Комментарии 112
Спасибо.
Интересно, как энтропия работает в сильно искривлённом неевклидовом пространстве времени. Например, ни закон сохранения энергии, ни закон сохранения импульса не выполняются в искривлённом пространстве времени
Особенно интересно поведение энтропии при наличии CTL (замкнутых временных петель)
Думаю, законы сохранения должны быть фундаментальнее геометрии пространства-времени. Скорее пространство-время будет порвано в клочья, чем нарушится второй закон термодинамики:) Вот говорили когда-то, что существование чёрных дыр противоречит закону неубывания энтропии, ведь у них должна быть нулевая температура и бесконечная теплоёмкость. Ан-нет, приехал Хокинг и показал, что даже чёрные дыры в конце концов приходят в тепловое равновесие со средой. По крайней мере, по эту сторону горизонта событий ничего не нарушается. А что там внутри - может, мы никогда и не узнаем.
Что-то я слышал о возможности образования замкнутых времениподобных кривых вблизи быстро вращающихся объектов, но как-то не верится. Любое возвращение в прошлое нарушало бы второй закон, если это не перемещение в другую версию прошлого согласно ММИ. Подобные машины времени должны быть скрыты под горизонтом событий, как и сингулярности. Принципы защиты хронологии и космической цензуры не на пустом же месте придумали.
Позволю себе не согласиться с "Принципы защиты хронологии и космической цензуры не на пустом же месте придумали." с философской точки зрения.
Принцип космической цензуры неформально говорит, что все должно быть шито крыто снаружи горизонта, а внутри горизонта могут возникать розовые единороги. Но в супермассивную черную дыру можно падать долго, в течение многих часов, и приливные силы вас не порвут ни при пересечении горизонта, ни внутри. Что же увидит наблюдатель корабля, который падает внутрь такой дыры?
Сторонник закона космической цензуры скажет - а неважно что увидит, он же во-первых умрет, а во вторых никому не сможет это никому рассказать.
Но почему, собственно, одни наблюдатели ценнее для природы, чем другие? Да, наблюдатель который падает внутрь дыры умрет... впрочем, как и все мы. Так что этот аргумент не катит. Возможно, наша вселенная тоже обречена (распад ложного вакуума) и мы никому не сможем рассказать о том, что видели. Это дает право вселенной нам показывать рандомно возникающих розовых единорогов? нет
Принцип космической цензуры для меня это заметание проблемы под ковер. Если вселенная работает корректно, то она работает корректно для ЛЮБЫХ наблюдателей.
Наблюдатель внутри чёрной дыры умрёт, но с мыслью, что Вселенная снаружи умерла ещё раньше, пока он летел к сингулярности:) А с точки зрения внешнего наблюдателя он навсегда отпечатался на горизонте событий, и едва ли через гугол лет найдётся кто-то, кто сможет воссоздать его по крупицам хокинговского излучения.
Информация по любому должна сохранятся, поэтому я поддерживаю голографический принцип и все его следствия. Может, у чёрной дыры всё-таки есть волосы и по ним можно что-то узнать о происходящем внутри. Или мы просто не научились ещё мыслить за рамками пространственно-временных категорий. Как говориться, квантовая гравитация покажет.
Наблюдатель внутри чёрной дыры умрёт, но с мыслью, что Вселенная снаружи умерла ещё раньше, пока он летел к сингулярности:)
Нет, это широко распространенная misconception.
Помню-помню, читал ваши статьи. Естественно, будущее Вселенной он не увидит, но думать о происходящем снаружи как о далёком прошлом никто ему уже не запретит:) Если наблюдатели находятся по разные стороны горизонта событий, они уже умерли друг для друга, как и галактики, удаляющиеся друг от друга со сверхсветовой скоростью.
Из главы 9.4. книги Горькавого Н.Н. "Осциллирующая Вселенная"
Мне понравился мысленный эксперимент с помещением нашей галактики внутрь черной дыры. Для нас, жителей галактики, это, действительно, ничего не изменило бы, и никто не умрет "падая в сингулярность".
"....Пусть в центре модельной вселенной располагается наш Млечный Путь. Добавим вокруг нашей Галактики сферический слой с такой же массой. Наблюдатель на внешней границе этого слоя будет испытывать притяжение, как самого слоя, так и Галактики. Но для нас, жителей Млечного Пути, добавление внешнего сферического слоя ничего не изменит – скорость движения Солнца вокруг центра Галактики, а также динамика всех звезд и планет сохранится прежней. Этот факт независимости внутреннего наблюдателя от внешних сферических слоев доказывается как в теории Ньютона, так и в теории Эйнштейна. Начнем наращивать вокруг нашего зародыша вселенной внешние слои – с увеличивающимся радиусом и, для удобства, с той же плотностью, что и первый слой. Последовательно перемещая наблюдателя на поверхность самого внешнего слоя, мы убеждаемся в постоянном увеличении массы нашей вселенной. Но для жителей Млечного Пути по-прежнему ничего не будет меняться – они не чувствуют притяжения внешних слоев. Внутренний наблюдатель оказывается равнодушен к внешнему миру. Наблюдатель на самом внешнем слое, наоборот, будет с тревогой наблюдать за ростом гравитационного притяжения, которое будет воздействовать даже на луч его фонарика – свет будет загибаться и падать на поверхность слоя. Наступает момент, когда в космос может улететь только луч, направленный строго вверх. Но вот к массе вселенной добавлен самый последний слой, который может составлять совершенно ничтожную относительную долю массы вселенной, но именно он замкнет ее и превратит в черную дыру, согласно метрике Шварцшильда. А наблюдатель на границе вселенной увидит, что даже вертикальный луч фонарика не может улететь с поверхности последнего слоя. Но для жителей Млечного Пути в центре мира это ничтожное приращение внешнего сферического слоя на краю мира останется попрежнему незамеченным. Предположить, что из-за незначительного увеличения массы внешних областей вселенной, динамика ее внутренней части кардинально изменится: что Солнце и звезды сорвутся со своих орбит и устремятся к центру галактики, где находится центр нашей модельной вселенной – это значит вступить в противоречие не только с общей теорией относительности, но и со здравым смыслом..."
С точки зрения наблюдателя находящегося снаружи горизонта событий падающий на черную дыру наблюдатель никогда его (горизонт) не пересечет
Что значит с "точки зрения"?
Есть точка зрения оптическая (те фотоны что ко мне приходят). С этой точки зрения не пересечёт
Есть точка зрения "экстраполяция моего сейчас". Берём мое "сейчас" (локально плоскость в пространстве времени Римана) и продолжаем дальше. В этой системе пересечёт.
В системе координат наблюдателя который с внешней стороны горизонта событий второй (падающий на черную дыру) наблюдатель никогда не пересечет горизонт событий.
https://habrastorage.org/r/w1560/webt/0c/zt/wm/0cztwmnopiiros8shis2vzr5wo4.png
"Future lightcone" внешнего наблюдателя прекрасно проваливается в черную дыру, причем за короткое время (см картинку)
Более точно, "система координат" может быть единой в НЕискривленном пространстве. Поэтому не очень определено, что такое "в системе координат" в искривленном, неевклидовом пространстве. Поэтому я рассказываю об историях (что выходит из светового конуса).
Иначе если просто попытаться это сделать, то выяснится, что продолжая "систему координат" внешнего наблюдателя внутрь, пространство окажется времяподобным
Поэтому мое замечание про "экстраполяцию сейчас" наверное только путает и я его отзываю
Наблюдатель может ломануться за своим братом, который осуществил погружение в дыру час назад, и убедиться, что тот провалился уже давно.
Наблюдательная станция, которая подвешена у самого горизонта, скажет что предыдущий корабль пролетел тут час назад (с учетом коррекции времени, по часам станции это куда быстрее)
законы сохранения должны быть фундаментальнее геометрии пространства-времени
Это вряд-ли. Все (или почти все) законы сохранения это следствие однородности и симметричности пространства.
Пересказ книг Шона Кэрролла, ну там как и следовало ожидать второй закон термодинамики не действует в квантовом мире, превращение туда и обратно бесплатно (правда он там упоминает некоторых несознательных не согласных учёных). А как же тогда произошла самосборка из безмасовых в массивные частицы бариогенез? Вот здесь нам и поможет работа Ильи Пригожина о самоорганизации : в открытой неравновесной системе в потоке энергии или энергии и вещества самоорганизуется диссипативные структуры. В начале большого взрыва имеется перегретая жидкость безмассовых спиноров, их спины направлены хаотично. Это состояние считается симметричным с наибольшей потенциальной энергией, далее происходит расширение и охлаждение, прежнее состояние больше не стабильно, происходит спонтанное нарушение симметрии (примерно как в ферромагнетике происходит спонтанное нарушение вращательной симметрии - намагничивание. При этом фазовом переходе хатическое состояние спинов с максимумом потенциальной энергии переходит в новое устойчивое состояние с максимумом кинетической энергии и нарушенной вращательной симметрией (максимальная плотность поля Хиггса, море слабого заряда с ненулевой энергией).
