Universo Cíclico y Segunda Ley de la Termodinámica.

[Cademarb]

Hola amigos, hace un tiempo en la oficina de un amigo leyendo una revista de sala de espera aparecía un título prometedor. "Descubren la forma en que un universo cíclico no viola la segunda lay de la termodinámica".

El artículo (en inglés) no revelaba demasiado más, simplemente que era un ejercicio que no intentaba probar que nuestro universo realmente fuese cíclico, sino la forma en que un universo de similares características podía ser cíclico sin necesidad de violar la segunda ley. Nunca más he logrado encontrar nada sobre este estudio y me gustaría saber si alguno de ustedes ha tenido la posibilidad de leer sobre esto o simplemente tiene alguna idea personal al respecto.

Yo por más vueltas que le doy sigo encontrándolo imposible.

[marfma]

Estaría genial encontrar dicho articulo.De todos modos la vida es una de esas exepciones a la 2ª Ley. Sin embargo la habitacion de los chicos cumple perfectamente con dicha ley, y se podrian dar muchos ejemplos mas.Un amigo me contagió la idea de que la teoria del Big Bang hace agua.Está tan promocionada que a uno le cuesta imaginarse otra idea.Claro ,incluye por lo menos una certeza que, en algún momento y lugar el universo fué creado o se origínó.Este punto es afín con las religiones y con nuestra forma de pensar . Mucho mas dificil es aceptar que el universo no tuvo un origen.

Saludos y Felicidades para todos.

[Nestor Olivieri]

Hola

Yo del tema mucho no sé pero hay recordar que actualmente se sabe que el universo ni siquiera pierde velocidad de expansión y por el contrario se acelera. Francamente no me haría problemas por conciliar la termodinámica con una condición de universo ( la ciclica) que no se da. Una ley de la física no puede entrar en contradicción con una situación inexistente .

Por otro lado, la entropía puede descender en un sistema pero en contrapartida en el resto del universo o entorno aumenta más que lo descendió en el sistema en cuestión. En el balance total hay entonces un aumento.

Saludos y felicidades

[JPM]

Buenas. Hace poco escribí un post en el foro que hablaba del segundo principio, la entropía y donde llegamos a debatir la posibilidad de que en un universo cíclico no se violará el segundo principio de la termodinámica. Hay una teoría llamada Gravedad Cuántica de Bucles que describe este fenómeno.

La Gravedad Cuántica de Bucles puede manejar las condiciones extremas que existían en el momento del Big Bang, no como otras teoría que no funcionan en esa vecindad. Esta teoría predice un universo eterno que está en "rebote". Antes de el actual universo había otro que implotó y genero un volumen muy pequeño de gran densidad donde la gravedad se vuelve repulsiva y se genera una explosión colosal donde se genera un nuevo universo. Y así el universo permanece de forma eterna. Por ende el Big Bang no es una singularidad matemática sino un mero fenómeno físico que impone un límite práctico a nuestro conocimiento, ya que lo que sobrevive a la gran explosión no proporciona una visión completa de lo que existió antes.

Esto puede ser desconcertante pero a la vez viene a ser el salvamento de esta teoría. En los sistemas físicos el desorden (entropía) tiende a crecer, esto sería un argumento en contra de un universo eterno ya que si este se ha desorganizado durante un intervalo casi infinito de tiempo, ahora estaría tan desorganizado que la estructuras que vemos hoy en las galaxias y en la Tierra resultarían imposibles. La especie de "amnesia cósmica" comentada genera en el universo en crecimiento un "desconocimiento" de el desorden preexistente. Básicamente en esto se basaría la teoría para no contradecir el principio de aumento de la entropía.

Lo que he expuesto aquí está mucho mejor explicado en el número de diciembre de 2008 de la revista Investigación y Ciencia titulada El rebote del Universo.

Espero haber sido claro, son geniales estos temas. Saludos a todos.

[marfma]

Lo que siempre me sacó la cabeza de la teoria del big bang, es que hay fuera de esa enorme bola en expansion.Y mas que uno de sus postulados, casi dogmas dice que no existe nada afuera del universo.Me inclinaria mas por un universo sin fin ni principio( que tambien es difcil de imaginar) .Quizá, no se, digo, los bordes supuestos del universo, solo sean los limites de nuestros instrumentos.

