Kunskapens ekologi. Varf?r tror du att vi ?ter? Standard och samtidigt helt felaktigt, och till och med snarare fel svar: vi f?r energi. Och vad ?r den r?tta? Nu ska jag ber?tta. Men l?t oss b?rja med entropi.

Varf?r tror du att vi ?ter? Standard och samtidigt helt felaktigt, och till och med snarare fel svar: vi f?r energi. Och vad ?r den r?tta? Nu ska jag ber?tta. Men l?t oss b?rja med entropi.

Entropi– Konceptet ?r v?ldigt komplext och m?ngfacetterat. En sorts badass-zakalyaka som genomsyrar allt omkring oss och oss sj?lva. Och om du f?rs?ker definiera vad det ?r, s? ?r det ett m?tt p? oordning, ett m?tt p? kaos. Och entropi f?ds ur ett helt, verkar det som, ofarligt vardagligt faktum: inget kallt kan v?rma n?got varmare. Tv?rtom, n?got varmt kommer att v?rma denna kalla, och dessutom tills termisk j?mvikt uppst?r mellan dessa tv? objekt. Ett nykokt hett ?gg kommer som bekant att svalna ganska snabbt om det l?ggs i kallt vatten, men det v?rmer upp detta vatten. B?da kommer att bli varma. Ett ?gg kan bekv?mt ?tas, och vatten kan h?llas ut om du inte hittar n?gon annan anv?ndning f?r det: men f?rr eller senare kommer det att svalna ?nd?, vilket motsvarar lufttemperaturen i ditt k?k. Allt ovanst?ende inom fysiken kallas termodynamikens andra lag. Det, denna andra b?rjan, f?ljer inte av n?gonting. Det ?r inte en konsekvens av n?gra stora teorier och f?ljer inte av sofistikerade satser. Det ?r bara ett observerbart faktum. Vi postulerar att s? ?r fallet, eftersom ingen i v?r v?rld n?gonsin har sett kylan v?rma den varma ?nnu mer.

Och entropi ?r en konsekvens av detta faktum. Den maximala entropin (kaoset) i systemet (?gg, kallt vatten och luft i ditt k?k) kommer att uppst? n?r systemet kommer i termodynamisk j?mvikt, det vill s?ga temperaturen p? ?gget, vattnet och luften runt dem ?r lika. S?vida du inte ?ter ?gget medan det fortfarande ?r varmt, f?rst?s. Det verkar som att n?r allt ?r balanserat, kommer fullst?ndig ordning. Ett nej. Det ?r tv?rtom. Och detta ?r kopplat till systemets inre mikrotillst?nd, dess molekyl?ra niv?.

F?rest?ll dig alla dessa myriader av molekyler som utg?r luften i ditt k?k. De ?r helt slumpm?ssiga, kaotiskt slitna genom hela sin volym, kolliderar och ?ndrar st?ndigt riktning. Dessutom, ju h?gre temperaturen ?r (det ?r sommarv?rme och du har inte installerat luftkonditioneringen), desto snabbare och d?rf?r mer kaotiskt rusar dessa molekyler runt dig. D?rav den f?rsta slutsatsen: ju h?gre temperaturen i systemet ?r, desto h?gre m?ttet p? dess kaos, det vill s?ga entropi. Men l?t oss titta p? samma luft i ditt k?k fr?n andra sidan. Hur konstigt det ?n kan tyckas, ?r det just p? grund av slumpm?ssigheten och slumpm?ssigheten i luftmolekylernas r?relser att de inte koncentreras i n?got h?rn, utan snarare j?mnt f?rdelade ?ver hela dess volym. Om luften betedde sig annorlunda skulle vi beh?va springa efter den och f?re varje andetag f?rs?ka avg?ra i vilket h?rn den kr?p den h?r g?ngen. Men, tack och lov, beter sig luftmolekyler normalt p? det mest f?ruts?gbara, mest sannolika s?ttet: som vilken gas som helst kommer luft att ta upp all den volym som kommer att erbjudas den. K?ket - allts? k?ket, hela jordens luftpool - allts? hela luftpoolen (ut i rymden, som ni f?rst?r, flyger den inte iv?g p? grund av gravitationen).

Det h?r ?r inte h?gentropi luft i ditt k?k. Detta ?r l?gentropi luft "driven" in i en burk. Har du n?gonsin undrat varf?r det ?r s? dyrt...

Och vice versa. Om vi best?mmer oss f?r att tvinga in luften i ett h?rn av v?rt k?k, beh?ver vi mycket uppfinningsrikedom, styrka och energi f?r att g?ra det. Uppenbarligen beh?ver vi n?gon form av luftt?t skiljev?gg, en tillr?ckligt kraftfull pump, n?gon form av kraftverk f?r att mata denna pump, etc. Med andra ord, f?r att f? luften att bete sig p? ett organiserat s?tt m?ste vi g?ra mycket arbete. Endast p? detta s?tt kommer vi att tvinga honom att bryta sitt mest sannolika beteende och samlas i det h?rn vi gillar. Och genom att g?ra det kommer vi att minska m?ttet p? dess oordning: systemets entropi kommer att minska. Det f?ljer av detta: ju mindre sannolikt systemets mikrotillst?nd f?rv?rvas, desto l?gre ?r entropin f?r detta system, det vill s?ga m?ttet p? dess oordning. Och vice versa. Och eftersom termodynamisk j?mvikt ?r det mest sannolika tillst?ndet i n?got slutet system, s? kommer det, detta tillst?nd, att vara det mest entropiska.

F?r vissa kan den h?r historien om mig tyckas vara n?got abstrakt, inte s?rskilt betydelsefull: vad bryr vi oss om mikrotillst?nden i vissa system, ?ven om det handlar om ett ?gg som vi ska ?ta till frukost. Det ?r osannolikt att det faktum att ?gget kommer i termodynamisk j?mvikt med kallt vatten, med vilket vi h?llde det med flit f?r att kyla ner det lite, kommer att f?rst?ra v?r aptit. Och luften, tack och lov, beter sig p? det mest l?mpliga, mest troliga och f?rv?ntade s?ttet f?r oss. Men tyv?rr ?r detta inte abstrakt prat. Entropi ?r det som driver allt i den h?r v?rlden och den h?r v?rlden sj?lv mot d?den.

Det finns en lag om icke-minskande entropi. I sj?lva verket kan vi med s?kerhet s?ga att detta ?r lagen f?r en konstant ?kning av entropin.Icke-minskande syftar p? system som har n?tt sin termodynamiska j?mvikt, det vill s?ga sin maximala entropi. I alla andra fall talar vi uteslutande om ?kningen av entropin. Vad kommer att h?nda med v?ra ?gg, vatten och luft i k?ket (jag ?r r?dd att du ?r ganska tr?tt p? dem, men vi l?ter dem vara ifred snart) n?r de n?r sin temperaturj?mvikt? Om vi betraktar dem som ett slutet system, det vill s?ga vi isolerar dem fr?n omv?rlden, kommer detta system s? sm?ningom att komma till fullst?ndig vila, alla processer kommer att stanna d?r. Det blir resten av d?den, evig vila. Undantaget kommer dock att vara olika kvanteffekter f?rknippade med os?kerhetsprincipen, men h?r l?mnar vi dem utanf?r parenteserna f?r att inte bli f?rvirrade. Det ?r just p? grund av entropin som det ?r om?jligt att skapa en evighetsmaskin, eftersom utvecklingen av alla slutet system m?ste sluta i fullst?ndig vila.

V?r Universum Det ?r med st?rsta sannolikhet ett slutet system. ?tminstone ?r detta vad de flesta forskare tror: det finns inga vetenskapliga bevis f?r att n?got kom in i det fr?n utsidan. Varje slutet system tenderar till termodynamisk j?mvikt. Det faktum att entropin i v?rt universum st?ndigt v?xer ?r ett faktum utom tvivel. N?r fysiker uppskattade entropin av bakgrundsstr?lningen som fanns kvar fr?n Big Bang och som genomsyrar hela universum, blev de, med sina egna ord, helt enkelt f?rstummade (sn: Roger Penrose. The new mind of the king). Och fram till relativt nyligen ans?gs den s? kallade termiska d?den vara det mest sannolika scenariot f?r universums d?d, det vill s?ga universum borde, som det verkade d?, slutf?ra sin resa och n? termodynamisk j?mvikt vid en temperatur n?ra absolut noll . Enkelt uttryckt, frys in.

