宇宙大爆炸时，宇宙的熵是否为零？争气|生命|成分|火星|地球|小行

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回顾过去，我们可以说自大爆炸以来不同的距离对应不同的时间。熵总是随时增加，但这并不意味着“大爆炸”始于零熵。实际上，熵是有限的并且相当大，并且熵密度甚至比今天更高。
宇宙最不可动摇的定律之一是热力学第二定律：在任何不与外部环境交换任何物理系统的物理系统中，熵总是会增加。这不仅对于我们宇宙内部的封闭系统，而且对于宇宙本身都是如此。如果您今天观察宇宙并将其与任何较早的时间点与宇宙进行比较，您会发现在我们整个宇宙历史中，熵一直在增加，并且还在继续增加。但是，如果我们回到最早的时代：大爆炸的最初时刻，该怎么办？如果熵一直在增加，这是否意味着大爆炸的熵为零？确实，此时此刻，宇宙已经尽可能地组织了。
【宇宙大爆炸时，宇宙的熵是否为零？】答案也许是矛盾的，不是。宇宙不仅被最大程度地组织起来，而且即使在炎热的大爆炸的最早阶段，也具有相当大的熵。而且，即使我们使用术语“无序”作为描述熵的粗略方法，术语“有组织的”也不是正确地思考它的正确方法。让我们看看这意味着什么。

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从炎热的大爆炸到今天，我们的宇宙经历了巨大的发展和演变，并将继续如此。我们整个可观测的宇宙大约是138亿年前的足球大小，但是今天，它的半径已扩展到460亿光年。（插图：NASA / CXC / M.WEISS）
当我们想到火热大爆炸最早阶段的宇宙时，我们会想象今天存在的所有物质和所有辐射，分布在一个约920亿光年的球体上，堆积成一个足球大小的体积。这个“球”非常热且致密，具有10 9个粒子，反粒子和辐射量子，其巨大能量比欧洲核子研究组织的大型强子对撞机所能达到的能量还要数十亿倍。它包含：

标准模型中的所有物质粒子；
他们所有的反物质类似物；
胶子;
中微子
光子
一切与暗物质有关的事物；
加上可能存在的任何奇特颗粒，

一切都被包装成具有巨大动能的微小体积。在约30,000个州中，这种炽热，致密，膨胀和均匀的部分（约1个部分）将成长为可观测的宇宙，在接下来的138亿年中，我们今天将生活在这个宇宙中。但是，当您考虑我们从哪里开始时，它实际上看起来像是具有很高熵的无序状态。

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早期的宇宙充满了物质和辐射，它是如此的热和致密，以至于存在的夸克和胶子并没有形成单独的质子和中子，而是保留在夸克-胶子的等离子体中。这种原始汤由粒子，反粒子和辐射组成，尽管它的熵状态低于现代宇宙，但仍然有足够的熵。图片：RHIC合作，布鲁克哈芬）
但是熵实际上是什么意思？我们通常将其称为乱序的衡量标准：地板上破损的鸡蛋比台面未破损的鸡蛋具有更大的熵；一勺冷奶油和一杯热咖啡的熵要小于它们的充分混合的熵。堆放的衣服比放在抽屉里的堆放的衣服具有更高的熵。尽管所有这些示例正确地定义了较高的熵相对较低的熵，但并不是真正使我们能够量化熵的“有序”或“无序”。
相反，应该思考-对于系统中存在的所有粒子，反粒子等，每个粒子的量子态是什么，或者在涉及到能量和能量分布的情况下允许什么量子态。熵实际测量的是，而不是像模糊的某些混乱特征那样，是：
整个系统的量子状态的可能选项数。

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如果挡板保持关闭状态，那么配置有左侧初始条件的系统的熵将小于挡板打开的情况。如果允许颗粒混合，那么有比在一半相同的温度下布置一半以上的颗粒的方法更多的方式来布置相同的平衡温度，而在每种不同的温度下，它们的一半。（插图：WIKIMEDIA鼓励用户使用HTKYM和DHOLLM）
例如，考虑上面提到的两个系统。左：中间有挡板的盒子，一个绝缘的一半是冷气，另一半是热气。右：隔板打开，整个抽屉中的气体温度相同。哪个系统的熵更大？完全混合在右侧，因为与一半具有一组特性而另一半具有不同特性时相比，有更多的方法来排序（或交换）量子状态，其中所有粒子都具有相同的特性。
当宇宙很小的时候，它就具有一定数量的粒子，并且粒子具有一定的能量分布。在这些早期阶段，几乎所有的熵都是由于辐射引起的。如果我们计算它，我们发现总熵约为S =10??k_B，其中k_B是玻尔兹曼常数。但是每次都会有能量释放的反应，例如：