Comments 20
В этом году это удалось двум группам из ФРГ.
«Федеративной Республики Германии»? Ах, да, стрела времени…
Итак, энтропия растет со временем.
Проблема в том, что термин «энтропия» уж очень многоплановый, имеющий свое определение в нескольких дисциплинах (например, в термодинамике и теории информации). Если же исходить из самого общего определения «энтропия — это мера неупорядоченности системы», то почему же энтропия растет со временем? Это аксиома (точнее 2-е начало термодинамики) или наблюдаемый факт? В реальном мире, той части Вселенной, которая доступна нашему наблюдению, я вижу обратную картину.
Наша планета в частности: если сравнить ее в момент миллиарда так 4 назад (раскаленный шар) и ее текущее состояние (разумная жизнь, цивилизация, интернет, ракеты и компьютеры) — система перешла в менее упорядоченное состояние? Аналогично космос: из облаков газа образовались галактики, звезды, планеты — это тоже рост энтропии? На каких основаниях описанные изменения признаны «ростом энтропии»?
UFO just landed and posted this here
Они были возможны из-за того, что когда-то во Вселенной было очень мало энтропии. Почему никто точно не знает.
Буду очень признателен за ссылки или мысли по данному вопросу. Это постулируется (исходя из 2-го начала) или существуют какие-то космологические наблюдения, подтверждающие, что 13 миллиардов лет назад во Вселенной было меньше энтропии (чем сейчас)?
UFO just landed and posted this here
Короткое упоминание есть здесь.
Вопрос про энтропию очень глубокий и тут надо быть аккуратным. Есть следующие моменты.
1. Энтропия энтропии рознь. Впервые она (вообще говоря, не сама энтропия, а ее изменение) вводится в термодинамике. Фраза «энтропия растет со временем» это, вообще говоря, перефразированное второе начало термодинамики, которое постулируется. Это обобщение того, что мы наблюдаем — оно не выводится и не доказывается.
2. Термодинамическая энтропия растет лишь в замкнутых системах. По большому счету, единственная замкнутая система — это Вселенная. Поэтому локально энтропия может уменьшаться, постулату это не противоречит.
3. Другие определения энтропии (через ансамбли, информационное и т.п.), могут сильно отличаться от термодинамического. Поэтому второе начало к ним, вообще говоря, неприменимо. Скажем, в рассуждении Хокинга про память на самом деле считается не информационная, а термодинамическая энтропию памяти. Ну и сколько энергии ушло на ее перезапись.
1. Энтропия энтропии рознь. Впервые она (вообще говоря, не сама энтропия, а ее изменение) вводится в термодинамике. Фраза «энтропия растет со временем» это, вообще говоря, перефразированное второе начало термодинамики, которое постулируется. Это обобщение того, что мы наблюдаем — оно не выводится и не доказывается.
2. Термодинамическая энтропия растет лишь в замкнутых системах. По большому счету, единственная замкнутая система — это Вселенная. Поэтому локально энтропия может уменьшаться, постулату это не противоречит.
3. Другие определения энтропии (через ансамбли, информационное и т.п.), могут сильно отличаться от термодинамического. Поэтому второе начало к ним, вообще говоря, неприменимо. Скажем, в рассуждении Хокинга про память на самом деле считается не информационная, а термодинамическая энтропию памяти. Ну и сколько энергии ушло на ее перезапись.
Насколько мне известно, замкнутой ли системой является Вселенная — вопрос в естествознании открытый (и вряд ли вообще решаемый в рамках науки, больше похоже что это вопрос философии, гносеологии).
Если 2-е начало термодинамики постулируется, и применимо лишь к замкнутым (не существующим в реальном мире) системам, почему термодинамическая стрела времени принята научным сообществом как одна из моделей времени? Парадокс: модель времени призвана ответить на вопрос «почему время течет в одну сторону?», но как она может на него ответить, будучи весьма далекой от реального «положения дел»?
Если 2-е начало термодинамики постулируется, и применимо лишь к замкнутым (не существующим в реальном мире) системам, почему термодинамическая стрела времени принята научным сообществом как одна из моделей времени? Парадокс: модель времени призвана ответить на вопрос «почему время течет в одну сторону?», но как она может на него ответить, будучи весьма далекой от реального «положения дел»?
Насколько я понимаю, во втором начале термодинамики речь идет не о замкнутых системах и не об энтропии. Энтропия вводится отдельно, после чего второе начало может быть распространено и на нее. Вот для этого придется использовать тот факт, что система замкнута.
Ну и несмотря на то, что идеально замкнутых систем не существует, к ним можно приблизиться. Скажем, теплоизолировать систему. Или же попросту учесть окружающую среду как один внешний объект и аккуратно учесть все потоки тепла к нему/от него.