Теперь то же самое на человеческом языке: представим мельчайшие частицы вроде электрона— фундаментальные спиноры, как известно полный спин состоит из орбитальной части и собственного спина (орбитальная часть это zitterbewegung на самом деле это просто вращение по кругу— волна частицы). При резком расширение и охлаждении в такой жидкости образуется своего рода вихри, затравочными центрами послужит топологические дефекты — нейтрино. Спин нейтрино при спин-орбитальном взаимодействии со спинорами выстроит их орбитали в одной плоскости, можно сказать образуется глюонная трубка, стенки трубки не дадут нейтрино вылететь наружу, нейтрино становится зарядом, обретает массу покоя. Хаотическое движение, внутренняя тепловая энергия перешла в упорядоченное направленное движение— структуру, при этом локально энтропия убывает, а в масштабах вселенной наоборот возрастает.
Как нейтрино могут что-то выстроить, если спустя доли секунды материя охлаждается так, что они уже ни с чем не взаимодействуют?
Почему не могут, нейтрино участвует в слабом взаимодействии. Сейчас мы находимся в состоянии ложного вакуума его энергия выше уровня истинного вакуума, проще говоря вакуум со времён большого взрыва остаётся горячий особенно в пузырях войдах), как считается там самый большой запас тёмной энергии, но энергия медленно рассеивается. Не просто так рассеивается, допустим идеальный газ нельзя охладить просто расширением, он должен произвести какую то работу, для этого применяется турбодетандер, тепловые движения молекул превращаются в направленную механическую работу турбины. Допустим есть такой магнитный холодильник — магнетик прикладывается к охлаждаемому телу, тепло переходит к магниту за счёт того что наводит хаос в магнитных моментах стрелках, далее этот размагниченный магнит отводятся, опять намагничивается, из него как бы выжимается тепловой хаос (это магнитно колористический эффект).
Так же и в нашем случае, в начале мы имеем горячий хаос стрелок - спинов, далее расширение и охлаждение, теперь мы имеем неравновесную среду— тепловой поток, градиент. Например в атмосфере если есть большие тепловые градиенты— самоорганизуется смерчи. Вакуум или море Хиггса состоит из мельчайших частиц их по разному называют допустим слабые заряды, кроме собственного спина они обращаются на орбитах маленьких петельках или в свёрнутых в кольцо измерениях, все они направлены хаоттические. Будущие заряды движутся сквозь эту жидкость по прямой траектории, соударяются с этими петельками и своим спином поворачивают спины петелек все в одном направлении в трубку -глюонную трубку, теперь заряд 'катается по стенке этой трубки. Будущие заряды это как бы затравочные центры, которые поляризует вакуум вокруг себя в виде трубки - обычные заряды являются стоком для слабого заряда, то есть не упорядоченная тепловая энергия вакуума переходит упорядоченную структуру, в энергию связи этой структуры. Фрэнк Вильчек пишет - протон это яростный вихрь энергии, действительно спин протона составляет орбитальное вращение кварков и спин многочисленных глюонов вращающихся вокруг протона.
Например говорится — механизм динамической генерации массы Хиггса это соединение теории поля и конденсированных сред, проще говоря у этих стрелок из теории поля появляется дополнительная - продольная степень свободы (скалярное беспиновое поле где действуют только импульсы)
нейтрино участвует в слабом взаимодействии, но эффективность этого процесса зависит от энергии нейтрино. Низкоэнергетические нейтрино практически никак ни с чем не взаимодействуют
После большого Взрыва спустя где то секунду вселенная становится прозрачной для нейтрино. https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_neutrino_background
петельки и яростные вихри я комментировать не буду
Низкоэнергетические нейтрино практически никак ни с чем не взаимодействуют
конечно не взаимодействуют сейчас, иначе все нейтрино превратились бы в заряды.
петельки и яростные вихри я комментировать не буду
представляю - сидит Фрэнк Вильчек, читает комментарии под своей статьёй про петельки и вихри, там Tzimie пишет "какая же это дрянь ваши вихри" и тут Вильчек расплакался?
Как нейтрино может "превратиться в заряд" если оно заряда не имеет?
Мы вообще о какой эпохе/энергиях говорим?
GUT? Electroweak? Хадронизация?
Как нейтрино может "превратиться в заряд" если оно заряда не имеет?
согласно теории Калуцы-Клейна сам факт движения по круговому свёрнутому измерению воспринимается в макромире как заряд (его электрический компонент), примерно как движение заряда по орбите создаёт магнитное поле. Соответственно нейтрино движется по прямой траектории заряда не имеет. Кроме того кривизна свёрнутого измерения придаёт частицы массу, чем больше и круче это свёртывание тем тяжелее частица. То есть непонятное zitterbewegung заменяется круговым движением, это соответствует длине комптоновской волны. Считалось что кварки внутри адрона находятся состояние S=0 , и действительно есть сведения что они вращается на орбитах, а не абы как движутся. Сейчас специально для этого строится новый ускоритель, если наблюдения подтвердятся это будет портал в новую физику, квантовая неопределённость будет отброшена.
Нарушение электрослабой симметрии, энергия вакуума такая была что тяжёлые лептоны были стабильны
согласно теории Калуцы-Клейна сам факт движения по круговому свёрнутому измерению воспринимается в макромире как заряд
такая теория действительно есть (правда имеет статус гипотезы) и изменить режим (начать так двигаться или перестать) частица может только в около-планковских режимах, при всех более низких температурах заряд сохраняется. Поэтому я задал вопрос о том, о какой эпохе мы говорим.
Считалось что кварки внутри адрона находятся состояние S=0 , и действительно есть сведения что они вращается на орбитах,
Есть сведения о том, что вклад в спин адрона вносят существенно не столько спин кварков, но и их движение. "орбиты" это что-то из 19 века
Вакуум или море Хиггса состоит из мельчайших частиц их по разному называют допустим слабые заряды, кроме собственного спина ...
Спин бозона Хиггса равен нулю
... Теория КК имеет статус гипотезы.....
Все теории сначала имеют такой статус. Теория Калуцы-Клейна имеет большой интерес среди исследователей, всё это время её развивали и дополняли, сначала добавили условия цилиндричности, в 80-х годах решена главная сложность -теперь круговое пространство не колеблется как струна, а по ней движется солитон. Свёрнутые измерения обязательно входят во все многочисленные модификации теории струн. Теория Рендал -Сандрум , ADD, В. Рубаков нашли как сделать свёрнутые измерения большими, теперь они не привязаны к планковским масштабам.
... Какая эпоха.... Низкие температуры.....
Вы не хотите разобраться в геометрии свёрнутого измерения а сразу переходите к больцмановскому распределению, как там потом всё это кипело мало интересно, нас интересуют первые пикосекунды, в этот момент частицы получили не только массу, но и все их индивидуальные параметры— выделенное направление в свёрнутом измерении, слабый гиперзаряд слабый изоспин и тд. Любой фундаментальный фермион (лептон, кварк, нейтрино) состоит из одной и той же частицы. Например, протон состоит из 3 кварков, кварк состоит из 3 преонов, в общем это такой маленький шарик который вращается и прецессируют. Если он движется по прямой это нейтрино, если движется по спирали или круглу это -электрон или кварк. Скорость прецессии электрона равна орбитальной — поэтому заряд 1. Скорость прецессии кварка 2/3 от орбитальной — поэтому заряд 2/3. Теперь понятно почему частицы могут превращаться в друг друга. Как родить пару зарядов? Холодных нейтрино там кишмя кишит, берёшь W-бозон (это такой кусочек свёрнутого пространства сам движется по спирали) закидываешь внутрь него нейтрино как на стенку трубки (это считается что он находится в пятом измерении), конечно если мы что то закрутили в одну сторону то другое должно вращаться в другую сторону, поэтому придётся родить пару.
..... Орбитали это 19 век...
Нет это самые передовые исследования фронтир
... Спин базон Хиггса равен 0....
Это тут не причём. есть распространённое гипотеза что все поля и частицы состоять из фундаментальных спиноров из спаренных фермионов со спином 0 скалярное поле, либо триплетный со спином 1 бозонное поле состоящий из двух спиноров 1/2. Спинорное поле (половинка) наиболее фундаментально потому что из него можно составить другие спины, но не наоборот.
Все теории сначала имеют такой статус
Верно. Когда джуниор приходит в серьезную фирму, он смиренно топчется на пороге и идет проходить интервью, а не открывает с ноги дверь к директору, и ворвавшись, не треплет его покровительственно за щеку.
