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THEMA: Assymetrie als Standard

Assymetrie als Standard 26 Sep 2016 21:14 #8411

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Hallo zusammen

ich habe eine Frage die mir schon länger im Kopf rumschwirtt!

Ist der Standard die Unordnung?

Am Tag 1 des Urknalls ist eine Unordnung - wenn dem nicht so wäre müsste der ganze Weltraum mehr Struktur aufweisen, oder?
Woher kommt die Unordnung bzw. der Einfluss der die Unordnung auslößt?
Vom Tag vor dem Urknall? ;-)


Gruß

Michael
Paderborn

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Assymetrie als Standard 26 Sep 2016 21:36 #8412

Woher diese Unordnung kommt?
-> 2. Hauptsatz der Thermodynamik ( de.wikipedia.org/wiki/Zweiter_Hauptsatz_der_Thermodynamik )

Hoffe, das half,
Nirusu

"Wir stehen selbst enttäuscht und sehn betroffen
Den Vorhang zu und alle Fragen offen"
- Berthold Brecht, Der Gute Mensch von Sezuan

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Assymetrie als Standard 27 Sep 2016 08:53 #8414

  • Ralf
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Es war ja von Anfang an ein Ungleichgewicht zwischen der im UK entstehenden Teilchen, welche sich eigentlich hätten völlig auslöschen müssen- das Ergebnis wäre gewesen, dass wir hier unser Forum nicht hätten und alles was da ist, wäre auch nicht da.
Ein Ungleichgewicht von Anfang an eine Assymetrie.
Ich glaube, dass gerade die Assymetrie der Motor für ein Vorankommen ist. Somit ist die Assymetrie die Grundlage für unser Universum. Interessant wäre es zu wissen, falls es ein Multiversum geben sollte, ob es dann symetrische Universen gibt´.
Die Asymetrie auch als Grundlage für die Quantenphysik.
Da kann man viel drüber nachdenken- ich tue es in den nächsten Tagen-- danke für die gute Frage.

Gruss Ralf

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Assymetrie als Standard 27 Sep 2016 21:14 #8425

Ist es nicht so das die Entropie durch die Expansion abnimmt und erst dadurch Strukturen entstehen konnten?

Wenn das so richtig ist, bedeutet es dann nicht eine Verletzung des 2. Hauptsatzes wenn das Universum beschleunigt expandiert?

Ich frag mich übrigens ständig wer auf die geniale Idee gekommen ist Entropie mit "Unordnung" zu übersetzen, ein Begriff der höchst subjektiv ist^^.

Gruß
Merilix

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Assymetrie als Standard 27 Sep 2016 22:46 #8426

Merilix schrieb:

Ist es nicht so das die Entropie durch die Expansion abnimmt und erst dadurch Strukturen entstehen konnten?

Nach meinem Kenntnisstand ist diese Aussage falsch. Seit dem Urknall nimmt die Entropie beständig im Universum zu. Das hat doch mit Expansion, ob beschleunigt oder nicht, nichts zu tun. Wenn du das Gas aus einer Druckflasche rauslässst, dann nimmt doch auch die Entropie nicht ab, sondern zu.
Die Entropie muss gleichmäßig zunehmen, nur so ist die Gleichmäßigkeit der Richtung des Zeitpfeils gewährleistet.

Ich habe da kurz was rauskopiert, vielleicht ist es zum Thread auch hilfreich:

Der "Wunsch" der Natur, die Entropie wachsen zu lassen, und die Energie zu minimieren, wirkt sich auf die möglichen Abläufe von Prozessen aus.
Die Blätter eines Baumes etwa fallen zu Boden. Dieser Prozess ist irreversibel.
Eine Kugel rollt über den Tisch. Dieser Prozess ist reversibel.
Wie kann man unterscheiden, ob ein Prozess reversibel oder irreversibel ist? Man filmt ihn und lässt den Film verkehrt herum ablaufen. Wenn einem das komisch vorkommt (Blätter fallen auf den Baum hinauf), dann ist der Prozess irreversibel. Wenn einen das normal vorkommt (Kugel rollt), dann ist der Prozess reversibel.
Genau:
Irreversiblen* Prozesse, sind Prozesse, bei welchen ein System nicht von alleine, also nicht ohne Arbeitsaufwand, in ihren Ursprungszustand zurückkehren. (=freiwillig nicht umkehrbare Prozesse).
Diese sind zeitsymmetrisch. D. h. wenn man den Prozess rückwärts abspielen wollte, verhielte er sich nicht wie zuvor(er kann nicht mehr den Anfangszustand erreichen).
Reversible** Prozesse, sind demnach Prozesse, die ganz von alleine in ihren Ursprungszustand zurückkehren können (irgendwann einmal).
Diese sind zeitasymmetrisch. D.h. wenn man den Prozess rückwärts ablaufen ließe, verhielte er sich genauso.


