...wird nach der Meinung vieler durch die Zunahme der Entropie geschrieben. Dazu berichte ich kritisch in meinem neuen Post der Reihe "Extrafutter für Schüler und Lehrer" auf meiner Homepage wwww.natur-science-schule.info:
https://www.natur-science-schule.info/post/zunehmende-unordnung-und-der-zeitpfeil
Gedanken dazu in meinem neuen Podcast:
https://www.natur-science-schule.info/podcasts
(Bild: ALMA)
Kommen wir zum letzten der ESO-Rätsel.
Schwarze Löcher (SL) sind "Allesfresser"...sie verschlingen alles, was ihnen zu nahe kommt. Und sobald etwas über den Horizont getreten ist, bräuchte es Lichtgeschwindigkeit um wieder herauszukommen, d.h. es bleibt drin...
Aber wie sieht es im Inneren aus?
Wir wissen es nicht und haben auch keine richtige Vorstellung davon.
Eine Singularität im Zentrum mit unendlichen hohen Werten von allem erscheint mir eher eine Markierung der Grenzen mathematischer Beschreibungen zu sein als etwas physikalisch Reales.
Ob ganze Universen im Inneren von SL sind (d.h. wir auch in einem SL existieren) ist eine nette Hypothese (die mir durchaus gefällt), aber sie ist durch nichts zu beweisen.
SL können sich bilden, wenn Massen sich zusammenziehen und dabei nicht durch innere Kräfte aufgehalten werden. Das kann bei der Explosion sehr massereicher Sterne sein.
Unsere Sonne wäre ein SL, wenn sie 3 km Durchmesser hätte, die Erde müsste auf 1,5 cm schrumpfen.
1970 hat Stephen Hawking das Flächentheorem für SL aufgestellt: Wenn SL verschmelzen ist die Summe der Horizontflächen vorher kleiner als die des Horizontes des neuen SL. Der Horizont eines SL kann also nur zunehmen.
Das hat Beckenstein 1973 auf die Idee gebracht, die Horizontfläche als Maß für die Entropie eines SL anzusehen (denn auch Entropie kann nur zunehmen). Da der Entropiebegriff schon länger mit dem Informationsbegriff vermengt wird (von vielen inzwischen als unberechtigt kritisiert), hat Beckenstein die Horizontfläche als Maß für die Information angesehen, die im Inneren eines SL gefangen ist.
Entropie ist eine Größe der Wärmelehre, also war es naheliegend auch andere Größen der Wärmelehre SL zuzuordnen. Das haben Bardeen, Carter und Hawking 1972 gemacht.
Sie konnten SL eine Temperatur zuordnen, also müssen sie, wie jeder Körper, der eine Temperatur hat, auch strahlen.
Dadurch sinkt die Masse eines SL und da die Temperatur umgekehrt proportional zur Masse ist, steigt die Temperatur durch die Abstrahlung, was die Strahlungsmenge erhöht...und sich schließlich zu einer Explosion aufschauckelt...
Ein SL mit 2 Sonnenmassen hätte 0,03 Mikrokelvin und würde nach 10^70 Jahren verdampfen...
Hawking hat sich auch einen möglichen quantenmechanischen Prozess überlegt, wie die inzwischen nach ihm benannte Strahlung entstehen könnte.
Nichts von alledem ist nachgewiesen oder spielt irgendwo eine Rolle...
Durch eine Analogiebetrachtung werden Begriffe übertragen (wie Entropie, Temperatur), die so gar nicht zutreffen. Sie werden dann auf etwas Unbeobachtetes erweitert und mit anderen Begriffen (wie Information) identifiziert, was auch nicht möglich ist.
So kommt man leicht zu fantasievollen Ideen...aber ob die Natur auch soviel Fantasie hatte?
Übrigens: SL gibt es eigentlich gar nicht. Wenn ein Stern zu einem SL kollabiert, erleben wir von uns aus betrachtet diesnenKollaps immer langsamer ablaufend, je näher der Stern dem Horizont eines massegleichen SL kommt. In unserer Zeit erreicht er ihn nie...
Ursprünglich nannte man SL auch "gefrorene Sterne" und das ist viel zutreffender...
Bild: Kraus, Mellinger Simulation eines SL vor der Milchstraße
Die Rätsel stammen aus einem Video der ESO, das ich als 11. Beitrag hier verlinken werde. Die Antworten sind auf meinem Mist gewachsen...
Und hier ist meine Antwort besonders kritisch:
Die Frage zielt auf die Entropie ab. Entropie wird als Maß für Unordnung angesehen und nach dem zweiten Hauptsatz der Wärmelehre kann Entropie nur zunehmen.
Dass Unordnung von alleine zunimmt, wird somit als Naturgesetz angesehen (insofern vor allem für meinen Schreibtisch richtig).
Aber ist das ein Antrieb für Entwicklungen, eine Ursache für Veränderungen oder gar die Ursache für die Richtung der Zeit?
Dass sehen in letzter Zeit viele Physiker/innen kritisch.
Die Entropie ("Transformationsverhalten von Energie") ist in der Thermodynamik als Bilanzierungsgröße eingeführt worden, um mögliche von unmöglichen Vorgängen zu unterscheiden und den begrenzten Wirkungsgrad von Dampfmaschinen zu beschreiben.
Was aber oft vergessen wird: Entropie ist eine Zustandsfunktion, sie lässt sich nur für Gleichgewichtszustände berechnen. Sie hängt somit auch nicht von der Zeit ab.
Entropieänderungen sind besser Entropieunterschiede beim Vergleich verschiedener Zustände.
Damit sind zwei Äußerungen eher sinnlos:
1) Der Urknall ist ein Zustand mit niedriger Energie...da der Urknall kein Gleichgewichtszustand war, kann man ihm gar keine Entropie zuordnen...
2) Die Entropie des Universums nimmt zu....erstens springt das Universum nicht von Gleichgewichtszustand zu Gleichgewichtszustand und zweitens ist die Entropie keine Funktion der Zeit....
Sehr kritisch wird auch die Anwendung des Entropiebegriffes auf lebende Systeme gesehen, denn diese sind nicht in einem Gleichgewichtszustand.
Das Universum hat natürlich ein Schicksal, zumindest in dem Sinn, dass es sich verändert. Dafür aber eine Bilanzgröße für Dampfmaschinen verantwortlich zu machen, erscheint sehr gewagt...
Und die Antwort auf die Frage ist banal: Es gibt viel mehr Möglichkeiten aus Teilen Sinnloses zusammenzusetzen als ein funktionierendes Ganzes. Es ist also nur eine Frage der Wahrscheinlichkeit, dass es leichter ist, etwas zu zerstören als es ohne Plan zusammenzusetzen.
Ich würde also eher fragen: Wohin entwickelt sich unser Universum? Und würde dann über Modelle der zukünftigen Expansion und der Galaxienentwicklung sprechen.
Rudolf Clausius hat 1854 den Entropiebegriff eingeführt und gleich von der Entropie des Universums geredet. Dadurch hat er eine Welle von nicht immer sinnvollen Begriffsbildungen ausgelöst, die bis heute anhält.