Аналогично, когда возникает новая гипотеза, то она вначале робко топчется на входе в храм науки: "я гипотеза... вот тут и тут я даю такие же результаты, что дают сотни и тысячи экспериментов. А вот тут результаты другие, и меня можно проверить"
Вы же начинаете рассказывать разной степени неподтвержденности теории с пафосом, как бы снисходительно делясь с публикой высшей истиной, которую не видит официальная наука. И ни слова о статусе теорий.
Хватит нам одного гения тут))) https://habr.com/ru/articles/784456/
Уважаемый Tzimie!
Благодарю за высокую оценку моей теории!
Значительная её часть была создана такими непревзойдёнными гигантами математики и физики как Леонард Эйлер, Джеймс Клерк Максвелл, Поль Дирак.
Мне лишь пришлось завершить начатое ими во времена, когда персональные компьютеры появились у всех.
Правда, пришлось явно уточнить многие важные положения в философии, математики и физики.
В моей книге я предварил её так:
За всем этим, несомненно, стоит идея настолько простая, настолько прекрасная, что, когда мы поймем её — через десятилетие, столетие или тысячелетие — мы все скажем друг другу: как могло быть иначе?
джуниор приходит в серьезную фирму, он смиренно топчется на пороге и идет проходить интервью, а не открывает с ноги дверь к директору, и ворвавшись, не треплет его покровительственно за щеку
хорошее сравнение вы тут подобрали ?. Давайте будем обсуждать физику, а не кто с каким пафосом открывал двери или развесил щёки. Я тоже имею опыт (открывания дверей) вернее переписки, в одном ияяи-яяяи написал с хамством и завистью — "ишь чего захотел чтобы тебя прославили, я тут 20 лет сижу ?, в другом похвалили и пожелали, ФИАН четыре листа ничего по существу зато фирменный конверт с печатями, типа пафосный автограф дали. Переписывался с одним молодым космологом которого по телевизору показывают, тот разъяснил каждый сам за себя, расталкивает локтями, тянет одеяло (финансы) на себя, никто не станет за тебя впрягаться
Давайте выясним что такое спиральность, потом что такое хиральность, потом спиноры Вейля, из которых строятся спиноры Дирака. Потом как всё это соотносится с моей моделью где частица имеет спин, обращается по орбитали и прецессируют
https://www-arxiv--vanity-com.translate.goog/papers/1006.1718/?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=ru&_x_tr_hl=ru
Я пока не видел вашей модели. В ваших объяснениях я видел только интуитивные модели, но не формулы
Если у вас есть статья о своей модели в стандартном научном формате то буду рад прочитать
Разумеется, статья должна описывать все режимы где она отличается от стандартной модели. Если среди этих режимов низко энергетические, доступные на современных коллайдерах, то теория должна согласовываться со всеми экспериментами, полученными в данных режимах
модели, но не формулы Если у вас есть статья о своей модели в стандартном научном формате
Вот же люди формулы им подавай, это что фетиш такой ? ох и любят же учёные (и кто хочет казаться учёным) навести таинственности алхимическими и кабалистическими символами. Знаете класс теорий -нумерологические теории? Вы мне показали пример такой теории, - постоянную тонкой структуру перемножить с длиной носа, нейтрон состоит из 860 частиц плюс электрон - потому нейтральный. Похоже кому то подарили калькулятор и страницу с физическими константами. Зато формул много.
Хорошая теория должна объяснять все наблюдения, а не какие то отдельные, как правильно решённый кроссворд. Математическое описание уже есть - это уравнение электрона Дирака, оно с помощью спиноров описывает электрон с проекцией спина против импульса и преобразование чётности со спином по импульсу. Далее, уравнение предсказывает позитрон с проекцией спина по импульсу, то есть наоборот, относительно электрона, то есть ещё 2 состояния дублеты. Далее, уравнение предсказывает к этим 4 ещё 4 зеркальных состояния это нестабильные монополи Дирака. Спиноры это такие составные векторы с ротором, аксиальным вектором. Спиральность — проекция спина на импульс нарушается при в лоренцевом преобразовании, то есть если мы нарисовали точку на частице она нарезает правую спираль, но мы можем выбрать систему отсчёта когда она станет нарезать левую спираль. А вот киральность это уже составное свойство, в отличии от безмассовых частиц массивные частицы (лептоны кварки, да и нейтрино) всегда имеют левую киральность , а античастицы правую. Это объясняет биспинор Вейля (из него строятся составные спиноры), он описывается матрицей 2x2, частица имеет левую киральность, представим правую спираль на ней диагональный элемент отмечен нулями то есть она нам не нужна, а вот на лево диагональный элемент будет обозначено что частица движется вперёд во времени и имеет положительную энергию (мы знаем что античастицы движутся назад во времени и имеют отрицательную энергию). "Биспинор можно интерпретировать как вектор в особом пространстве, называемом обычно «внутренним пространством», не пересекающемся с обычным («внешним») пространством".
Сейчас голова лопнет!!!!, нет не лопнет если изучить топологию право и лево винтового пространства, это доступно школьнику, только время конечно понадобится. Могу дать вариант 13 года новую ещё не написал
Делаю рисунки для нового варианта
Никогда не понимал, что такое энтропия в таком расширенном толковании.
Многие заявления в тексте статьи вызывают вопросы
С одной стороны:
Энтропия – одна из самых важных и в то же время трудных для понимания физических концепций
С другой:
Создаётся впечатление, что гуманитарию разобраться в этом без знания формул – непосильная задача. Но я покажу обратное.
Энтропия является неотъемлемым свойством макроскопических систем, но, в отличие от температуры, давления или объёма, её нельзя измерить с помощью приборов…энтропия изолированной системы увеличивается, потому что существует гораздо больше способов создать высокую энтропию, чем низкую
Если параметр не измеряется, как можно говорить о росте или снижении?
если микросостояний триллионы, как молекул газа в закрытом контейнере, то не стоит рассчитывать, что они сами собой сконцентрируются в одном месте. Хотя вероятность этого не равна нулю.
А почему не стоит, почему вероятность выпадения трех орлов или решек стоит ожидать и она случается, а здесь не стоит?
Ваш пример упорядоченными и неупорядоченными кубиками как-то сомнителен, почему нельзя случай зачеркнутого варианта, если вероятность есть? Хотя по тексту не отрицаете.
Оказывается, энтропия изолированной системы увеличивается, потому что существует гораздо больше способов создать высокую энтропию, чем низкую.
Супердетерминированная Вселенная в целом вполне может быть упорядоченной
Детерминизма нет и с этим, вроде как, давно определились в известном споре играет Бог в кости или нет. Все есть вероятность
Миф №3. В соответствии с законами термодинамики, Вселенная закончит свою жизнь тепловой смертью
расширение Вселенной – адиабатический процесс, при котором энтропия остаётся постоянной. ..Но суммарная энтропия Вселенной всё же растёт за счёт чёрных дыр, поэтому сценарий тепловой смерти пока никто не отменял
1.Если черные дыры испаряются (вроде как доказанный факт), то что с энтропией?
2. Так это миф или нет?
Но Клаузиус не принял в расчёт силу гравитации, которая стягивает вещество в сгустки и способствует высвобождению из него энергии (вспоминаем формулу E=mc2) в процессе звёздного нуклеосинтеза, тем самым увеличивая энтропию
Термоядерные реакции cинтеза с выделением энергии идут до железа, далее энергетически выгоден распад ядер. Как пример: в первом случае термоядерное оружие; во втором, ядерное оружие и атомные станции.
В общем интересно, но мне трудно понять, хоть и убеждали, что будет просто, напомню одну цитату из Ричарда Фейнмана:
Часто в «популярных» изложениях науки кажущаяся простота достигается за счет описания чего-то совсем другого, за счет существенного искажения того, что берутся описывать..
Может это тот случай?
Если параметр не измеряется, как можно говорить о росте или снижении?
Можно. Ничто не мешает измерить температуру, массу, теплоёмкость, количество частиц наконец. И вычислить энтропию по формуле.
А почему не стоит, почему вероятность выпадения трех орлов или решек стоит ожидать и она случается, а здесь не стоит?
Потому что в случае с тремя монетами вероятность их совпадения 2 в кубе, а в случае с сотней монет уже порядка 2 в 30-й степени. В случае с молекулами логарифм их микросостояний будет равен числу Авогадро, так что ждать придётся ОЧЕНЬ долго.
Детерминизма нет и с этим, вроде как, давно определились в известном споре играет Бог в кости или нет. Все есть вероятность
Детерминизма нет, а супердетерминизм теоретически возможен, хотя на практике он неотличим от случайности и не фальсифицируем.
1.Если черные дыры испаряются (вроде как доказанный факт), то что с энтропией?2. Так это миф или нет?