Grüße Cyborg

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 06:56 #8429

Cyborg,

Deine Gasflasche ist zu klein. Da müssten schon ein paar Mrd Tonnen drin sein damit Eigengravitation ins Spiel kommt und dann siehts ganz ganz anders aus.
Die Metaphern zur Entropie kenn ich und mir ist auch klar was damit gemeint ist. Jedoch muss speziell am Anfang des Universum aus einem Zustand höchster Entropie irgendwie plötzlich ein Zustand niedrigster Entropie geworden sein sonst könnte sie ja nicht wieder zunehmen.

Im Buch Auflage 2 ist das auf Seite 71 etwa so beschrieben:
Gleichverteilung = Zustand höchster Entropie
Gravitation einschalten!
Gleichverteilung = Zustand niedrigster Entropie -> Verklumpung erhöht die wieder und höchste Entropie wäre ein Schwarzes Loch.

Würde daraus nicht folgen das durch die Expansion die Entropie wieder abnimmt? Es steigt ja auch die pot. Energie zwischen den Galaxien.

Gruß
Merilix

PS: Was mir noch einleuchten würde: Die Entropie nimmt durch die Expansion mehr zu als ab seit das Universum eine bestimmte Größe überschritten hatte und die Gravitation zwischen Galaxien entsprechend schwach wurde.

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 08:51 #8431

Merilix,
nun merke ich erst, auf welche Detailfragen du da abzielst. Da bin ich überfragt. Aber hier im Forum gibt es sicher welche, die da tiefer drin sind.
Aber im Grunde war ja das All gleich nach dem Urknall und dann nach Entkopplung der ersten Naturkraft, der Gravitation, im Grunde eine riesige Gasflasche, die aber nicht wie ein Proto-Stern kollabierte, sondern aufgrund der hohen Energiedichte wie eine Supernova explodierte. Aber da steckt der Teufel im Detail ("Einschalten" des Higgs-Felds etc). Ich habe darüber schon gelesen, es mir aber im Detail nicht gemerkt. Kurzum: Ich weiß wohl weniger als du zu dieser Frage :dry:
Grüße Cyborg

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 11:20 #8433

Die physikalische Größe namens Entropie ist ein nicht gleich intuitiv einsichtiges thermodynamisches Konzept.
Thermodynamische Größen lassen sich prinzipiell auf zwei Arten behandeln: makroskopisch in ihrer Phänomenologie oder mikroskopisch mittels Statistik.

Die statistische Betrachtung der Entropie ist besonders einfach zu verstehen. Man ersetze nur das Wort Entropie durch Wahrscheinlichkeit. Diese Definition lautet wie folgt: S = k ln P. Die Entropie S entspricht dem natürlichen Logarithmus der Wahrscheinlichkeit P multipliziert mit der Bolzmannkonstanten.

Wenn man von einem System sagen kann, die Wahrscheinlichhkeit eines Zustands sei höher als die eines anderen, dann ist es gleichbedeutend mit der Aussage „seine Entropie sei größer“ (gemäß des obigen Gleichungszusammenhangs).

Ein System (zunächst ohne Energie-und Massenaustausch) geht von selbst immer in den wahrscheinlicheren Zustand über.

Beispiel: „rote und blaue“ Luftmoleküle in einer Flasche. Die völlige Durchmischung ist viel wahrscheinlicher als der Zustand, wo alle blauen links und alle roten rechts sind. (Also ist Entropie auch ein Mass für die Unordnung. Maximale Unordnung (Durchmischung) = maximale Entropie. (Auch auf die Verteilung der Spielsachen im Kinderzimmer anwendbar.)

Daneben wird die Entropieänderung auch klassisch thermodynamisch definiert als die Wärmeänderung geteilt durch die absolute Temperatur, die auftritt, wenn man zwei benachbarte Zustände reversibel von dem einen in den anderen überführt: dS= dQ/T
Beide Definitionen sind äquivalent.

Mittels der Entropie kann man den zweiten Hauptsatz der Wärmelehre auch formulieren:

„Ein System geht nie von selbst von einem wahrscheinlicheren in einen unwahrscheinlicheren Zustand über. (Es gibt höchstens kleine Fluktuationen).“
oder
„In einem geschlossenen System nimmt die Entropie niemals ab.“


Frage: Welche Information habe ich über ein einzelnes Luftmolekül, wenn in der Flasche alle gleichmäßig verteilt sind? Antwort „keine“.
Welche Information über ein einziges Teilchen habe ich, wenn alle roten links sind und alle blauen rechts sind? Antwort „genaue Information“.

So ungefähr ist Information mit Entropie verwandt.

