Ha erre a képre kattintasz, egy nagyítható képet kapsz a Tejútrendszerről 84 millió csillaggal:

A csillagok azonban a megfigyelhető Univerzum teljes entrópiájának csak kis töredékét adják. Ha véletlenszerű információt akarsz, keress máshol!

Először is: mi is pontosan a “megfigyelhető Univerzum”?

Mennél messzebbre nézel az Univerzumban, annál messzebbre nézel vissza az időben. Az ősrobbanás utáni 380.000 év forró gázán nem látsz át. Ez a “tűzfal” jelöli ki a megfigyelhető Univerzum határait.

De ahogy az Univerzum tágul, a távoli ősi csillagok és az általunk látható gáz még messzebbre kerültek, így már nem megfigyelhetőek. Így az úgynevezett “megfigyelhető Univerzum” valójában a “korábban megfigyelhető Univerzum”. A széle most 46,5 milliárd fényévre van!

Ez akkor is igaz, ha az Univerzum csak 13,8 milliárd éves. Az általános relativitáselmélet megértésének szokásos kihívása, hogy rájöjjünk, hogyan lehetséges ez, tekintve, hogy semmi sem mozoghat gyorsabban a fénynél.

Mennyi a csillagok száma a megfigyelhető Univerzumban? A becslések a teleszkópok fejlődésével emelkednek. Jelenleg az emberek úgy gondolják, hogy a Tejútrendszerben 100 és 400 milliárd csillag van. Úgy gondolják, hogy 170 milliárd és 2 billió galaxis van az Univerzumban.

2009-ben Chas Egan és Charles Lineweaver 1081 bitre becsülte a megfigyelhető Univerzum összes csillagának teljes entrópiáját. Ezt úgy kell elképzelni, mint qubiteket: ez az az információmennyiség, amellyel leírható mindennek a kvantumállapota ezekben a csillagokban.

De a csillagközi és intergalaktikus gáz és por entrópiája körülbelül tízszerese a csillagok entrópiájának! Ez körülbelül 1082 bit.

Az Univerzum összes fotonjának entrópiája még ennél is több! Az Univerzum tele van az ősrobbanásból visszamaradt sugárzással. A megfigyelhető Univerzumban lévő, az ősrobbanásból visszamaradt fotonok teljes entrópiája körülbelül 1090 bit. Ezt nevezik “kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásnak”.

Az ősrobbanásból származó neutrínók is körülbelül 1090 bitet hordoznak – egy kicsit kevesebbet, mint a fotonok. A gravitonok sokkal kevesebbet, körülbelül 1088 bitet hordoznak. Ez azért van, mert nagyon korán leváltak a többi anyagról és sugárzásról, és azóta hűlnek. Másrészt a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásban lévő fotonok az ősrobbanás után körülbelül 10 másodpercig az elektron-pozitron párok annihilációjából keletkeztek
. Így a gravitonsugárzás várhatóan hűvösebb, mint a mikrohullámú háttérsugárzás: körülbelül 0,6 kelvin, szemben a 2,7 kelvinnel.

A fekete lyukaknak mérhetetlenül több entrópiájuk van, mint bármi, amit eddig felsoroltunk. Egan és Lineweaver a csillagtömegű fekete lyukak entrópiáját a megfigyelhető Univerzumban 1098 bitre becsülik. Ez összefügg azzal, hogy miért olyan stabilak a fekete lyukak: a második törvény szerint az entrópia szeret növekedni.

De a fekete lyukak entrópiája a tömeggel négyzetesen nő! Így a fekete lyukak hajlamosak összeolvadni és nagyobb fekete lyukakat alkotni – végül a legtöbb galaxis középpontjában lévő “szupermasszív” fekete lyukakat alkotva. Ezek uralják a megfigyelhető Univerzum entrópiáját: körülbelül 10104 bit.

Hawking megjósolta, hogy a fekete lyukak lassan kisugározzák a tömegüket, ha elég hideg környezetben vannak. De az Univerzum túlságosan forró ahhoz, hogy a szupermasszív fekete lyukak most tömegüket veszítsék. Ehelyett nagyon lassan növekednek azáltal, hogy a kozmikus mikrohullámú hátteret fogyasztják, még akkor is, amikor nem esznek csillagokat, gázt és port.

Az Univerzum tehát csak a távoli jövőben fog eléggé lehűlni ahhoz, hogy a nagy fekete lyukak a Hawking-sugárzás révén lassan elkezdjenek bomlani. Az entrópia tovább fog növekedni… főként fotonokba és gravitonokba megy át! Ez a folyamat nagyon hosszú ideig fog tartani. Feltételezve, hogy semmi nem esik bele, és nem lépnek közbe ismeretlen hatások, egy naptömegű fekete lyuknak körülbelül 1067 évbe telik, amíg elpárolog a Hawking-sugárzás miatt – míg egy igazán nagy, egy galaxis tömegével összemérhető fekete lyuknak körülbelül 1099 évbe telik.

Ha a sötét energiával kapcsolatos jelenlegi legnépszerűbb elképzeléseink helyesek, az Univerzum továbbra is exponenciálisan fog tágulni. Ennek köszönhetően minden megfigyelőt körülvesz egy kozmológiai eseményhorizont, amely nagyjából 10-30 kelvin hőmérsékletű Hawking-sugárzást fog sugározni.

Ezzel a forgatókönyvvel a nagyon távoli jövőben az Univerzum főként Hawking-sugárzásként ezen a hőmérsékleten keletkező tömeg nélküli részecskékből fog állni: fotonokból és gravitonokból. Az entrópia az exponenciálisan táguló térgömbben, ami ma a mi “megfigyelhető Univerzumunk”, továbbra is exponenciálisan fog növekedni… de ami még fontosabb, az entrópiasűrűség megközelíti a 10-30 kelvin hőmérsékleten termikus egyensúlyban lévő fotonokból és gravitonokból álló gázét.

Az persze nagyon valószínű, hogy addig még felbukkan valami új fizika, ami megváltoztatja a történetet! Remélem: ez elég unalmas vége lenne az Univerzumnak.

A részletekért látogasson el ide:

– Chas A. Egan és Charles H. Lineweaver, A larger estimate of the entropy of the universe, The Astrophysical Journal 710 (2010), 1825.

Az információról szóló oldalamat is olvassa el.