Men n?r entropin av svarta h?l uppskattades blev det uppenbart att den, och d?rf?r hela universums entropi, ?r m?nga storleksordningar st?rre ?n man kunde f?rest?lla sig. J?mviktspunkten f?r v?rt universum som ett system borde vara j?mvikten hos ett supermassivt svart h?l. Det finns inte ett enda vetenskapligt underbyggt optimistiskt scenario f?r utvecklingen av v?r v?rld: dess d?d ?r oundviklig.

V?rlden som vi ser omkring oss ?r d?dsd?md, eftersom den bygger p? principen om en st?ndig ?nskan om sj?lvf?rst?relse: maximalt med oordning och ett minimum av energi. Vilket f?lt som helst f?rs?ker dumpa ?verskottsenergi och bildar ett kvantum; varje exciterad elektron, vid varje tillf?lle, ger upp en extra foton f?r att sjunka till en l?gre energiniv?; varje sten vid f?rsta tillf?llet ?r redo att rulla nerf?r berget f?r att bli av med ?verfl?dig potentiell energi.

Fr?n modern vetenskaplig kunskaps synvinkel ser sj?lva universums f?delse, bildandet av stj?rnor och planeter (i allm?nhet ?mnen), livets f?delse, bildandet av medvetande helt onaturligt ut f?r v?r v?rld. Alla dessa fenomen ?r helt uppenbart motsatta till huvudstr?mmen i v?rldens utveckling. Naturligtvis, lokalt, i enskilda h?rn av universum, ?r dominansen av negentropi m?jlig (denna term betecknar negativ entropi, det vill s?ga ett m?tt p? den motsatta processen - en minskning av oordning; lite senare kommer vi att se att n?stan alltid negentropi ?r identisk med ett s?dant begrepp som information). Men detta kommer till priset av att ?ka entropin runt s?dana exceptionella h?rn.

S? varf?r ?ter vi? F?r att f? den energi som beh?vs f?r en person r?cker det med sommarsolen eller en panna i kylan. Och f?r m?nga av oss ?r detta inte ens n?dv?ndigt: kom ih?g att massan ?r proportionell mot energi. Har du v?gt dig l?nge? Varje person ger till det omgivande utrymmet ungef?r samma m?ngd v?rmeenergi som han tar emot utifr?n. Och om han fick mer ?n han gav, skulle han hela tiden ?ka i storlek (vilket h?nder m?nga av oss). Men kom ih?g hur mycket energi (!) v?r kropp spenderar f?r att bli av med ?verskott av termisk (h?gentropi) energi i v?rmen: ?kat arbete av svettk?rtlar, vidgade blodk?rl, snabb andning och hj?rtslag ...

Faktum ?r att med mat f?r vi negentropi i f?rsta hand. M?nniskan ?r en mycket h?gorganiserad varelse, det vill s?ga urs?kta uttrycket, en l?gentropi varelse. F?r att uppr?tth?lla detta tillst?nd beh?ver han en k?lla till denna l?gsta entropi. V?xter som har l?rt sig fotosyntes och kan skapa organiska (komplexa och osannolika, och d?rf?r l?gentropi) ?mnen under p?verkan av solljus fungerar som en s?dan k?lla f?r oss. Det synliga spektrumet av ljus ?r en relativt l?gentropiform av str?lning. Det ?r vad v?xter (och vissa mikroorganismer) anv?nder f?r att separera atmosf?risk koldioxid till syre och kol och sedan bilda sin komplexa organiska struktur. Samtidigt str?lar de ut v?rme i det omgivande utrymmet, det ?r ocks? h?gentropi, infrar?d str?lning.

Vi ?ter v?xter direkt, s?v?l som indirekt genom att ?ta k?tt, fisk och andra animaliska produkter (det ?r klart att de vi ?ter, tills nyligen, ?t v?xter eller de som ?t v?xter). Och p? s? s?tt f?r vi komplexa organiska f?reningar, fr?n vilka vi bygger vidare sj?lva, inklusive v?rt komplexa (l?g-entropi) energisystem. Och utanf?r, ?terigen, sl?pper vi ut v?rme och relativt h?gentropi koldioxid under andningen. Om djur, inklusive m?nniskor, sj?lva var kapabla till fotosyntes, skulle de f?rmodligen inte alls beh?va mat vid en behaglig omgivningstemperatur. ?r det mineralg?dsel. Ja, vatten s?klart. Jag vet inte om dig, av n?gon anledning ?r jag inte s?rskilt n?jd med en s?dan hypotetisk m?jlighet: antingen gillar jag att ?ta f?r mycket eller s? ?r jag arrogant om v?xter och vill inte vara som dem. Antingen ?r f?rmodligen inte s?rskilt bra. Men en sak ?r klar: arbetsf?rdelningen ?r ?ndam?lsenlig inte bara i det m?nskliga samh?llet, utan ocks? i vilda djur som helhet.

H?r ?t vi...

P? grund av s?dan lokal heterogenitet i v?rt h?rn av universum, som ?r den str?lande solen, p? v?rt himlavalv har vi en fri k?lla till l?gentropi, ordnad str?lning. D?rf?r ?r det m?jligt f?r liv att existera p? v?r planet. Men n?r vi tar emot solljus, omdirigerar vi, jorden och alla dess inv?nare tillsammans, som en "tacksamhet" till det kalla rymden, f?rst av allt, h?gentropi, kaotisk v?rmestr?lning. Allts? v?xer entropin i hela systemet, v?rt universum. Ja, det finns utrymme. Jag ?r till och med r?dd f?r att stamma om den otroliga m?ngd entropi som m?nniskor, varelser som ska vara intelligenta, producerar runt sig sj?lva: i sin egen livsmilj?. Betalningen f?r produkterna fr?n alla v?ra h?ga (och inte f?r h?ga) teknologier, och dessa produkter ?r ocks? en mycket v?lorganiserad (organiserad av oss) form av materia, ?r sj?lva f?roreningen av milj?n, som redan har blivit ett direkt hot till existensen av m?nskligheten sj?lv.

Entropin underkuvade inte bara materia och energi. Hon underkuvade tiden sj?lv. Alla fysikens grundl?ggande ekvationer som beskriver v?r v?rld ?r symmetriska i tiden. Det vill s?ga att framtiden och det f?rflutna, ur fysikens synvinkel, ?r absolut lika. Och i klassisk mekanik, och i kvant, och i Maxwells v?gekvationer, och i relativitetsteorin, ?verallt (det finns ett undantag som g?ller k?rnfysik, den s? kallade svaga interaktionen, men vad som f?ljer av detta undantag, k?rnkraften forskarna sj?lva inte f?rst?r ?nnu). Ekvationer ?r ekvationer eftersom v?nster sida ?r lika med h?ger sida. Tiden ska med andra ord inte ha n?gon riktning: vad som ?r fr?n det f?rflutna till framtiden, det som ?r fr?n framtiden till det f?rflutna - ?nd?. Om inte f?r entropi!

Ett klassiskt exempel som fysiker anv?nder f?r att visa den oinvigde hur tiden har en riktning eller, som det ocks? kallas, tidens pil. En kopp te st?r p? bordet. H?r st?r hon. Hon blev av misstag p?k?rd, hon ramlar, fragment ?r runt, te sprider sig p? golvet. Bilden s?g vi alla och mer ?n en g?ng. Men ingen har n?gonsin sett motsatsen, f?rutom att spola tillbaka en video eller film: f?r att fragmenten skulle samlas igen till en hel kopp, kl?ttrade te upp i den, och koppen hoppade l?tt upp p? bordet. Men n?r det g?ller fysik kommer energin som erh?lls genom att koppen faller och kolliderar med golvet vara exakt lika med den energi som kr?vs f?r att alla fragment och te ska samlas och hoppa tillbaka p? bordet. Lagen om energibevarande ?r i full kraft ?ven h?r. S? vad hindrar dig fr?n att g?ra det? En annan lag som f?ljer av termodynamikens andra lag ?r lagen om icke-minskande entropi.

