Entropie versus poincarésche Wiederkehrsatz

[nocheinPoet]

.
Da hier im Forum ja eine User von den Dingen richtig Ahnung haben, stelle ich hier mal die Frage. Es geht grundsätzlich um die Frage, ob sich das Universum selber wieder „aufräumen“ kann, also seine Entropie seit dem Urknall wieder abbauen kann, ganz von alleine, um so ewig zyklisch zu existieren, wenn es nur genug Zeit dazu hat. Konkret wird behauptet, der zweite Hauptsatz der Thermodynamik gilt nicht über sehr große Zeiträume.

Ich habe dem widersprochen, das Universum ist kein großer Würfel, mit ganz vielen Seiten, von der jede mögliche nach genügend Zeit statistisch auch immer wieder mal gewürfelt wird.

Nun wird hier der poincarésche Wiederkehrsatz ins Feld geführt, eben als Beleg oder Beweis, dass das Universum von alleine auch den Zustand geringster Entropie von alleine wieder einnehmen wird.

Würde gerne mal Eure Meinung dazu hören.

Und frohe Ostern.

Manuel

[Herr Senf]

Hallo neP, Du fährst ja immer schlimmere Geschütze auf, trifft ein bißchen meine "metaphysische Ader".
Wenn man keine konkreten Modelle bzw. geprüfte Formalismen in der Hand hat, muß man "komponieren".
Das passiert bei allen "Welterklärmodellen" irgendwie, weil man die Randbedingungen Anfang-Ende nicht kennt, bleibt "plausibel" spekulieren.
"Wiedergeburt" nach Poincare möglich, nur extreeeem unwahrscheinlich, 1 Mol Gas bräuchte dafür die jetzige Lebensdauer unseres Weltalls!
Also zwei Möglichkeiten zum Ausweichen - Entropieverletzung akzeptieren oder unsere Entropie- bzw Zeitpfeilinterpretation stimmt (noch) nicht.
Man könnte auch sagen, die Entropie gilt nur für das entstandene Universum, um sich von den Randbedingungen loszusagen, Zulässigkeit reicht.
Die ganze Geschichte war anfangs zeitlos - nur "räumliches" Minkowski-Vakuum: dann zulässiger Pääng - ab jetzt gibt es Gravitation+Materie.
Schon Hawking vertritt ja zuletzt die Auffassung, allein durch die Zulässigkeit (woher ? egal) der Gravitation kommt Universum aus "Nichts 0".
Simpel muß nur erfüllt werden 0=-G+M. Das G liefert dann in der Inflation erstmal genug M bis das All sich gemächlich emergent ausdehnt.
Bleibt nur noch, sich das Ende ähnlich zeitlos auszumahlen, keine Teilchen mehr, nur Photonen und konforme Geometrie oder wie das heißt.
Hier mal einen link zu http://www.schlaefendorf.de/literatur/p ... index.html
Prigogine/Stellers "Das Paradox der Zeit" - lies mal im 4. Teil Punkt 11.5 "Eine selbstkonsistente Kosmologie".
Das ganze Buch ist sehr "leichtfüßig" geschrieben, die Interpretationen sind nicht "unwissenschaftlich", ich stöbere gern drin.

[nocheinPoet]

Das passiert bei allen "Welterklärmodellen" irgendwie, weil man die Randbedingungen Anfang-Ende nicht kennt, bleibt "plausibel" spekulieren.
"Wiedergeburt" nach Poincare möglich, nur extreeeem unwahrscheinlich, 1 Mol Gas bräuchte dafür die jetzige Lebensdauer unseres Weltalls!

Moin und Danke erstmal für die schnelle Antwort.

Soweit gehe ich ja schon nicht mehr mit, denn uns Universum ist kein einfaches Gas. Fangen wir nur mit den Quarks an, ganz am Anfang war es so heiß, dass die ganz frei durch die Gegend düsen konnten. Das geht jetzt eben nicht mehr, weil die Bedingungen sich dafür verändert haben. Betrachten wir die Protonen, früher heiß und frei, dann in einfachen Atomen gebunden, dann ist einfachen Kernen, später viel in Eisen. Da kann man warten bis man schwarz wird, Eisen zerfällt nicht einfach so wieder Wasserstoff.

