Hello,
Comment peut on expliquer que l'univers se soit organisé et structuré si l'entropie ne peut qu'augmenter ? De ce que nous savons de l'univers primordial avec le rayonnement fossil pourquoi il y a des galaxies, etoiles et planettes au lieu d'y avoir une vaste etendue de quark et d'electrons ?
C'est une bonne question. Effectivement, au plan thermique, la matière est dans un état d'entropie maximal, au début. Jamais l'univers ne sera aussi lisse, bien mélangé et thermiquement à l'équilibre que dans les tous premiers temps de l'expansion avec des écarts de température qui n'excèdent pas ΔT/T ~ 10-5 au moment du découplage (à l'émission du rayonnement de fond) !Envoyé par Projet2501
La réponse à cette énigme fait intervenir une autre source d'entropie, l'entropie gravitationnelle. C'est elle qui change complètement la donne, car elle est à son niveau minimal au moment sus cité. En effet, ce qui constitue l'entropie maximale d'un gaz dans une enceinte où on ignore la gravité (le gaz se répand uniformément) constitue l'entropie minimale pour la gravité. Intuitivement, on peut définir l'entropie comme ce qui résulte d'un système quand il a fourni un travail. Moins il a d'entropie, plus il est à même de travailler. Pour la gravité, "travailler" c'est faire tomber la matière et rapprocher les centre de masse. Deux astres au loin forment un système d'entropie minimale. Ils se rapproche et fusionnent : de l'énergie est dégagée, le système a travaillé. L'état d'entropie gravitationnelle maximal est atteinte quand tout forme un trou noir.
L'inflation initiale a dispersé la matière de manière quasi-uniforme dans un volume immense. Avec juste de minuscules inhomogénéités qui vont pouvoir initier une instabilité gravitationnelle. L'entropie gravitationnel est proche de zéro, cad qu'il y a plein d'énergie libre gravitationnelle, la gravité n'a qu'une seule envie, faire s'effondrer toute cette matière sur elle même pour former de grande structure, ce qui va la faire travailler, chauffer du gaz par compression, le faire rayonner et produire des photons qui vont s'ajouter au bain de photons ambiant.
La deuxième source d'énergie libre, capable à son tour de travailler pour produire de l'entropie, provient du fait que la matière a été "cuite" trop rapidement lors des fameuses trois premières minutes de l'Univers, du fait de la rapidité de l'expansion pour atteindre le stade d'équilibre de la matière nucléaire, à 60 nucléons. Les 3/4 de la matière baryonique se présente sous forme de protons, capables de fusionner pour former de l'hélium-4 ou au delà. Cela permet aux structure liées (les étoiles) de dégager de l'énergie sous forme de rayonnement.
Il est intéressant de noter que tout ceci représente en définitive peu de chose. Si on comptabilisent la quantité de photons ajoutée à l'univers par le travail des quatre forces de l'univers lors de la formation des grande structure et du fait de tous les processus stellaires, cela ne représente qu'environ 1/1000e de l'entropie totale représentée par la démographie des photons du CMB. Au premier ordre, l'entropie de l'univers n'a pas varié depuis le découplage.
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