Po?ngen h?r ?r att den energi som koppen fick under h?sten huvudsakligen omvandlades till v?rme. Atomerna av fragment och te efter att ha tr?ffat golvet (som ocks? v?rmde upp lite) b?rjade r?ra sig lite snabbare, mer kaotiskt. Det vill s?ga, systemets entropi har ?kat. Och f?r att ?terst?lla dem till deras tidigare, mer organiserade tillst?nd kommer det att kr?vas en otroligt exakt omv?nd inst?llning av dessa atomer, vilket med st?rsta sannolikhet helt enkelt ?r om?jligt. F?r att inte tala om det faktum att en del av den alstrade v?rmen omedelbart kommer att f?rsvinna i det omgivande utrymmet. Naturligtvis, om du kommer ih?g kvantmekanikens lagar, kan du fortfarande hoppas att av alla miljarder, miljarder, miljarder koppar, glas, glas, glas, tallrikar, sk?lar, sk?lar, etc. som har fallit fr?n borden i m?nsklighetens hela historia, ?tminstone en (eller en) samlade sig sj?lv och ?nd? hoppade tillbaka till sin ursprungliga plats. Men s?g mig ?rligt, kommer du att tro p? vittnen till en s?dan h?ndelse? Best?m i b?sta fall att dessa vittnen tidigare hade druckit f?r mycket av inneh?llet i deras koppar, glas, glas och glas, och att de inte inneh?ll te alls. ?ven om fysikens lagar inte f?rbjuder s?dana h?ndelser. Men de, dessa h?ndelser, ?r mycket s?llsynta, och d?rf?r tillskriver vi dem i b?sta fall mirakel och i v?rsta fall hallucinationer.

Vi ser inte stekta ?gg som kollapsar tillbaka till f?rska ?gg, aska fr?n den ?ppna spisen som f?rvandlas till stockar, sockerbitar som hoppar ur hett kaffe i handen p? den som lade dem d?r. Tiden flyter bara ?t ett h?ll f?r oss. Och entropi, och bara entropi, best?mmer riktningen f?r det. Och denna riktning ?r, som vi fick reda p? ovan, ganska dyster: mot f?rst?relse och d?d. Vanligtvis, efter att ha mognat lite, b?rjar vi m?rka detta b?de hos oss sj?lva och n?r vi ser oss omkring. Men f?rg?ves s?ger vi att tiden ?r ob?nh?rlig. Obeveklig, faktiskt, entropi.

Och h?r skulle jag vilja ?terg? till begreppet singularitet, som vi diskuterade i f?reg?ende artikel. Vi har relativt detaljerat ?verv?gt vad de slutliga singulariteterna (eller slutliga singulariteten) f?r denna v?rld kommer att vara. Denna singularitet av ett svart h?l ?r det mest entropiska systemet som m?nskligheten k?nner till. Men samma bild tyder p? att v?r v?rld i b?rjan beh?vde vara v?ldigt ordnad. Den initiala singulariteten som gav upphov till Big Bang m?ste ha varit ovanligt l?g entropi, f?r i den v?rld vi observerar ?kar entropin hela tiden, vilket betyder att den en g?ng var l?g eller lika med noll. Dagens kosmologi ?r ett utrymme av ol?sta mysterier och ol?sta mysterier. Men mysteriet med v?rldens initiala tillst?nd ?r kanske det st?rsta.

Roger Penrose uppskattade entropin f?r den slutliga kollapsen av v?rt universum: 1010123! H?rifr?n, genom begreppet fasvolym (fasrum ?r m?ngden av alla tillst?nd i systemet vid en viss tidpunkt. I fasrum beskrivs systemets tillst?nd av koordinaterna f?r en punkt, och hela evolutionen av systemet beskrivs av f?rskjutningen av denna punkt), drar Penrose slutsatsen om sannolikheten f?r uppkomsten av en v?rld d?r termodynamikens andra lag som vi k?nner den observerades.

Detta v?rde indikerar hur exakt Skaparens plan borde ha varit: noggrannheten var ungef?r en 1010123:a! Detta ?r fantastisk noggrannhet. En s?dan siffra kan inte ens skrivas ut i sin helhet i det vanliga decimalsystemet: det skulle vara en 1 f?ljt av 10??? nollor! ?ven om vi kunde skriva "0" p? varje proton och varje neutron i universum, och anv?nde varannan partikel f?r det ?ndam?let, skulle v?rt nummer fortfarande vara oavslutat. (R. Penrose. New Mind of the King)

Jag noterar att matematiker anser att sannolikheter under 1/1050 ?r noll och inte tar h?nsyn till dem i ber?kningar, och detta tal, skrivet i decimalsystemet, passar l?tt in i en rad p? ett standardark med skrivpapper.

Den ot?nkbara siffran som Penrose gav (man vill g?ra det till ett egennamn och skriva det med stor bokstav - Tal) ?r enligt honom v?ldigt ungef?rligt, den minsta noggrannhet som kr?vdes f?r att organisera Big Bang som gav upphov till v?rld vi observerar. Samtidigt m?ste universums ultimata singularitet, som exemplifieras av singulariteten hos svarta h?l, som vi sa ovan, vara fullst?ndigt kaotisk. Den materiella v?rlden h?ller p? att d?. Men den var gjord f?r livet! Och jag hoppas kunna prata om detta i framtiden. publiceras

Universums entropi

Entropi, som Eddington k?nde till det, g?llde jorden, solen, solsystemet, andra stj?rnor, nebulosor, stj?rnljus och andra f?rem?l som kunde uppt?ckas. Sedan Eddingtons tid har vi funnit att det bara ?r en mikroskopisk br?kdel av universums totala entropi.

Det f?rsta beviset p? f?rekomsten av stor entropi, som ingen f?rv?ntade sig, d?k upp med Penzias och Wilsons uppt?ckt av kosmisk mikrov?gsstr?lning. Entropin f?r denna str?lning ?r relativt liten per kubikmeter, men den fyller hela utrymmet, till skillnad fr?n vanlig materia. Som ett resultat, enligt v?ra uppskattningar, ?r entropin f?r dessa mikrov?gor 10 miljoner g?nger st?rre ?n entropin f?r alla stj?rnor och planeter tillsammans.

Hur f?r?ndras den enorma entropin hos kosmiska mikrov?gor med tiden? Underbart, men inget s?tt. N?r universum expanderar fyller mikrov?gor utrymmet men f?rlorar energi. Det ?vergripande resultatet ?r att entropin f?rblir konstant. Men tiden g?r vidare. Skulle fr?nvaron av en f?r?ndring i entropin tas som ett argument som motbevisar riktningen pilar?

Fysiker ?r s?kra p? att universum har tre stora reservoarer av entropi, men ingen av dem har ?nnu uppt?ckts och dess existens har inte bekr?ftats. Alla av dem ?r i huvudsak bara teoretiska konstruktioner. Den f?rsta s?dana beh?llaren best?r av neutriner som blivit ?ver fr?n Big Bang. Det finns lika m?nga av dem som det finns fotoner i mikrov?gsstr?lning, men de interagerar med materia ?nnu mindre ?n fotoner. Det finns tre typer av s?dana neutriner (elektroniska, myon- och tau-neutriner), och eftersom de inte interagerar ?r deras entropi konstant och j?mf?rbar med entropin hos fotoner i mikrov?gor.

Den andra stora k?llan till dold entropi finns i supermassiva svarta h?l. Entropin i ett svart h?l ber?knades f?rst av Yaakov Bekenstein och Stephen Hawking. De flesta teoretiker h?ll med om deras resultat, men det finns inga experimentella bevis ?nnu. Eftersom dessa forskares arbete ligger i yttersta kanten av v?r kunskap om relativitet och kvantfysik, ?r det oerh?rt viktigt att ta reda p? om det visar sig vara r?tt eller fel.

L?t oss anta att entropin hos supermassiva svarta h?l ber?knad med Bekenstein-Hawking-formeln helt undertrycker entropin hos materia, mikrov?gor och neutriner i universum. S? riktningen tidens pilar p? jorden definierar ett svart h?l som ligger i mitten av v?r Vintergatan?

H?r ?r ett viktigt faktum om entropi. Ett svart h?l ?r nominellt 14 miljarder ljus?r bort fr?n oss. Men entropin ?r ocks? djup, n?ra ytan av ett svart h?l. Om vi antar att den precis har bildats, s? ?r entropin p? ett o?ndligt avst?nd fr?n oss. I verkligheten kommer det bara att vara v?ldigt l?ngt ifr?n oss, p? ett avst?nd av antalet ?r fr?n b?rjan av dess bildande, multiplicerat med ljusets hastighet. Denna entropi ?r i alla fall miljarder ljus?r bort. Hur kan det p?verka v?r tid p? ett s?dant avst?nd?

