Comments 21
В целом организованная энергия деградирует, превращаясь в тепло, и обратного пути не существует.В космологии это не работает. Насколько я понимаю, согласно современным космологическим теориям, в определенный момент Вселенная оказалась в состоянии равномерно распределенного нагретого газа. Т.е., состояние с максимальной энтропией для любой произвольно взятой области пространства. Или нет? Ведь тут начала работать гравитация… И вот те раз — появились звезды. Что произошло с энтропией этой же области пространства? А потом звезды начали скапливаться в галактики, т.е., самоорганизовываться. А Галактики — нет бы остаться равномерно распределенными в пространстве, так нет — образовали какую-то космическую паутину… И только СРЕДНЕЕ распределение вещества осталось равномерным… Но не постоянным — мы наблюдаем факт расширения Вселенной, и среднее значение плотности вещества уменьшается. Этого мало — расширение Вселенной ускоряется, что вынуждает вводить «темную» энергию. Как -то всё это мало соответствует термину «деградирует»…
От части согласен. Точно не помню, но вроде в книге Ткань космоса (Грин Брайан) хорошо раскрыта энтропия с точки зрения эволюции вселенной. А что касаемо «деградации» в данной статье, автор книги имел ввиду, что такие формы энергии как кинитическая, химическая и другие будут рано или поздно превращены в тепловую. Но могу ошибаться.
Общая теория относительности, в общем случае, нарушает даже закон сохранения энергии, не говоря уже об энтропии. Конкретно в нашей вселенной причиной неравновесных процессов типа горения звезд является быстрое расширение вселенной после большого взрыва. В результате первичный нуклеосинтез успел дойти только до гелия и немного лития, тогда как равновесным было бы железо (ну или черные дыры, но они, вообще, имеют отрицательную теплоемкость и нарушают все что можно).
определенный момент Вселенная оказалась в состоянии равномерно распределенного нагретого газа. Т.е., состояние с максимальной энтропией для любой произвольно взятой области пространства. Или нет?
С тех пор газ расширялся и охлаждался, т.е. его энтропия увеличивалась. Если бы объём Вселенной был ограничен на тот момент, когда она находилась в термодинамическом равновесии — то, действительно, ничего бы не менялось. Но начало прибывать пространство (см. «космологическая инфляция»). Это создало условия для дальнейшего роста энтропии.
А в условиях, когда возможен рост энтропии (например: истечение газа из баллона; приведение в соприкосновение разнородных жидкостей или тел с разной температурой и др) возможно самозарождение сложности. Вытекающий из баллона газ образует струи и вихри причудливой формы (см. «турбулентное течение»). Ячеистые структуры самопроизвольно возникают при конвекции.
Вот, звёзды, галактики и прочая самозародившаяся во Вселенной сложность — это нечто вроде завихрений и пены при водопаде. Сложность возникает и поддерживается, только пока идёт неравновесный процесс с ростом энтропии. По окончании процесса всё останавливается, и сложность тоже исчезает (хотя иногда не сразу; следы могут оставаться миллиарды лет).
Поэтому, по сегодняшним представлениям, несмотря на бурную и сложную жизнь Вселенной, движется она в одном направлении — достижение термодинамического равновесия и тепловая смерть. Заключаться она будет в полностью равномерном (и чрезвычайно разреженном) распределении вещества и излучения в пространстве. Почти всё вещество должно исчезнуть, превратившись в излучение. Температура этого излучения должна на какие-то малые доли отличаться от абсолютного нуля, а плотность должна быть на много порядков меньше нынешней плотности вещества в межгалактическом пространстве.
Да, энтропия сильная вещь. Например, назвали квант энергии одновременно переносчиком электромагнитного взаимодействия и усе… электрон «плавно превращается» в вещество. («в элегантные шорты»)
Однако суть в том, что каждая буква или цифра несет сразу много информации за счет весьма тонкой разницы между А и Б или 5 и 8.
