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sjah8
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Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros. Empty Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros.

Sáb Feb 15 2014, 14:25
Según la Física Teórica hoy (mañana no sé qué será de ella) parece destacar un modelo por encima de los demás:

El 2º Ppio. de la Termodinámica afirma que es altamente improbable que el Universo tienda a un estado de menor entropía, o, en otras palabras, que el estado de entropía en un sistema físico irá a más. Que vaya a menos no es teóricamente imposible, pero la probabilidad es tan infinitamente baja que se descarta.

Por otro lado, las galaxias se comportan de una manera extraña: si introducimos un gas en un recipiente, éste tiende a expandirse en todas las direcciones dentro del recipiente. Pero las galaxias, incluso dándose la inflación cósmica, a la larga tienden a acumularse en una región del espacio-tiempo.

Se estipula que los agujeros negros presentes en el Universo y los que se van a ir formando acabarán algún día, "engullendo" toda la materia y energía (información) hasta que, según la teoría de Hawking (un señor que me cae bastante mal, por cierto), estos agujeros negros acaben por comenzar a evaporarse emitiendo su "famosa" radiación de Hawking, radiación formada por materia/ energía (información) hasta que estas unidades se acaben desintegrando, según la vida media, medida en tiempo, que tiene cada partícula -millones de años la mayoría-.

Pero, aquí entra la duda de algunos físicos que es la mía también. ¿Qué pasa con el Ppio. de la Conservación de Energía? Se supone que desde la singularidad que dio origen al Big Bang, el propio Big Bang, el universo pasado, el actual y el futuro conservan la misma energía, ¿cómo casa el escenario descrito por el modelo -que he resumido mucho- que parece terminar en una ausencia absoluta de materia/ energía (información)?

¿Qué falla? ¿Hay que revisar algún "Ppio."? ¿Hay que revisar el modelo? ¿En esos últimos instantes del eón el comportamiento del Universo no será tal y como describe lo que parece describir la radiación de Hawking?

Yo tengo varias ideas. Y me gustaría leer las vuestras.
izurdesorkunde
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Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros. Empty Re: Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros.

Sáb Feb 15 2014, 15:18
Mi desconocimiento de cosmología es demasiado grande, de modo que apenas tengo ideas.
Tengo entendido que la velocidad de separaciòn de las galaxias está aumentando, y por lo visto algunos especulan sobre la posibilidad de que la "energía oscura" que estaría provocado esa aceleración de la expansión del universo podría generar a largo plazo un debilitamiento de los efectos gravitatorios, y quizás a más largo plazo el desmembramiento de las galaxias, etc.
¿Podrìa esa tendencia anular/contrarestar la de los agujeros negros de engullir la totalidad de la materia y energia (información)?

Si mi desconocimiento es de tal nivel que me hace patinar, agradecería corrección/formación adecuada.

Thanks
sjah8
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Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros. Empty Re: Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros.

Sáb Feb 15 2014, 16:20
No estás equivocada, en absoluto. El Universo está en un proceso de inflación acelerada; es más, esta aceleración es mayor que la velocidad de la luz. Por ahora coincide con una constante universal, formulada por Einstein, algo que luego desechó como "el mayor error de mi carrera" y que hoy explicaría, debido a la presencia de esa energía oscura, la inflación acelerada.

Aunque los cosmólogos hacen sus cálculos y su hipótesis es que la velocidad de expansión llegará a ser constante... y "no tiene pinta" de que vaya a cesar. Más que los efectos gravitatorios, la consecuencia más plausible es que las zonas del Universo más primitivas alcancen el cero absoluto (aprox. -273ºC), y, si sigue la expansión, este "frío" irá abarcando más y más. Esto es lo que podría llamarse "la muerte absoluta" en esas regiones del Universo más antiguas en virtud de las regiones que se van creando.

Pero no deja de ser un postulado.

Los agujeros negros absorben "información" y Universo. De darse el escenario en el que las galaxias se van "apelotonando" en determinadas regiones, los agujeros negros acabarían por engullir todo (espacio-tiempo). Podríamos decir de forma profana que quedaría "nada", la nada entendida como la nada en la que existió la singularidad que dio origen, por hipótesis, al Universo.