Beste Grüße
Denobio

Leicht beieinander wohnen die Gedanken. Doch hart im Raume stoßen sich die Sachen. Schiller, Wallenstein

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 12:23 #8434

Denobio,

Die Frage ist nun: Wie lässt sich dieses Konzept verständlich auf das Universum übertragen? Ich habe damit meine Schwierigkeiten.

Das Universum expandiert und damit steigt die Zahl der Möglichkeiten. Die Materie jedoch verteilt sich nicht gleichmäßig sondern bleibt "schön ordentlich" in den Galaxien und Galaxienhaufen gebunden. Das sieht für mich so aus als nähme die Entropie ab. Was übersehe ich hier? Oder lässt sich die Frage erst beantworten wenn der Charakter der DE geklärt ist? (DE deshalb weil die ja die Expansion antreibt)

Gruß
Merilix

PS: Das Bild wendet sich erst wenn man ganze Galaxien als Gasteilchen auffasst. Doch kann bzw. darf man das?

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 13:38 #8436

Am Anfang war nur Energie, sagen wir mal, auch wenn es physikalisch nicht ganz stimmt, in einem Punkt. Da war die Entropie gering. Es gab nicht viel, was in Unordnung geraten konnte. Als es dann Teilchen gab, wurde die Zahl möglicher Zustände (und damit die Entropie) schon größer. Am größten ist die Entropie, wenn das Universum den Wärmetod gestorben sein wird.

Nun zitiere ich sinngemäß aus einer amerikanischen Arbeit, die die Entropie des heutigen Universums abzuschätzen versucht "mit der Gravitation nimmt die Entropie zu ......den weitaus größten Anteil stellen die Schwarzen Löcher......... dann kommt die Hintergrundstrahlung....".

Damit habe ich deine Frage noch nicht beantwortet, wie man sich das vorstellen muss, dass trotz gravitativer Verklumpung (scheinbare Zunahme der Ordnung) die Entropie zunimmt. Da muss ich mich selbst noch kundiger machen.

Nebenbei bemerkt, die Entropie Schwarzer Löcher hat S. Hawkins schon berechnet.

Wenn ich es besser erklären kann, komme ich auf diese Fragen zurück.

Beste Grüße Denobio

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 14:04 #8439

Denobio schrieb:

Beispiel: „rote und blaue“ Luftmoleküle in einer Flasche. Die völlige Durchmischung ist viel wahrscheinlicher als der Zustand, wo alle blauen links und alle roten rechts sind. (Also ist Entropie auch ein Mass für die Unordnung. Maximale Unordnung (Durchmischung) = maximale Entropie. (Auch auf die der Verteilung der Spielsachen im Kinderzimmer anwendbar.)

Die völlige Durchmischung ist genauso ein einzigartiger Zustand wie der Zustand, dass alle
blauen links und alle roten rechts sind. Die Wahrscheinlichkeit ist deshalb genau gleich.
Entropie hat nichts mit statistischer Wahrscheinlichkeit zu tun.

Ohne etwas wäre nicht einmal nichts

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 14:22 #8440

Badhofer, da bist du physikalisch uniformiert. Ich staune immer wieder, wie man sich so apodiktisch äußern kann, wenn man von der Sache gar nichts versteht.

Merilix,
ich habe immer noch nicht die genaue Antwort auf deine Frage, aber folgende Information ist auch interessant.

Vor allem bei irreversiblen Prozessen nimmt die Entropie zu. Irreversible Prozesse im Universum sind zum Beispiel:
Gravitative Verdichtung, Akkretionsscheiben, Supernovae, Stellare Kernfusion, Wettergeschehen auf Planeten, chemische, biologische und geologische Prozesse, usw.
Beste Grüße Denobio

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 14:31 #8441

Denobio schrieb:

Badhofer, da bist du physikalisch uniformiert. Ich staune immer wieder, wie man sich so apodiktisch äußern kann, wenn man von der Sache gar nichts versteht.

Beliebig zusammengesetzte sechs Zahlen kommen millionenfach häufiger vor als eine Zahlenreihe
Ob du im Lotto die Zahlen ankreuzt 1 2 3 4 5 6 oder die Zahlen 3 15 29 31 41 45 ist trotzdem bedeutungslos, obwohl eine beliebige Zahlenreihe millionenfach häufiger möglich ist. Die Wahrscheinlichkeit, einen Sechser zu machen, ist genau gleich. Der Zufall kann nämlich nicht lesen. :P

Dass Wärme immer zu Kälte fliest, hat nur etwas zu tun mit Bewegung. Wärme und Kälte sind nämlich nur Empfindungen. Naturgesetze empfinden jedoch nichts. Wärme ist in Wirklichkeit Bewegung. (Bewegungsenergie).Entropie bezieht sich ausschließlich auf Bewegung. Rollst du eine 10 kg schwere Kugel mit 10 km/h auf eine 10 kg schwere unbewegte Kugel, bleibt die bewegte stehen und die unbewegte rollt mit 10 km/h weiter (Impulserhaltung). Rollst du eine 5 kg schwere Kugel auf eine 10 kg schwere Kugel, dann bewegt sich die unbewegte Kugel mit 5 km/h weiter. Da wäre es logisch, dass, wenn man eine 20 kg schwere Kugel mit 10 km/h auf eine 10 kg schwere Kugel rollt, dass diese sich dann mit 20 km/h weiterbewegt. Tut es aber nicht. Eine Bewegung kann sich nur aufteilen, aber nie schneller werden. Das ist der Grund für Entropie. Warum das so ist? Es liegt am ursächlichen. Am Anfang wer es nämlich nicht, wie man allgemein annimmt, heiß, sondern schnell.