Como hemos visto, cuando mejora la sensibilidad de los mismos, siguen apareciendo nuevas y nuevas galaxias.Ademas sucede que cuanto mas lejos observamos,mas atras en el tiempo, ¿ pero que hay en realidad allí ,y ahora? Es una burrada esto que pienso?

[Cademarb]

Marfma:

Está bien lo que decís de la vida en cuanto a la disminución de la entropía, pero en realidad la vida no es un sistema aislado, y esa disminución se basa en la captación de energía de otra parte del sistema donde sí esta aumentando, y el nivel de entropía total del sistema siempre aumenta. En cuanto a lo que comentas del Big Bang nunca he leído que se postule la inexistencia de otra cosa más allá de nuestro universo, lo que se dice es que no podemos obtener información más allá del espacio-tiempo que conforma nuestro universo y que en realidad los "bordes" no existen porque es ilimitado(aunque no infinito). Personalmente considero imposible que el universo sea infinito, simplemente por definición, porque no se puede "crear" algo infinito, ya que su creación sería también infinita, pero en cada instante de ella lo "creado" sería finito. Es como inflar un globo hasta un diámetro infinito, cosa que va a ocurrir en un tiempo infinito, pero en todo momento durante el proceso el volumen sería finito.

Nestor:

Lo importante es que si se puede violar la ley en un sistema físico con leyes reales (no importa si el sistema existe o no) también se puede violar en un sistema real y existente. Además tomando el universo como sistema la entropía (aparentemente) no podría descender nunca. Por otra parte el aceleramiento que se ve actualmente no se sabe si va a continuar, aumentar o disminuir porque las características de la energía oscura pueden no ser exactamente la contrapartida de la gravedad. Por ejemplo si la energía oscura en vez de aumentar (o disminuir) en forma cuadrática inversa, lo hace con otro coheficiente podríamos tener un universo oscilante sin pasar nunca por una singularidad.

Y ojo que hoy "se sabe que el universo ni siquiera pierde velocidad de expansión y por el contrario se acelera" de la misma manera que hace 100 años se sabía que el universo era estático. Eso puede cambiar en cualquier momento.

JPM:

Perdoname si sos fana de la teoría de bucles, pero para mí lo único que hace en cuanto al problema de la entropía es barrer la basura abajo de la alfombra. Es cierto que la teoría de bucles es la mejor explicación para algunos fenómenos de gravedad cuántica, pero (al contrario que la teoría de cuerdas) la entropía es uno de sus puntos más debiles. De todas formas ambas están lejos de ser una teoría unificadora y la gravedad cuántica parece que va a resultar una teoría bien dificil de renormalizar.

Gracias a todos por interesarse en el tema y seguiré buscando el artículo para postearlo (Ya veo que cuando lo encuentro es una reverenda gansada, como suele pasar)

Editado 26 de Diciembre del 2009 por Invitado

[JPM]

No soy fan de esta teoría. Me apasiona la física.

Personalmente pienso lo mismo que vos respecto de la forma en la teoría de Bucles meneja la entropía. Pero es una teoría científica y hay que tenerla en cuenta como todas.

También creo que se está algo lejos de encontrar esa "teoría de todo" pero lo mejor que tenemos hasta el momento son las cuerdas y los bucles.

Me gusta encontrar gente como vos interesada en estos temas y poder debatir. Que no se corte. Un abrazo.

[Cademarb]

Te aclaro que lo de fan no fué con mala onda, lo decía porque está medio de moda ponerse del lado de los bucles o de las cuerdas, nada más.

Las dos teorías tienen cosas impresionantes y maravillosas y también algunos baches, de todas formas ninguna persigue como objetivo principal explicar la entropía ni mucho menos, al respecto (hasta ahora) tratan de ir salvando los obstaculos como pueden, pero ambas son apasionantes. Alguien dijo si disponemos (como parece) de un mínimo de 9 dimensiones en algunas puede ser aplicable una y en otras la otra, lo cual parece factible aunque practicamente incomprobable.