Meiner Meinung nach gilt der poincarésche Wiederkehrsatz nicht in der Form einfach für alle Teilchen in unserem Universum. Die Bedingungen dafür sind einfach andere.

Also zwei Möglichkeiten zum Ausweichen - Entropieverletzung akzeptieren oder unsere Entropie- bzw Zeitpfeilinterpretation stimmt (noch) nicht.

Ausweichen kommt später, mir geht im anderen Forum so ein Schnösel auf den Zeiger, den will ich erstmal gebügelt wissen, also die Luft aus den Segeln nehmen. Seine Aussage war eben recht arrogant und frech verpackt, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik eben nicht für ganz große Zeiträume gilt, und dann wollte er mit der Wahrscheinlichkeitsrechnung und eben dem Wiederkehrsatz seiner Aussage Gewicht verleihen.

Dazu sei nun gesagt, ich möchte ja auch ein ewiges Universum, das Sein ewig, immer ein Davor, immer ein Etwas, da kann ich aber über die Philosophie gehen, ich muss nicht die Aussagen der Physik vergewaltigen. Wenn dann im Rahmen bleiben und nicht tricksen.

Das Universum ist nun mal kein Gas, das unter gleichen Bedingungen sich in einem gegebenen Raum befindet und nur seiner Existenz fristet. Betrachten wir das Gas in einem Raum, der immer kälter wird, das Gas wird flüssig und dann fest, da ist dann nichts mehr mit, jede mögliche Kombination wird durchlaufen.

Man könnte auch sagen, die Entropie gilt nur für das entstandene Universum, um sich von den Randbedingungen loszusagen, Zulässigkeit reicht. Die ganze Geschichte war anfangs zeitlos - nur "räumliches" Minkowski-Vakuum: dann zulässiger Pääng - ab jetzt gibt es Gravitation + Materie. Schon Hawking vertritt ja zuletzt die Auffassung, allein durch die Zulässigkeit (woher ? egal) der Gravitation kommt Universum aus "Nichts 0". Simpel muss nur erfüllt werden 0=-G+M. Das G liefert dann in der Inflation erstmal genug M bis das All sich gemächlich emergent ausdehnt.

Aus „Nichts“ kommt nichts. Wo nichts „ist“, keine Bewegung, keine Veränderung, da kann nichts kommen. Solche Aussagen machen soviel Sinn wie „Gott ist die erste Ursache“, das hat für mich nichts mit Physik zu tun. Kurz „Pääng“ ist keine Erklärung und keine Antwort, sondern ein Ausdruck von Sprachlosigkeit.

Bleibt nur noch, sich das Ende ähnlich zeitlos auszumahlen, keine Teilchen mehr, nur Photonen und konforme Geometrie oder wie das heißt. Hier mal einen Link zu

http://www.schlaefendorf.de/literatur/p ... index.html

Prigogine/Stellers "Das Paradox der Zeit" - lies mal im 4. Teil Punkt 11.5 "Eine selbstkonsistente Kosmologie". Das ganze Buch ist sehr "leichtfüßig" geschrieben, die Interpretationen sind nicht "unwissenschaftlich", ich stöbere gern drin.

Da schaue ich doch mal rein.

[ralfkannenberg]

Soweit gehe ich ja schon nicht mehr mit, denn uns Universum ist kein einfaches Gas. Fangen wir nur mit den Quarks an, ganz am Anfang war es so heiß, dass die ganz frei durch die Gegend düsen konnten. Das geht jetzt eben nicht mehr, weil die Bedingungen sich dafür verändert haben. Betrachten wir die Protonen, früher heiß und frei, dann in einfachen Atomen gebunden, dann ist einfachen Kernen, später viel in Eisen. Da kann man warten bis man schwarz wird, Eisen zerfällt nicht einfach so wieder Wasserstoff.

Hallo Manuel,

bist Du Dir hier sicher ?