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 14:42 #8442

Badhofer, halt dich einfach mal raus. Ich habe keine Zeit, mich mit deinem Quatsch auseinanderzusetzen.
Ich will nicht unhöflich sein, oder dir zu nahe treten, aber mein Rat ist, akzeptiere mal deine Grenzen. Es gibt genug Themen, wo du interessant mitdiskutieren kannst. Nur wenn es um physikalische Tatsachen und Zusammenhänge geht, scheint es nicht dein Spezialfeld zu sein.
So auch jetzt. Mit jeder zusätzlichen Äußerung zur Entropie kommst du immer weiter in die Pampa. Deine letzte Äußerung habe ich nicht mal ganz gelesen. So früh ist mir schwindlig geworden...
Ich weiß, du kannst ein klares Wort vertragen. Bleibe heiter.
Beste Grüße Denobio

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 14:48 #8443

Denobio, du willst damit sagen: "Störe meine Kreise nicht" ;) OK, ich halte mich raus.

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 14:59 #8444

@badhofer,
Stell dir vor, du hättest links 60 rote und 40 blaue und rechts 60 blaue und 40 rote Kugeln.
Wenn jetzt eine Kugel links mit einer Kugel rechts die Plätze tauscht so ist die linke mit 60% Wahrscheinlichkeit eine rote und die rechte mit 60% Wahrscheinlichkeit eine blaue. Es kommt also statistisch zu einem Fluss rot nach rechts und blau nach links.
Bei völliger Durchmischung, dem Zustand höchster Entropie wären das 50%:50% und statistisch würde nichts mehr passieren.

Gruß
Merilix

Kleiner Nachtrag:
Vielleicht ist diese Betrachtungsweise besser: Bewegung ist nicht Grund für Entropie ansich sondern Grund für eine Änderung der Entropie. Bewegung sorgt für Ausgleich und damit steigt die Entropie an.

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 15:20 #8445

Merilix,
deine Frage machte Sinn.
Ich fasse mal das Ergebnis meiner Nachforschungen zusammen.

Nicht-gravitative Partikelsysteme streben nach homogener Temperatur- und Dichteverteilung. Dabei nimmt der Orts-und Impulsraum zu. Diese Zunahme bedeutet eine Entropiezunahme.

Gravitative Systeme werden zunehmend klumpig. Hier ist die Zunahme der Entropie nicht einfach einzusehen, da die Entropie auf unterschiedliche Prozesse verteilt ist, die man einzeln ansehen muss. Galaxien relaxieren aufgrund weitreichender Gravitation. Die Bewegung der Hauptmasse wird nach außen verteilt. Dissipation von Energie und Masse spielen bei vielen Vorgängen eine Rolle. Supernovae, Gammbursts, Akkregationsscheiben, usw. Immer ist mit der Dissipation auch eine Erhöhung der Entropie verbunden. Gravitationswellen sind auch ein Beispiel. Gravitationswellen extrahieren aus einem System von zwei Schwarzen Löchern Energie. Das System zieht sich zusammen und verschmilzt. Zwei Schwarze Löcher haben verschmolzen eine höhere Oberfläche und damit eine höhere Entropie. Aber schon die Erzeugung von Gravitonen ist eine Erhöhung von Entropie. Die Frage, welche Entropie in einem Gravitationsfeld enthalten ist, ist schwierig. Im Gravitationsfeld einer flachen Raum-Zeit ist keine Entropie enthalten. Ist die Raumzeit gekrümmt, wird gesagt, im zugehörigen Gravitationsfeld sei eine hohe Entropie enthalten.
Wenn diese Theorien alle stimmen, kam die geringe, jedoch vorhandene Entropie des frühen Universums aus den primordalen gravitativen Störungen. Gravitative Entropie stieg dann mit dem Anwachsen der Gravitationsamplituden an. Die gegenwärtige gravitative Entropie ist aber dominiert durch die nichtlineare Überdichte der SL oder Supermassiven SL im Zentrum der Galaxien.

Soweit die Zusammenfassung meiner kurzen Recherche bezüglich der gravitativ verursachten Entropie.