Pienso que falta todavía (y esto es una opinión absolutamente personal) la unificación de alguna interacción, y no necesariamente de las conocidas. Te tiro un ejemplo muy traído de los pelos, pero solo para graficar, imaginate que se pudiera unificar la interacción nuclear fuerte con la fuerza de repulsión de la energía oscura, y que se llegara a la conclusión de que por ejemplo ciertos gluones (o algún otro bosón) a distancias por encima de 10(-10)cm se transformaran en "repulsones" (antigravitones) con una fuerza relativa de 1,5 pero con una interacción que decaiga con una cifra algo menor al cuadrado de la distancia. Esa pequeña diferencia te cambia el escenario irremisiblemente, no en cuanto a lo que observas en el universo pero si a los efectos a largo plazo.

Si le sumás que no hace falta que sean partículas reales, simplemente siendo particulas virtuales con una vida media extendida bajo ciertas condiciones podés llegar a tener medio universo lleno de antigravitones sin darte cuenta, y que simplemente al bajar la densidad de materia donde hoy se están formando dejen de formarse y permitan que los gravitones tomen nuevamente el control. Y todo esto crearía un universo oscilante sin violar la segunda ley en el sistema. Logicamente sin singularidad final, ni siquiera una nueva era del plasma.

Espero que se entienda y vuelvo a aclarar que es un disparatado ejemplo de algo que podría estar pasando y aún no tenemos forma de medirlo.

[JPM]

La verdad que me copa lo que decis. Se nota que entendés del tema. Y eso que a este hora, tengo un par de tragos de más JAJAJA. Realmente me parece interesante tu ejemplo, por más de que sea "tomado por los pelos" como decís. Me gustaría poder charlar más profundamente sobre estas cosas con vos.

No te creas que me tomé a mal tu comentario, nada que ver. Me gusta que exista gente como vos para charlar de estas cosas.

Espero que sigan las charlas, profundas. Te mando un abrazo y me voy a dormir porque el vodka que me acabo de tomar me tiró al piso, jaja Un abrazo grande.

[marfma]

Si geniales tus comentarios cadermab. Mas allá de la definicion matematica o filosofica de infinito, para nosotros es como si lo fuera.Lo mas loco de todo es como unos microbios(nosotros),pueden hacerse una representacion mental de algo que aunque tenga limites (o no ) para nosotros es casi infinito.

Me da para pensar.No me queda del todo claro pero ,si no se viola el 2º principio cuando de los residuos de estrellas que han terminado su vida se forman estrellas nuevas, Por que ?no puede suceder esto tambien con las galaxias o incluso con universos( aunque sea demasiado delirante de mi parte este ultimo ejemplo).

[Cademarb]

Hola Marfma, en realidad la formación estelar no viola la segunda ley porque no es un sistema aislado, es un ejemplo parecido al de la materia viva, si bien el sistema puede tender al orden en cierto momento y lugar, a la larga el resultado de la nube protoestelar será la formación de la estrella, su vida y su muerte y el resultado será un aumento de la entropía.

A groso modo el postulado del que debemos partir es el siguiente:

Si pudiéramos tomar varias instantaneas del universo completo y las mezcláramos de forma aleatoria podríamos saber en que orden fueron tomadas simplemente midiendo la entropía total, porque siempre la entropía total de un sistema aislado aumenta con el tiempo. O sea que la que mayor entropía posea será la última y viceversa. Todo aquello que permita que la entropía total del universo decrezca estaría violando la segunda ley de la termodinámica.

Hay un enunciado muy sencillo que si lo razonás correctamente te va a facilitar ver por donde viene el tema:

"No se puede trasmitir calor de un cuerpo frío a uno caliente sin agregar trabajo" (O sea sin agregar energía externa)

Con esto te quiero hacer ver que no es que sea imposible bajar la entropía bajo ciertas condiciones (pasar calor de un cuerpo frío a uno caliente), lo que es imposible es hacerlo sin generar más entropía en otro lado (la energía externa que necesitas para hacerlo). Por tanto cuando incluís todos los elementos que afectan al sistema verás que el nivel entrópico total ha aumentado.

Ojalá todo esto no te haya confundido más.

Un gran problema con la entropía es que parece imposible definir un sistema de sintropía absoluta.

[marfma]

No, es muy claro tu relato, si ,creo entender pero lo debería meditar un poco. Conoces algún libro que trate este tema y que sea llevadero?