Det kan finnas en annan, st?rre k?lla till entropi. Den ligger i vad fysiker kallar h?ndelsehorisont, p? ett avst?nd av 14 miljarder ljus?r. Denna entropi ?kar snabbt n?r universum expanderar. Men hon "springer iv?g" fr?n oss i ljusets hastighet. Och hon ?r v?ldigt l?ngt borta.

Kom ih?g att sambandet mellan ?kningen av entropi och tidens g?ng inte har fastst?llts. Detta ?r bara spekulationer baserade p? en viss korrelation av parametrar - det vill s?ga p? det faktum att b?da processerna utvecklas. S?dan teorier nej, i den meningen att det till exempel finns en allm?n relativitetsteori. Kanske dyker s?dana teorier upp en dag. Jag utesluter inte detta, men det ?r sv?rt att tro att de kommer att visa hur avl?gsna entropier best?mmer tidens pil, eller relatera oss till den of?r?nderliga (och n?stan internt icke-interagerande) entropin av mikrov?gsstr?lning.

Vi vet att korrelationen mellan parametrar ?nnu inte inneb?r att det finns ett orsakssamband mellan dem. Det finns till och med ett latinskt uttryck f?r detta tankefel: cum hoc ergo propter hoc. Betyder bokstavligen: "med detta - betyder, p? grund av detta." Detta uttryck h?nvisar till den felaktiga id?n att om tv? fenomen ?r korrelerade med varandra, s? ?r de kausalt relaterade, det vill s?ga att det ena ?r orsaken till det andra. Om man till?mpar s?dana logiska konstruktioner kan man komma fram till att till exempel sova i skor orsakar baksm?lla, en ?kad glassf?rs?ljning leder till att fler drunknar eller n?gra andra lika absurda slutsatser. Det ?r dock fysiker som ofta inte erk?nner att de faller i denna logiska f?lla och h?vdar att tidens pil best?ms av entropi.

Den framst?ende vetenskapsfilosofen Karl Popper menade att f?r att en teori ska anses vara vetenskaplig m?ste den vara m?jlig att motbevisa. F?rklaring tidens pilar entropi teorin uppfyller inte detta villkor.

Teorier som inte kan vederl?ggas inkluderar spiritualism, logiskt resonemang, astrologi och kopplingen mellan tidens pil och entropi. Du kanske kommer ih?g andra liknande. Av de n?mnda kommer astrologin n?rmast att vara vederlagsbar. En beskrivning av Sean Carlsons subtila experiment (d?r jag agerade som vetenskaplig r?dgivare och anv?nde en del av mitt Waterman-pris f?r att k?pa astrologiska sj?kort) publicerades i den prestigefyllda tidskriften Nature. Sean testade astrologins grundl?ggande postulat - att den exakta tidpunkten f?r en persons f?delse korrelerar med hans personliga egenskaper. Han anv?nde en dubbelblind metod som hyllades (tills resultaten kom ut) av de mest respekterade astrologerna i v?rlden. (Ja, det finns m?nga s?dana m?nniskor, och de flesta av dem har doktorsexamen i psykologi.) Efter att Carlsons resultat vederlagt detta grundl?ggande postulat av astrologi, upplevde dess anh?ngare chock och besvikelse (de tog trots allt sitt arbete p? allvar), men ingen gav upp yrket. S? ur forskarnas synvinkel kan astrologin motbevisas - men dess m?stare ?r orubbliga i sin misskrediterade sak.

Enligt grekisk myt var Antaeus en hj?lte som beh?ll sin enorma styrka bara s? l?nge som n?gon del av hans kropp r?rde vid marken. Jag tror att detta ?r en sorts metafor i f?rh?llande till den moderna "intelligenta" bonden: om han inte smutsar ner h?nderna varje dag kommer han inte att f? n?gon sk?rd. Anteys favoritsak var att bjuda in f?rbipasserande att sl?ss med honom. Han besegrade alltid rivaler, d?dade ofta och anv?nde deras skallar f?r att bygga ett tempel. Till slut gick han in i ett slagsm?l med Hercules. Han var redan n?ra att besegra, n?r han pl?tsligt kom ih?g att f?r att beh?lla styrkan beh?vde Antaeus kontakt med jorden. Herkules lyfte upp Antaeus fr?n marken och krossade honom med h?nderna.

Teoretisk fysik m?ste ha kontakt med jorden och insistera p? behovet av testbara och vederl?ggbara experimentella resultat. Om Eddington hade hittat en annan m?ngd avb?jning av en ljusstr?le n?ra solen under dess f?rm?rkelse, skulle detta kunna visa att Einstein hade fel. Om partiklar som accelererade till n?ra ljushastigheter inte hade en l?ng livsl?ngd skulle detta ?terigen indikera att Einstein hade fel i sin teori. Samma sak skulle h?nda om det globala positioneringssystemet (GPS) inte beh?vde korrigeras f?r tidsdilatation, som orsakas samtidigt av jordens gravitation och satelliternas hastighet.

Ja, Einsteins teori om Brownsk r?relse erk?ndes som felaktig kort efter publiceringen. En serie experiment motbevisade det. Det var under denna period som Ludwig Boltzmann, fadern till den hittills omtvistade statistiska fysiken, begick sj?lvmord. Ytterligare experimentella studier visade dock att det fanns fel i de f?rsta experimenten. Einsteins f?ruts?gelser bekr?ftades. Det tog fyra ?r.

UNIVERSUMS ENTROPI

Kvantitet som k?nnetecknar graden av st?rning och det termiska tillst?ndet Universum. Kvantifiera den totala E.V. som entropin f?r Clausius (se. Entropi) ?r om?jligt, eftersom universum inte ?r termodynamiskt. systemet. Faktum ?r att gravitationsinteraktion?r l?ngv?ga och osk?rmad, gravitats. universums energi (i den utstr?ckning den ?verhuvudtaget kan definieras) ?r inte proportionell mot dess volym. Till exempel i den Newtonska approximationen av gravitation sf?risk energi. massor M med en enhetlig densitet kan p uppskattas fr?n f-le: U~-GM 2 V -1/3 = -G r2 V 5/3 var G- Newtonska gravitationskonstant, V- volym. Universums totala energi ?r inte heller proportionell mot volymen och ?r d?rf?r inte en additiv kvantitet. Dessutom universum, enligt Hubble lag, expanderar, dvs ?r icke-station?r. B?da dessa fakta betyder att universum inte uppfyller termodynamikens initiala axiom om energins additivitet och termodynamikens existens. balans. D?rf?r ?r universum som helhet inte karakteriserat och c.-l. en temp sv?rm. Uppskatta E. W. som Boltzmanns entropi k ln Г, var k - Boltzmann konstant,Г - antalet m?jliga mikrotillst?nd i systemet ?r ocks? om?jligt, eftersom universum inte "k?r igenom" alla m?jliga tillst?nd, utan utvecklas fr?n ett tillst?nd till ett annat. Med andra ord ?r det om?jligt att introducera Gibbs statistiska ensemble f?r hela universum (se art. Gibbs distributioner), eftersom gravitationen inte kan f?rsummas. interaktion mellan medlemmarna i en s?dan ensemble.

Men i universum kan delsystem urskiljas, p? vilka termodynamiken ?r till?mplig. och statistik. beskrivning och ber?kna deras entropi. S?dana delsystem ?r till exempel alla kompakta objekt (stj?rnor, planeter etc.). Men den totala entropin f?r alla observerade kompakta objekt ?r f?rsumbar j?mf?rt med entropin som finns i den termiska relikten mikrov?gsbakgrundsstr?lning med en temp sv?rm T\u003d 2,73 K (se. kosmologi). Dess entropit?thet ?r =1,49. 10 3 cm -3 k,

vart ?r - Stefan-Boltzmann konstant, s - ljusets hastighet (denna formel tar inte h?nsyn till gravitationsinteraktionen mellan fotoner av relikstr?lning med varandra och med resten av materien i universum). Fotontalst?theten ?r relaterad till entropid?theten f-loy n g = s g k -1 / 3,602. Var och en av de massl?sa varianterna (eller har en vilomassa t<< 1 MeV) neutrino bidrar till t?theten av E. V. add. bidrag, eftersom i standarden kosmologiska. neutrinotempo scenarier [R. Alpher och R. Herman, 1953]. Entropit?theten kan ocks? best?mmas f?r gravitoner; det f?rv?ntade bidraget till E.V. fr?n relikgravitoner som uppstod n?ra kosmologisk singularitet, inte heller ?verstiger s g. Den totala entropin per volymenhet av universum som f?ljer med ?mnet [som v?xer R 3 (t) med universums expansion, R(t) - skalfaktor Friedman - Robertson-Walker-m?tt], associerade med massl?sa partiklar f?r?ndras lite fr?n de mycket tidiga stadierna av universums utveckling – ?tminstone vid t> 1 s efter kosmologisk singulariteter. Med andra ord ?r universums expansion n?stan adiabatisk.