Beste Grüße Denobio

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 15:41 #8446

  • Ralf
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Das geht alles ins Makroskopische. Entropie in der QM. Wie sieht es damit aus. Quanten bedeutet ja eine Art Hysterese ein Sprung der den einen oder anderen Zustand zulässt aber nicht die Mitte.
Das heißt aber dann auch, dass es immer eine Richtung gibt- ich bin immer noch in de QM.
Und nun kann man die Asymetrie ins Spiel bringen. Ein schöner Vergleich von HP Dürr, der in einem seiner Vorträge den oberen Totpunkt eines Pendels erklärte. Nun rechnen wir mal aus wohin des Pendel geht, nach links oder rechts?
Alle Werte des Kosmos in die Rechnung genommen, könnten wir die Richtung festlegen. Da das aber nicht möglich ist, spielen alle! Faktoren des Kosmos ein auf die Fallrichtung des Pendels. Sei es eine explodierende Supernova im Andromeda oder ein Schiff, welches im Hamburger Hafen einläuft....
Also kann man sagen: Die Asymetrie ist Standard im Kosmos.

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Assymetrie als Standard 28 Sep 2016 16:16 #8448

Merilix,
jetzt scheint es noch so zu sein, dass allein die Tatsache, dass Gasansammlungen gravitativ verklumpen noch zu keiner Erniedrigung der Entropie führen (dies dachte ich zunächst auch). Eine Sonne, die zu leuchten anfängt hat schon mehr Entropie als die Gaswolke, aus der sie entstand. Aufgrund der nun beginnenden Kernfusion wird aber massiv Entropie erzeugt. Man muss sich deshalb die Strukturbildung durch Galaxien genau ansehen. Hier gilt "mehr Ordnung gleich mehr Entropie" nicht. Wahrscheinlich, weil die neue Struktur keine größere Ordnung darstellt.

Was ich lange und umständlich zu erklären versuchte, könnte ein Theoretischer Physiker wahrscheinlich einfacher erklären.

Beste Grüße
Denobio

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Assymetrie als Standard 29 Sep 2016 17:49 #8465

Denobio, Merilix,
helft mir mal auf die Sprünge.
Erstmal Bekanntes, quasi als Brückenschlag dann zu weiter unten:

Δ G = Δ H – T * Δ S (G = freie Enthalpie; H = Reaktionsenthalpie; S = Reaktionsentropie; T = Temperatur)

Die freie Enthalpie (Δ G) zeigt uns durch ihr Vorzeichen an, ob eine Reaktion in einem geschlossenen System bei konstanter Temperatur und konstantem Druck spontan ablaufen kann oder nicht.
Beispiel:
2H2 + O2 ---> 2H2O. Δ G ist negativ, weil eben Δ H schon negativ ist (exotherme Reaktion). In diesem Falle läuft die Reaktion bis zu einer gewissen Temperatur freiwillig ab, obwohl die Entropie abnimmt, also Δ S negativ ist. Praktisch kann man sich die Abnahme der Entropie gut vor Augen halten, weil ja auch aus 3 Molekülen vor der Reaktion (Eddukte) nach der Reaktion 2Moleküle Wasser als Reaktionsprodukt entstehen, was die Ordnung im System erhöht . Zudem kondensiert in der Regel das Wasser aus, was noch mal die Entropie reduziert, sprich die Ordnung erhöht.

Ähnlich verhält es sich bei dem rein physikalischen Vorgang des Kristallisierens von Honig. Wärme wird abgegeben (Streben nach Energieminimum wird erfüllt), aber der Ordnungszustand nimmt aufgrund des geordneten Kristallzustandes zu (Entropieabnahme). Der Prozess läuft trotz Entropieabnahme wiederum, weil eben die freie Enthalpie ( Δ G) negativ ist.

Das setzt natürlich schon in beiden Beispielen voraus, dass die frei werdende Energie aus dem geschlossenen System abgeführt wird, da sonst die Temperatur nicht konstant bliebe und auch keine Entropieabnahme möglich wäre. Im rein geschlossenen System kann ja Entropie nur gleich bleiben oder zunehmen.