Pero esos agujeros negros, por la hipótesis de Hawking, van perdiendo energía por radiación hasta que se evaporan. Lo que pasa es que esa radiación no tiene "vida infinita", sino que acabaría por desaparecer. He aquí, como poco, dos cabos sin atar:

- Si todo el Universo acaba por desaparecer, no se conserva la energía.
- Si esta radiación realmente acaba desapareciendo, la entropía disminuye (algo que viola el ppio.).

Ahí surgen modelos que, en realidad, son producto de nuestra lógica aplicada a los escenarios posibles. Uno de ellos es que esa radiación final formaría una especie de "membrana" que "colisionaría" con otra membrana "inicial", generándose un nuevo Universo. Pero entonces el Big Bang no pudo surgir de una singularidad si nos atenemos a la entropía. Otro modelo asume que la expansión comenzará a ser negativa en algún momento, hasta el punto de concentrarse todo el Universo en una nueva singularidad que "presumiblemente" generaría otro Big Bang.

Todos estos casos sugieren la idea de múltiples universos o que el Universo haya existido siempre y exista para siempre. ¡Qué enrevesado!

Mientras tanto, en los modelos basados exclusivamente en Supercuerdas hay sugerencias más "exóticas". Una que va ganando terreno desde hace décadas es la de un "universo holográfico", pero hay distintas variantes de éste y meterse a explicar cada uno de ellos es algo largo y tedioso, mas, personalmente, aún no tengo la suficiente formación como para hablar de ello con seriedad. Me movería entre conjeturas a medida que voy leyendo y estudiando.

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Elisewin
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Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros. Empty Re: Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros.

Sáb Feb 15 2014, 17:30
Mato... El tema es que teniendo un gas a presión, podrías llenar un recipiente vacío con ese gas hasta un máximo que se alcanza al equilibrar las presiones en los dos recipientes. Básicamente, tienes n0 moles en el recipiente a presión, que tiene una temperatura t0 y una presión p0, en un volumen v0. Estas cuatro cantidades no son independientes, están relacionadas por una ecuación de estado, de modo que fijando tres la cuarta surge.

Si conectas ese recipiente a otro vacío (y al vacío, para simplificar) de volumen v1, tendrás un sistema de volumen total v0+v1 que contiene los mismos n0 moles, y si supones gas ideal para simplificar, podrías calcular la presión final del sistema...

Y el gas tiende a ocupar todo el espacio disponible ejerciendo una presión uniforme en todo punto. Ergo. Si sueltas gas sin contenerlo en un recipiente, tiende a dispersarse. Hasta que su presión alcance la atmosférica en el contenedor. En este punto, el contenedor inicial, del que se escapo el gas, queda con un número de moles por supuesto menor al inicial, a presión atmosférica, ya que para seguir escapando tiene que estar a mayor presión que la exterior. O sea, nada de repulsión, es un balance de presiones.

Felicidades porque has descubierto lo que es la atracción gravitatoria, que todavía no se han podido explicar de donde sale en verdad. Happy

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Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros. Empty Re: Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros.

Sáb Feb 15 2014, 18:29
Incluso que el Universo no tiene realmente diez dimensiones como predice un tipo de Supercuerdas, sino que tiene sólo tres, no existe gravedad, no existe el tiempo y es holográfico por la luz (esto lo leí hace pocas semanas en Science).
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Sáb Feb 15 2014, 19:26
Lo hay mato, el espacio exterior. Es fascinante. Yo no creo que sea vacio absoluto, debe haber una presion absoluta infinitesimal.
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Manouche
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Sáb Feb 15 2014, 19:29
@matorral escribió:Pero podría haber un recipiente lo suficientemente grande como para que no haya presión... ¿no? De modo contrario estaríamos hablando de repulsión.
¿Qué es la presión para ti?
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Sáb Feb 15 2014, 20:44
Se supone que en el vacío "absoluto" hay pares de partículas y antipartículas que surgen al azar y se aniquilan al momento, energía cuántica de vacío y el campo de Higgs. Qué asco de vacío.

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Sáb Feb 15 2014, 22:14
La presión es una fuerza dividida por la superficie en la que se aplica.La presión que ejerce un gas en el interior de un recipiente es una medida de la fuerza que ejercen las partículas al chocar contra la superficie debido a la propia agitación del gas (como decía Elisewin, las magnitudes termodinámicas se relacionan, el movimiento se relaciona con la temperatura que a su vez se relaciona con la presión....).

