Entropie und Hitzetod

Die Entropie ist eines der fundamentalsten Konzepte der Physik und beschreibt das Maß an Unordnung in einem System. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie eines geschlossenen Systems niemals abnehmen kann. In kosmologischer Hinsicht führt dies zur Vorhersage des Hitzetods (Heat Death): einem Zustand, in dem das gesamte Universum die maximale Entropie erreicht hat und keine nutzbaren Energiegradienten mehr existieren.

Im Hitzetod-Szenario existieren weder Sterne noch Planeten, weder chemische Reaktionen noch Strukturen. Das Universum ist ein gleichförmiges Bad aus Photonen und subatomaren Teilchen bei einer Temperatur knapp über dem absoluten Nullpunkt. Weder Prozesse noch Stoffwechsel oder Denken wären dann noch möglich. Es ist das Ende aller Komplexität.

Wie genau dieses Ende aussieht, hängt von der langfristigen Entwicklung des Universums ab. Seit der Entdeckung der beschleunigten Expansion 1998 durch Beobachtungen ferner Supernovae gilt der Hitzetod als das wahrscheinlichste Endszenario. Ein Kosmos mit Dunkler Energie treibt Galaxienhaufen so weit auseinander, dass sie jeden kausalen Kontakt verlieren, während Sterne verlöschen und selbst Schwarze Löcher über unvorstellbare Zeiträume durch Hawking-Strahlung verdampfen. Alternativen wie der Big Rip oder ein erneuter Kollaps zum Big Crunch gelten heute als weniger wahrscheinlich.

Isaac Asimovs Kurzgeschichte The Last Question (1956) gilt als die klassische SF-Behandlung dieses Themas. Über Äonen hinweg stellt die Menschheit einer immer mächtigeren KI die gleiche Frage: Kann die Entropie umgekehrt werden? Die Antwort kommt erst, als das Universum bereits erloschen ist. Der Physiker Freeman Dyson näherte sich derselben Frage 1979 wissenschaftlich in seinem Aufsatz Time without end: Wenn ein Organismus seinen Stoffwechsel immer weiter verlangsamt, ließe sich mit endlicher Energie theoretisch unendlich viel subjektive Zeit zum Denken gewinnen. Neuere Berechnungen zur Dunklen Energie relativieren diese Hoffnung, der Gedanke blieb dennoch einflussreich.

Stephen Baxters Xeelee-Sequenz, Alastair Reynolds' House of Suns und Greg Egans Schild erzählen jeweils von Zivilisationen, die gegen das Ende des Universums kämpfen oder es über Jahrmillionen hinweg überdauern.

Die Entropie hat in der SF auch metaphorische Kraft: Sie steht für Verfall, Vergänglichkeit und die Unausweichlichkeit des Endes. Zivilisationen, die das Sterben des Universums aufhalten wollen, gehören zu den ergreifendsten Motiven der kosmologischen Science Fiction.