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Entropía y cosmología

Entropía y cosmología. Bibliografía básica: R. PENROSE, The Road to Reality (2005) R. PENROSE, Cycles of Time (2010). ¿Es especial nuestro universo?. 15 de febrero de 2011 Javier Sánchez Cañizares. Sumario. La noción física de entropía

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Presentation Transcript

  1. Entropía y cosmología • Bibliografía básica: • R. PENROSE, The Road to Reality (2005) • R. PENROSE, Cycles of Time (2010) ¿Es especial nuestro universo? 15 de febrero de 2011 Javier Sánchez Cañizares

  2. Sumario • La noción física de entropía • La asimetría temporal de la Segunda Ley de la Termodinámica • La entropía y el universo. El problema del Big Bang • Entropía e interacción gravitatoria: Agujeros negros • Lo que la cosmología inflacionaria puede ofrecer • Conclusiones

  3. El espacio de las fases

  4. La noción de coarse graining y entropía Descripción microscópica(6n variables): x1(t), y1(t), z1(t); px1(t), py1(t), pz1(t) (…) xn(t), yn(t), zn(t); pxn(t), pyn(t), pzn(t) Descripción macroscópica(muy pocas variables): Presión, Volumen, Temperatura… P(t), vol (t), T(t)… S = kB log V

  5. El volumen de la zona de equilibrio térmico

  6. Evolución temporal y Segunda Ley

  7. “If someone points out to you that your pet theory of the universe is in disagreement with Maxwell's equations, then so much the worse for Maxwell's equations. If it is found to be contradicted by observation well, these experimentalists do bungle things sometimes…” But if your theory is found to be against the second law of thermodynamics I can give you no hope; there is nothing for it but to collapse in deepest humiliation

  8. Posibles evoluciones del Universo

  9. Primeras conclusiones El extremo inicial de la curva de evolución del universo se halla en una región del espacio de las fases de mínima entropía

  10. Entropía y desorden

  11. ¿De dónde proviene la baja entropía?

  12. La entropía y la gravedad

  13. Entropía y agujeros negros Estado físico que puede ser descrito por un número muy pequeño de parámetros Entropía de la radiación de fondo: 108-109 / barión Entropía por agujeros negros: 1021 / barión

  14. Algunas estimaciones • 1080 bariones en el universo • Entropía por radiación (en el momento del desacople, 300,000 años después del Big Bang): 1088 • Entropía en la actualidad (asumiendo un agujero negro por galaxia): 10101 • Entropía del estado de equilibrio del universo (si todo el universo fuera un gran agujero negro): 10123 • Proporción en volúmenes del espacio de fases: 101080:1010101:1010123=1:1010123

  15. Algunas estimaciones (pictóricas)

  16. El problema del horizonte

  17. La propuesta inflacionaria

  18. Conclusiones • La inflación es una respuesta antepenúltima: • Explicaría que pueda darse la termalización (radiación de fondo uniforme y una geomería suave, cuasi-plana) • No explica el hecho mismo de la termalización • Hay una respuesta penúltima: • La termalización es posible porque existe la Segunda Ley de la Termodinámica • Y hay una respuesta última (por el momento): • Hay una Segunda Ley de la Termodinámica porque el universo ha sido muy “especial” en el pasado • Especial, en un sentido cuantificable: 1:1010123

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