Jelenvaló entrópia halál az univerzum egy halom piszkos edények
„Minden a folyamatok zajlanak a világ növekedését entrópia” - ez banális készítmény fordult entrópiája tudományos kifejezés néhány vitathatatlan bizonyítéka ítélve harc az ember és a környező káosz. De mi rejlik e mögött az eredeti fizikai mennyiség? És hogyan lehet kiszámítani az entrópia? „Theory and Practice” próbálta meg az ügyet, és megtalálja az üdvösséget a közelgő szétesés.
Ez az első alkalom a „entrópia” 1865-ben vezette be a német fizikus Rudolf Clausius. Akkor ez volt a keskeny és értékét használtuk, mint az egyik változót, hogy leírja a termodinamikai rendszerek - vagyis a fizikai rendszerek, amelyek nagy számú részecske és cseréjére alkalmas energia és az anyag a környezetre. A probléma az volt, hogy a végén megfogalmazni mi jellemzi az entrópia, a tudós nem tudott. Ezen kívül szerint a javasolt formula, akkor is csak meghatározni a változás az entrópiában, nem pedig annak abszolút értéke.
Egyszerűsített ez a képlet felírható a DS = dQ / T. Ez azt jelenti, hogy a különbség a két állam termodinamikai entrópia a rendszer (DS) az aránya a hőmennyiség fordított annak biztosítására, hogy az eredeti állapot változása (DQ) az a hőmérséklet, amelyen állapotváltozás zajlik (T). Például, hogy megtörjön a jég, meg kell adni neki egy bizonyos mennyiségű hőt. Hogy megtanulják, hogyan kell változtatni az entrópia a folyamat olvadási, szükségünk lesz, hogy elosztjuk azt a hőmennyiséget, (ez függ a tömege jég) az olvadási hőmérséklet (0 ° C = 273, 15 fok Kelvin visszaszámlálás megy abszolút nulla Kelvin (. - 273 ° C), mivel ezen a hőmérsékleten az entrópia bármely anyag nulla). Mivel mindkét érték pozitív, a számítás, azt látjuk, hogy az entrópia nőtt. És ha tartani az ellenkező műveletet -, hogy befagyasztja a víz (azaz, hogy neki hő), dQ értéke negatív, és így az entrópia kisebb lesz.
Ezek unalmas árnyalatok rejtett dolog: a termodinamika második törvénye nem alkalmazható, tekintet nélkül minden jelenségek és folyamatok világunk. Egy jó példa hozott Clausius magát: úgy gondolta, hogy az entrópia az univerzum folyamatosan növekszik, hanem azért, mert egy napon elkerülhetetlenül éri el csúcspontját - „meleg halál”. Valahogy fizikai nirvána, ami nem fordul elő többé folyamatokat. Clausius tartotta magát ehhez a pesszimista feltételezést, haláláig, 1888-ban - az akkori, a tudományos adatok nem engedi neki, hogy tagadja. De az 1920. Amerikai csillagász Edvin Habbl bizonyította, hogy a világegyetem tágul, és ezért
Ez aligha nevezhető izolált termodinamikai rendszer. Ezért a modern fizika a komor előrejelzések Clausius meglehetősen egyszerű.
Mivel Clausius nem volt képes megfogalmazni a fizikai jelentését entrópia, maradt egy elvont fogalom, míg 1872 - ig az osztrák fizikus Lyudvig Boltsman adta az új formula, amely lehetővé teszi, hogy kiszámítja az abszolút értékét. Úgy tűnik, mint az S = k * ln W (ahol, S - entrópia, k - Boltzmann állandó a fix érték, W - súlya statisztikai állam). Ennek köszönhetően a képlet, az entrópia jött el kell érteni, mint egy intézkedés érdekében a rendszer.
Hogy történt? A statisztikai súlya az állam - a szám a módon lehet végrehajtani. Képzeljünk el egy asztali számítógép. Hányféleképpen tudja hozni egymáshoz viszonyított sorrendjét? A teljes káosz? Kiderült, hogy a statisztikai súlya a „kaotikus” állapotban sokkal több, és azt jelenti, hogy több és entrópia. Lásd a részletes példát és kiszámítja az entrópia saját desktop itt.