Soweit so gut, aber nun in den Makrokosmos, wo für mich das Eis dünn wird:
Angenommen wir hätten eine riesige fiktive Ansammlung von Eisenatomen im All, die unter ihrer eigenen Schwerkraft zu kollabieren beginnt. Eisen deshalb, weil es der stabilste Atomkern ist, zu dessen Spaltung oder weiteren Fusion immer Energie nötig ist (wir würden das Stern-Stadium quasi überspringen).
Nun würde also potentielle oder eben gravitative Energie umgewandelt in kinetische. Eisen würde den Wärmestau wohl gut abführen, sprich abstrahlen können und der Kollaps würde ziemlich ungebremst weiter gehen. Falls es aufgrund der extremen frei werdenden Energiemengen, sprich Wärme bei schon weit fortgeschrittener Kontraktion zu Fusionsprozessen des Eisens käme, würde sogar Energie dafür verbraucht, sprich in den schwereren Kernen als Masse enthalten sein.
Letztlich wäre aber somit ein gewisser Teil der Energie der Wolke im Ausgangszustand als Wärme abgestrahlt worden, aber der Großteil an Masse und Energie in einem SL verschwunden, wenn die Anfangsmasse der Wolke über einem Schwellenwert gelegen hätte.
Dieser Prozess hätte also Entropie erzeugt, das SL hätte eine höhere Entropie als der Ausgangszustand gemäß euren vorherigen Beiträgen. Das ist doch so richtig, oder?
Ist es nun weiter richtig zu sagen – ohne auf die ganzen komplizierten thermodynamischen Eigenheiten eines SL im Detail einzugehen – dass die Entropie des SL im Vergleich zur riesigen Wolke aus Eisenatomen deshalb größer ist, weil es zu einem großen Informationsverlust kommt, wenn Energie und Materie zum SL kollabieren? Beim kristallisierten Honig ist es genau andersrum. Hier nimmt die Entropie ab, weil der Kristallverband einen weitaus geordneteren Zustand darstellt als der flüssige Honig.
Aber der Informationsverlust im SL scheint nicht total und endgültig zu sein, wie ich schon mal wo gelesen habe. Warum das so ist, entzieht sich allerdings meiner Kenntnis.
Aber wie geht es mit dem SL dann weiter? Das SL strahlt dann wohl diese ominöse Hawkings-Strahlung ab, und zwar über Äonen. Dann nimmt wohl die Entropie stetig weiter zu (es wird kleiner und heißer, falls es sich nicht neue Materie oder Energie einverleibt) bis das SL schließlich nach gängiger Theorie verdampft und die Entropie sprunghaft steigt, oder?

Grüße Cyborg

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Assymetrie als Standard 30 Sep 2016 11:43 #8479

Hallo Cyborg,

mit Blick auf die statistische Definition der Entropie wird es ja als paradox angesehen, dass die Entropie und damit die Zahl der mikroskopischen Zustände eines SL von seiner Oberfläche abhängt und nicht vom Volumen.

Auch bei der Entropiefrage von SL begegnen sich – wie soll es anders ein - Quantentheorien mit der Realtivitätstheorie. Dabei kam etwas heraus, das „Holographisches Prinzip“ genannt wird. Dabei geht es um „Dimensionsverminderung“. Ganz platt: Das 3-dimensional SL ist in der 2- dimensionalen Oberfläche encoded.

Ich bin überfragt, da ich beim Lesen folgender Links höchstens einen „glue“ davon habe, um was es geht, von einem Verständnis aber weit entfernt bin.

en.m.wikipedia.org/wiki/Black_hole_information_paradox

en.m.wikipedia.org/wiki/Black_hole_thermodynamics

en.m.wikipedia.org/wiki/Holographic_principle

S. Hawking hat übrigens erst Anfang 2016 wieder etwas über SL von sich gegeben.

Mit freundlichen Grüßen
Denobio

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Assymetrie als Standard 30 Sep 2016 17:29 #8484

Hallo Denobio,
danke für die Links, aber die sind mir erst recht zu hoch und abstrakt.
Was vermutest du, wenn dann durch Hawking-Strahlung das SL wieder bezgl. Schwarzschildradius und Oberfläche schrumpft und heißer wird? Nimmt dann die Entropie dann doch wieder eher ab?

Schöne Grüße
Cyborg

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Assymetrie als Standard 30 Sep 2016 17:44 #8485

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Cyborg schrieb: Hallo Denobio,
danke für die Links, aber die sind mir erst recht zu hoch und abstrakt.
Was vermutest du, wenn dann durch Hawking-Strahlung das SL wieder bezgl. Schwarzschildradius und Oberfläche schrumpft und heißer wird? Nimmt dann die Entropie dann doch wieder eher ab?

Schöne Grüße
Cyborg


Die Entropie nimmt zu, denn der geordnete Zustand "schwarzes Loch" mit all seiner Ruhemasse und damit Energie zerstrahlt.

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Assymetrie als Standard 30 Sep 2016 18:07 #8487

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Denobio schrieb:
Was ich lange und umständlich zu erklären versuchte, könnte ein Theoretischer Physiker wahrscheinlich einfacher erklären.

Beste Grüße
Denobio


Ich meine, die Vorgänge sind in deinen Beiträgen prima erklärt.
Die Abkühlung und Expansion des jungen Universums bedingt, dass sich Materie bilden und strukturieren kann und die Gravitation ist eine Art Energie-Saftpresse im Dienste der Entropie.
Hawking-Strahlung wurde übrigens noch nie gemessen.
Es ist also längst nicht gesagt, wie das Ende aussieht. Dass alles in schwarzen Löchern zerstrahlt ist für mich eine trostlose Vorstellung.