[Cademarb]

"Historia del tiempo" de Stephen Hawking es muy llevadero, lo que no me acuerdo es en que profundidad toca el tema, Davies lo aborda en varias de sus obras, pero creo que "El universo desbocado" es el más indicado y "Las flechas del tiempo" de Richard Morris es muy interesante. John Gribbin dedica algún capitulo al tema en "Historia del universo" una obra impecable.

Si me acuerdo de algún otro te aviso. (Te mandé un privado)

[JPM]

Básicamente lo que quiere decir Ademar es que cualquier transformación que sufre un sistema por más de que en el sistema la entropía disminuya, en el universo está aumentando. Así funciona el segundo principio de la termodinámica, se toma para sistema y entorno. Un ejemplo sencillo es el del vaso con jugo y hielo. El jugo se enfría y su entropía disminuye pero la del hielo que se calienta y derrite aumenta. En total la suma de entropías da un variación positiva, crecimiento de la entropía. La entropía de un sistema puede disminuir pero seguro es a costas de que en otra parte del universo aumentó en mayor cantidad a la que decreció en el sistema dicho.

Esto da para seguir hablando mucho más. Espero se entienda marfma.

Saludos a todos!

[marfma]

Siiiii, gracias muy buena explicacion.Pero si se produjese el big crunch esta ley tambien se revertiria? o se cumpliria, pero se estarian expandiendo mas universos que los que se estarian reordenando????

[Cademarb]

Hoy es la cuarta noche de party consecutiva, te pido que me des un par de días para que suba el nivel de sangre en mi sistema alcohólico y te contesto.

[JPM]

Marfma por lo que expuse en la explicación más arriba basada en la teoría de Bucles, está ley se cumpliría igual. Hay algunos que dicen que se puede revertir, pero esto ha sido descartado. Incluso la teoría del Big Crunch actualmente ha sido descartada.

Respecto a la pregunta de si se expanden más de los que se reordenan. SInceramente no la entiendo Si me explicas mejor por ahi puedo responderla. Je! Saludos!

[marfma]

No, fue un delirio mio.Me dió para pensar y hacer un paralelismo con lo que sucede con las estrellas.Entonces dije que un universo podría reordenarse mientras hubiera muchos mas expandiendose o desordenadose.(no me acuerdo si había tomado o no)

Pdt: no respondí antes porque recién encuentro donde había ido a parar esta discusion-charla.

[JPM]

Jaja. Está bien, igual es bastante lógica la analogía que haces. Estos temas están muy buenos para plantear y pensar cosas porque llegan justamente a la frontera de lo que se conoce hoy en día. Espero que se siga con más temas.

Saludos!

[Cademarb]

Justamente el gran problema de suponer más de un universo es que las leyes de la física no tienen por qué ser las mismas en todos y dada la imposibilidad (teórica) de pasar información de uno a otro a través de un horizonte de sucesos, esto supondría también la imposibilidad de transformar entropía en sintropía a través del mismo. Hoy por hoy la existencia o no de universos paralelos es más una cuestión de fe que de ciencia (en cualquiera de los dos sentidos).

[IEUSHA]

Hola:

Soy nuevo, y NO soy físico, ergo disculpen la simpleza de mis preguntas o afirmaciones.

He pensado, que dada la expansión general del espacio-tiempo, ésta ha de darse también en el interior de las partículas elementales que forman la matería.

Por tanto, es posible que los electrones, respecto al núcleo cuya velocidad, es cercana a la luz, pero no igual, de cuya magnitud no se ponen de acuerdo los especialistas, por el principio de indeterminación, esté continuamente aumentando, tendiendo a la de la luz, debido a la segunda ley, decreciendo su masa, respecto a la del protón, hasta que llegado el momento, la velocidad de escape cambie la estructura de la materia.

Así mismo, debido a la misma expansión, en el núcleo atómico, protones y neutrones, se alejen ganando velocidad de rotación, respecto a su centro común, perdiendo masa.

El citado proceso, que tal vez incidiese en la gravedad al disminuir su efecto total, podría además contribuir a la existencia de la citada energía oscura.

Si algo así fuese posible, el Universo tal como lo conocemos, tendría un plazo de tiempo mucho menor al que se le concede.

En fin, hay otras consideraciones, pero me gustaría que quienes de verdad poseen conocimiento, me refutasen, lo cual agradecería.

Un saludo a personas con un interés plus ultra, al consumo.

