La gravité et la deuxième loi de la thermodynamique [en double]

Dave Coffman

La gravité et la deuxième loi de la thermodynamique [en double]


Je m’interrogeais sur la mort par la chaleur hypothétique – et apparemment improbable – de l’Univers quand je suis tombé sur cette contradiction apparente. Un certain volume d’espace avec une distribution uniforme des particules a une entropie maximale. Cependant, l’action de la gravité condenserait ces particules, diminuant l’entropie du système, ce qui violerait la deuxième loi de la thermodynamique.

Ma question est simplement: que me manque-t-il ici? Quelle est la solution à cette contradiction?

CuriousOne

Vous ne manquez de rien. L’univers est tout simplement très loin de l’équilibre, à ce stade. L’entropie localement peut diminuer, et le fait. Hawing a déclaré que lorsque la matière est comprimée par gravité, de nombreux rayonnements s’échappent, que vous devez ajouter à votre calcul d’entropie.



Brandon Enright

@JohnRennie cette question ne semble pas vraiment être un double de celle-ci. Peut-être voulez-vous dire qu’une réponse à cette question est similaire à la réponse à cette question? Ou peut-être que la fusion des planètes est analogue à un gros resserrement?

John Rennie

@BrandonEnright: les deux traitent de la question de savoir pourquoi l’entropie augmente dans un effondrement gravitationnel. Dans les deux cas, c’est parce que vous devez inclure l’entropie du champ gravitationnel.

Réponses


 sapin

Un certain volume d’espace avec une distribution uniforme des particules a une entropie maximale.

C’est correct pour les particules sans interaction, mais faux pour les particules avec l’interaction gravitationnelle. Lorsque la gravité condense ces particules, elle augmente l’entropie du système, pas la diminue , du moins lorsque la condition d’instabilité de Jeans est satisfaite.

Pour calculer l’entropie correctement, vous devez considérer le volume de l’ espace de phase , et l’espace de phase est construit en tenant compte de toutes les interactions dans le système.

CuriousOne

Mais comme le rayonnement Hawking et l’évaporation des trous noirs le prouvent, les puits de gravité ne sont pas, de loin, les états entropiques les plus élevés.

sapin

@CuriousOne Ceci est une spéculation de Penrose, pas une preuve rigoureuse. Vous pouvez considérer ma réponse comme limitée à la mécanique classique et à la gravitation newtonienne.

CuriousOne

J’ai dû manquer la dernière science, où il a été prouvé expérimentalement, que l’univers se soucie de la mécanique classique.

sapin

@CuriousOne Il a été prouvé au moins aux 17-19e siècles, pas la toute dernière science.

Ben Crowell

Firtree a raison que l’effondrement gravitationnel de particules massives vers un trou noir entraîne une augmentation de l’entropie. Cela ne contredit pas l’affirmation selon laquelle l’évaporation de Hawking en particules (principalement) de masse nulle entraîne également une augmentation de l’entropie. Voici un article sur ce dernier problème: arxiv.org/abs/gr-qc/0609022

 

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