Ну и несмотря на то, что идеально замкнутых систем не существует, к ним можно приблизиться. Скажем, теплоизолировать систему. Или же попросту учесть окружающую среду как один внешний объект и аккуратно учесть все потоки тепла к нему/от него.
Вообще говоря, всякие модели времени и разговоры о времени в большинстве случаев не являются научными. Наверное потому, что время просто тяжело определить, а понимать его можно по-разному и научное сообщество не определилось с универсальным определением и пониманием времени. Следовательно и разговоры о времени (в контексте стрел времени, психологического времени и т.д.) не являются научными.
Согласен. Научно то, что можно проверить экспериментом, описание фундаментальных категорий бытия проверить весьма сложно. Это то, что идет до науки, выходит за ее пределы (можно сказать «метанаука»). И меня, человека посветившего всю жизнь исследованию времени, периодически спрашивают: а это вообще все научно? Ответить «да» — это, как показано выше, не вполне корректно (исходя из общепринятого понимания науки, мое личное мнение иное). Ответить «нет» — и человек придет к выводу, что значит это не правда, т.к. в сознании большинства наука — единственный источник достоверных знаний (точнее даже вообще знаний, о других формах познавательной деятельности не все знают). А философия — это наука?)
Философия, конечно, не наука, в общем.
Однако, с моей точки зрения, аналитическая философия в частности — «хорошая философия», позволяющая чувствовать себя понимающим почти всё (а что ещё нужно?).
Вся остальная философия же сводится к проблемам языка.
Хотя, конечно, даже это означает, что такая философия не может быть интересной или она «плоха». Я вижу призвание философии в «затыкании дыр неведения» в нашей голове. Если какая-то философия «затыкает» эти дыры хорошо, значит она выполняет свою функцию хорошо.
Однако, с моей точки зрения, аналитическая философия в частности — «хорошая философия», позволяющая чувствовать себя понимающим почти всё (а что ещё нужно?).
Вся остальная философия же сводится к проблемам языка.
Хотя, конечно, даже это означает, что такая философия не может быть интересной или она «плоха». Я вижу призвание философии в «затыкании дыр неведения» в нашей голове. Если какая-то философия «затыкает» эти дыры хорошо, значит она выполняет свою функцию хорошо.
Проблема в том, как определить «затыкает ли»? Например, над тем, что такое время люди размышляют веками, т.е. дыра в данном случае огроменная. Пользуемся временем постоянно (если так можно сказать), время так или иначе присутствует во всех науках (но везде определяется по-разному) — а общего определения, так все-таки, что такое время — его нет. Понятие многогранное, и именно так (соединяя взгляды на время с разных точек зрения, в т.ч. разных наук) я стараюсь раскрыть его природу. Допустим, я изложу свои наработки в виде статьи или книги, и предложу вам для ознакомления — как вы будете оценивать истинность, достоверность, «хорошая» ли это философия?
Как и всё остальное — субъективно. Понятия «истинность», «достоверность», тут наверное не применимы. Говоря о философии как способе сделать так, чтобы человек перестал задаваться некоторым вопросом, т.е. нашёл ответ на него (для себя, понятно), можно сказать, что и религия в аспекте объяснения смерти и некоторых других вопросов выполняет ту же функцию.
Вообще, конечно, не о чем говорить, пока нет этих ваших наработок. Напишите статью про время на Geektimes!
Вообще, конечно, не о чем говорить, пока нет этих ваших наработок. Напишите статью про время на Geektimes!
Определение энтропии в термодинамике и теории информации, в общем-то, одинаковы с точностью до множителя. На википедии есть даже отдельная статья про их сравнение.
Что касается неубывания энтропии в замкнутых системах, то это действительно второе начало термодинамики и как бы аксиома. Но, как и с другими аксиомами в физике, ее принимают, потому что до сих пор неизвестно опытов, ее опровергающих. Другими словами, она очень хорошо работает в измеряемых экспериментах и ведет ко многим следствиям, которые тоже очень хорошо работают. С другой стороны, почему наша планета выглядит так, как будто энтропия убывает, непонятно. Может быть, закон становится неприменимым. Может быть, это всего лишь флуктуация. Кроме того, планета—не замкнутая система, как заметили в комментариях выше. Лично мне еще нравится идея о том, что это спекуляция, основанная на интуитивных соображениях. И что мы действительно двигаемся к состоянию с максимальной энтропией.