Дело не в тонкой разнице. Вы просто не можете передать букву по электрическим сетям. Не придумали способ. И единицу с нулем нельзя (это только условные названия). Можно передать ток или не передавать ток. Ещё можно передать ток разного напряжения, но это сложнее для использования.
А раз можно только включить ток или выключить, по необходимости приходится придумывать системы кодирования. Т.е. как нам с помощью вкл-выкл передать всё остальное.
Рассмотрим разницу между рабочей машиной и кучей ржавчины, которая когда-то была ей. То и другое состоит примерно из одинакового количества атомов.
ужас, как такое можно было написать.
Рассмотрим ванну с водой, которая охлаждена до абсолютного нуля… Энергия, температура и энтропия – все равны нулю.
Тоже неправда. Как минимум, энергия не равна нулю.
Прежде чем читать подобные опусы, следует предварительно ознакомится с нормальным курсом физической химии.
Спасибо конечно, что выделили время на статью и комментарий. Но в рамках этой статьи не вижу смысла в данных замечаниях. Оба эксперемента мысленные. В первом случае было решено так написать для упрощения. Второй случай на практике недостижим в принципе.
Не вводите людей в заблуждение. Энтальпии образования при нуле кельвинов табулированы в более-менее приличных справочниках по термодинамике. Эти величины — экспериментальные данные с приведением всех погрешностей, как и полагается. И они, за исключением тех веществ, для которых они по определению равны нулю, ненулевые. Т.е. энергия химического взаимодействия даже при нуле не нулевая. Более того, при абсолютном нуле её можно полностью превратить в полезную работу, чего нельзя сделать при других температурах:
ΔG = ΔH — T * ΔS.
Как они измерены, если абсолютный нуль недостижим? Теплоемкости измерены начиная с очень низких температур, долей кельвина, на ноль аппроксимированы. Те погрешности, которые получаются из аппроксимаций существенно ниже тех величин, о которых идет речь.
ΔG = ΔH — T * ΔS.
Как они измерены, если абсолютный нуль недостижим? Теплоемкости измерены начиная с очень низких температур, долей кельвина, на ноль аппроксимированы. Те погрешности, которые получаются из аппроксимаций существенно ниже тех величин, о которых идет речь.
У меня конечно нет таких познаний в термодинамики. Но как миниум в википедии дословно написано: «В рамках применимости термодинамики абсолютный нуль на практике недостижим. Его существование и положение на температурной шкале следует из экстраполяции наблюдаемых физических явлений, при этом такая экстраполяция показывает, что при абсолютном нуле энергия теплового движения молекул и атомов вещества должна быть равна нулю, то есть хаотическое движение частиц прекращается, и они образуют упорядоченную структуру, занимая чёткое положение в узлах кристаллической решётки (жидкий гелий составляет исключение). Однако, с точки зрения квантовой физики и при абсолютном нуле температуры существуют нулевые колебания, которые обусловлены квантовыми свойствами частиц и физического вакуума, их окружающего».
А что касаемо как они смогли измерить, разве мало примеров того, когда теоретические расчеты были выполнены задолго до того, как их подтвердили на практике. Но опять же, я не утверждаю, что вы неправы насчет абсолютного нуля, так как не хватает знаний, чтобы со 100% вероятностью опровергнуть или подтвердить. Это не моя личная научная статья, которая пытается, что-то доказать. Это всего лишь конспект на научно-популярную книгу, которая рассчитана на широкую публику. Читатель уже сам решает доверять содержимому или нет.
А что касаемо как они смогли измерить, разве мало примеров того, когда теоретические расчеты были выполнены задолго до того, как их подтвердили на практике. Но опять же, я не утверждаю, что вы неправы насчет абсолютного нуля, так как не хватает знаний, чтобы со 100% вероятностью опровергнуть или подтвердить. Это не моя личная научная статья, которая пытается, что-то доказать. Это всего лишь конспект на научно-популярную книгу, которая рассчитана на широкую публику. Читатель уже сам решает доверять содержимому или нет.
