Hrozí vesmíru tepelná smrt? Nebo platí zákon zachování entropie?

V obecném povědomí je 2.zákon termodynamický, který říká, že se entropie objektů zvyšuje, např. hrníček se může rozbít, ale nemůže se sám spojit zpátky do původního stavu. Zákon zachování entropie musí být tedy nesmysl. Opravdu?

Kdy vlastně má 2. věta (zákon) termodynamická platit? Obvykle se formuluje, že platí pro samovolné procesy. Třeba česká Wiki tvrdí toto: "Spontánní procesy v uzavřených soustavách vždy odpovídají nárůstu entropie." Kde ale ve vesmíru existují uzavřené procesy? Snad vůbec nikde. Například o gravitaci je známo, že ji není možné odstínit. Světlo snadno zastavíte rukou, ta je neprůsvitná. Ale ničím nelze odblokovat gravitační pole. Z toho ale vyplývá, že ve vesmíru vlastně neexistuje žádný izolovaný objekt. Nebýt této neizolovanosti, pak by za působnosti 2.zákona byla záhada, kde se vzaly hvězdy a planety, tyto organizované objekty, které vznikly samovolně! Vznikly působením vlastního gravitačního pole z plynů ve vesmírů nebo z vesmírného "kamení" a prachu v případě některých planet. Že mohou být organizační procesy samovolné, je známo dávno. Dokonce za samoorganizační procesy v chemii dostal Ilja Prigogine už v roce 1977 Nobelovu cenu. Nevypadá to, že by v našem vesmíru fungovala dezintegrační tendence tak všeobecně, jak se nejednou tvrdí se smělým čelem.

Ono vůbec jasné pochopení toho, co je to entropie, trochu chybí. Termodynamická energie, tento podíl teplené energie a teploty, se těžko chápe ve zcela stejném smyslu jako třeba informační entropie v podání Clauda Shannona. V jeho pojetí je informace v podstatě opak entropie, tedy ji lze též označit za negentropii. Tady ale může nastat problém. Ve fyzice je totiž (i když zatím vágně) popisován zákon zachování informace, který je údajně velmi spolehlivý, podobně třeba jako zákon zachování energie. Formulaci tohoto zákona snad ani nelze nalézt (jedině snad pro kvantovou informaci), ale byla to ústřední představa v bitvě mezi Stephenem Hawkingem a Lonardem Susskindem, který se vedl o tzv. paradox černé díry. Ten spočíval v tom, že vše, co spadne do černé díry, v ní zmizí, a s tím zmizí z vesmíru i nějaké množství informace. Susskind prokázal svou genialitu a nad Hawkingem po mnoha letech zvítězil, což veřejně uznal i Hawking. (Ten ostatně není až tak neskutečně geniální, aby byl srovnáván třeba s Einsteinem, jak se prodává v médiích. Viz třeba: Byl Stephen Hawking tak geniální jako Albert Einstein?) Současná představa je, že se tato informace zachování na horizontu černé díry, že tam "ztuhla" zastavením času.

Jestliže se ale informace zachovává, tedy zachovává se negentropie, musí být i entropie pořád stejně, nemůže se ztrácet! Toto lze také podpořit úvahou, že informace, tedy negentropie, je vlastně rozdíl, spád, který je zdrojem pohybu, energie. A pro tu je zákon zachování ověřen. (Např. kdyby byla všechna písmena stejná, ne rozdílná, nenesla by žádnou informaci.) Ano, jsou to úvahy dost vágní, hypotetické. Mám je v hlavě už mnoho let a nikdy nebyl čas se do přemýšlení nad tímto problémem pořádně pustit. Berte tyto úvahy tedy spíše jen jako brainstorming. Ale napadlo mě, že se informace a tedy entropie jen přesouvá, neztrácí. Třeba u tepla si dva různě teplé objekty začnou teplo vyměňovat, rozdíl teplot mezi nimi se snižuje, entropie roste, ale rozdíly mezi pohyby molekul či atomů souhrnně obou objektů se zvyšují, statistické rozdělení rychlosti částic se stává strmějším. (Neg)entropie se přesouvá mezi strukturními úrovněmi, tady z úrovně těles na úroveň částic.

Tyto úvahy se stávají o něco nadějnějšími, když člověk nalezne třeba právě níže uvedenou formulaci v učebnici, třebaže vydané Jihočeskou univerzitou pro střední školy: "Zákonem zachování informace se zde myslí princip, kdy z úplné znalosti jednoho stavu systému (např. vesmíru), tedy ze znalosti všech vlastností jednotlivých elementárních částic v daném okamžiku lze jednoznačně odvodit stav předchozí nebo následující (bez ohledu na to, jestli my jako pozorovatelé někdy můžeme tu úplnou znalost získat, jako že nejspíš ne). Takový princip jinde ve fyzice funguje, tak by bylo škoda, aby jej kazily právě černé díry." Takové zmínky o zákonu zachování informace jsou ale výjimečné a těžko ho najdete exaktně formulovaný a empiricky ověřený.

Ale i kdyby zákon růstu entropie nakrásně platil, tak pokud se vrátíme k jeho podmínce platnosti, samovolnosti, tedy že platí pouze, když nepůsobí žádné vnější podněty, máme malý problém. Copak na náš vesmír nepůsobí nic zvenku? A odkud se tedy bere temná energii, která náš vesmír nafukuje stále rychleji a přidává mu tedy i hmotnost. Ta tvoří dokonce většinu našeho vesmíru. A je docela možné, že i temná hmota se nenalézá v našem vesmíru, ale mimo něj, tedy nenechává náš vesmír vyvíjet samovolně (viz třeba Jsou temná hmota a temná energie vůbec v našem vesmíru?). Vždyť byla zřejmě "krystalizačním centrem" galaxií ve vesmíru.