Есть отличная иллюстрация того, как интуитивные суждения о том, где больше беспорядка, а где меньше, могут не работать. Она называется entropy-driven phase transition. На википедии отдельной статьи пока нет, есть упоминания и смежная статья. Но в открытом доступе есть свежая кандидатская диссертация 2012 года из Дании. Дело в том, что если взять много твердых шариков, положить их в коробку, и дать шарикам летать и сталкиваться в невесомости, то—если их доля объема в коробке была от ~54% до ~61%—они станут как будто бы напоминать кристалл (хоть и будут летать). Это можно наблюдать уже на обложке диссертации. Эта кристаллическая структура—действительно состояние с максимальной энтропией для шариков. Такая структура дает меньше свободы в глобальном порядке, но дает больше свободы в локальных смещениях шариков вокруг узлов кристаллической решетки.
Что касается неубывания энтропии в замкнутых системах, то это действительно второе начало термодинамики и как бы аксиома. Но, как и с другими аксиомами в физике, ее принимают, потому что до сих пор неизвестно опытов, ее опровергающих. Другими словами, она очень хорошо работает в измеряемых экспериментах и ведет ко многим следствиям, которые тоже очень хорошо работают. С другой стороны, почему наша планета выглядит так, как будто энтропия убывает, непонятно. Может быть, закон становится неприменимым. Может быть, это всего лишь флуктуация. Кроме того, планета—не замкнутая система, как заметили в комментариях выше. Лично мне еще нравится идея о том, что это спекуляция, основанная на интуитивных соображениях. И что мы действительно двигаемся к состоянию с максимальной энтропией.
Есть отличная иллюстрация того, как интуитивные суждения о том, где больше беспорядка, а где меньше, могут не работать. Она называется entropy-driven phase transition. На википедии отдельной статьи пока нет, есть упоминания и смежная статья. Но в открытом доступе есть свежая кандидатская диссертация 2012 года из Дании. Дело в том, что если взять много твердых шариков, положить их в коробку, и дать шарикам летать и сталкиваться в невесомости, то—если их доля объема в коробке была от ~54% до ~61%—они станут как будто бы напоминать кристалл (хоть и будут летать). Это можно наблюдать уже на обложке диссертации. Эта кристаллическая структура—действительно состояние с максимальной энтропией для шариков. Такая структура дает меньше свободы в глобальном порядке, но дает больше свободы в локальных смещениях шариков вокруг узлов кристаллической решетки.
*из Голландии
Интересные мысли! Кстати, почитайте (если еще не читали) о синергетике Пригожина, он показал принципы самоорганизации систем, которая возникает при определенных условиях, в первую очередь открытость, нелинейность.
Если развить мысль про шарики дальше, проводя аналогию с Землей, получается два фундаментально разных подхода к осмыслению этого вопроса:
1. Все дело в том, что в природе нет замкнутых систем, поэтому планета, солнечная система, галактика и т.д. меняются в направлении снижения энтропии. Тут опять-таки могут возникнуть разночтения термина, поэтому лучше скажу «становятся более упорядоченными, сложными, организованными».
2. Если в итоге переход шариков в кристалл более вероятен, чем в какую-то аморфную массу, то да — энтропия возрастает, даже если система не замкнута, а «интуитивное неприятие» этого можно объяснить сумасшедшей мыслью: получается, что кристаллическая структура уже заложена в систему (геометрия шаров, электромагнитные взаимодействия, соотношения базовых констант — я не знаю, во что именно). Т.е. 2-е начало соблюдается (в «информационной» трактовке: переход только в более вероятное состояние), но это более вероятное состояния является при этом и более организованным, сложным (за счет неких фундаментальных законов природы, обеспечивающих самоорганизацию, результат которых — невероятно сложная в сравнении с облаком газа организованность окружающего мира).
Если развить мысль про шарики дальше, проводя аналогию с Землей, получается два фундаментально разных подхода к осмыслению этого вопроса:
1. Все дело в том, что в природе нет замкнутых систем, поэтому планета, солнечная система, галактика и т.д. меняются в направлении снижения энтропии. Тут опять-таки могут возникнуть разночтения термина, поэтому лучше скажу «становятся более упорядоченными, сложными, организованными».
2. Если в итоге переход шариков в кристалл более вероятен, чем в какую-то аморфную массу, то да — энтропия возрастает, даже если система не замкнута, а «интуитивное неприятие» этого можно объяснить сумасшедшей мыслью: получается, что кристаллическая структура уже заложена в систему (геометрия шаров, электромагнитные взаимодействия, соотношения базовых констант — я не знаю, во что именно). Т.е. 2-е начало соблюдается (в «информационной» трактовке: переход только в более вероятное состояние), но это более вероятное состояния является при этом и более организованным, сложным (за счет неких фундаментальных законов природы, обеспечивающих самоорганизацию, результат которых — невероятно сложная в сравнении с облаком газа организованность окружающего мира).
Sign up to leave a comment.
Физические итоги 2014 года