji, a później do Big Crunch'u dotrwa
tylko jednorodna zupa. Wszechświatowa II zasad termodynamiki
postawi ową tablicę "zakaz ewoluowania" (bo wymagałby on wzrostu
uporządkowania). *Nie mamy pojęcia*, czy tak będzie, ale jest to
*możliwe* (tak na przykład sądzi Hawking) i jest to obrazek
spójny z oczekiwaniem wszechświatowego wzrostu entropii.

Rekapitulując: Jeżeli nawet do fazy kontrakcji dojdzie, to
nie dotrwają do niej dziś istniejące struktury, a nowe
(lub nowe kolejnej, lub kolejnej ... generacji) nie powstaną,
bo Wszeświat *być może* umrze termodynamicznie jeszcze w fazie
ekspansji.

Rzecz jasna *być może* Wszechświat wejdzie w fazę kontrakcji
przed swoją śmiercią cieplną - i w takim razie zasadne staje
się pytanie o kierunek przebiegu procesów nieodwracalnych
w zapadającym się Wszechświecie. Dopóki nie znamy prawa łączącego
jedno (kierunek ekspansji/kontrakcji Wszechświata) z drugim
(kierunkiem przebiegu procesów nieodwracalnych), dopóty
nic, poza naszymi "estetycznymi" oczekiwaniami, nie możemy na ten
temat powiedzieć. Znasz takie prawo?

Paweł Góra                    Three Laws of Thermodynamics:
Institute of Physics            1. You can't win.
Jagellonian University          2. You can't break even.
Cracow, Poland                  3. You can't even quit the game.

Rzeczywiscie, zalozmy, ze Wszechswiat jest wszystkim, nie ma wiec nic
poza. Juz w tym momencie jest to nasza wlasna, tchnaca subiektywnoscia,
interpretacja. Czy, przyjmujac jednak takie zalozenie, mamy problem z
entropia i energia? Energia Wszechswiata rowna sie zero. Moze sie myle,
moze nie o te energie chodzi? Jesli jednak o te, to ona rownala sie
zero, rowna i pewnie bedzie sie rownac jeszcze czas dluzszy. A moze to
przypadek, ze teraz, kiedy obserwujemy, ona wlasnie przybrala wartosc
zero. Chyba jednak nie. Mysle tez, ze wzrost nieuporzadkowania oznacza
wzrost nieuporzadkowania, a nie wzrost energii.

Co do punktu trzeciego, to rzucasz we mnie terminami, ale szczerze
mowiac, nie widze powiazan. Oprocz tego staram sie bardzo ostroznie
wypowiadac swoje sady, tak ostroznie, ze moznaby mnie posadzic o jakis
koniunkturalizm.

Wreszcie sedno sprawy! Zacytuje: "skoro nieuporządkowanie się zwiększa,
to być może cała materia tak się rozproszy i ujednolici, że kolejne
uporządkowane struktury już się nie będą pojawiać, Wszechświat umrze
śmiercią cieplną i do fazy kontrakcji, a później do Big Crunch'u dotrwa
tylko jednorodna zupa." Otoz, okazuje sie, ze zupelnie inaczej widzimy
efekty entropii. Wedlug mnie, z POCZATKOWEJ ZUPY (ktora, swoja droga,
tez chyba nie mogla miec zerowej entropii) powstaja stopniowo rozne
struktury. Tak, jakby do akwarium wlac cos jednorodnego, z czego po
pewnym czasie zaczna wytracac sie grudki. Co wiecej, nawet zakladajac,
ze grudki te ulegalyby ewolucji, to i tak zostalyby "nieciaglosci" we
Wszechswiecie (cz.dz.), o ktorych wlasnie dyskutuja hot-topic. Dla
Ciebie z poczatkowej zupy powstaje koncowa zupa. Czy moglbys zdefiniowac
swoje rozumienie entropii?

ArturKa

...

Scisle rzecz biorac sytuscja wyglada nastepujaco.
Istnieja pewne wyniki doswiadczalne
wydajace sie swiadczyc o tym, ze neutrina
maja mase. Jednak to co zostalo zmierzone
to tylko roznica kwadratow mas dwoch stanow
oscylacyjnych. Tak wiec nadal nie wiemy jaka
neutrina maja mase. Prawdopodobnie, w ramach
wczeniejszych oszacowan, same neutrina nie
wystarcza do domkniecia wszechswiata, ale
neutrina to nie cala ciemna materia. Zwroc
uwage, ze nadal pozostaje zagadka anomalna
dynamika niektorych galaktyk, ktorej nie mozna
wyjanic przy pomocy stwierdzenia, ze neutrina
maja mase.