Fluchtpunkt der Theorie zur Hawking-Strahlung war, wie ich gestern laß, übrigens die Überlegung, was wohl passiert, wenn beispielsweise ein sonnenartiger Hauptreihenstern, in dessen Umlaufbahn ein ofenfrisches Brathuhn kreist, in ein schwarzes Loch fliegt. Dann hätte man außerhalb des SL ja eine niedrigere Entropie und innerhalb eine größere, während die Oberfläche des SL gewachsen ist. Die Oberflächengröße müsse also ein Maß für die Entropie des schwarzen Lochs sein.
Soweit die fundamentale, heuristische Überlegung, die zu Hawking-Strahlung, dem holographischen Prinzip führte.

Heuristik heißt, der physikalisch interessierte Otto-Normal-Idiot darf mal mitreden.
Man nehme einen sonnengroßen Stern am Ende seiner Entwicklung: Ein im Abkühlen begriffener weißer Zwerg.
Wie gehts weiter? Die Sternenleiche kühlt weiter ab, es entsteht ein schwarzer Zwerg. Das Objekt kann irgendwann nicht weiter abkühlen und was nun?
Alle möglichen Prozesse der Entropie in Zusammenhang mit Gravitation sind durchlaufen. Es ist aber immer noch annähernd so massereich wie der Hauptreihenstern, der es mal war (nur mal nebenbei zum Thema Entropie..).
Nun fällt das beschriebene Objekt in ein schwarzes Loch. Außerhalb des schwarzen Lochs ist die Entropie genauso groß wie bisher und auch innerhalb ist sie nicht größer geworden. Die Oberfläche des schwarzen Lochs sollte doch nun aber größer geworden sein, schließlich hat es sich eine große Ruhemasse einverleibt. Was sagt uns die Größe der Oberfläche jetzt noch über die Entropie des schwarzen Lochs?

Beste Grüße

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Assymetrie als Standard 30 Sep 2016 22:35 #8491

Ropp schrieb:

Die Entropie nimmt zu, denn der geordnete Zustand "schwarzes Loch" mit all seiner Ruhemasse und damit Energie zerstrahlt.

Stimmt das in Bezug auf das SL wirklich? Durch Abstrahlung dieser Hawking-Strahlung (die natürlich wohl nie zu messen sein wird) verkleinert sich wieder die Oberfläche, es verliert Energie. Wenn wir also wirklich nur das schrumpfende SL betrachten, dann könnte man doch auch vermuten, dass seine Entropie eher wieder abnimmt. Andererseits nimmt auch die Temperatur des schrumpfenden SL zu.
Schon verwirrend.

Grüße Cyborg

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Assymetrie als Standard 01 Okt 2016 11:20 #8495

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Hi Cyborg,

hier das Zitat deines Zitates aus Post 8426:

Der "Wunsch" der Natur, die Entropie wachsen zu lassen, und die Energie zu minimieren, wirkt sich auf die möglichen Abläufe von Prozessen aus.


Es ist Wunsch der Entropie Strukturen aufzulösen und Energie zu minimieren.
Was kann der Entropie da besseres passieren, als ein thermisch zerstrahlendes schwarzes Loch?

Cyborg schrieb: Ropp schrieb:

Die Entropie nimmt zu, denn der geordnete Zustand "schwarzes Loch" mit all seiner Ruhemasse und damit Energie zerstrahlt.

Stimmt das in Bezug auf das SL wirklich?

Insofern kurze Antwort: Ja, das stimmt wirklich. :)

Ausgangsfrage seitens Merilix hier in der Diskussion war ja, wenn es der Entropie lieb ist, dass die Dinge auseinander sind, wieso bildet die recht unordentlich und gleichmäßig in der jungen Raumzeit verteilte Materie dann überhaupt Strukturen.
Das kann ja nicht im Sinne der Entropie sein.

Denobio schrieb: Merilix,
jetzt scheint es noch so zu sein, dass allein die Tatsache, dass Gasansammlungen gravitativ verklumpen noch zu keiner Erniedrigung der Entropie führen (dies dachte ich zunächst auch). Eine Sonne, die zu leuchten anfängt hat schon mehr Entropie als die Gaswolke, aus der sie entstand. Aufgrund der nun beginnenden Kernfusion wird aber massiv Entropie erzeugt.