Som framg?tt ovan, huvud Anledningen som hindrar en rigor?s introduktion av begreppet E.V. ?r obegr?nsadheten i rymden och icke-station?riteten hos storskalig gravitation. universums f?lt. Men denna del av gravitationen f?ltet ?r h?gordnat - universum ?r n?stan homogent och isotropt i tillr?ckligt stor skala. D?rf?r ?r det naturligt att anta att med storskalig gravitation inga varelser ?r bundna av f?ltet. entropi, hur vi ?n definierar det. Sedan den totala entropit?theten f?r massl?sa partiklar i universum s g(~ s g) kommer att vara n?ra E.V.-densiteten. Motsvarande uppskattning av den totala entropin f?r den del av universum som f?r n?rvarande ?r observerbar ?r k, var

Mpc-modern. kosmologiska horisont, H 0 - Hubble konstant i km/(s. Mpc) [h?r f?rst?s att R(t)/ 2/3 , jfr. materiens densitet i universum ?r lika med den kritiska. densitet r Med = 3H 20/8p G, och den rumsliga kr?kningen ?r noll]. J?mf?relse av detta v?rde med entropin f?r ett svart h?l med samma massa g, som ?r lika med S h. r g 2 lPl -2 ~ 10 124 k[r g = 2GM/c 2 - gravitationell radien f?r ett icke-roterande svart h?l, 10 -33 cm ?r Planckl?ngden; centimeter. Kvantteori om gravitation, svarta h?l], visar hur l?ngt den del av universum som omger oss ?r fr?n det mest oordnade tillst?ndet. Det ?r troligt, ?ven om det inte ?r bevisat, att det ?r just denna oj?mvikt i det observerade universum som ?r orsaken till giltigheten av termodynamikens 2:a lag f?r alla slutna delsystem i det.

E. V. karakteriseras ocks? med dimensionsl?sa beats. entropi - entropi per 1 baryon; delvis-

Nyheter, , var n b - jfr.

t?theten av antalet baryoner i universum, W b- jfr. t?theten av baryonisk materia i universum i br?kdelar av kritisk. densitet r c. V?rde , enligt teorin om kosmologisk nukleosyntes, max. motsvarar v?l modernt f?rekomsten av lungor. element H, D, He 3 , He 4 , Li 7 . Det faktum att den totala specifika E.V. S yd . >>1, indikerar att universum tidigare var varmt, str?lningsdominerat. baryondensitet nb~R -3 (t) p? grund av bevarandet av baryonladdningen (skillnaden mellan antalet baryoner och antibaryoner). Men f?r n?rvarande ?r hypoteserna allm?nt accepterade att vid mycket h?ga energier och densiteter av materia, ?r baryonladdningen inte bevarad och att universum inneh?ll lika m?ngder materia och antimateria i ett ganska tidigt skede av sin utveckling, n?ra det kosmologiska. singulariteter. Sedan kan ett ?verskott av materia ?ver antimateria naturligt uppst? under loppet av en termodynamiskt icke-j?mviktsexpansion av universum p? grund av brott mot CP-invarians (se fig. Baryonsymmetri i universum). Om dessa hypoteser ?r korrekta beror den totala specifika E.V. inte s? mycket p? t?ljaren ( s), hur mycket fr?n n?mnaren ( anm) och uttrycks ungef?r i termer av mikrofysiologi. interaktionskonstanter som ?r ansvariga f?r genereringen av baryonasymmetri.

Det finns ett antagande att E. V. som helhet kan uppskattas med begreppet Kolmogorov-Sinai entropi ( K- entropi; centimeter. Entropi, Ergodisk teori). TILL- entropi yavl. m?tt p? kaos och instabilitet, det ?r relaterat till jfr. spridningshastigheten n?ra b?rjan. bana ?gonblick. Och K-entropin ?r desto st?rre, desto snabbare sprids banorna, dvs K-entropin. S?lunda, inom ramen f?r detta antagande, ?r entropitillv?xtlagen giltig f?r universum, ?ven om den inte ?r termodynamisk. system och under evolutionens g?ng blir strukturellt mer komplex.

Universums entropi och tidens pil i universum. Fr?gan om E.V. ?r n?ra besl?ktad med problemet med att f?rklara tidens pil i universum: en irreversibel tidsm?ssig evolution fr?n det f?rflutna till framtiden, riktad i en riktning f?r alla observerbara delsystem i universum. Det ?r k?nt att mekanikens, elektrodynamikens, kvantmekanikens lagar ?r reversibla i tiden. Ekvationerna som beskriver dessa lagar ?ndras inte n?r de ers?tts t p? -t. Inom kvantf?ltteorin finns det en mer allm?n CPT-invarians (se. CPT-satsen). Detta inneb?r att alla fysiska processen med elementarpartiklar kan utf?ras b?de fram?t och i omv?nd riktning av tiden (med ers?ttning av partiklar med antipartiklar och med rumslig inversion). D?rf?r kan den inte anv?ndas f?r att best?mma tidens pil. Medan enheten ?r k?nd. fysisk lag - termodynamikens 2:a lag, som inneh?ller ett uttalande om den irreversibla riktningen av processer i tid. Han fr?gar t.

Belyst.: Zeldovich Ya. B., Novikov I. D., Structure and evolution of the Universe, M., 1975; Dolgov A. D., Zeldovich Ya. B., Sazhin M. V., Cosmology of the Early Universe, Moskva, 1988.

I. K. Rozgacheva, A. A. Starobinsky.

"ENTROPI AV UNIVERSUM" i b?cker

Vad ?r entropi?

Vad ?r entropi? Entropi ?r ett begrepp fr?n termodynamikens andra lag, enligt vilket energi f?rsvinner o?terkalleligt – fr?n ordning till kaos.I enlighet med termodynamikens f?rsta lag kan energi inte f?rst?ras, utan den kan omvandlas och bli

Industrialism och entropi

f?rfattare Konstn?ren James Howard

Industrialism och entropi

Fr?n boken Vad som v?ntar oss n?r oljan tar slut, klimatet f?r?ndras och andra katastrofer bryter ut f?rfattare Konstn?ren James Howard

Industrialism och entropi 1920-talets finansiella frenesi blev en passion som drevs av olja. En feber av aff?rsverksamhet b?rjade ?verallt - fr?n markutveckling till produktion av olika instrument och enheter. Massmarknadsvaror spred sig i en h?pnadsv?ckande hastighet.

Entropi och syntropi

Fr?n boken Aspectika f?rfattare Slavinsky Zhivorad

Entropi och syntropi I motsats till den mystiska uppfattningen av v?rlden, som ?r medveten om allt som existerar som en helhet, f?rs?ker vetenskapen uppt?cka mer element?ra delar av helheten och f?rklara livets mysterium. Med s?dan fragmentering inom en stor helhet uppt?cker vetenskapen

Utveckling och f?rnyelse av universum. Universums kretslopp

Fr?n boken The Shield of Scientific Faith (samling) f?rfattare Tsiolkovsky Konstantin Eduardovich

Utveckling och f?rnyelse av universum. Universums cykel Rymdens o?ndlighet, lika avst?nd mellan material, lika och initialt fixerade punkter, deras ?msesidiga attraktion - detta ?r den f?rsta bilden av universum, eller, f?r att vara mer exakt, den enklaste bilden av universum.

Vad ?r entropi?

Fr?n boken The New Mind of the King [Om datorer, t?nkande och fysikens lagar] f?rfattaren Penrose Roger

Vad ?r entropi? Vad ?r den exakta definitionen av entropin i ett fysiskt system? Vi vet redan att detta ?r ett visst m?tt p? ren oordning - men vad betyder s? inte s?rskilt strikta begrepp som "skenbar" och "st?rning"? Tanken kan uppst? att entropi ?r en storhet, inte alls

Entropi

Fr?n boken Philosophical Dictionary f?rfattare Comte Sponville Andr?