Die grosse Mehrheit der baryonischen Masse des Universums (also der sichtbaren Masse) liegt nach wie vor in Form von Protonen oder Helium-Kernen vor - die wenigen schweren Sterne, die man da am Nachthimmel sehen kann oder die schon zu Weissen Zwergen oder gar Neutronensternen kollabiert sind, kann man da vernachlässigen - und wenn Du auch die Dunkle Materie berücksichtigst, so liegt diese meinem Verständnis der bevorzugten Modelle zufolge auch nicht in "verklumpter" Form vor, sondern eher in Form äusserst schwach wechselwirkender Einzelteile (WIMPS; z.B. Neutralino, dem masseärmsten und einzigen stabilen supersymmetrischen Partner) vor.

Also grob und m.E. ohne schlimmen Fehler abgeschätzt besteht das Universum nach wie vor weitgehend aus:

- Protonen (= Wasserstoffkerne)
- Heliumkernen
- dem stabilen Bauteil der Dunklen Materie


Dazu kommen dann pro Proton noch je ein Elektron, d.h. pro Wasserstoffkern eines und pro Heliumkern derer 2.
Und dazu kommen dann natürlich noch die zugehörigen Neutrinos, die Du Dir aus der Leptonenerhaltung ausrechnen kannst, d.h. pro Elektron auch noch ein elektronisches Anti-Neutrino.


Freundliche Grüsse, Ralf

[Herr Senf]

Hallo neP, damit wir zwei beide uns nicht mißverstehen, ich bin auch nicht dafür, daß was aus dem Nichts kommt.
Habe einen kleinen Unterschied geschrieben "Nichts 0", Anführungsstriche sozusagen ein virtuelles Nichts, das noch nicht in unserer Realität ist.
Die "Formel" 0=-G+M als Erhaltungssatz kann man auch Zg=-G+M schreiben, Zg wäre ein zeitloser Anfangszustand, Fluktuationen zulässig.
Frei nach Hawking interpretiert wäre das antreibende "Warum" die Existenz der Gravitation in diesem Ausgangszustand, heute ist sie schwach.
Wenn alle Materie zerstrahlt ist (Proton >10E35, SL >10E93, Elektron ? über Positron, Weltall >10E100) blieben nur zeitlose Photonen.
Was fangen wir damit an, es gibt keine Teilchen mehr für Uhren, es gibt keine Teilchen mehr für Abstände, wo hängt man das Bezugssystem auf?
Es bleibt iwie ein skalarer Zustand, es bleiben Richtungen, ähnlich den Signaturen im CMB, obwohl dieser ein Horizont schon mit Materie ist.
Lustig könnte man sagen "Am Anfang war das Licht" mit Päääng, Analogie wäre das Quantenvakuum, da ist ja auch noch Physik drin - Operatoren.

Nochmal zum "Wiederkehrsatz", dieser geht auf das Dreikörperbroblem zurück, das ja schon analytisch nicht lösbar ist, ist Hamilton-Mechanik.
Der Satz ist schon vom Ansatz her gar nicht für ein jetzt so komplexes Gebilde wie das Weltall gedacht oder geeignet - wäre Fehlinterpretation.
Er gibt nur die Möglichkeit wieder, daß ein mechanisches System, dessen Bahnen beschränkt bleiben, beliebig oft in die Nähe des Anfangs kommt.
Mit Simulationen kann man schöne Planetenbahnen und -konstellationen hinkriegen, die sich trotz chaotischen Verhaltens aber zylisch wiederholen.
Verständliche Beschreibung findet sich noch bei http://www.cp-berger.at/index.php?id=10 ... t=2&wid=14 , einleuchtende Entgegnung.

[ralfkannenberg]

Hallo neP, Du fährst ja immer schlimmere Geschütze auf, trifft ein bißchen meine "metaphysische Ader".
Wenn man keine konkreten Modelle bzw. geprüfte Formalismen in der Hand hat, muß man "komponieren".
Das passiert bei allen "Welterklärmodellen" irgendwie, weil man die Randbedingungen Anfang-Ende nicht kennt, bleibt "plausibel" spekulieren.
"Wiedergeburt" nach Poincare möglich, nur extreeeem unwahrscheinlich, 1 Mol Gas bräuchte dafür die jetzige Lebensdauer unseres Weltalls!
Also zwei Möglichkeiten zum Ausweichen - Entropieverletzung akzeptieren oder unsere Entropie- bzw Zeitpfeilinterpretation stimmt (noch) nicht.
Man könnte auch sagen, die Entropie gilt nur für das entstandene Universum, um sich von den Randbedingungen loszusagen, Zulässigkeit reicht.