Compresión es aumento de presión: lo de dices de achicar sirve para entes compresibles: los sólidos apenas son compresibles, los fluidos algo más, los gases sí que son compresibles (puedes encerrar una gran cantidad de gas en un volumen pequeño, a gran presión).

El gas tiene una densidad bajísima, el efecto gravitatorio frente al de presiones es despreciable en el movimiento de un gas.

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Sáb Feb 15 2014, 23:12
Le doy al "like" por la foto, como en Feisbus (Yves).

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Dom Feb 16 2014, 00:34
Un día, si quieres, hablamos de Aleatoriedad (es lo que ando más "metido" ahora mismo). Descansa tu mente Wink
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Dom Feb 16 2014, 00:40
@Yves escribió:spam intelectualísimo:

El universo en/como una botella de Klein.

Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros. X4mh





je, me ha recordado a la banda de Moebius.
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Dom Feb 16 2014, 01:03
@sjah8 escribió:

Los agujeros negros absorben "información" y Universo. De darse el escenario en el que las galaxias se van "apelotonando" en determinadas regiones,
Una pregunta estúpida: Te basas en algún dato para pensar que las galaxias puede que se estén apelotonando en determinadas regiones? los agujeros negros acabarían por engullir todo (espacio-tiempo).
Otra pregunta del mismo estilo: si estuvieramos en el horizonte de sucesos percibiríamos una deformación en el tiempo? (¿se aceleraría?) Podríamos decir de forma profana que quedaría "nada", la nada entendida como la nada en la que existió la singularidad que dio origen, por hipótesis, al Universo.

Pero esos agujeros negros, por la hipótesis de Hawking, van perdiendo energía por radiación hasta que se evaporan. Lo que pasa es que esa radiación no tiene "vida infinita", sino que acabaría por desaparecer. He aquí, como poco, dos cabos sin atar:

- Si todo el Universo acaba por desaparecer, no se conserva la energía. ¿Y si esa energía simplemente se transformara en vete-tu-a-saber?
- Si esta radiación realmente acaba desapareciendo, la entropía disminuye (algo que viola el ppio.)Se violaría el principio si esa disminución de la entropía fuera del total del sistema, claro, porque puede disminuir la entropía en un subsistema, a costa de aumentar la entropia del sistema global.
Soy consciente de que tanta pregunta puede cansar. En fin, son los efectos colaterales de las ganas de aprender sobre estos temas. También soy consciente de que algunas de las preguntas o comentarios pueden ser malentendidos, pero un adecuado feed-back puede ayudar a acotar los puntos controvertidos.
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Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros. Empty Re: Una pregunta amena sobre entropía y agujeros negros.

Dom Feb 16 2014, 04:03
@izurdesorkunde escribió:
@sjah8 escribió:

Los agujeros negros absorben "información" y Universo. De darse el escenario en el que las galaxias se van "apelotonando" en determinadas regiones,
Una pregunta estúpida: Te basas en algún dato para pensar que las galaxias puede que se estén apelotonando en determinadas regiones? los agujeros negros acabarían por engullir todo (espacio-tiempo).
Otra pregunta del mismo estilo: si estuvieramos en el horizonte de sucesos percibiríamos una deformación en el tiempo? (¿se aceleraría?) Podríamos decir de forma profana que quedaría "nada", la nada entendida como la nada en la que existió la singularidad que dio origen, por hipótesis, al Universo.

Pero esos agujeros negros, por la hipótesis de Hawking, van perdiendo energía por radiación hasta que se evaporan. Lo que pasa es que esa radiación no tiene "vida infinita", sino que acabaría por desaparecer. He aquí, como poco, dos cabos sin atar:

- Si todo el Universo acaba por desaparecer, no se conserva la energía. ¿Y si esa energía simplemente se transformara en vete-tu-a-saber?
- Si esta radiación realmente acaba desapareciendo, la entropía disminuye (algo que viola el ppio.)Se violaría el principio si esa disminución de la entropía fuera del total del sistema, claro, porque puede disminuir la entropía en un subsistema, a costa de aumentar la entropia del sistema global.
Soy consciente de que tanta pregunta puede cansar. En fin, son los efectos colaterales de las ganas de aprender sobre estos temas. También soy consciente de que algunas de las preguntas o comentarios pueden ser malentendidos, pero un adecuado feed-back puede ayudar  a acotar los puntos controvertidos.