Entropi En egenskap hos tillst?ndet hos ett isolerat (eller uppfattat som s?dant) fysiskt system, k?nnetecknad av m?ngden spontan f?r?ndring det ?r kapabelt till. Entropin i ett system n?r sitt maximum n?r det helt f?rlorar sin f?rm?ga att

2.1. Entropi av svarta h?l

Fr?n boken Svarta h?l och rumtidens struktur [f?rel?sning] f?rfattaren Maldacena Juan

Entropi och universums utveckling

Fr?n boken R?relse. V?rme f?rfattare

Entropi och utveckling av universum Floder rinner ner, stenar rullar nerf?r berget, r?relsen stannar p? grund av friktion - alla relativa r?relser stannar. Heta kroppar svalnar, och kalla v?rms upp - temperaturerna i alla kroppar i v?rlden ?r utj?mnade. Detta ?r det oundvikliga draget.

Vad ?r entropi?

Fr?n boken The Newest Book of Facts. Volym 3 [Fysik, kemi och teknik. Historia och arkeologi. Diverse] f?rfattare Kondrashov Anatolij Pavlovich

Vad ?r entropi? Entropi (fr?n grekiskan entropia - rotation, transformation) ?r en funktion av tillst?ndet i ett termodynamiskt system, f?r?ndringen i vilken i en j?mviktsprocess ?r lika med f?rh?llandet mellan m?ngden v?rme som kommuniceras till systemet eller avl?gsnas fr?n det till termodynamisk

Specifik entropi

Fr?n boken Universal Encyclopedic Reference f?rfattaren Isaeva E. L.

Specifik entropi Kalori per gram-kelvin (4,1868 kJ/(kg' K)) Kilokalori per kilogram-kelvin (4,1868 kJ/(kg'

Entropi

Fr?n boken Great Soviet Encyclopedia (EN) av f?rfattaren TSB

ENTROPI

Fr?n boken The Newest Philosophical Dictionary f?rfattare Gritsanov Alexander Alekseevich

ENTROPI (grekiska en - in, tropia - rotation, transformation) - begreppet klassisk fysik (inf?rt i vetenskapen av R. Clausius p? 1800-talet), genom vilket i synnerhet verkan av termodynamikens andra lag beskrevs: i ett slutet system under station?ra f?rh?llanden, antingen i

Entropi

Fr?n boken Incredible - not a fact f?rfattare Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Entropi L?t oss g?ra en liten terminologisk f?r?ndring av lagen om den maximala sannolikheten f?r ett j?mviktstillst?nd Mycket ofta i fysiken ers?tts storheter som varierar inom stora gr?nser med logaritmer. Kom ih?g vad en logaritm ?r. N?r jag skriver om vetenskap f?r s?

Lektion 36

Fr?n boken Lessons of Atheism f?rfattare Nevzorov Alexander Glebovich

Lektion 36 Det ?r enkelt och tillg?ngligt f?r absolut alla. Det r?cker med att fr?ga vilken som helst s? kallad troende ortodox varf?r deras huvudsakliga h?gtid kallas p?sk och vad betyder detta ord egentligen? Och generellt sett,

UNIVERSUMS ENTROPI

UNIVERSUMS ENTROPI

Kvantitet som k?nnetecknar graden av st?rning och det termiska tillst?ndet Universum. Kvantifiera den totala E.V. som entropin f?r Clausius (se. Entropi) ?r om?jligt, eftersom universum inte ?r termodynamiskt. systemet. Faktum ?r att gravitationsinteraktion?r l?ngv?ga och osk?rmad, gravitats. Universum (i den m?n det ?verhuvudtaget kan definieras) ?r inte proportionellt mot dess volym. Till exempel i den Newtonska approximationen av gravitation sf?risk energi. massor M med en enhetlig densitet kan p uppskattas fr?n f-le: U~-GM 2 V -1/3 = -G r2 V 5/3 var G- Newtonska gravitationskonstant, V- volym. Universums totala energi ?r inte heller proportionell mot volymen och ?r d?rf?r inte en additiv kvantitet. Dessutom universum, enligt Hubble lag, expanderar, dvs ?r icke-station?r. B?da dessa fakta betyder att universum inte uppfyller termodynamikens initiala axiom om energins additivitet och termodynamikens existens. balans. D?rf?r ?r universum som helhet inte karakteriserat och c.-l. en temp sv?rm. Uppskatta E. W. som Boltzmanns entropi k ln Г, var k - Boltzmann konstant,Г ?r antalet m?jliga mikrotillst?nd i systemet, det ?r ocks? om?jligt, eftersom universum inte "k?r igenom" alla m?jliga, utan utvecklas fr?n ett tillst?nd till ett annat. Med andra ord kan Gibbs inte introduceras f?r hela universum (se art. Gibbs distributioner), eftersom gravitationen inte kan f?rsummas. interaktion mellan medlemmarna i en s?dan ensemble.

Men i universum kan delsystem urskiljas, p? vilka termodynamiken ?r till?mplig. och statistik. beskrivning och ber?kna deras entropi. S?dana delsystem ?r till exempel alla kompakta objekt (planeter etc.). Men summan av alla observerbara kompakta objekt ?r f?rsumbar j?mf?rt med entropin som finns i den termiska relikten mikrov?gsbakgrundsstr?lning med en temp sv?rm T\u003d 2,73 K (se. kosmologi). Dess entropit?thet ?r =1,49. 10 3 cm -3 k,

vart ?r - Stefan-Boltzmann konstant, s - ljusets hastighet (denna formel tar inte h?nsyn till gravitationsfotoner fr?n relikstr?lning med varandra och med resten av materien i universum). Fotontalst?theten ?r relaterad till entropid?theten f-loy n g = s g k -1 / 3,602. Var och en av de massl?sa varianterna (eller har en vilomassa t<< 1 MeV) bidrar till E. V.-till?gget. bidrag, eftersom i standarden kosmologiska. neutrinotempo scenarier [R. Alpher och R. Herman, 1953]. Entropit?theten kan ocks? best?mmas f?r gravitoner; det f?rv?ntade bidraget till E.V. fr?n relikgravitoner som uppstod n?ra kosmologisk singularitet, inte heller ?verstiger s g. Den totala entropin per volymenhet av universum som f?ljer med ?mnet [som v?xer R 3 (t) med universums expansion, R(t) - skalfaktor Friedman - Robertson-Walker-m?tt], associerade med massl?sa partiklar f?r?ndras lite fr?n de mycket tidiga stadierna av universums utveckling – ?tminstone vid t> 1 s efter kosmologisk singulariteter. Med andra ord ?r universums expansion n?stan adiabatisk.

Som framg?tt ovan, huvud Anledningen som hindrar en rigor?s introduktion av begreppet E.V. ?r obegr?nsadheten i rymden och icke-station?riteten hos storskalig gravitation. universums f?lt. Men denna del av gravitationen f?ltet ?r h?gordnat - universum ?r n?stan homogent och isotropt i tillr?ckligt stor skala. D?rf?r ?r det naturligt att anta att med storskalig gravitation inga varelser ?r bundna av f?ltet. entropi, hur vi ?n definierar det. Sedan den totala entropit?theten f?r massl?sa partiklar i universum s g(~ s g) kommer att vara n?ra E.V.-densiteten. Motsvarande uppskattning av den totala entropin f?r den del av universum som f?r n?rvarande ?r observerbar ?r k, var

Mpc-modern. kosmologiska horisont, H 0 - Hubble konstant i km/(s. Mpc) [h?r f?rst?s att R(t)/ 2/3 , jfr. materiens densitet i universum ?r lika med den kritiska. densitet r Med = 3H 20/8p G, och det rumsliga v?rdet ?r lika med noll]. J?mf?relse av detta v?rde med entropin f?r ett svart h?l med samma massa g, som ?r lika med S h. r g 2 lPl -2 ~ 10 124 k[r g = 2GM/c 2 - gravitationell radien f?r ett icke-roterande svart h?l, 10 -33 cm ?r Planckl?ngden; centimeter. Kvantteori om gravitation, svarta h?l], visar hur l?ngt den del av universum som omger oss ?r fr?n det mest oordnade tillst?ndet. Det ?r troligt, ?ven om det inte ?r bevisat, att det ?r just denna oj?mvikt i det observerade universum som ?r orsaken till giltigheten av termodynamikens 2:a lag f?r alla slutna delsystem i det.

