宇宙膨脹是否屬於熵減？

04-03

就把宇宙當孤立體系看，宇宙膨脹不應該是熵減嗎？那熱力學第二定律呢？
從奇點開始，宇宙膨脹溫度慢慢降低再從夸克到原子核到原子再到各種氣體啊塵埃啊微粒啊在引力作用下形成星系和恆星，那整個宇宙不是更有序了嗎？
昂？

對於能否把整個宇宙看作前述的孤立系統，許多人是持懷疑態度的。自從60年代後期發現均勻的3K宇宙背景輻射以來，大爆炸宇宙理論逐漸被人們所接受。根據這種觀點，宇宙早期溫度極高、密度極大，它的物質成分也是簡單的，主要包含極高溫度的輻射和某些種類的粒子。宇宙在膨脹。隨著宇宙的膨脹，它的密度減少、溫度下降。3K背景輻射是宇宙早期的遺迹。與熱寂論的預言不同，大爆炸宇宙論認為，宇宙的演化方向是從物質分布為均勻的狀態演化到非均勻、有結構的狀態。宇宙膨脹是引力理論的一個結果。在宇宙範圍，引力是主導的。例如，由自身物質引力維繫的系統（宇宙間的天體大多是這樣的系統）放出能量時，其溫度升高，具有負的熱容量。由具有正熱容和負熱容系統構成的體系實際上不存在熱力學意義上的平衡態。又如，原來密度均勻的物質由於漲落可產生密度差，在引力佔主導的條件下，高密度區域會吸引更多的物質而使密度變得更高，更多的物質會逃離低密度區而使密度變得更低。各種星體可能是通過這種非均勻化過程聚集而成的。經典熱力學的結論是不考慮引力，在靜態空間下證明的，不適用於引力佔主導地位的膨脹宇宙。
汪志誠《熱力學統計物理》

這個問題我也想不通，大爆炸初期系統高度均勻，高溫，高密度。大爆炸的過程中顯然物質獲得了更多的引力勢能，且變得有序了。如果不是熵減，則一定有能量輸入。

引起大爆炸的原因，或者說能量從哪裡來。暗能量？初期注入了大量的能量引發暴漲和大爆炸，目前仍然在主導膨脹。

補充一下類似疑惑，不光是熵的問題。希望高手解答。

宇宙膨脹是空間的膨脹，空間膨脹引起的星系加速遠離，是否對應著系統動能增加？能量從何處來？可觀測宇宙邊界處星系近光速遠離，有近乎無窮的動能？——個人傾向於空間膨脹的速度增加不改變系統動能。

另外距離增加引起的引力勢能呢？這個不增加有點說不過去——距離實打實增加了，也就是說可觀測宇宙的內能是否一直在增加？外界有能量輸入？

宇宙膨脹是否屬於熵減？

1991年，劍橋大學出版社出了一本會議論文集，叫做《Physical Origins of Time Asymmetry》。其中霍金說1985年他那時提出了宇宙的無邊界起源假說，經過一番複雜的推理和計算，霍金認為，宇宙膨脹的時候熵是增加的，而宇宙收縮的時候熵是遞減的，後來才發現他們給方程設定的邊界條件有問題，因此熵是不減的。

如何深入淺出地解釋熵、宇宙和時間的關係？

我們所處的宇宙正不斷向外膨脹，這也就是說，整個宇宙的熵增作用是大於熵減作用的。在這樣的系統中，一定存在正熵和局部的耗散結構。但是在哪個局部出現耗散結構是偶然的。因為減熵是要耗費能量的，而且消失的能量無法一直得到補充。所以，儘管在一個局部能夠偶然地出現耗散結構，但是這種結構卻必然會消失。

宇宙正不斷向外膨脹，整個宇宙的熵增作用是大於熵減作用的

題主是否對熵的概念有什麼誤解？

熵（entropy）：反映系統無序程度的物理量，在系統形狀不受影響的情況下，系統可以重新排練的方式越多，熵越大。
來自知乎專欄「從零開始的天體物理學」

專欄『從零開始的天體物理學』

構成宇宙的所有事物都在熵增，要是宇宙熵減。那還了得？

是熵增。宇宙膨脹使原本集中的不均勻的宇宙變的越來越分散和均勻，熵值在增加。

這個問題目前為止還無法解決，如果暗能量、暗物質存在，當各物質的萬有引力所引發的引力勢能大於物體做布朗運動的動能，宇宙是熵減的；反之，則相反。

熵的定義是什麼，正比其微觀狀態數吧，膨脹體積增大，是熵增應該。當然溫度在降低是熵減，但兩者相加應該是增加。

既然題主的研究對象是宇宙，那就不能把視角放在夸克乃至恆星星繫上了，局部的有序度提高了不會影響宇宙整體熵增的吧？

熵不可逆，這違反熱力學第二定律，打個比方，當你往咖啡裡面倒上牛奶，過段時間後，它的顏色就會混合在一起變成新顏色，而你還能將他兩分開嘛？