Если гипотеза Хокинга об испарении чёрных дыр верна, энтропия Вселенной только за счёт них и растёт. А ждёт ли Вселенную тепловая смерть - пока неясно, всё зависит от природы тёмной энергии. В любом случае это будет не та смерть, о которой говорили в XIX веке.
Термоядерные реакции cинтеза с выделением энергии идут до железа, далее энергетически выгоден распад ядер. Как пример: в первом случае термоядерное оружие; во втором, ядерное оружие и атомные станции.
Да. Если протоны не распадаются и не произойдёт Большой разрыв, то когда-нибудь всё вещество, не попавшее в чёрные дыры, превратится в железо.
В общем интересно, но мне трудно понять
Я тоже долго разбирался, учитывая ещё энтропию по Шеннону и другие её виды. В итоге убедился, что энтропия - контрфактическая (мультивёрсная) величина, лучше всего её понимать как меру инвариантности макроскопического объекта через параллельные вселенные. Как это упростить - не знаю, но постараюсь в следующих статьях.
Потому что в случае с тремя монетами вероятность их совпадения 2 в кубе, а в случае с сотней монет уже порядка 2 в 30-й степени. В случае с молекулами логарифм их микросостояний будет равен числу Авогадро, так что ждать придётся ОЧЕНЬ долго.
Пустота может подождать, ей не скучно смотреть на флуктуации. Рано или поздно очень много монеток одновременно выпадают одной стороной и происходит очередной большой взрыв. По расчетам ждать нужно приблизительно 10¹⁰⁰⁰ лет, если верить расчетам Тегмарка в книге "Наша математическая Вселенная".
Воот, и главное - большой взрыв повторится скорее, чем произойдёт возвращение Пуанкаре для такой системы или из флуктуаций возникнет больцмановский мозг.
Воот, и главное - большой взрыв
Уважаемый dionisdimetor!
Идея конца является следствием идеи начала. Моя теория всего однозначно показала ошибочность такой идеи. Например, из гипотезы Большого взрыва, абсолютно ясно видно, что их было два. В результате какого-то первого был второй, во время которого четверть водорода Вселенной преобразовалась в гелий!
Как Вселенная выдержала такую ударную волну? Я бы сказал, что второй взрыв разнёс бы созданное ранее вдребезги.
В теории всего в принципе не могло быть никаких Больших Взрывов, сотен инфляций или Синая в огне, окутанного густым дымом; земли дрожащей; гремящего грома; блистающих молний; и в шуме и бедламе, перекрывая его, голос Божий, произносящий заповеди (Исх. 19:1 и след.).
Её идея стара как мир: Вселенная существует вечно. Нет никаких рождений и аннигиляций: есть только диссоциации и рекомбинации.
Поэтому физики и инженеры без всяких проблем используют понятие энтропии. Выдумки про мифы их не волнуют.
Не было ни одного взрыва, ни двух, ни тем более ударной волны. Была холодная фаза инфляции и за ней горячая фаза расширения по инерции, а сейчас идёт фаза ускоренного расширения.
Не было ни одного взрыва, ни двух, ни тем более ударной волны.
Уважаемый dionisdimetor!
А Википедия высказывает другое мнение:
В физике и технике термин «взрыв» используется в разных смыслах: в физике взрыва необходимым условием является наличие ударной волны
Повторюсь, поскольку Вы не пояснили, когда произошло по Вашему определению безвзрывное преобразование водорода в гелий: каким образом четверть водорода Вселенной преобразовалась в гелий!
Если не знаете, то скажите, что этого никто не знает.
Первоначально теория Большого взрыва называлась «динамической эволюционирующей моделью». Впервые термин «Большой взрыв» (Big Bang) применил Фред Хойл в своей лекции в 1949 году (сам Хойл придерживался гипотезы «непрерывного рождения» материи при расширении Вселенной). Он сказал:
Эта теория основана на предположении, что Вселенная возникла в процессе одного-единственного мощного взрыва и потому существует лишь конечное время… Эта идея Большого взрыва кажется мне совершенно неудовлетворительной.
После того, как его лекции были опубликованы, термин стал широко употребляться.
"Большой взрыв" - это был такой троллинг со стороны Фреда Хойла, а популяризаторы его подхватили и теперь оно стало официальным названием теории. Водород преобразовался в гелий так же, как это происходит в звёздах, пока Вселенная не остыла до температуры, при которой нуклеосинтез уже невозможен. Дело было в первые минуты после окончания инфляции.
Водород преобразовался в гелий так же, как это происходит в звёздах
Уважаемый dionisdimetor!
Теория всего как раз и объясняет, что выгорание водорода в гелий должно быть медленным дабы разделить процесс образования нейтронов из протонов и обратный процесс распада нейтронов на протон и электрон.
Для этого и испускается нейтрино к границе Вселенной и всё это время существуют нейтроны − строительный материал атомных ядер. А в сингулярности выгорания водорода в гелий произойти не могло. Прямая и обратная реакции не сумели бы создать долговечные нейтроны.
Вы имеете право верить в сказку. Однако, читателям это зачем?
Уважаемый @alrybn!
Наблюдаемое разными способами содержание во Вселенной гелия и дейтерия очень хорошо соответствует предсказаниям теории Большого взрыва.
Я не вижу никаких оснований не верить в стандартную модель первичного нуклеосинтеза. Вы же имеете право верить в свою теорию всего, но читателям это зачем?
Наблюдаемое разными способами содержание во Вселенной гелия и дейтерия очень хорошо соответствует предсказаниям теории Большого взрыва.
Именно об этом и говорят её критики. Была сделана подгонка под современные данные. При этом не учли, к чему бы привёл этот вторичный взрыв, в котором за секунды бабахнула сразу четверть водорода Вселенной.
Поэтому разработчики термоядерных бомб всех стран молчат, глядя на эту ахинею. Хотя я не исключаю, что эта ахинея была заказана именно правительствами стран, имеющих термоядерные бомбы.
Да, очень интересно почитать про энтропию в MWI
Напишу обязательно. Я уже косвенно затрагивал эту тему в статье про теорию конструкторов, там энтропия из квантовой запутанности выводится.
Но вы уже знаете, что на космических масштабах энтропия растёт не при рассеянии, а при сжатии.
Жизнь не противоречит второму началу термодинамики, потому что локальное уменьшение энтропии в природе происходит за счёт увеличения энтропии в космосе.
Хочу задать глупый, но интересный вопрос, который у меня возник после прочтения статьи.
Замкнутая система - вселенная. Чёрные дыры увеличивают её энтропию. Ускоренное расширение вселенной уменьшает энтропию вселенной. Может ли локальное уменьшение энтропии от ускоренного расширения вселенной происходить за счёт увеличения энтропии в космосе(образования чёрных дыр)? Число чёрных дыр велико, а их масса и подавно, тёмная материя(если предположить что это частицы) может образовываться в момент формирования чёрной дыры из нейтронной или же как продукт её деятельности?
Ускоренное расширение не уменьшает энтропию Вселенной, а замедляет её рост, который в основном происходит за счёт чёрных дыр. Тёмная материя как раз наоборот способствует гравитационному притяжению галактик, но тёмная энергия его преодолевает. В момент формирования чёрной дыры ничего лишнего не образуется, масса исходной звезды должна сохранятся. При столкновении нейтронных звёзд или чёрных дыр часть энергии переходит в гравитационные волны, но они к тёмной материи никакого отношения не имеют.
Может это тот случай?
Уважаемый 1Fedor!
Я также использовал эту цитату Ричарда Фейнмана в статье «Предчувствие Ричарда Фейнмана».
На мой взгляд надо чётко разделять применение идеи энтропии на практике и философский аспект применения идеи энтропии в целом.
Теория всего оперирует с Вселенной как с отдельной льдиной в ледоходе. Это возможно благодаря тому, что существует граница Вселенной, которая преобразует рассеянное тепло в изменение границы Вселенной. Тем самым идея тепловой смерти Вселенной исчезает на границе Вселенной.
Неужели это можно понять в школе? Не зря мне физик поставил "пять" условно...
Ничего не понял :) с первого раза. Сколько раз нужно это прочитать, чтобы понять? Что нужно знать и уметь, чтобы понять это с первого раза?
...закона сохранения энергии...
Для начала определение термина «энергия» в студию и объяснение её физического смысла (а потом можно будет и об энтропии поговорить).
Миф №1. Энтропия – субъективная величина, это мера незнания или количества информации о системе, неизвестной наблюдателю.
Есть несколько систем термодинамической аксиоматики, и в каждой из них энтропия является базовым неопределимым понятием
Добро пожаловать в клуб "время, энергия & co." абстрактных несуществующих величин.
Заранее прошу прощения, если вопрос дурацкий. На двух столах разложены карточки ровными рядами - желтые и зеленые. Я правильно понимаю, что энтропия набора карточек слева ниже, чем энтропия набора карточек справа?