E. V. karakteriseras ocks? med dimensionsl?sa beats. entropi - entropi per 1 baryon; delvis-

Nyheter, , var n b - jfr.

t?theten av antalet baryoner i universum, W b- jfr. t?theten av baryonisk materia i universum i br?kdelar av kritisk. densitet r c. V?rde , enligt teorin om kosmologisk nukleosyntes, max. motsvarar v?l modernt f?rekomsten av lungor. element H, D, He 3 , He 4 , Li 7 . Det faktum att den totala specifika E.V. S yd . >>1, indikerar att universum tidigare var varmt, str?lningsdominerat. baryondensitet nb~R -3 (t) p? grund av bevarandet av baryonladdningen (skillnaden mellan antalet baryoner och antibaryoner). Emellertid ?r hypoteserna nu allm?nt accepterade att materia inte bevaras vid mycket h?ga energier och t?theter och att universum inneh?ll lika stora m?ngder materia och antimateria i ett ganska tidigt skede av sin utveckling, n?ra det kosmologiska. singulariteter. Sedan kan ett ?verskott av materia ?ver antimateria naturligt uppst? under loppet av en termodynamiskt icke-j?mviktsexpansion av universum p? grund av brott mot CP-invarians (se fig. Baryonsymmetri i universum). Om dessa hypoteser ?r korrekta beror den totala specifika E.V. inte s? mycket p? t?ljaren ( s), hur mycket fr?n n?mnaren ( anm) och uttrycks ungef?r i termer av mikrofysiologi. interaktionskonstanter som ?r ansvariga f?r genereringen av baryonasymmetri.

Det finns ett antagande att E. V. som helhet kan uppskattas med begreppet Kolmogorov-Sinai entropi ( K- entropi; centimeter. Entropi, Ergodisk teori). TILL- entropi yavl. m?tt p? kaos och instabilitet, det ?r relaterat till jfr. spridningshastigheten n?ra b?rjan. bana ?gonblick. Och K-entropin ?r desto st?rre, desto snabbare sprids banorna, d.v.s. materiens f?rdelning ?r gravitationsm?ssigt instabil; utvecklingen av instabilitet leder till bildandet av en separat. blodproppar. Med gravitation komprimering av ett g?ng gravitations ?mnets energi omvandlas till den termiska energin av partiklars r?relse. D?rf?r ?tf?ljs bildandet av stj?rnor och galaxer fr?n en j?mnt f?rdelad materia av en ?kning av K-entropi. S?lunda, inom ramen f?r detta antagande, ?r entropitillv?xtlagen giltig f?r universum, ?ven om den inte ?r termodynamisk. system och under evolutionens g?ng blir strukturellt mer komplex.

Universums entropi och tidens pil i universum. Fr?gan om E.V. ?r n?ra besl?ktad med problemet med att f?rklara tidens pil i universum: en irreversibel tidsm?ssig evolution fr?n det f?rflutna till framtiden, riktad i en riktning f?r alla observerbara delsystem i universum. Det ?r k?nt att mekanikens, elektrodynamikens, kvantmekanikens lagar ?r reversibla i tiden. Ekvationerna som beskriver dessa lagar ?ndras inte n?r de ers?tts t p? -t. Inom kvantf?ltteorin finns det en mer allm?n CPT-invarians (se. CPT-satsen). Detta inneb?r att alla fysiska processen med elementarpartiklar kan utf?ras b?de fram?t och i omv?nd riktning av tiden (med ers?ttning av partiklar med och med rumslig inversion). D?rf?r kan den inte anv?ndas f?r att best?mma tidens pil. Medan enheten ?r k?nd. fysisk lag - termodynamikens 2:a lag, som inneh?ller ett uttalande om den irreversibla riktningen av processer i tid. Den st?ller in de s? kallade retarderade potentialerna f?r el.-magneten. f?lt) och kosmologiska tidens pil ges av universums expansion. Inte alla dessa tidspilar ?r likv?rdiga: om termodynamiska. och elektrodynamisk. pilar anses vara desamma (?ven om det inte finns n?gra rigor?sa bevis f?r detta), d? ?r pilen inte f?rknippad med dem k.-l. lokal kausal interaktion. I synnerhet finns det ingen anledning att f?rv?nta sig att om n?gon del av universum beror p? gravitation instabiliteten upph?r att expandera och b?rjar dra ihop sig, d? kommer riktningen f?r elektrodynamiken i den att ?ndras. och termodynamisk. tidens pilar. Men fr?gan om det ?msesidiga beroendet av dessa tidspilar och deras samband med det psykologiska. tidens pil (varje persons k?nsla av det o?terkalleliga tidsfl?det fr?n det f?rflutna genom nuet in i framtiden) f?rblir i betydelse. grad ?ppen.

Belyst.: Zeldovich Ya. B., Novikov I. D., Structure and evolution of the Universe, M., 1975; Dolgov A. D., Zeldovich Ya. B., Sazhin M. V., Cosmology of the Early Universe, Moskva, 1988.

I. K. Rozgacheva, A. A. Starobinsky.

Fysisk uppslagsverk. I 5 volymer. - M.: Sovjetiskt uppslagsverk. Chefredakt?r A. M. Prokhorov. 1988 .

Se vad "ENTROPY OF THE UNIVERSE" ?r i andra ordb?cker:

- (fr?n grekiskan. entropia - rotation, transformation) en del av den inre energin i ett slutet system eller universums energiaggregat, som inte kan anv?ndas, i synnerhet kan inte ?verf?ras eller omvandlas till mekaniskt arbete. Exakt... Filosofisk uppslagsverk

ENTROPI- ENTROPI, ett begrepp som introducerats inom termodynamiken och som s? att s?ga ?r ett m?tt p? en processs irreversibilitet, ett m?tt p? energins ?verg?ng till en s?dan form, fr?n vilken den inte spontant kan ?verg? till andra former. Alla t?nkbara processer som f?rekommer i vilket system som helst, ... ... Big Medical Encyclopedia

ENTROPI, en indikator p? slumpm?ssigheten eller st?rningen i strukturen av ett fysiskt system. I TERMODYNAMIK uttrycker entropi m?ngden termisk energi som ?r tillg?nglig f?r att utf?ra arbete: ju l?gre energi, desto h?gre entropi. P? universums skala ...... Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok

- [Engelsk] entropi Ordbok ?ver fr?mmande ord p? ryska spr?ket

Entropi- Entropi ? Entropi En egenskap hos tillst?ndet i ett isolerat (eller uppfattat som s?dant) fysiskt system, k?nnetecknad av m?ngden spontan f?r?ndring det ?r kapabelt till. Entropin i ett system n?r sitt maximum n?r det ?r helt... Philosophical Dictionary of Sponville

- (grekiska en in, tropia turn, transformation) begreppet klassisk fysik (inf?rt i vetenskapen av R. Clausius p? 1800-talet), genom vilket i synnerhet verkan av termodynamikens andra lag beskrevs: i en sluten system placerat i station?rt ...... Den senaste filosofiska ordboken

- [en (en) in; tropi (srep) transformation] ?r ett av de mest abstrakta vetenskapliga begreppen av grundl?ggande betydelse. 1. Inom klassisk termodynamik ?r E ett begrepp som introducerades av Clausis i mitten av 1800-talet. och … … Geologisk uppslagsverk

entropi- och. entropie f., tyska Entropi gr. sv in, inuti + tropsv?ng, f?rvandling. 1. En fysisk storhet som k?nnetecknar det termiska tillst?ndet hos en kropp eller ett system av kroppar och m?jliga f?r?ndringar i dessa tillst?nd. Entropiber?kning. ALS 1. ||… … Historisk ordbok ?ver gallicismer i det ryska spr?ket

entropi- ENTROPI (av grekiskan. in och tropsv?ng, transformation) begreppet klassisk termodynamik, introducerat av R. Clausius. Med dess hj?lp formuleras en av dess grundlagar som s?ger att E. i ett slutet system inte kan minska. N?r E... Encyclopedia of Epistemology and Philosophy of Science

"Alla processer i v?rlden sker med en ?kning av entropi" - denna vanliga formulering har f?rvandlat entropi fr?n en vetenskaplig term till n?got slags obestridligt bevis p? en d?dsd?md kamp f?r en person med st?rningen omkring sig. Men vad d?ljer sig bakom denna fysiska kvantitet i originalet? Och hur kan entropi ber?knas? "Teorier och praktiker" f?rs?kte f?rst? denna fr?ga och hitta r?ddning fr?n den f?rest?ende kollapsen.