Hallo Herr Senf,

bis hierhin mag ich vielleicht bereit sein, mitzugehen, wenn man an den Randbedingungen noch genügend gut herumfeilt.

Aber jetzt wird es problematisch (wenn ich problematisch schreibe, so ist das eine höfliche Umschreibung für "m.E. falsch"):

Die ganze Geschichte war anfangs zeitlos - nur "räumliches" Minkowski-Vakuum: dann zulässiger Pääng - ab jetzt gibt es Gravitation+Materie.

Das geht gar nicht, denn der Beginn der Inflation liegt doch mehrere Grössenordnungen über denen der Planck-Zeit, und zwar mindestens derer 5, also ein Faktor > 100'000.

Da muss es also so etwas wie Zeit gegeben haben.

Schon Hawking vertritt ja zuletzt die Auffassung, allein durch die Zulässigkeit (woher ? egal) der Gravitation kommt Universum aus "Nichts 0".
Simpel muß nur erfüllt werden 0=-G+M. Das G liefert dann in der Inflation erstmal genug M bis das All sich gemächlich emergent ausdehnt.
Bleibt nur noch, sich das Ende ähnlich zeitlos auszumahlen, keine Teilchen mehr, nur Photonen und konforme Geometrie oder wie das heißt.

Darüber kann man nach Korrektur des obigen Einwandes dann wieder sprechen.

Hier mal einen link zu http://www.schlaefendorf.de/literatur/p ... index.html
Prigogine/Stellers "Das Paradox der Zeit" - lies mal im 4. Teil Punkt 11.5 "Eine selbstkonsistente Kosmologie".
Das ganze Buch ist sehr "leichtfüßig" geschrieben, die Interpretationen sind nicht "unwissenschaftlich", ich stöbere gern drin.

Leider ist das zu oberflächig; da werden Behauptungen aufgestellt, die stimmen können oder auch nicht. Es braucht da etwas mehr Fleisch an den Knochen. Äusserst hilfreich wäre es, wenn das Wort "magnetischer Monopol" wenigstens mal erwähnt würde, ebenso, wenn der Zusammenhang der magnetischen Monopole zur Entropie mal wenigstens erwähnt würde. So aber bleibt es dort etwas vage.


Freundliche Grüsse, Ralf

[ralfkannenberg]

Wenn alle Materie zerstrahlt ist (Proton >10E35, SL >10E93, Elektron ? über Positron, Weltall >10E100) blieben nur zeitlose Photonen.

Hallo Herr Senf,

hier gibt es zu viele "Wenn's". Und von einer Theorie, bei der auch noch die Leptonen der ersten Generation zerstrahlen, habe ich noch nie etwas gehört. Das ist also kein "Standard", d.h. hierzu bräuchte man eine Referenz, um das näher beurteilen zu können.

Und auch über die Zerstrahlung der Protonen sollte man wenigstens beiläufig ein Wort verlieren, denn streng genommen ist die Baryonenzahl nach heutigem Kenntnisstand eine Erhaltungsgrösse, auch wenn es äusserst chic ist, dieser im Rahmen einiger GUT's eine Halbwertzeit von ~10^32 Sekunden zu geben, welche bislang experimentell allerdings immer weiter erhöht werden musste.


Freundliche Grüsse, Ralf

[Herr Senf]

Hallo Ralf, nimm nicht alles so ernst, was ich schreibe aber Anfang und Ende "des Nichts" entziehen sich einer hinreichend belastbaren Datenlage.
Ich hab mir doch die Hintertür offengelassen, daß wir zZ "Welterklärungsmodelle iwie nur komponieren können", aber eben nicht gegen die Daten.
Ich "erschlag" Dich mal mit Autoritäten, wird zwar in Forendiskussionen nicht gerade geliebt, aber letztendlich sind wir alle höchstens Belesene.
Mit anderen Worten, ich seh den Kenntnisstand pragmatisch und versuche nicht mit eigenem Murks in die Handlung einzusteigen, wenn's was gibt.

