Het begon allemaal zo beloftevol. Dus ondanks de incidentele enthousiaste uitbarsting van supernova's en andere hemelse extravaganties, wordt het steeds duidelijker dat ons universum een beetje op gang komt.
De tweede wet van de thermodynamica (die over entropie) vereist dat alles na verloop van tijd naar de pot gaat - aangezien alles wat er gebeurt een kans is dat energie wordt afgevoerd.
Het universum zit vol energie en moet dat altijd blijven, maar die energie kan alleen iets interessants laten gebeuren als er een mate van thermisch onevenwicht is. Als je bijvoorbeeld een ei uit de koelkast haalt en in kokend water laat vallen, kookt het. Een nuttige en waardevolle bezigheid, ook al is het niet erg efficiënt, aangezien veel warmte van de kachel gewoon in de keuken verdwijnt, in plaats van vastgehouden te worden voor het koken van meer eieren.
Maar aan de andere kant, als je een reeds gekookt, al verwarmd ei in hetzelfde kokende water laat vallen ... nou, wat heeft het voor zin? Er wordt geen nuttig werk gedaan, er gebeurt niets opmerkelijks.
Dit is ongeveer het idee achter toenemende entropie. Alles wat er in het universum gebeurt, omvat een overdracht van energie en bij elke dergelijke overdracht gaat er wat energie verloren van dat systeem. Dus als je de tweede wet volgt tot aan zijn logische conclusie, kom je uiteindelijk uit op een universum in thermisch evenwicht met zichzelf. Op dat moment zijn er geen onevenwichtige hellingen meer om energieoverdracht te stimuleren - of om eieren te koken. In wezen zal er nooit meer iets opmerkelijks gebeuren - een staat die bekend staat als warmtedood.
Het was waar dat het vroege universum aanvankelijk in thermisch evenwicht verkeerde, maar er was ook veel potentiële zwaartekrachtenergie. Dus materie (zowel licht als donker) 'klonterde' - wat veel thermisch onevenwicht veroorzaakte - en van daaruit konden er allerlei interessante dingen gebeuren. Maar het vermogen van de zwaartekracht om nuttig werk aan het universum bij te dragen, heeft ook zijn grenzen.
In een statisch universum is het eindpunt van al dit samenklonteren een verzameling zwarte gaten - beschouwd als objecten in een staat van hoge entropie, omdat alles wat ze bevatten zich niet langer bezighoudt met energieoverdracht. Het zit daar gewoon - en, afgezien van wat gefluister van Hawking-straling, zal het daar gewoon blijven zitten totdat uiteindelijk (in een googol of zo jaren) de zwarte gaten verdampen.
De inhoud van een uitbreidend universum bereikt misschien nooit een staat van maximale entropie omdat de uitbreiding zelf de waarde van maximale entropie voor dat universum verhoogt - maar je krijgt nog steeds niet veel meer dan een verzameling geïsoleerde en verouderende witte dwergen - die uiteindelijk bruisen eruit en verdampen zichzelf.
Het is mogelijk om de huidige entropie van ons universum te schatten door de verschillende componenten op te tellen, die verschillende niveaus van entropie hebben. Bovenaan de schaal zijn zwarte gaten - en onderaan zijn lichtgevende sterren. Deze sterren lijken lokaal enthalpie te zijn - waar bijvoorbeeld de zon de aarde verwarmt, waardoor hier allerlei interessante dingen kunnen gebeuren. Maar het is een in de tijd beperkt proces en wat de zon meestal doet, is energie uitstralen naar lege ruimte.
Egan en Lineweaver hebben onlangs de huidige entropie van het waarneembare universum opnieuw berekend - en hebben een waarde verkregen die een orde van grootte hoger is dan eerdere schattingen (hoewel we het hebben over 1 × 10104 - in plaats van 1 × 10103). Dit is grotendeels het resultaat van het opnemen van de entropie die is bijgedragen door recentelijk erkende superzware zwarte gaten - waarbij de entropie van een zwart gat evenredig is met de grootte.
Dit suggereert dus dat ons universum iets verder op weg is naar warmtedood dan we eerder dachten. Geniet ervan terwijl je kunt.
Verder lezen: Egan, C.A. en Lineweaver, C.H. (2010) Een grotere schatting van de entropie van het heelal http://arxiv.org/abs/0909.3983
