⚡ Что такое ЭНТРОПИЯ?

я уверен что хотя бы раз в жизни вы Задумывались над тем Почему физические процессы протекают в том направлении в котором протекают Ани как-нибудь ещё а ещё я почти полностью уверен что вы хотя бы раз слышали такой термин как энтропия и вот если провести такую незримо грань между направлением течения физических процессов и меры беспорядка система как мы привыкли это слышать в школах и институтах и так далее касательно энтропии то появится интересная параллель по сути дела определяет направление физических процессов Ну а что такое сама энтропия и почему так происходит Мы с вами сегодня и поговорим меня как и раньше зовут Юрий Трифонов и сегодня мы будем разбираться с тем что такое энтропия понятие Это очень такое насыщенное объёмное и собственно говоря очень распространённое скорее всего беглое знакомство с энтропии произошло у вас уже в школе а может быть где-то на ранних курсах института И там вы слышали очень много такого непонятного энтропия характеризовалась как мера беспорядка системы как мера упорядочивания как мера направления физического процесса Да как в общем-то что угодно если спросить каждого из вас что такое энтропия Или спросить любого студента которого вы поймаете в коридоре между парами Он Вам скажет энтропия мера беспорядка системы и вот этот вот зазубренный вариант определения он по сути дела рушит всё понимание и вс творчество и вот это вот огромное всеобъемлющее понятие которое заслуживает зна десятка роликов на эту тему умещается вот в такую вот штуку мера беспорядка системы в какой-то степени это правильно Ну давайте начнём от обратного Давайте разберёмся Почему мера беспорядка системы Итак здесь Наверное стоило провести параллели с устройством вселенной и с тем как всё это формировалось по большому счёту можно сказать если отталкиваться от тех теорий которые существуют что до момента создания того что мы называ существовала некая неупорядоченная система которая ну скажем так существовала по некотором непонятным ни для кого законом и по сути дела Это именуется хаосом по факту из хаоса каким-то образом не будем говорить каким возможно в результате большого взрыва возможно в результате любой совершенно теории это сложная и объёмная тема почему-то начали упорядочивать различные формы энергии которые привели к тому что появились частички эти частички были демонстрацией того что из хаоса появились некоторые упорядоченные элементы и вот это вот упорядочивание постепенное приводило к тому что формировалось материя в том виде как мы привыкли и тут даже может быть можно говорить не про материю можно говорить про физические явления в том виде в котором мы привыкли их видеть например скажем там закономерности описывающие существование электромагнитного поля в какой-то степени это тоже упорядочивание потому что в противном случае это была бы Энергия в чистом виде которая сложно было бы отнести к чему-то конкретному Но в нашем случае мы говорим про упорядочивание и вот это вот упорядочивание упорядочивание упорядочивание всё это не случайно Как вы видите направление было задано самым простым образом от хаоса к какому-то упорядоченном строению и вот эта формулировка определения энтропии которая построена на мере беспорядка сист отталкивается как раз от этой логики фактически чем больше у нас упорядочивание тем ниже у нас энтропия Ну а система Что парадоксально обычно стремится от направления с наибольшей у порядочность к состоянию с наименьшим упорядочивания и вот тут есть некоторое мировоззренческое противоречие между тем мы уже затронули следующий Аспект который мы сейчас с вами обсудим Давайте вернёмся к меру беспорядка системы так вот в этом случае охарактеризовала бы меру беспорядка системы таким образом что направление процесса протекало от разу порядочной к стадии к стадии в которой всё по порядку есть некоторые физические структуры будь то материя будь то Поля будь то энергия скажем так что-то что сформировалось из той энергии или там да из чего угодно что там могло быть Пускай там из энергии из квантовой пены из чего угодно и стало вот таким вот все объявляющий поэтому когда студент говорит что энтропия - это мера беспорядка системы подразумевается именно это и вот тут мы затронули интересный момент про который тоже стоило бы поговорить Если это мера беспорядка системы если у нас все процессы направляются от менее упорядоченным к более упорядоченным и вот чувствуете уже вот здесь что-то не так Я уверен что вы прекрасно знаете про что речь все процессы направляются блин в обратную сторону от состояния с наибольшим упорядочивания к состоянию с наименьшим упорядочивания Всё дело в том что для того чтобы поддерживать какое-то конкретное состояние нужно тратить энергию и это энергетически невыгодно а Согласно всем вообще существующим законам Вселенной не буду перечислять конкретные законы Я думаю