Termodynamik och "v?rmed?d"

Termen "entropi" introducerades f?rst av den tyske fysikern Rudolf Clausius 1865. D? hade det en sn?v betydelse och anv?ndes som en av storheterna f?r att beskriva tillst?ndet f?r termodynamiska system - det vill s?ga fysiska system best?ende av ett stort antal partiklar och kapabla att utbyta energi och materia med milj?n. Problemet var att vetenskapsmannen inte helt kunde formulera vad som exakt k?nnetecknar entropi. Dessutom, enligt formeln han f?reslog, var det m?jligt att endast best?mma f?r?ndringen i entropin och inte dess absoluta v?rde.

F?renklat kan denna formel skrivas som dS = dQ/T. Detta betyder att skillnaden i entropin f?r tv? tillst?nd i ett termodynamiskt system (dS) ?r lika med f?rh?llandet mellan m?ngden v?rme som g?r ?t f?r att ?ndra initialtillst?ndet (dQ) till den temperatur vid vilken tillst?nds?ndringen ?ger rum (T) . Till exempel, f?r att sm?lta is, m?ste vi ge den lite v?rme. F?r att ta reda p? hur entropin f?r?ndrades under sm?ltningsprocessen m?ste vi dela denna m?ngd v?rme (det beror p? massan av is) med sm?lttemperaturen (0 grader Celsius \u003d 273,15 grader Kelvin. Nedr?kningen g?r fr?n absoluta noll Kelvin (- 273 ° C), eftersom entropin f?r n?got ?mne vid denna temperatur ?r noll). Eftersom b?da storheterna ?r positiva kommer vi vid ber?kning att se att entropin har ?kat. Och om vi utf?r den omv?nda operationen - att frysa vattnet (det vill s?ga att ta v?rme fr?n det), kommer v?rdet p? dQ att vara negativt, vilket betyder att entropin blir mindre.

Ungef?r samtidigt med denna formel d?k formuleringen av termodynamikens andra lag upp: "Entropin i ett isolerat system kan inte minska." Den liknar den popul?ra frasen som n?mns i b?rjan av texten, men med tv? viktiga skillnader. F?r det f?rsta, ist?llet f?r den abstrakta "v?rlden", anv?nds begreppet "isolerat system". Ett isolerat system ?r ett som inte byter materia eller energi med milj?n. F?r det andra ?ndras den kategoriska "?kningen" till en f?rsiktig "minskar inte" (f?r reversibla processer i ett isolerat system f?rblir entropin of?r?ndrad och f?r irreversibla processer ?kar den).

Bakom dessa tr?kiga nyanser ligger huvudsaken: termodynamikens andra lag kan inte till?mpas utan att titta tillbaka p? alla fenomen och processer i v?r v?rld. Clausius sj?lv gav ett bra exempel p? detta: han trodde att universums entropi st?ndigt v?xer, och d?rf?r kommer den en dag oundvikligen att n? sitt maximum - "termisk d?d". Ett slags fysiskt nirvana, d?r inga processer redan ?ger rum. Clausius h?ll fast vid denna pessimistiska hypotes fram till sin d?d 1888 – vid den tiden till?t vetenskapliga bevis inte att han kunde vederl?ggas. Men p? 1920-talet Den amerikanske astronomen Edwin Hubble bevisade att universum expanderar, vilket betyder att dess

kan knappast kallas ett isolerat termodynamiskt system. D?rf?r behandlar moderna fysiker Clausius dystra prognoser ganska lugnt.

Entropi som ett m?tt p? kaos

Eftersom Clausius aldrig kunde formulera den fysiska inneb?rden av entropi f?rblev det ett abstrakt begrepp fram till 1872 – tills den ?sterrikiske fysikern Ludwig Boltzmann h?rledde en ny formel som l?ter dig ber?kna dess absoluta v?rde. Det ser ut som S = k * ln W (d?r S ?r entropin, k ?r Boltzmanns konstant, som har ett konstant v?rde, W ?r den statistiska vikten av tillst?ndet). Tack vare denna formel b?rjade entropi f?rst?s som ett m?tt p? ett systems ordning och reda.

Hur h?nde det? Den statistiska vikten f?r en stat ?r antalet s?tt p? vilka den kan implementeras. F?rest?ll dig din dators skrivbord. P? hur m?nga s?tt kan den placeras i relativ ordning? Hur ?r det med totalt kaos? Det visar sig att den statistiska vikten av "kaotiska" tillst?nd ?r mycket st?rre, och d?rf?r ?r deras entropi ocks? st?rre. Du kan se ett detaljerat exempel och ber?kna entropin f?r ditt eget skrivbord.

I detta sammanhang f?r termodynamikens andra lag en ny inneb?rd: nu kan processer inte forts?tta spontant i riktning mot ?kande ordning. Men h?r ska vi inte gl?mma lagens begr?nsningar.

Annars skulle m?nskligheten l?nge ha varit i slaveri av eng?ngsservis. N?r allt kommer omkring, varje g?ng vi diskar en tallrik eller en mugg kommer den enklaste sj?lvorganiseringen till v?r hj?lp. Alla tv?ttmedel inneh?ller ytaktiva ?mnen (tensider). Deras molekyler best?r av tv? delar: den f?rsta tenderar till sin natur att komma i kontakt med vatten och den andra undviker det.

N?r de kommer in i vattnet, samlas Fairy-molekylerna spontant till "bollar" som omsluter partiklar av fett eller smuts (kulans yttre yta ?r just de delar av det ytaktiva ?mnet som ?r ben?gna att komma i kontakt med vatten, och den inre, som har v?xt runt k?rnan av smutspartiklarna, ?r de delar som undviker kontakt med vatten). Det verkar som att detta enkla exempel mots?ger termodynamikens andra lag. En buljong av olika molekyler ?vergick spontant till n?got mer ordnat tillst?nd med mindre entropi. Svaret ?r ?terigen enkelt: systemet "Vattensmutsad disk efter en fest", d?r en utomst?ende hand har tappat diskmedel, kan knappast betraktas som isolerat.

Svarta h?l och levande varelser

Sedan tillkomsten av Boltzmanns formel har termen "entropi" tr?ngt n?stan in i

alla vetenskapsomr?den och ?vervuxna med nya paradoxer. L?t oss ta till exempel astrofysik och paret "ett svart h?l - en kropp som faller in i det." Det kan mycket v?l betraktas som ett isolerat system, vilket inneb?r att dess entropi av ett s?dant system m?ste bevaras. Men det f?rsvinner sp?rl?st i ett svart h?l – trots allt kan varken materia eller str?lning fly d?rifr?n. Vad h?nder med den inuti ett svart h?l?

Vissa str?ngteoretiker h?vdar att denna entropi f?rvandlas till entropin av ett svart h?l, som ?r en enda struktur kopplad fr?n m?nga kvantstr?ngar (dessa ?r hypotetiska fysiska objekt, sm? flerdimensionella strukturer vars vibrationer genererar alla element?ra partiklar, f?lt och annan v?lbekant fysik). Men andra forskare ger ett mindre extravagant svar: den saknade informationen ?terv?nder fortfarande till v?rlden tillsammans med str?lningen som kommer fr?n svarta h?l.

En annan paradox som strider mot termodynamikens andra lag ?r levande varelsers existens och funktion. Trots allt ?r ?ven en levande cell med alla dess biolager av membran, DNA-molekyler och unika proteiner en h?gordnad struktur, f?r att inte tala om hela organismen. Varf?r finns ett system med s? l?g entropi?

Denna fr?ga st?lldes av den ber?mda Erwin Schr?dinger, skaparen av samma tankeexperiment med en katt, i sin bok "Vad ?r liv ur fysikens synvinkel": "En levande organism ?kar kontinuerligt sin entropi, eller i andra ord, producerar positiv entropi och n?rmar sig s?ledes ett farligt tillst?nd av maximal entropi, vilket ?r d?den. Han kan undvika detta tillst?nd, det vill s?ga f?rbli vid liv, endast genom att st?ndigt utvinna negativ entropi fr?n sin omgivning. Negativ entropi ?r vad en organism livn?r sig p?."

Mer exakt, kroppen livn?r sig p? kolhydrater, proteiner och fetter. H?gordnade, ofta l?nga molekyler med relativt l?g entropi. Och i geng?ld sl?pper den ut mycket enklare ?mnen med st?rre entropi i milj?n. Detta ?r den eviga konfrontationen med v?rldens kaos.