Hinter der bekannten Physik wird noch neue Physik vermutet, gelten die heute bekannten Erhaltungssätze in dieser auch, oder ganz andere?
Sind die Planck-Größen wirklich fundamental, oder doch nur eine Abschätzung aus der jetzigen Physik, dürfen wir die extrapolieren ? usw. ...
Aktuell schmökere ich die Aussichten von Krauss 2012 "Ein Universum aus Nichts", Energieerhaltung verlangt "0", aber eine instabile für das "Was".
Zitat auf S.237 "..., die Materie wird verschwinden, und das Universum wird sich einem Zustand maximaler Einfachheit und Symmetrie annähern."
Weiter S.238 "Dann wird unser Universum einwärts zu einem Punkt kollabieren und wieder zu dem Quantendunst werden, ...."
Seine Begründung: "Physik funktioniert nicht nur in einer Richtung, und Anfänge stehen mit dem Ende in Verbindung."

Morgen kommt mit der Post Penrose "The Road to Reality", 1100 Seiten schlimm auf Englisch, keine Bettlektüre, richtig mit Formeln.
Aber eins wird lange bleiben leicht abgewandelt "3 Autoren / 5 Meinungen", auch wenn man nur die "Seriösen" rauspickt - zu viel ist noch unklar.
Dann mal Gute Nacht Senf

[nocheinPoet]

Moin Ralf,

die Überlegung hinter meiner Aussage ist, dass Sterne eben nach und nach, alles zu Eisen verbrennen. Soweit Materie aus Gaswolken sich verdichtet, die Sterne groß genug werden können. Dem steht nun die Expansion des Universums entgegen. Ich weiß nicht, wie es da nun am Ende wirklich aussehen wird, wie viel Eisen und andere schwere Elemente dann den leichten gegenüberstehen werden.

Die Frage war ja eigentlich auch, ob man den Wiederkehrsatz so auf das ganze Universum anwenden kann, und damit die Entropie verringern und den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in die Tonne treten, mit den konkreten Worten:

„Ich habe hier alle Argumente geliefert die man braucht um zu verstehen das der zweite Hauptsatz für große Zeiten und abgeschlossene Systeme verletzt werden darf, so ganz physikalisch.“

Die Argumente finden sich dann hier:

http://www.allmystery.de/themen/gw99546-6#id9707601


Wenn man das vergleichen will, muss man einen Raum nehmen, in dem zum Beispiel Stickstoff ist, den Raum immer schneller größer werden lassen, während die Temperatur gegen den Nullpunkt strebt. Das Gas wird dann nach einer Zeit flüssig und dann fest und dann ist Ende im Gelände. Und davon abgesehen, ich habe noch keinen Zeile eines Physikers gefunden, aus der man entnehmen könnte, dass der zweite Hauptsatz für große Zeiten und abgeschlossene Systeme verletzt werden darf.

Der User im Forum dort will ja mit dem Wiederkehrsatz genau den aushebeln und meint so ein zyklisches Universum beschreiben zu können. Wenn man dem Problem der Entropie so einfach zu Leibe rücken könnte, und auch dem zweiten Hauptsatz, gäbe es sicher dazu etwas zu lesen.


@Herr Senf

Es ist schon eine philosophische Frage, ich kreise da schon lagen zu umher. Es gibt viele Menschen, die stellen sich diese nicht, sie haben keine Zeit oder keine Lust oder wissen, dass sie wohl keine Antwort finden werden. Andere greifen sich einfach „Gott“ als Erklärung und belassen es dann damit.

Es ist die Frage nach dem Sinn, wozu das Ganze und wird etwas bleiben, wird etwas wiederkommen können.

Man kann sich dann philosophisch was zusammenschrauben, und versuchen es mit der Physik nicht wieder zu zerschlagen. Guhrfisch hinterfragt ja auch gerade hier das und sein Seien:

I'm dying to learn what I'm trying to be

Ich „glaube“ schon, dass es für einige Menschen leichter ist, wenn die Physik die Möglichkeit nicht zerschlägt, und hier Raum lässt für ein Ewig, für ein Danach, einen Sinn. Die Physik kann den Glauben rauben, schlimmer aber noch, ein Bild vermitteln, in dem das Bewusstsein ganz alleine in einem kalten, leblosen von Zufall bestimmtem Universum steht, und das ohne jeden Sinn, ohne Grund, eigentlich nur aus Versehen. Das eigene Sein wird so belanglos, winzig, sinnlos und überflüssig.

