Dacă dați click pe această imagine, veți vedea o imagine măribilă a Căii Lactee cu 84 de milioane de stele:

Dar stelele contribuie doar cu o mică parte din entropia totală a Universului observabil. Dacă doriți informație aleatorie, căutați în altă parte!

În primul rând: ce este mai exact „Universul observabil”?

Cu cât priviți mai departe în Univers, cu atât mai mult priviți înapoi în timp. Nu poți vedea prin gazul fierbinte de la 380.000 de ani după Big Bang. Acel „zid de foc” marchează limitele Universului observabil.

Dar, pe măsură ce Universul se extinde, stelele antice îndepărtate și gazul pe care le vedem s-au îndepărtat și mai mult, așa că nu mai sunt observabile. Astfel, așa-numitul „Univers observabil” este de fapt „fostul Univers observabil”. Marginea sa se află acum la 46,5 miliarde de ani lumină distanță!

Acest lucru este adevărat chiar dacă Universul are doar 13,8 miliarde de ani vechime. O provocare standard în înțelegerea relativității generale este să ne dăm seama cum este posibil acest lucru, având în vedere că nimic nu se poate mișca mai repede decât lumina.

Care este numărul total de stele din Universul observabil? Estimările cresc pe măsură ce telescoapele se îmbunătățesc. În acest moment, oamenii cred că există între 100 și 400 de miliarde de stele în Calea Lactee. Ei cred că există între 170 de miliarde și 2 trilioane de galaxii în Univers.

În 2009, Chas Egan și Charles Lineweaver au estimat entropia totală a tuturor stelelor din Universul observabil la 1081 de biți. Ar trebui să vă gândiți la aceștia ca la niște qubiți: este cantitatea de informație pentru a descrie starea cuantică a tot ceea ce există în toate aceste stele.

Dar entropia gazului și a prafului interstelar și intergalactic este de aproximativ zece ori mai mare decât entropia stelelor! Este de aproximativ 1082 biți.

Entropia din toți fotonii din Univers este chiar mai mare! Universul este plin de radiații rămase de la Big Bang. Fotonii din Universul observabil rămași de la Big Bang au o entropie totală de aproximativ 1090 de biți. Se numește „radiația cosmică de fond cu microunde”.

Neutrinii din Big Bang au, de asemenea, o entropie de aproximativ 1090 de biți – un pic mai puțin decât fotonii. Gravitonii poartă mult mai puțin, aproximativ 1088 biți. Acest lucru se datorează faptului că s-au decuplați de celelalte materii și radiații foarte devreme și de atunci s-au răcit. Pe de altă parte, fotonii din radiația cosmică de fond cu microunde s-au format prin anihilarea perechilor de electroni-pozitroni până la aproximativ 10 secunde după Big Bang. Astfel, este de așteptat ca radiația gravitonică să fie mai rece decât radiația de fond de microunde: aproximativ 0,6 kelvin față de 2,7 kelvin.

Găurile negre au o entropie imens de mare decât tot ceea ce s-a enumerat până acum. Egan și Lineweaver estimează entropia găurilor negre de masă stelară din Universul observabil la 1098 biți. Acest lucru este legat de motivul pentru care găurile negre sunt atât de stabile: Legea a doua spune că entropiei îi place să crească.

Dar entropia găurilor negre crește cvadrat cu masa! Așa că găurile negre tind să fuzioneze și să formeze găuri negre mai mari – formând în cele din urmă găurile negre „supermasive” din centrul majorității galaxiilor. Acestea domină entropia Universului observabil: aproximativ 10104 biți.

Hawking a prezis că găurile negre își radiază lent masa atunci când se află într-un mediu suficient de rece. Dar Universul este mult prea cald pentru ca găurile negre supermasive să-și piardă masa acum. În schimb, ele cresc foarte încet, mâncând fondul cosmic de microunde, chiar și atunci când nu mănâncă stele, gaz și praf.

Deci, doar în viitorul îndepărtat Universul se va răci suficient de mult pentru ca găurile negre mari să înceapă să se dezintegreze lent prin radiația Hawking. Entropia va continua să crească… transformându-se în principal în fotoni și gravitoni! Acest proces va dura foarte mult timp. Presupunând că nu cade nimic în ea și că nu intervin efecte necunoscute, o gaură neagră de masă solară are nevoie de aproximativ 1067 de ani pentru a se evapora din cauza radiației Hawking – în timp ce una foarte mare, comparabilă cu masa unei galaxii, ar trebui să dureze aproximativ 1099 de ani.

Dacă ideile noastre actuale cele mai populare despre energia întunecată sunt corecte, Universul va continua să se extindă exponențial. Datorită acestui fapt, va exista un orizont al evenimentelor cosmologice în jurul fiecărui observator, care va radia radiație Hawking la o temperatură de aproximativ 10-30 kelvin.

În acest scenariu, în viitorul foarte îndepărtat, Universul va fi format în principal din particule fără masă produse ca radiație Hawking la această temperatură: fotoni și gravitoni. Entropia din interiorul mingii de spațiu în expansiune exponențială care este astăzi „Universul nostru observabil” va continua să crească exponențial… dar, mai exact, densitatea entropiei se va apropia de cea a unui gaz de fotoni și gravitoni în echilibru termic la 10-30 kelvin.

Desigur, este foarte probabil ca, între timp, să apară noi elemente de fizică care să schimbe povestea! Sper că da: acesta ar fi un final destul de plictisitor pentru Univers.

Pentru mai multe detalii, accesați aici:

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

Citește și pagina mea despre informație.

.