Ebben az összefüggésben, felvesz egy új jelentését a termodinamika második törvénye: Most a folyamat nem jár spontán irányába növekvő sorrendben. De itt, nem szabad elfelejteni, a korlátozások a törvény.
Különben az emberiség már régóta rabja eldobható edények. Végül is, minden alkalommal, amikor mosdókagyló vagy egy bögre, mi a támogatást a legegyszerűbb önszerveződés. Ennek része a detergens felületaktív anyagok (tenzidek). Ezek a molekulák két részből áll: az első, természeténél fogva hajlamos a kapcsolatot a víz, míg a másik elkerüli azt.
Amikor a víz hit molekula „Fairey” spontán gyűjtött „gyöngyök”, amely beburkolja zsiradékot vagy szennyeződést részecskék (külső felülete a labdát azok leginkább fogékonyak a vízzel érintkezésbe részek felületaktív, és egy belső, a felhalmozott a mag köré a részecskék szennyeződés - egy része, amely ne érintkezzen a vízzel). Úgy tűnik, hogy ez az egyszerű példa ellentétes a termodinamika második törvénye. Broth a különböző molekulák spontán beköltözött néhány rendezett állapotban alacsonyabb entrópia. A válasz ismét egyszerű: a rendszer „Water-piszkos edényeket a buli után”, amelyben a külföldi kéz csepegett tisztítószer, nehéz úgy elszigetelt.
Mivel a megjelenése a Boltzmann formula, az „entrópia” behatolt szinte
minden tudomány és szerzett új paradoxonok. Vegyük például az asztrofizika és egy pár „fekete lyuk - az incidens a testében.” Meg lehet tekinteni egy elszigetelt rendszer, és ezért az entrópia egy ilyen rendszert fenn kell tartani. De ő eltűnik egy fekete lyuk - sőt ott nem kerülte el sem számít, sem sugárzás. Mi történik vele belsejében egy fekete lyuk?
Egyes szakértők húrelmélet azzal, hogy az entrópia válik az entrópia egy fekete lyuk, amely egy egységes szerkezetű kapcsolatban sok kvantum húrok (ez a hipotetikus fizikai tárgyak, apró többdimenziós struktúra, amelynek rezgéseket ad okot az összes elemi részecskék, mezők és egyéb szokásos fizika). Ugyanakkor más tudósok hez kevésbé extravagáns válasz: hiányzó információkat, még visszatér a világot, együtt kilépő sugárzás a fekete lyuk.
Tovább paradoxon, hogy ellentétes a termodinamika második törvénye - a létét és működését élőlények. Miután az összes, akár egy élő sejt a membránnal együtt biosloyami, DNS-molekulák és fehérjék egyedi - erősen rendezett szerkezetű, nem beszélve az egész testet. Ami miatt van olyan rendszer, ilyen alacsony entrópiája?
Ez a kérdés című könyvében: „Mi az élet a szempontból a fizika,” kérdezte egy híres Erwin Schrödinger, az alapító a puszta gondolat kísérlet a macska: „Egy élő szervezet folyamatosan növeli entrópia, vagy más módon termel pozitív entrópia és így közel veszélyes állapotában maximum entrópia, ami egy halál. Meg lehet kerülni ezt az állapotot, azaz, hogy életben maradjon, csak állandóan rajzoltam a környezetétől negatív entrópia. Negatív entrópia - ez az, amit táplálja a testet. "
Pontosabban organizmus hírcsatornák szénhidrátok, fehérjék és zsírok. Nagymértékben rendezett, gyakran hosszú molekulák viszonylag alacsony entrópia. És ahelyett, hogy a környezetbe kibocsátott sokkal egyszerűbb anyagok nagyobb entrópia. Itt van az örök konfrontáció a káosz a világban.