Ich „glaube“ das hingegen nicht, und selbst wenn nur der Wunsch hier Vater des Gedanken ist. Das Universum beinhaltet mein Bewusstsein, dessen kann ich sicher sein, und ich habe viele Dinge gesehen und gefühlt, meine Wahrnehmung ist eben erfüllt, sie ist nicht kalt und mechanisch. All die Gefühle, diese Innenwahrnehmung des Seins, das geht weit über die Physik hinaus, und ist real. Und diese gibt es auf so kleinen Raum, für so kurze Zeit, wie die Atome mein Hirn bilden, und wenn es nicht ein anderes Hirn wäre, dass dieses betrachtet und wertet, beschreibt und versucht zu erklären, würde es nie wissen, was mir meine Innenwahrnehmung gibt.

Nur weil das betrachtende Hirn eine eigene Innenwahrnehmung hat, sieht es mein Hirn als mehr als nur eine Maschine.

Wie ist es nun, Universum zu sein? Wir können es nur durch uns betrachten und erfahren, wir beschreiben es von Außen. Um es nun hier mal zum Ende zu bringen, ich halte „Bewusstsein“ für eine Eigenschaft des Universums an sich, ich weiß nicht wie und auch welchen Ebenen diese sich manifestiert, von Außen erkennen man es eben nicht. Da es jedoch schon mir mit meinen paar Atomen gegeben ist, „glaube“ ich eben, dass es sich im ganzen Universum auf verschiedensten Ebenen manifestiert.

Und nun suche ich mal den Kerl, der mit auf frühen Morgen so eine seltsame Pille in den Kaffee geworfen haben muss...

[ralfkannenberg]

Moin Ralf,

die Überlegung hinter meiner Aussage ist, dass Sterne eben nach und nach, alles zu Eisen verbrennen.

Hallo Manuel,

nein, das stimmt überhaupt nicht - es ist nur ein ganz kleiner Prozentsatz von Sternen, die das tun.

Ganz grob hast Du folgendes:
1. Vorläuferstern Brauner Zwerg, Masse "sehr ungefähr" kleiner 50 Jupitermassen: bleiben so wie sie sind
2. Vorläuferstern Brauner Zwerg, Masse "sehr ungefähr" grösser 50 Jupitermassen: "Weisser Zwerg" aus Wasserstoff
3. Rote Zwergsonne bis ca. 0.3 Sonnenmassen: Weisser Zwerg aus Helium (1.Stufe Nukleosynthese)
4. Hauptreihenstern 0.3 - ca. 2.3 Sonnenmassen: Weisser Zwerg aus Kohlenstoff und Sauerstoff (2.Stufe Nukleosynthese)
5. Hauptreihenstern 2.3 - ca. 10.5 Sonnenmassen: Weisser Zwerg aus Sauerstoff und Neon (3.Stufe Nukleosynthese)
6. Hauptreihensterne "nicht zuviel" über 10.5 Sonnenmassen: Neutronenstern, d.h. Eisen aussen und Neutronen drinnen
7. Hauptreihensterne "genügend viel" über 10.5 Sonnenmassen: Schwarzes Loch, d.h. Materie im Inneren undefiniert

Eisen wird also nur bei Hauptreihensternen gebildet, die mindestens 10.5 Sonnenmassen haben - vermutlich wird man diese Grenze mit verbesserten Simulationen weiter hinaufschrauben können, da man die Masse, die der Vorläuferstern ins All wegblasen kann, so dass immer noch ein Reststern unterhalb der Chandrasekhar-Grenze verbleibt, aus dem nach wie vor ein Weisser Zwerg resultiert, noch nicht gut mit Simulationen bestimmen kann.

Was ich sagen will: prozentual sind es nur sehr wenige Sterne, die über 10.5 Sonnenmassen haben.


Freundliche Grüsse, Ralf