In dem Zusammenhang ein gutes Beispiel. Auf den ersten Blick paradox: Die diffus verteilten Wasserstoff Atome finden sich zu einer Struktur zusammen.
Auf den zweiten Blick muss man aber sehen, dass jedes der Wasserstoff Atome in der Wolke für sich eine Struktur darstellt, in der massig Kernenergie steckt. Das sollte der Entropie ein Dorn im Auge, sie würde am liebsten jedes einzelne Atom in seine Bestandteile zerlegen. Geht aber nicht, salopp formuliert, in einem Raumzeitkontinuum, in dem Atome recht widerspenstige Gebilde sind und es Gravitation gibt.
Also geht die die Entwicklung den einzig möglichen Weg, die Gravitation nimmt die Wasserstoff-Atome in die Zange, quetscht sie zu Heliumkernen zusammen. dabei gibt es Massendefekte in der Materie, die die Entropie repräsentieren.
Endlich Zugriff auf die Energie der Atome, mag die Entropie nun frohlocken.
Allerdings muss auch sagen, dass ein Stern wie die Sonne binnen 11 Milliarden Jahren, in denen sie Wasserstoff zu Helium verarbeitet Massendefekte im Promillebereich verbucht.


Beste Grüße

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Assymetrie als Standard 01 Okt 2016 21:00 #8516

Ropp,

deine Art wie du Entropie oder auch anderen Naturkräften anthropomorphe Züge verleihst, finde ich aufheiternd, gefällt mir, wann mal einer etwas flapsiger die Dinge beschreibt, nicht so bierernst.
Können wir wirklich thermodynamische Begriffe, die bei Gasen und Sonnen etc. ihre Gültigkeit haben, einfach auf SL übertragen? Da bin ich mir noch unsicher.
Die Entropie nimmt zu, wenn zwei SL verschmelzen und die Oberfläche sich vergrößert gemäß den vorherigen Beiträgen und Aussagen. Aber dann durch Abstrahlung der Hawking-Strahlung und Oberflächenverkleinerung über Äonen nimmt sie auch wieder im SL weiter zu. Ist das logisch und siehst du da wirklich keinen Widerspruch? Also ich kratz mich da schon etwas am Kopf.

Grüße Cyborg

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Assymetrie als Standard 02 Okt 2016 19:54 #8565

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Hallo Cyborg,

Cyborg schrieb: Können wir wirklich thermodynamische Begriffe, die bei Gasen und Sonnen etc. ihre Gültigkeit haben, einfach auf SL übertragen? Da bin ich mir noch unsicher.


Einfach nicht, aber es geht wie Bekenstein und Hawking gezeigt haben.
www.spektrum.de/lexikon/astronomie/beken...-hawking-entropie/33

Die Entropie nimmt zu, wenn zwei SL verschmelzen und die Oberfläche sich vergrößert gemäß den vorherigen Beiträgen und Aussagen. Aber dann durch Abstrahlung der Hawking-Strahlung und Oberflächenverkleinerung über Äonen nimmt sie auch wieder im SL weiter zu. Ist das logisch und siehst du da wirklich keinen Widerspruch? Also ich kratz mich da schon etwas am Kopf.

Grüße Cyborg


Du darfst das Schwarze Loch nicht isoliert betrachten. Worauf es ankommt, ist die Entropie des Gesamtsystems aus Schwarzem Loch und seiner Umgebung, in die das Schwarze Loch abstrahlt.

Gruß,
Lulu

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Assymetrie als Standard 03 Okt 2016 09:58 #8577

Servus Lulu,
danke für den Link.
Du schreibst:

Du darfst das Schwarze Loch nicht isoliert betrachten. Worauf es ankommt, ist die Entropie des Gesamtsystems aus Schwarzem Loch und seiner Umgebung, in die das Schwarze Loch abstrahlt.

Das ist mir schon klar und dachte das auch im Beitrag 8465 zum Ausdruck gebracht zu haben. Ich erinnere an mein "Honigbeispiel". Dort gibt auch der Honig Energie an die Umgebung ab, aber seine Entropie nimmt ebenfalls ab, wenn er kristallisiert.
Ich fasse für mich die bisherigen Beiträge und die Infos in deinem Link wie folgt zusammen:
Das SL hat eine höhere Entropie als z.B. sein Vorläuferstern.
Je höher die Masse und je geringer die Rotationsgeschw. des SL, umso höher die Entropie.
Verschmelzen zwei SL, so ist ihre gemeinsame "Oberfläche" größer als die der einzelnen SL. Somit ist auch die Entropie nach der Fusion größer.
Gibt ein SL über Äonen Energie in Form von Hawking-Strahlung ab, dann reduziert sich seine "Oberfläche" wieder und die Entropie nimmt wieder ab. So gesehen haben Honig und SL durchaus eine Gemeinsamkeit (vll. geht meine "Honig-SL-Analogie" noch in die Wissenschaftsgeschichte ein :lol: :lol: )
Wenn es nach Urzeiten dann verdampft (ich meine das SL, denn Honig gibt es dann schon lange keinen mehr :( ), dann steigt die Entropie allerdings wieder sprunghaft an.
Einwände? Widerspruch?

Grüße Cyborg

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