Да
Тогда давайте теперь представим, что мы гасим свет и все карточки теперь выглядят одинаково черными, только вот половина из них, как оказалось, покрыты люминисцентным лаком и светятся в темноте, а вторая половина - нет. Только теперь справа светящиеся и не светящиеся расположены ровными рядами, в слева наоборот распределены хаотично. Получается теперь энтропия правого набора стала меньше?
Энтропия и правого, и левого наборов увеличилась, потому что вы добавили в систему ещё один параметр - светимость. Но с учётом и цвета, и светимости энтропия наборов сравнялась.
Я ничего не добавлял, я просто выключил свет. Светимость была и раньше, просто мы с вами о ней не знали, пока не щелкнули выключателем. Как от этого простого действия могла измениться энтропия? Получается, что энтропия - не объективная величина, а функция наших знаний о системе?
Я ничего не добавлял, я просто выключил свет.
У Вас уже система другая; вы энтропию другой системы считаете. :)
Значит чтобы правильно посчитать энтропию чего-то, нужно измерить все параметры системы которые мы можем измерить с помощью всех современных технологий. Берём стандартную модель лямбда cdm, ОТО, СТО и понеслась :)
Пока свет были выключен, вы неправильно измеряли энтропию. Вы предполагали, что она ниже, хотя объективно была более высокой.
Я вижу чайник на выключенной плите. Я предполагаю, что он холодный, но это может оказаться не так. Это не значит, что если я его потрогала (и он оказался горячим), то тем самым я его нагрела.
Не путайте энтропию с эпистемологической неопределённостью. Так любую физическую величину можно назвать функцией лично вашего знания о системе, и вообще весь мир существующим только в вашем сознании. Откуда тогда вы знаете, что карточки обладают цветом, когда свет выключен? Почитайте лучше мою статью о солипсизме https://habr.com/ru/articles/774064/
Так это же вы ответили "Да" на мой первый вопрос. Тогда получается, что правильный ответ "нет", поскольку физически-то все карточки разные, а то что мы для себя выбрали некий их обобщающий признак (цвет, например) и карточки вдруг оказались как-то упорядочены по этому признаку (опять же, по нашему субъективному мнению упорядочены), так это на объективную величину энтропии не влияет. Здесь я на 100% согласен с уважаемым @smrl
Что значит "физически все карточки разные"? Сначала мы рассматривали в качестве микросостояний цвет каждой карточки, потом вы ввели ещё один признак - светимость. Теперь вы хотите сказать, что карточки различаются чем-то ещё. Естественно, чем больше микросостояний и степеней свободы - тем выше энтропия. Но даже если дойти до самого низкого уровня и сосчитать микросостояния каждой частицы - энтропия правого набора будет выше в силу того, что в нём перемешаны молекулы, отвечающие за жёлтый и зелёный цвет.
Можно не гасить свет, а покрасить обратную сторону стены из кирпичиков и заходить то с одной стороны, то с другой…
Мы имеем кирпичик не с 2, а с 4 состояниями. Смотря на одну сторону, наблюдатель не обладает всей информацией о числе состояний, поэтому его заключение об энтропии 2 систем будет уточнено, когда он увидит противоположную сторону.
Нет.
Физическая/статистическая энтропия вводится, когда есть процесс превращения и законы этих превращений.
В случае с карточками нет ни процесса, ни законов. Просто два не связанных между собой состояния. Можете ввести еще и третье, где карточками будет выложено сообщение e=mc^2, это ничего не изменит.
Но есть же ещё энтропия по Шеннону, отображающая неопределённость значения каждого бита в сообщении. Если каждую карточку принять за бит информации, набор карточек слева легко можно сжать, у него низкая энтропия. А набор справа выглядит как случайная последовательность битов, у него энтропия высокая.
Во-первых,
Сразу оговорюсь, что в данной статье будут рассмотрены только термодинамический и статистический аспекты энтропии,
Во-вторых, даже если замахнуться на Клода нашего Шеннона,
Если каждую карточку принять за бит информации, набор карточек слева легко можно сжать, у него низкая энтропия.
вы сначала явно и неявно принимаете целый ряд предположений - в том числе о выборе алфавита и вероятностях - который можно сделать иначе.
Все виды энтропии тесно связаны и по сути описывают одно и то же разными способами.
Попробуйте с другими предположениями найти закономерности в правом наборе и сжать его так, чтобы было меньше битов, чем в левом наборе.
Еще раз: вы сделали неявное предположение, что это сообщение. Далее вы сделали явное предположение, что это надо считывать как линейную построчную развертку (с заданным углом начала!) побитовой передачи...
Попробуйте с другими предположениями найти закономерности
Вы ввели эти закономерности руками, в карточках этого нет.
Если я договорюсь с другом, что это сообщение, ПУСТЬ ДАЖЕ линейное и побитовое, НО правилом считывания должна быть не линейная построчная развертка, а спиральная (и не обязательно из центра! и даже не обязательно от карточки, вошедшей в набор! а то и вовсе не линейная, а с перестановками!) - результат изменится. И таких правил считывания бесконечное множество.
(Попробуйте, когда пересказываете вики, читать не только пафосные резюме в конце статей, но и те разделы, где собственно аппарат теории, хотя бы аксиоматика.)
Само понятие энтропии к таким картинкам, в принципе, не применимо. И это очень частое заблуждение в научно-популярных материалах, в том числе в этой статье. Понятие энтропии относится к распределениям состояний, а не к самим состояниям. Когда мы каким-то образом сгруппировали микросостояния в макросостояния, тогда и возникает понятие энтропии макросостояния, т. е. распределения микросостояний. Без этой группировки понятие энтропии не имеет смысла. Отсюда же растут ноги у заблуждения "энтропия может убывать, но только с малой вероятностью", ибо в макросостояние термодинамического равновесия входит, в том числе, состояние с молекулами в одной половине сосуда.
Резануло глаз утверждение про то, что температура земли сравнялась бы с температурой Солнца. Даже без учёта атмосферы, тёплого ядра и тд, в точке, где оно в зените, температура была бы не равна, а меньше в корень из отношения между расстоянием до Солнца и его радиусом. Вроде как выходит порядка 100 по Цельсию, но не помню точно, каждый раз забываю после расчёта)
Ну и в целом преобразование входящего излучения из высокотемпепатурного спектра в низкотемпературный ("на один высокоэнергетичный приходится двадцать низкоэнергетичных") это следствие чисто разницы температур тел, а не наличия биосферы или даже атмосферы.
Вы правы, я просто рассмотрел систему "Земля-Солнце" как замкнутую, не учтя, что Солнце не только нас греет:)
А насчёт преобразования излучения вклад биосферы в этот процесс конечно едва ли различим, но жизнь как раз и существует благодаря тому, что увеличивает энтропию быстрее, чем неорганическое вещество. Гипотеза диссипативной адаптации.
На каждый высокоэнергетичный фотон солнечного света, поглощаемый Землёй, приходится 20 низкоэнергетичных фотонов инфракрасного излучения, возвращаемых ею в космос. Таким образом, живые организмы служат катализаторами в процессе увеличения энтропии Вселенной, хотя это увеличение и ничтожно в сравнении с другими космическими процессами.
Каким "таким образом"? Звучит как "в огороде бузина, а в Киеве дядька".
Что именно вы утверждаете? Что если бы Земля была без жизни, соотношение 20:1 превратилось бы в 1:1? Или то, что это соотношение было бы несколько меньше? Ну и насколько? А точно ли меньше? А можете аргументировать?
Если есть оценка, то хорошо бы ее прикладывать к таким утверждениям. А пока выглядит так, будто сами плодите очередной миф.
(То, что жизнь является "фильтром" на пути потока энергии, увеличивая ее энтропию, это очевидно. Но ведь таким фильтром выступает любая материя - хоть Венера, хоть Нептун.)
Живые организмы (включая людей) эффективно преобразую низкоэнтропийный солнечный свет в тепло и вызывают глобальное потепление. Разве это не отразится на спектре излучения планеты? Конечно, увеличение энтропии будет ничтожным, я же написал. Но любая сложность и упорядоченность возникают благодаря второму закону термодинамики - это установлено Пригожиным и другими основоположниками синергетики.
Вызывая глобальное потепление мы как раз замедляем рост энтропии Вселенной, ведь при более высокой температуре Земля будет на один солнечный фотон давать уже не 20 новых, а только 19 фотонов.
Живые организмы, безусловно, повышают энтропию Вселенной, но очень далеко не факт, что делают это также эффективно, как делал бы пассивный кусок камня, например. У Вселенной нет разумного создателя, который следил бы за появлением максимально эффективных производителей энтропии. Что случайно получилось - то получилось. Если производит энтропию - может существовать. А что производит не так много, как могло бы гипотетически - это уже никого не волнует.
