Semesta yang kita tinggali ini, di mana Bumi hanya sebutir pasir di dalamnya, telah berusia hampir 14 milyar tahun dengan diameter 94 milyar tahun. Seiring usianya, luasnya terus bertambah besar dengan kecepatan 67-73 km per mpc. Setara dengan dua kali kecepatan cahaya pada sisi terjauh semesta kita. Sungguh sangat cepat sekali. Semakin tua, semesta kita ini semakin dingin. Hingga kini suhunya hanya berada di kisaran 2 kelvin saja.
Dengan menggunakan matrik FLRW kita bisa melakukan ekstraplolasi ke belakang ke masa awal kelahiran semesta dan ke depan ke akhir kehidupannya. Tentu perhitungan ini didasarkan kepada sejumlah asumsi, seperti halnya banyak perhitungan ekonomi, yaitu homogen, isotropik, dan gerak jatuh bebas.
Semesta, menurut teori inflasi kosmik, dimulai dari transformasi energi potensial tinggi di false vaccum ke energi potensial rendah di true vaccum. Peristiwa ini menghasilkan energi kinetik yang sangat besar yang bergerak merambat membentuk gelombang gravitasi primodial yang sangat besar pada kecepatan yang sangat tinggi. Kita menamai peristiwa ini sebagai Big Bang.
Pada saat itu semesta masih sepenuhnya berisi pure energy dengan suhu sangat tinggi dan densitas tinggi. Segala sesuatunya masih berada dalam skala Planck.
Semesta awal itu berada dalam suhu 10^32 kelvin, energi 10^19 GeV. Suhu dan energi yang tidak terbayangkan besarnya.
Big bang kemudian mengembang dari kondisi skala Planck dengan kecepatan 10^36 meter per detik. Lebih dari empat kali kecepatan cahaya.
Dalam waktu sekitar 3 menit saja semesta sudah seukuran jeruk medan. Suhu menurun drastis dari 10^32 K ke 10^11 K.
Semesta berubah dari kondisi pure energy ke particle sup. Gaya fundamental, lepton, dan quark sudah terbentuk, tapi belum berhasil membentuk atom bebas.
Bagaimana entropy semesta awal itu?
Kondisi makroskopik semesta yang seragam dalam sebaran energi dan suhu menunjukkan keadaan entropy yang rendah. Perbandingan energi yang tinggi yang diiringi degan suhu yang tinggi pun menunjukkan entropy yang rendah.
Tapi bila kita melihat ke kondisi mikroskopiknya, kita dapati partikel elementer bergerak bebas dengan kecepatan sangat tinggi dan memiliki energi kinetik sangat besar. Kondisi ini menghasilkan tingkat keacakan dan kekacauan yang sangat besar yang menunjukkan tingkat entropy yang tinggi.
Kondisi entropy rendah dalam skala makroskopik bertentangan dengan kondisi mikroskopik yang entropynya tinggi. Mana yang benar? Bagaimana kita memahami ini? Bagaimana melakukan rekonsiliasi dari hal ini?
Pada kondisi semesta yang suhunya menurun, maka seharusnya entropy rendah, atau harus berani kita katakan entropy menurun. Suhu tinggi secara generik berarti entropy tinggi karena memungkinkan partikel mikroskopik bergerak bebas membentuk kekacauan.
Secara umum entropy tinggi terjadi pada suhu tinggi, volume tinggi, tekanan tinggi, dan densitas tinggi.
Pada semesta yang mengalami inflasi di mana berarti volumenya bertambah besar, wajar jika dikatakan bahwa entropy semesta bertambah. Dengan kondisi entropy rendah di semesta awal.
Cosmic inflation dan accelerating expansion juga berarti tekanan yang tinggi, sehingga entropynya pun semakin bertambah. Tapi semesta awal dengan energi kinetik yang sangat besar sehingga memberikan tekanan yang besar, juga menunjukkan bahwa entropynya besar.
Ini bukan saja berbeda, bahkan bertolak belakang. Dari perspektif volume, semesta dalam kondisi entropy rendah. Tapi dari perspektif tekanan, semesta awal berada dalam kondisi entropy tinggi.
Hal yang sama terjadi pada perspektif densitas, di mana densitas tinggi pada semesta awal menunjukkan entropy yang tinggi. Ketika densitasnya semakin rendah saat ini, kita dengan terpaksa mengatakan bahwa entropy semesta seharusnya semakin rendah. Entropy yang menurun ini juga selaras dengan suhunya yang menurun. Sebagaimana telah diketahui bahwa pada suhu rendah, entropy pun rendah.
Bila kita mengacu pada Hukum III Thermodinamika yang mengatakan bahwa pada suhu mendekati nol absolut yaitu minus 273 kelvin, semua proses fisika terhenti dan entropy mencapai titik yang terendah. Nah semesta kita yang terus mendingin akibat perluasannya menuju kepada entropy yang terus menurun bukan malah bertambah. Padahal semesta sebagai sistem tertutup menurun Hukum II Thermodinamika seharusnya entropynya meningkat.
Sejumlah orang mungkin akan mengatakan bahwa semesta kita tidak bisa dipahami secara parsial begitu, tapi harus dipandang sebagai suatu sistem adiabatik.
Baik. Dalam sistem adiabatik di mana massa dan energi tidak bisa saing dipertukarkan dengan lingkungan berlaku proses reversible yang memungkinkan entropy sistem tetap. Maka, jika berarti semesta bersifat adiabatik, seharusnya entropy stabil dan tetap sejak awal kelahirannya.
Dari perspektif adiabatik, semesta memiliki entropy yang tetap. Sedangkan dari perspektif suhu dan perspektif densitas, semesta memiliki entropy yang menurun. Tapi dari perspektif volume dan tekanan, entropy semesta semakin tinggi.