Okres oscylacji zalezy oczywiscie od masy
wszechswiata. Ale nawet w przypadku gdy
przyjmie sie oszacowanie z gory, czas ten
bedzie duzo mniejszy niz termiczny czas
zycia wszechswiata. Trzeba brac pod uwage
efekty kwantowe, takie ja np. parowanie
czarnych dziur, znaczenie wydluzajace
okres po jakim nastapi termalizacja
wszechswiata. W ogole sama koncepcja
smierci cieplnej wszechswiata, rodem
z termodynamiki XIX wiecznej jest obecnie
dosc watpliwa. Dotyczy ukladow zamknietych.
Nie jest jasne czy ze wzgledu na obecnosci
pola grawitacyjnego wszechswiat nadal mozna
traktowac jako uklad izolowany.
Ostatnie zastrzezenie. W model z inflacja
chaotyczna pojecie smierci cieplnej wszechswiata
musi sila rzeczy byc ograniczone do kazdej
domeny inflacyjnej z osobna. Ale ta uwaga wychodzi
troche poza zakres dyskusji, bowiem trojpodzial
modeli wszechswiata na otwarte, zamkniete i asymptotycznie
plaskie opiera sie na rozwiazaniach r.E. nieuwzgledniajacych
inflacji i raczej zalamuje sie troche gdy wziasc ja pod uwage.

Rozwazania nad tym czy zachodzi jakikolwiek
zwiazek pomiedzy kierunkiem zachodzenia procesow
nieodwracalnych a kierunkiem ekspansji wszechswiata
moga byc prowadzone niezaleznie od tego czy zachodzi
ktorys z dwoch przedstawionych powyzej przypadkow a.)
czy b.). Mozna natomiast miec wytpliwosci na ile
fizyczne beda takie rozwazania, czy nie okaza sie
jedynie czcza spekulacja.

Pawel Masiak

Mówiąc najkrócej, entropia to miara nieporządku. Taki jest przynajmniej
jej sens na gruncie klasycznej termodynamiki i fizyki statystycznej.
Przeniesienie klasycznej definicji entropii na cały Wszechświat
rodzi trudności chocby z tego względu, że nie uwzglednia ona ani
ekspansji/kontrakcji samej przestrzeni, ani ewentualnego nieporządku
w strukturze samej przestrzeni (nie w rozkładzie materii "umieszczonej"
w tej przestrzeni), ani obecności czarnych dziur, ani efektów
kwantowych. Jak pisałem, podejmowane są rózne próby uwzglednienia tych
zagadnień, ale specjaliści wciąż nad tym dyskutują i daleko do
powszechnie akceptowalnych konkluzji (a o weryfikacji doswiadczalnej
w przewidywalnej przyszłości nie ma nawet co marzyć),

O początkowej zupie nie wiemy w gruncie rzeczy nic, a w każdym razie
bardzo niewiele. Nie znamy kwantowej teorii grawitacji, a należy
przypuszczać, iż w _bardzo_ początkowej zupie odgrywała ona
kluczową rolę. O troszkę późniejszych etapach wiemy już więcej,
ale też nie za dużo - w każdym razie powstawanie kosmicznych
struktur kłóci się z naiwnym rozumieniem entropii, bo z czegoś, co
po fazie inflacyjnej ekspansji musiało być prawie jednorodne
(bo jak inaczej wytłumaczyć jednorodność promieniowania tła?)
powstało coś, co bardzo wyraźnie jednorodne nie jest. Ileś
entropii zabrało promieniowanie tła, ale czy to wystarcza?
Nie wiadomo.

Ze strzałką czasu jest jeszcze ten problem, że kluczową rolę
odgrywają warunki początkowe (niektórzy powiadają nawet, iż
ta wyróżniona rola warunków początkowych jest zgoła _źródłem_
pojawienia się asymetrii czasowej), a tych - czyli stanu owej
początkowej zupy - jako sie rzekło, nie znamy.

A czy ja kiedykolwiek twierdziłem cos przeciwnego? Zwracałem
tylko uwagę, że Wszechświat nie ma otoczenia, zbiornika cieplnego,
z którym mógłby sie kontaktować, więc jego energia jest stała
(to, czy wynosi akurat zero, nie ma w tym kontekście znaczenia).

Paweł Góra                    Three Laws of Thermodynamics:
Institute of Physics            1. You can't win.
Jagellonian University          2. You can't break even.
Cracow, Poland                  3. You can't even quit the game.

Nawet gdybysmy cos wiedzieli, to i tak nie jestesmy w stanie jej na
razie opisac. Jest to na pewno stan silnie nierownowagowy a jak na razie
nie ma dobrej teorii opisu stanow nierownowagowych (te, ktore sa
zakladaja, ze uklad jest niedaleko od stanu rozwnowagi, czego nie mozna
na pewno powiedziec o _poczatkowej_ _zupie_). Juz samo mowienie np. o
temperaturze takiej zupy jest sporym naduzyciem.

                pozdrawiam      
                        Mirek

...

Wszechswiat nie ma otocznia, ale nie jest
do konca jasne czy nie nalezaloby traktowac
go jak uklad otwarty, co wiaze sie z
koniecznoscia uwzglednienia, w skali makroskopowej,
pola grawitacyjnego.

Pawel Masiak