К вечным двигателям второго рода относятся воображаемые машины вроде демона Максвелла или броуновского храповика
Статья на habr:
отправлю без комментария ?
#многобукв, #многоформул, есть видео, есть ссылки на arxiv ?
энтропия человека составляет примерно 1.2*106 Дж/К. Для сравнения, энтропия Солнца
Что за нелепое сравнение? Энтропия - экстенсивный параметр, он зависит от размеров системы. Сравнивайте уж на атом или на единицу массы.
Статья хорошая! Видно, что Вы разбирались в теме, плюсую.
Но есть серьёзный недочет: Вы оперируете понятием "сложность" и "мера сложности" не дав определения ни первому, ни второму.
Отсюда эти рассуждения выглядят, мягко говоря, "взятыми с потолка":
Интуитивно мы ассоциируем сложность с низкой энтропией, а простоту – с высокой. Действительно, упорядоченная мозаика кажется сложнее кучи перемешанных цветных камешков, а целое яйцо – сложнее омлета. С точки зрения статистической механики, информатики и квантовой физики всё наоборот: неупорядоченная система сложнее упорядоченной, потому что для её описания нужно больше данных.
Если аккуратно налить сливки поверх кофе, мы получим довольно простую систему из двух отдельных жидкостей разного цвета. Энтропия у такой системы низкая, сложность – тоже. Чтобы ускорить процесс и внести в него элемент случайности, начнём хаотично перемешивать ложкой содержимое стакана. Взаимодействуя, кофе и сливки образуют красивый узор из белых и коричневых завитков. Энтропия системы увеличилась, сложность стала максимальной. А дальше система начинает упрощаться: контрастные цвета смешиваются в однородную коричневую жидкость. Энтропия достигает максимума, сложность падает до минимума.
PS И Вы правильно заметили: "энтропия" - многозначный термин, то есть в разных науках (и даже разделах физики) он определен по-разному. Это как в математике: в геометрии "точка", на координатной оси "точка", и в фазовом пространстве тоже "точка". Только все "точки" разные, и мало что связывает их между собой.
Спасибо!
У сложности есть целых 42 определения, и это действительно сложный вопрос, как её измерять. В случае с кофе и сливками имеет смысл измерять логическую или термодинамическую глубину как объём физических ресурсов (например, количество битов полезной энергии и массы), затраченных на создание физической системы. Я разберу все эти меры сложности в статье об информационной энтропии.
Я немного сведущ в теме эволюции и сложности; первую можно определить как локализацию (накопление) последней. Вокруг достаточно центров локализации сложности: взять, к примеру, семя растения либо животного, которое "разворачивает" (распаковывает) фазовое пространство своего "родителя". (Био)химики (Питер Экинс, Оксфорд) считают, что "жизнь" возникла как форма передачи накопленной сложности.
Что-то есть в этом размышлении:
имеет смысл измерять логическую или термодинамическую глубину как объём физических ресурсов (например, количество битов полезной энергии и массы), затраченных на создание физической системы
уже отсюда видно что
а) "сложность" - понятие относительное: требуется минимум 2 объекта, чтобы определить который "проще", который "сложнее";
б) "сложность" вводят через "сжатие" фазовых пространств объектов: берут процедуру, которая "пакует" объекты так, чтобы восстановить их копии, а, затем, количественно оценивают результат упаковки.
Наглядный пример: сравнение объёмов файлов, сжатых архиватором (где больше - тот сложнее).
Здесь Вы так и пытаетесь поступить:
С точки зрения статистической механики, информатики и квантовой физики всё наоборот: неупорядоченная система сложнее упорядоченной, потому что для её описания нужно больше данных. Частицы газа содержат больше квантовой информации, чем атомы кристалла.
Но следует учесть, что есть объекты, чью сложность нельзя таким методом сравнить (сравнивать).
PS Что до квантовой физики, то она не отвечает на вопрос какая система "сложнее", какая "проще"; это не её предмет (тема) рассмотрения. Квантовая физика описывает строение систем размером атомы и мельче. И только.
Но следует учесть, что есть объекты, чью сложность нельзя таким методом сравнить (сравнивать).
Да, есть ещё понятие эффективной сложности, введённое Мюрреем Гелл-Манном и отражающее степень регулярности системы. Вот его как раз можно вывести из квантовой физики, если придерживаться интерпретации Эверетта.
Таким образом, вечный двигатель первого рода невозможен не только в нашей Вселенной с её законами физики, но и во всех математически и логически возможных мирах.
Ну как же. В клеточном автомате game of life Конвея существует множество примеров вечных двигателей, и нет вообще никакой характеристики системы, сохраняющейся во времени. Хотя законы природы там не изменяются с течением времени.
В нашей реальности для работы клеточного автомата нужно тратить электроэнергию на работу компьютера…
Возможно ли существование Вселенной, где вместо протонов и электронов существовали бы элементарные частицы с Конвеевскими свойствами? (Если да, то такая вселенная должна была бы также появиться из Большого взрыва, и эти правила усложнялись бы расширением, т.е. постепенным увеличением количества пустых клеточек…) В любом случае, статистика и вероятность работали бы и там, хотя макрообъекты вели бы себя иначе…
в 1850 г. немецкий учёный Рудольф Клаузиус открыл второй закон термодинамики
Вроде бы, еще раньше его обозначил Сади Карно, только у него формулировка была другая.
На практике это означает, что ни один двигатель не способен работать со 100-процентным КПД: какая-то часть полезной энергии будет теряться из-за трения, шума и т.д.
Уважаемый автор! Не вводите людей в заблуждение! Вы подняли сложнейшую тему, но в первых же фразах делаете логическую ошибку, которая формирует у читателя ложное ощущение, что КПД может достигать 100%, если устранить трение, шум и т. д. И многие люди так думают, а вы только даёте подтверждение их заблуждениям. На мой взгляд, первой фразой любой статьи на тему термодинамики должна быть фраза: " КПД тепловой машины не может достигать 100%, даже если все механические и другие потери сведены к нулю. "
Автор говорит о машинах вообще, в термодинамических ещё и это ограничение появляется.
Ещё пример:
Мы можем считать машиной атом водорода: электрон, поглотив фотон, переходит на другую орбиту, излучив - возвращается на прежнюю. Потери энергии не существует. КПД 100%. Да, поскольку нужно ещё одно уточнение: рассмотренная система не макроскопическая, то есть количество её состояний в данном примере всего 2… А вот если бы электрон состоял из миллиардов более элементарных частиц, которые и приняли бы энергию фотона, вероятность, что они «договорились» бы и выдали тот же фотон обратно, стремилась бы к 0, и КПД не был бы 100%…
Т.е. если "взять" всю Вселенную за один "механизм", то у него должны быть куда-то утечки энергии? Куда?
Уважаемый czechentropy!
Прекрасный вопрос!
Единственная теория, способная на него ответить — это априорная теория всего. Поскольку она вводит понятие кристалла из магнитных монополей, который и представляет всю Вселенную за один "механизм". Так вот, никаких утечек энергии из кристалла нет. Вся энергия, которая подходит к границе кристалла либо отражается в кристалл либо тратится на преобразование его границы. Таким образом, Вселенная в кристалле есть вечный двигатель!
https://traditio.wiki/Текст:Александр_Рыбников:Априорная_теория_всего
Да, вторая теорема Карно говорит, что КПД любой тепловой машины не может превышать КПД идеальной тепловой машины (62%), работающей при тех же температурах нагревателя и холодильника. Но из первой теоремы Карно следует, что КПД может составлять 100%, если температура холодильника равна абсолютному нулю. Конечно, на практике это недостижимо, и поскольку в идеальном цикле Карно машина должна работать с бесконечно малой скоростью и обладать нулевой мощностью. Но квантовая теория позволяет реализовать полностью обратимый периодический процесс с постоянной энтропией, если исключить декогеренцию. Я напишу об этом в следующей статье.
Спасибо, редко увидишь столь обстоятельное разъяснение сложной темы.
Энтропия как термин не определена жёстко и однозначно, многие понимают по-своему, с какими-то оттенками, приданием большей субъективной ценности то статистическому объяснению, то энергетическому, то информационному.
Ещё ситуация усложняется наличием гравитации, не понятой тёмной энергией, информацией в чёрной дыре, стремительным развитием жизни на Земле, существованием разума и его способностью упорядочить или разрушать всё вокруг…
Поэтому такие дискуссии, если они ведутся корректно и обстоятельно, без сочинения лишних сущностей, очень увлекательны.
В следующих статьях предложу рассмотреть еще случаи, связанные с субъективностью наблюдателя и соотношением статистической, информационной и энергетической составляющей понятия энтропии.