максимальное количество информации, которое может содержаться в области пространства, равно площади этой области, а не ее объему
Точнее, согласно теории голографического принципа, площади ограничивающей поверхности. Но, если я правильно понимаю, в итоге всё равно ограничивающая поверхность может быть фрактальной и заполнять выделенный объём целиком (известны объёмные структуры с фрактальной размерностью ~3).
Хорошая мысль. Саму книгу «Битва при черной дыре» читал давно. Сейчас во время написания конспекта не перечитывал всю. Но вроде как под конец, когда автор затрагивает голографический принцип, подобные мысли были.
Но, если я правильно понимаю, в итоге всё равно ограничивающая поверхность может быть фрактальной
Здесь имеется в виду поверхность минимальной площади, ограничивающей заданный объём. То есть достаточно взять шар. Площадь поверхности этого шара (в планковских единицах) и будет максимально возможной энтропией (т.е. максимально возможным кол-вом информации), содержащейся в объёме этого шара. Если эта максимальная энтропия будет достигнута в некотором объёме — то этот объём станет чёрной дырой.
Выходит, что пространство можно разделить на крошечные ячейки планковского размера. Каждая ячейка либо содержит частицу, либо нет.
Примерно так: 3D Excel и Создатель
Не совсем. На ячейки планковского размера можно разделить площадь поверхности сферы, охватывающей заданную область пространства. Что содержится в этих планковских ячейках — неизвестно, но, если в каждой ячейке содержится бит информации — то эти биты могут полностью закодировать всю информацию, содержащуюся внутри сферы.
Вы не поверите, но вероятность какого-то «случайного» и «осмысленного» набора бит — одинакова. Ну вот эти 2^110. Сколько это байт? 13 примерно? То есть вероятность «@4$Ш[вЭ;5кя3.9» и «параллелограмм» — идентична, и равна 1/2^110. Энтропия одинакова.
Куда более важный вопрос, внятного ответа на который я не нашёл нигде, это эволюция Вселенной и второе начало. Какой смысл вообще говорить про него, если оно работает на каких-то частностях, типа ржавеющих машин, но не работает для наблюдаемой Вселенной в целом? Очевидно, что текущая организация космоса явно сложнее организации космоса сразу после большого взрыва (сложные соединения, биологическая жизнь, против кипящего однородного океана энергии).
Энтропия одинакова.Вероятность случайного выпадения той или иной комбинации одинакова, энтропия — нет. В данном случае конечно второе слово не случайно исключительно в контексте, в контексте наблюдателя, который и есть истинно низкоэнтропийное существо, способное к репликации своей структуры за счет увеличения энтропии прочей вселенной. И заодно привносит «смысл» в окружающее пространство, то же слово «параллелограмм» существует в огромном множестве копий, во всех видах, от печати на бумаге и до цифры. Сохраняет свой смысл при переводе на другие языки, обозначает конкретную математическую абстракцию. В отличие от случайного набора знаков, которое возникает в одном экземпляре и сразу потеряется и забудется за отсутствием смысла.
Очевидно, что текущая организация космоса явно сложнее организации космоса сразу после большого взрыва (сложные соединения, биологическая жизнь, против кипящего однородного океана энергии).
Энтропия Вселенной возрастала, так как «океан энергии» расширялся и охлаждался. В условиях, когда возможен рост энтропии, возможно самозарождение сложных структур. Например, возьмите турбулентное течение жидкости или газа. Дым идёт из трубы, человек выдыхает пар на морозе. Образуются сложные, причудливые вихри. Струи сложной формы, мириады капель можно видеть у водопадов и фонтанов. Но при этом обязательно происходит какой-нибудь неравновесный процесс. Горение, нагревание холодного тела горячим, истечение вещества из сосуда под давлением.
Так что наблюдаемая самозародившаяся сложность Вселенной сродни пене у водопада. Если бы не было водопада — то не было бы и пены, и, когда падающая вода закончится — то и пена уляжется.
Sign up to leave a comment.
Энергия и энтропия