[winter]

Hola IEUSHA:

Creo que no entendí muy bien lo que planteas. En primer ligar porque decís que el electrón debería perder su masa basado en la segunda ley? Y porque la velocidad de rotación de los nucleones aumentaría al aumentar el radio? Ya que si la masa no varia, la velocidad disminuiría. Y por ultimo, como relacionas esto con la "formación de materia oscura"?.

Quizas estas planteando algo muy interesante pero no logro comprenderlo, por lo que te agradecería si podes aclararnos tu planteo.

Saludos.-

[IEUSHA]

Gracias por contactar conmigo.

Comprendo tus dudas respecto al planteamiento. Yo también las tengo, esas y muchas otras; de cierto por algunas razones las nociones citadas me cuesta un gran esfuerzo, expresarlas al lenguaje. No sé el motivo, respecto a la física, me ocurre que tengo flashes.

Bueno al grano, intento exponer algo más.

Los electrones, se desplazan a velocidad cercana a la luz, en órbitas a diferentes distancias del núcleo, que necesitan estados energéticos distintos. Su masa, es ínfima aunque no nula, también como con su velocidad, no hay acuerdo (unas 1836 veces menor que el protón, pero éste valor es aprox.).

Como dije, que pasaría si, lo que sucede es que conforme avanza el tiempo, la expansión del espacio, provoca para equilibrio del sistema, (desde inicio de Universo), y después de formarse la materia por la prevalencia de la gravedad, cuando esa gravedad deja de ser suficiente, que los electrones en principio partículas masivas y lentas, incien una aceleración progresiva, irradiando energía, y perdiendo masa, - ello, teniendo en cuenta la emisión de partículas virtuales, etc, etc - aún así, la atracción de las cargas asociadas, la propia gravedad nuclear, conlleva la existencia de las distintas órbitas electrónicas, y de los núcleos, pero compensándose continuo, haciendo que un proceso similar se dé en el núcleo en cierto momento, - puede que hace 5000 mio. de años, fecha en que parece que comienza la inflacción en la expansión universal - momento en que la rotación respecto al centro no fijo del núcleo de sus partículas, se acelere, y empiezen a perder masa.

Ya que la velocidad del electrón es cercana a la luz, entiendo que no es tan lejano el tiempo que alcancen ésta, y "escapen", dejando de formar átomos.

Empiezo a suponer, que las efímeras partículas virtuales, tienen tan corta vida, instantánea, que la expansión y entropía, no les afecta, o muy poco.

Por otro lado, ¿sería posible que la materia oscura fuesen del tipo que no llegó a formar materia ordinaria, tiene gravedad, pero no carga, ni emite partículas virtuales, pues al no darse el proceso anterior, no lo hace, matería con masa mucho mayor, ya que lo que debería ser electrón, no lo es?. ¿Sería posible que la energía oscura, fuese la inicial del Universo, ni siquiera llegó a formar matería más la "basura" de todas las transformaciones ocurridas en la matería.

En fin, que las implicaciones son muchas, y traducido en ecuaciones, alucinante, a mí, si algo hubiese de interesarme de ello, es, si de eso se puede sacar alguna fuente de energía, al acelerar el proceso, en sistemas cerrados discretos.

Saludos.

[IEUSHA]

Hola de nuevo:

Por cierto, olvidé lanzar una pregunta.

Ese tipo de partículas citadas primordiales, que podrían componer la materia oscura, muy masivas, de alta gravedad, sin carga, a las que no he dado denominación.

¿Es posible que ya tengan nombre, y que ya, se las esté buscando?. ¿Cual serían las posibles causas de seguir existiendo, y en una porcentaje tan significativo en el Universo?.

Todo hablando en hipótesis, y muy poco desarrollada.

¿Qué implicaría su existencia respecto a la entropía, y segunda ley de termodinámica?.

Creo que debería revisarse a Maxwell (ésto es mi delenda est Carthago)

Que disfrutéis.

[JPM]

Che IESHUA te pasaste con la imaginación He estado leyendo tus comentarios y hay lógica en algunas cosas. Pero no entiendo en que te basas al decir que los electrones "pierden masa" al acelerarse y acercarse a la velocidad de la luz. Según la relatividad un cuerpo que se acerca a esta velocidad incrementa su masa cada vez más para que le sea imposible alcanzarla.