Возьмем пример с 2 монетками. Вероятности выпадания двух орлов или двух решек 1/4 и 1/4 против 1/2 орла+решки. Но это утверждение неявно предполагает, что два орла (или 3 орла в случае трех монет) субъективно для наблюдателя "ценнее", чем смесь орлов и решек. А если наблюдатель сторонник разнообразия и "пусть расцветает 100 цветов"?
Ответ на этот вопрос - да, ценнее, поскольку в природе такие однородные состояния позволят совершать полезную работу, переходя в более вероятные неоднородные. Т.е. в "трех орлах" содержится энергетический потенциал (хотя, смотря на сами монетки, и не поймёшь, где же он?..). В природе это означает, например, что газ стремится расшириться в пустоту и может толкнуть поршень. Три молекулы газа, собранные в одном месте сосуда, все точки пространства которого обозначены как "орлы" - это "три орла", а вот газ, совершивший работу и расширившийся в пространство "решек" - это смесь орлов и решек...
Позвольте, но если молекулы газа собрались в одном месте под действием гравитации, они же сделали нечто противоположное расширению и толканию поршня? Да, и здесь с точки зрения наблюдателя уже газ представляет собой более ценное состояние, поскольку, сжимаясь под действием гравитации, он может совершить работу, снижая разности потенциалов. Поэтому и образование планет, и звезд, и черных дыр увеличивает энтропию.
Это контринтуитивно, но механическое движение частиц в космическом облаке пыли приводит к тому, что оно стремится расшириться, и увеличить энтропию, а гравитационное сжатие пытается препятствовать расширению и также увеличивает энтропию! А еще при формировании звезды начинаются ядерные процессы, что высвобождает часть энергии, скрытой в массе частиц и увеличивает энтропию!.. А высокоэнергетичные фотоны, попадая на другие планеты, нагревают их и также увеличивают энтропию!
Мы же знаем из практики, что все реальные процессы необратимы, потому что проходят только вперёд во времени и производят энтропию.
Второй закон термодинамики нарушается в замкнутых квантовых системах. Энтропия в них может убывать. Это обнаружила международная группа учёных в 2017 году, см. https://scientificrussia.ru/articles/v-kvantovom-mire-vtoroj-zakon-termodinamiki-mozhet-narushatsya
Причем не только в субатомных объемах, но и вполне макроскопических, сантиметрового и даже метрового масштаба.
Поскольку этот факт принципиально противоречит тезисам вашего поста, dionisdemeter, было бы любопытно услышать ваш комментарий. Предварительно я вижу пять возможных вариантов: 1) Вы станете утверждать, что эта группа физиков подделала результаты и злонамеренно вводит народ в заблуждение: 2) вы скажете, что там какая-то другая энтропия, ненастоящая, не та, что вы описывали в своей статье; 3) вы признаете свою неправоту; 4) вы воздержитесь от комментариев; 5) вы скажете, что несмотря на любые возможные нарушения Второго закона — хотя бы даже и областях размером с мегапарсек — тем не менее в объеме всей Вселенной целиком он несомненно выполняется. Я ничего не упустил?
О замкнутых квантовых системах метровых размеров пока ничего не слышал, а локальное снижение энтропии в квантовом компьютере ничего не нарушает: на одно только его охлаждение энергии уходит предостаточно. Поэтому выбираю пункт 5)
Неудачный пример. Прочитайте всё-таки статью. В ней не идёт речь о квантовом компьютере, который теряет энтропию по мере охлаждения. Нет. Там о другом; квантовая система, которая энергетически изолирована от окружающего мира, и тем не менее в ней самопроизвольно уменьшается энтропия.
Пункт 5 напомнил мне о давнем, времён Платона и Аристотеля, представлении, что все небесные тела имеют идеально сферическую форму. И даже когда зоркие оппоненты указывали на очевидно присутствующие на Луне горы и кратеры, сторонники этой идеи не сдавались! Они подкорректировали теорию таким образом: конечно же, вся Луна покрыта толстым слоем прозрачного хрусталя, который и придает ей требуемую форму идеальной сферы, что и требовалось доказать.
В статье говорится, что типичная эволюция энергоизолированных квантовых систем происходит с неубывающей энтропией, и только в особых случаях возможно снижение энтропии за счёт квантовой запутанности. Насколько я понял, речь идёт о нелокальных корреляциях: "будучи подготовленным в особом состоянии, резервуар способен уменьшать энтропию системы без обмена с ней энергией и его можно назвать «квантовым демоном Максвелла»". Но есть же ещё энтропия фон Неймана, которая увеличивается при переходе чистого состояния в смешанное. Я уже писал в статье о теории конструкторов про эксперименты с квантовым гомогенизатором. Там его тоже называют квантовым демоном Максвелла и показывают, что он не нарушает второй закон по той же причине, что и классический демон Максвелла - из-за принципа Ландауэра, который распространяется и на квантовые компьютеры.
Хм-м. Пафос вашей статьи в том, что второе начало термодинамики — это фундаментальный закон природы. Незыблемый и не допускающий никаких исключений. Вы даже писали: "Скорее пространство-время будет порвано в клочья, чем нарушится второй закон термодинамики". Получается, всё не так? Исключения вполне возможны, и даже не где-то в недрах черных дыр, а в обычной лаборатории.
"Но есть же ещё энтропия фон Неймана..." — сдается мне, это ошибка в аргументации вида "апелляция к истинности". То есть существует другой вид энтропии, правильный, и уж она точно никогда не убывает. Видимо, вы склоняетесь к пункту 2?
Вот пример ошибки такого вида: Ангус заявляет, что шотландцы не кладут сахар в кашу, на что Лахлан указывает, что он шотландец и кладет сахар в кашу. В ярости, как настоящий шотландец, Ангус кричит, что ни один настоящий шотландец не кладет сахар в кашу :)
Пафос теории конструкторов как раз в том, что она обобщает второй закон термодинамики на квантовые системы. Энтропия есть энтропия, хоть Больцмана, хоть фон Неймана, хоть Шеннона - это просто разные грани одной и той же физической величины. Если где то она уменьшилась - всегда можно найти место, где она увеличилась. В данном случае она увеличивается в самом демоне Максвелла, который запутывается с квантовой системой.
При чем тут это? Давайте не будем уходить от темы, dionisdimetor. Мы сейчас обсуждаем ваш пост, а отнюдь не теорию конструкторов, о которой к тому же в посте нет ни слова. Может быть, эта теория превосходна и лишена любых недостатков, но разве из этого следует, что и ваша статья такая же? IMHO нет, не следует. Хех. Вы говорите, если в одном месте (в локальной изолированной системе) энтропия уменьшилась... Стоп-стоп-стоп! Это ересь! Исходя из вашей же статьи, этого не может быть, потому что этого не может быть никогда. Не так ли, dionisdimetor? Или может, хотя бы изредка и кое-где, порой?
Знаете, мне вспомнился анекдот. В цветочный магазин забегаем молодой человек и просит букет роз для любимой девушки. Цветочник интересуется, точно ли она девушка в техническом смысле. Мол, если да, то все розы должны быть белые, а если нет, то красные. Парнишка отвечает: "Конечно же, только белые! Хотя... н-ну, парочку красных тоже положите".?
Я в самом вступлении сделал оговорку, что информационную энтропию рассмотрю в следующих статьях. В том числе и публикацию, на которую вы ссылаетесь. Никакого нарушения второго закона там нет, система изолирована энергетически и локально, но не изолирована информационно и нелокально, ибо квантово запутана с резервуаром.
То есть теперь вы перешли к первому варианту: физики обманывают. ОК, я с удовольствием ознакомлюсь с вашей аргументацией в последующих статьях. Но вы же сами понимаете, что всё это несерьёзно: спор должны вести учёные, а не популяризаторы, блогеры и энтузиасты со своим неизбежно упрощённым пониманием. Нам с вами в этом споре делать нечего. И конечно, у вас все ещё остаются два неиспользованных варианта из пяти.
Не приписывайте мне то, чего я не говорил. Учёные во втором законе не сомневаются, спорят те, кто его не понимает. Вопрос не в том, работает этот закон или нет, а в том, применим ли он в квантовой физике, или требует обобщения. Послушайте самого автора статьи, на которую вы ссылаетесь, он всё внятно объясняет: https://postnauka.org/video/78284
Вмешаюсь. Насколько я помню, начала термодинамики - это не незыблемые законы, а обобщение некоторых наблюдаемых явлений. Да, как правило, энтропия не убывает. Но есть некоторая доля вероятности, что частицы сами собой упорядочатся. Чем больше частиц, тем меньше эта вероятность, но полностью она никогда не исключена.
Допустим у нас небольшой сосуд с водой и одной броуновской частицей. Частица магнитная. Вокруг сосуда катушка подключенная к нагрузке.. Будет ли остывать вода?