Uy, por partes.

- Que las galaxias se apelotonan en una región es un hecho empírico.
- En el horizonte de sucesos puedes elegir tres opciones: existe (y tras él no hay Física que pueda dar explicación, lo que se conoce como "el censor de Penrose"), existe pero sí se puede hacer física en el mismo (horizonte), puede existir -o no- con lo que existen singularidades desnudas.
- "Vete tú a saber" me dice nada, lo siento. ¿Se transforma en morcillas? ...
- Respecto a la entropía, ésta no entiende de "sistemas" y "subsistemas". Es una Ley general, sin distinción.
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Willy
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Lun Feb 17 2014, 07:57
Antes del Big Bang toda la energía estaba comprimida en un punto infinitamente pequeño. Tras el proceso que sjah18 describe, toda la energía estaría infinitamente descomprimida, o lo que es lo mismo, comprimida en un espacio infinitamente grande. La ley de la conservación de la energía no supondría un problema visto así.
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Lun Feb 17 2014, 14:36
@Willy escribió:Antes del Big Bang toda la energía estaba comprimida en un punto infinitamente pequeño. Tras el proceso que sjah18 describe, toda la energía estaría infinitamente descomprimida, o lo que es lo mismo, comprimida en un espacio infinitamente grande. La ley de la conservación de la energía no supondría un problema visto así.

Estás, para mí, en lo cierto, Willy. El problema surge en las predicciones del modelo para "el posible final" del Universo. Todo sería absorbido por agujeros negros... y éstos se evaporarían por la susodicha radiación de Hawking hasta evaporarse. Y dicha radiación acabaría desapareciendo. Ése es un escenario sin energía... y es ahí donde, a muchos, nos chirría el modelo.
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Lun Feb 17 2014, 15:05
Pero la radiación de Hawking es radiación al fin y al cabo. "Y dicha radiación acabaría desapareciendo". Qué se entiende por "desaparecer" aquí?
Yo soy más partidario de algo parecido al Big Bounce: el paso previo a un Big Bang que crea un universo de N dimensiones es un Big Rip de un universo de N-1 dimensiones.
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Lun Feb 17 2014, 15:13
@Willy escribió:Pero la radiación de Hawking es radiación al fin y al cabo. "Y dicha radiación acabaría desapareciendo". Qué se entiende por "desaparecer" aquí?
Yo soy más partidario de algo parecido al Big Bounce: el paso previo a un Big Bang que crea un universo de N dimensiones es un Big Rip de un universo de N-1 dimensiones.

"Desaparecer" en el sentido que esa energía tiene un tiempo de vida finito. A mí la idea del Big Bounce también me gusta más que otros modelos, aunque tampoco es el que más me convence.
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Mar Feb 18 2014, 12:28
Y qué pasa con la fluctuación cuántica del vacío en ese escenario sin energía?
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Mar Feb 18 2014, 13:03
@Willy escribió:Y qué pasa con la fluctuación cuántica del vacío en ese escenario sin energía?

Ésa es una muy buena pregunta/ respuesta. La fluctuación cuántica y el campo de Higgs. Teóricamente no existe un vacío "totalmente vacío".

No habría partículas (porque estaba pensando que si la radiación tendiese a aglomerarse en una región, podría surgir una nueva singularidad), pero Roger Penrose (alguien que no despierta mis simpatías, por cierto), en su libro "Los ciclos del tiempo", introduce una idea un tanto abstracta sobre cómo se crearían infinitos universos, uno tras otro, en una supuesta "transición" del estado en el que la radiación se ha esparcido y una nueva etapa emergente con la que colisionaría, dando lugar a un nuevo universo.

Para comprobar que esto puede ser cierto hay que reconocer un mérito en Penrose (aunque joda): propone un método. De cumplirse su modelo teórico, sería posible investigar en el fondo de microondas si hay vestigios de un universo anterior al Big Bang. Teóricamente es posible. ¿Lo sería en la práctica? No lo sé, pero tal y como él anuncia, cambiaría incluso el concepto de Big Bang, ya que por cuestiones de entropía, no tiene sentido que el Universo haya surgido de una singularidad.
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