Die Bildung der Galaxien und der 2. Hauptsatz

 

 

 

Warum ist die Materie nicht gleichmäßig im Universum verteilt, sondern zu Galaxien, Sternen und Planeten zusammengeballt? Warum ist unser Universum so „körnig“?

 

 

 

Nach der gängigen Lehrmeinung der Astro-Physiker haben sich die Galaxien, die Sonnen und die Planeten durch "Akkretion" gebildet:

 

Am Anfang war unser Universum mit einer sehr sehr „dünne“ Wolke aus mikroskopisch kleinen Staubteilchen gleichmäßig ausgefüllt.

 

10 Milliarden Jahre nach dem Urknall sollen sich die kosmischen „Staubwolken“ (was immer das auch waren) durch die „Schwerkraft“ zu immer größeren „Brocken“ zusammen geballt haben. (Bildlich könnte man sagen: “Die Mayonnaise ist geronnen“) Die Astro-Physiker nennen das „Akkretion“. Durch immer höhere Verdichtung und den hohen Druck zündeten diese Brocken irgendwann zu „Wasserstoff-Fusions-Reaktoren“, zu Sonnen.

Auch die Erde soll so vor 4 Milliarden Jahren entstanden sein. 1 Milliarde Jahre nachdem die Sonne durch Zusammenklumpen von kosmischem Staub entstand.

 

 

 

 

Und nun das Unerklärliche:.

 

Dieser Vorgang -praktisch eine umgekehrte Explosion- ist thermodynamisch nicht möglich!

 

 

Der amerikanische Physiker Paul A. Tipler schreibt in seinem Lehrbuch „Physik“ (dem „Tipler“ der MINT-Studenten): auf Seite 603:
„Es gibt keinen Prozess, durch den die Entropie des Universums abnimmt.“

 

Aber: Durch die Konzentration der Staubwolken hat sich logischerweise die Ordnung erhöht, d.h. die Unordnung (= Entropie!) verringert.

 

Nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik muss innerhalb eines „abgeschlossenen Systems“ die Entropie zunehmen. In einem abgeschlossenen System kann an einer Stelle „Ordnung“ nur zunehmen, wenn sich an einer anderen Stelle dieses Systems die „Unordnung“ vergrößert. Für „Unordnung“ benutzt der Physiker den Ausdruck „Entropie“.

 

 

Hier einige Erklärungen für den „Nicht-Physiker:

 

„Die Entropie nimmt ab“ heißt nichts anderes als „die Unordnung nimmt ab“; d.h. „die Ordnung nimmt zu“.

 

Wenn ich den Staub meiner Wohnung mit dem Besen zu einem Häufchen zusammen kehre, vergrößert sich die Ordnung der Staubkrümel. Ich muss Arbeit dafür leisten. In meinem Körper vergrößert sich dafür die Unordnung. Ich fange an zu schwitzen!

  

Es ist durchaus nicht so, dass alle Vorgänge in die Richtung ablaufen, dass sich die Unordnung (die Entropie) vergrößert. Der 2. Hauptsatz gilt nur in einem abgeschlossenen System. In einem Teilbereich dieses Systems kann sich durchaus die Ordnung erhöhen. Aber dafür muss aus einem anderen Teilbereich des Systems Energie zugeführt wird. Und die entsteht nur, wenn sich dort die Entropie vergrößert.

 

Beispiel: Wenn meine Enkel aus vielen Lego-Steinchen eine Burg zusammenbauen, brauchen sie dafür „Energie“. Niemand hat bisher beobachtet, dass sich aus dem Haufen ungeordneter Lego-Steinchen von selbst ein Haus zusammensetzt. Der umgekehrte Vorgang –wir nennen ihn Zerfall- ist dagegen alltäglich. Der menschliche Körper ist ein hochgeordneter Zell-Verbund. Dieser zerfällt in seine Einzelteile, wenn man stirbt, wenn keine Energie mehr zugeführt wird. Und zwar „von selbst".  Selbst die Pyramiden zerbröseln im Laufe der Jahrtausende,

 

Wenn man einige Esslöffel Zucker in einem  Glas verrührt, lösen sich die Kristalle auf. Aus dem geordneten Zuckerkristall (hohe Ordnung = geringe Entropie) werden ungeordnete Zuckermoleküle, die nicht mehr fest in einem Kristall-Gitter sitzen, sondern wild im Wasser herumschwimmen.

 

So weit so gut: Das ist der 2. Hauptsatz.

 

Aber, wenn man das Glas lange genug stehen lässt, bilden sich aus der konzentrierten Zuckerlösung feste Zuckerkristalle. Die Ordnung im Glas hat sich also erhöht; d.h. die Entropie hat abgenommen. Das geht aber nur, weil außerhalb des Glases die Unordnung (die Entropie) zugenommen hat. Diese Zunahme der Entropie zeigt sich dadurch, dass bei der Kristallisation Wärme frei wird.Und zwar die gleiche Menge, die zum Schmelzen der Kristalle benötigt wird.

 

Auch die Taschenwärmer oder Wärmekissen (luftdicht verschweißte kleine Kunststoffbeutel), funktionieren nach dem gleichen Prinzip. Man startet die Wärmeproduktion, indem man das in der Flüssigkeit eingeschweißte Stahlplättchen ("Knackfrosch") durchbiegt. Binnen Sekunden verfestigt sich die Flüssigkeit, die Temperatur im Beutel steigt um etwa 35 Grad . Das ist die Wärme, die man vorher zum Schmelzen des Inhaltes (Natriumacetat-Trihydrat) "hineingesteckt" hat.

Nach einer ähnlichen Methode werden in einer kalten Nacht die Blüten der Obstbäume geschützt: Man beregnet sie. Um die Blüten bildet sich aus dem Wassernebel ein Eispanzer. Durch die entstehende "Kristallisations-Wärme" bleibt die Temperatur bei 0 Grad, auch wenn die Luft minus 15 Grad hat. Und 0 Grad halten die Blüten schon mal eine Nacht aus. Und die Obsternte ist gerettet.)

 

 

Wo zum Teufel hat sich als treibende Kraft für die Bildung der Galaxien und Sonnen im Weltall die Unordnung vergrößert? Ist das die berühmte „Dunkle Materie“, von der niemand weiß, wo und was das überhaupt ist? Ist das Universum vielleicht doch kein geschlossenes System? Gibt es ein weiteres Universum?

 

Oder gilt der 2. Hauptsatz nicht universell?