Интересный факт что вихрь является в некотором роде временным ограничителем энтропии когда тепловое движение молекул замыкается по кругу и может совершать работу прежде чем энергия будет рассеяна. Чуда в этом нет, разве что чудо подъемной силы крыла и того почему инерциоиды плавали в воде в противоположном теории АГД направлении. Но из-за несогласованности некоторых разделов физики иногда этот факт воспринимается как противоречие термодинамике, а иногда как законное объяснение.
Кто разбирается в теме излучения Хокинга - поясните мне, пожалуйста, такой момент.
Чёрная дыра испаряется, поскольку в паре виртуальных частиц частица с отрицательной массой оказывается за горизонтом событий (что за счёт отрицательной массы частицы и уменьшает массу чёрной дыры), а частица с положительной массой остаётся во внешней Вселенной.
Однако разъединение пары виртуальных частиц горизонтом событий - это, насколько я понимаю, вероятностный процесс. В плену горизонта событий может оказаться и частица с положительной массой, а частица с отрицательной массой улететь в дальний космос. И частиц с положительной массой в чёрную дыру на длинной временно́й дистанции попадает примерно столько же, сколько и частиц с отрицательной массой. Таким образом, чёрная дыра не столько теряет массу, сколько пульсирует - становится то легче, то тяжелее, в зависимости от того, сколько частиц с отрицательной/положительной массой упало в неё.
Уважаемый @dionisdimetor, может, Вы мне разъясните? Ответа я пока не нашёл в популяризаторских материалах по теме излучения Хокинга. В этих видео и статьях вообще не упоминается, попадают ли за горизонт событий виртуальные частицы с положительной массой.
Популяризаторы объясняют эффект Хокинга очень упрощённо, как и сам Хокинг в своих книгах. На самом деле там всё гораздо сложнее. Вообще аннигилирующие виртуальные частицы - это такая приближённая модель, правильнее представлять их как колебания квантовых полей с положительной и отрицательной энергией (например, электронного и позитронного), которые друг друга гасят и дают ноль - флуктуации вакуума в его основном квантовом состоянии. Когда поле переходит на более высокий энергетический уровень, волны больше не компенсируют друг друга, и появляются "реальные" частицы. Чёрная дыра как бы поляризует вакуум своей гравитацией и разделяет горизонтом событий запутанные между собой участки пространства с положительными и отрицательными колебаниями, не давая им гасить друг друга.
На мой взгляд излучение Хокинга проще понять как аналог эффекта Унру в условиях сильного гравитационного поля. Эффект Унру - это когда вакуум "нагревается" с точки зрения ускоряющегося наблюдателя, но остаётся холодным для неускоряющегося. Позади ускоряющегося наблюдателя тоже возникает горизонт событий, из-за которого свет его никогда не достигает. Но участки пространства по ту и по эту сторону горизонта событий квантово запутаны между собой, причём колебания положительной энергии сосредоточены перед наблюдателем и воспринимаются им как фотоны теплового излучения, а колебания с отрицательной энергией остаются за горизонтом событий. Для неускоряющегося наблюдателя горизонта событий нет, поэтому он видит только вакуум с компенсирующими друг друга колебаниями поля.
В силу принципа эквивалентности инертной и гравитационной массы, ускорение и гравитация - это по сути одно и то же. Поскольку гравитационное взаимодействие никогда не убывает с расстоянием до нуля, мы все как бы ускоряемся в направлении от чёрной дыры, как бы далеко от неё не находились. Как следствие, по эту сторону горизонта событий мы будем наблюдать тепловое излучение Хокинга - колебания полей с положительной энергией, а по ту сторону останутся отрицательные колебания, забирающие массу у чёрной дыры. Причём излучение будет возникать не только у самого горизонта событий, но и на удалении от него, в пределах ощутимого гравитационного поля. Единственный, кто не будет наблюдать этого излучения - наблюдатель, падающий в чёрную дыру. Для него никакого горизонта событий нет, и колебания по обе его стороны будут компенсировать друг друга и давать нулевое состояние поля - вакуум.
Вроде начинает проясняться для меня. Популяризаторы не удосуживаются пояснять, что "отрицательная" энергия попавшей за горизонт событий "виртуальной" частицы является "отрицательной" именно потому, что у другой запутанной "спасшейся" частицы (которая избежала попадания в ЧД и из "виртуальной" превратилась в реальную) энергия положительная (а какая может быть ещё, если только это не тахион).
В популяризаторских видео "отрицательная энергия" пойманной чёрной дырой частицы просто подаётся как факт, без раскрытия подоплёки, почему все захваченные виртуальные частицы всегда являются "отрицательными".
Спасибо, в общем.
Все эти красивые и несколько витиеватые толкования энтропии, относительно меры порядка и прочих метафизических понятий, полезны в качестве гимнастики ума. Но с каждым новым поколением физиков уводят всё дальше и дальше от первоначальной термодинамической сути физического параметра.
В основе энтропии лежат два исходных параметра: энергия и температура.
На первый взгляд, энергия независима от температуры. Если литр воды, нагретой до 100 градусов Цельсия перемешать с 10 литрами воды, имеющей комнатную температуру (20 С), то суммарная энергия двух порций воды не изменится. Но качество этой общей энергии снизится, с точки зрения возможности её преобразования в работу.
Совсем иначе обстоит дело с механической энергией. Тело с массой 1 кг, поднятое на высоту 1000 м и тело с массой 1000 кг, поднятое на высоту 1 м, обладают равной способностью к совершению работы. Тоже самое можно сказать о кинетической энергии и даже об электрической энергии.
Исходя из закона сохранения энергии все виды энергии, вроде как, равноценны, но нет тепловая форма энергии стоит особняком. У неё помимо количественной меры есть качественная мера. И именно это качество должен бы раскрывать второй закон термодинамики, который вместо этого провозглашает какие-то банальные истины.
Так вот, качественной характеристикой тепловой формы энергии является температура (абсолютная температура в шкале Кельвина). Чем выше температура нагретого тела, тем выше качество его тепловой энергии, а чем ниже температура, тем ниже её качество.
Под качеством подразумевается способность к преобразованию в иные формы энергии, в частности, в механическую.
Грубо говоря, параметр Q*T - отражает степень качественности тепловой энергии. Но тогда что выражает параметр Q/T ?
Что касается тезиса о невозможности вечного двигателя второго рода, то хорошо бы опираться не на голую теорию, а на инженерную практику.
Вот, например в процессе электролиза воды происходит разделение молекулы воды на водород и кислород. При обычном электролизе затраты электроэнергии процентов на 20 превышают ту потенциальную энергию, которую можно извлечь, сжигая полученные газы. При этом перепад напряжения на электролитической ячейке составляет ~ 2 В.
Если снизить напряжение на электродах до 1,5 В, то баланс затраченной и полученной энергий сойдется в ноль. Правда при этом заметно упадет производительность процесса.
Знаменитый русский физик Дмитрий Лачинов ещё до революции 1917 года изобрел низкопотенциальный электролиз, для реализации которого напряжение на электродах, покрытых тонким слоем "черной" платины, можно было снизить до 0,3 В (низкопотенциальный электролиз Лачинова). В процессе такого электролиза происходило энергичное охлаждение электролита, вплоть до его замерзания. Процесс расщепления воды при этом продолжался.
То есть, в ходе хитрого электролитического процесса в качестве основного источника энергии выступало рассеянное в атмосфере тепло, а затраты электроэнергии не превышали 25% от полученной потенциальной энергии разделенных газов.
Современные технологии обратного преобразования энергии гремучей смеси в электричество (топливные элементы) имеют КПД под 90%. А это значит, что полученное в топливном элементе электричество можно частично направить на реализацию каталитического электролиза, используя остальную часть электричества на полезные нужды. И термодинамический цикл замкнется.
Разве это не пример прямого использования низкопотенциального тепла окружающего пространства для генерации высокопотенциальной энергии ?
И разве это не пример понижения энтропии системы ?
Биохимики могут привести множество примеров ферментного выращивания биомассы в водных растворах за счет использования низкопотенциального тепла окружающей среды. Полученную биомассу можно тупо сжечь и получить высокопотенциальное тепло без нарушения первого начала термодинамики. Но второе начало в данном случае терпит фиаско.
Обратите внимание на то, что в процессе низкопотенциального электролиза и в процессе ферментного выращивания биомассы не требуется "холодильник", являющийся обязательным элементов в тепловых машинах, работающих на газовом термодинамическом цикле.
Тепловая энергия преобразуется в полезную потенциальную энергию полностью без сброса её в холодильник. А это и есть запрещенный генератор энергии второго рода, прямо нарушающий второе начало термодинамики.
Правда и мифы об энтропии. Как работает второй закон термодинамики?