что это не суть сейчас важно система будет стремиться сохранить наиболее выгодное энергетическое состояние этим можно объяснить практически все протекающие процессы Например почему вас ударят током если возьметесь там вот загонный провод и стоять на мокрой земле Дело в том что системе выгоднее провести электрический ток через вас нежели проводить Ток по цепи которая существовала до этого Поэтому Исходя из этого любая система будет стремиться из состояния более упорядоченного к менее упорядоченного и это наталкивает на ещё один вопрос почему собственно говоря в тот момент когда система формировалась направление процесса было изменено оставим этот вопрос Пока без ответа и перейдём дальше к изучению энтропии так вот останавливаются на том что описывают энтропию как меру беспорядка системы но есть ещё одно определение которое гораздо более интересное оно сформулировано за счёт описания информации и информация конечно же присутствует в этом сложном и запутанно физическом понятии Дело в том что любое упорядочивание подразумевает большое количество информации чем больше у нас информации о системе тем больше собственно говоря можем систему упорядочить и поэтому второе определение которые существуют и которые вы возможно тоже уже слышали построена на том что энтропия - это то сколько мы знаем о системе тут опять стоит вернуться к природе хаоса назовём это так дело в том что в хаосе никто ничего не знает А вот если мы этот хаос пытаемся упорядочить найти какие-то связи то собственно говоря у нас есть вот такое вот интересное представление о том что энтропия Пада энтропия уменьшается по мере появления информации о системе почему Ну на самом деле Это довольно сложный такой даже уже мировоззренческий принцип но в каком-то счёте можно это перенести на простое экспериментальное исследование любого образца допустим изучаем мы какой-то там не знаю металлический образец под микроскопом когда мы вообще ничего не знаем про этот образец даже ещё не видели его структуры у нас огромное количество беспорядочно энтропия этого понятия высока мы не знаем что с этим образцом когда мы положили его на микроскоп и посмотрели на его зёрен ную структуру мы можем например увидеть Что например текстуру деформации замечательно У нас уже появилась информация о том что этот образец подвергался деформированию А если это так то мы можем предположить что это допустим кусок там не знаю кусок любой детали которая обрабатывается посредством прокатки на каком-то там прокатном стане тут можно много разных примеров привести это опять-таки Не суть важно важно что чем больше у нас появляется информации тем ниже Тем больше мы знаем о системе А чем больше у нас информации о системе тем собственно говоря больше мы можем про не сказать и больше можем ей управлять здесь это пересекается с роликом если помните был на канале ролик про физические случайности там я сказал что случайностей не существуют Я продолжаю придерживаться этой логики меня переубедить здесь я думаю в такое понятие как счасть достаточное количество информации и вот фактически у случайного события максимальная энтропии А вот если бы у нас была какая-то информация об этом событии то энтропия была бы ниже и мы могли бы сказать что это событие подчиняется таким-то и таким-то случаям и вот в случае случайности это тоже очень важный момент Случайность не была бы случайной если бы мы понимали ситуацию в должной мере самое интересное что когда в комментариях под этим роликом были так сказать некоторые обсуждения это с в принципе большинство зрителей соглашаются с тем что случайности они не случайны другой дело что лично мне здесь не хватает знаний математики я математику высшую знаю ну скажем так в рамках Университетской программы не больше к сожалению и Исходя из этого не могу точно утверждать что математика способна это полностью просчитывать и в случае обсуждения случайно что в какой-то момент скапливается такое количество неопределённых факторов что событие всё равно будет считаться случайным но механика этого события нифига не случайное и в данном случае опять-таки мы сталкиваемся с тем что такое энтропия следующий момент энтропии - это описание направления физического процесса неизбежно горячий чайник поставленный на мороз на улицу будет остывать кстати погода на улице сейчас просто совершенно отвратительная идёт какая-то гадость непонятная с неба вроде как У природы нет плохой погоды Но что-то вот когда на это смотришь сомневаешься и чайник на такой погоде остынет очень быстро а если чайник остывает то мы имеем дело со стандартным физическим процессом имеющим своё направление Когда у нас это направление будет скажем так стандартным мы имеем стандартное направление энтропии и собственно говоря я Почему задумывался потому что в общем-то у нас и физический процесс всегда направлен в одну сторону практически любой процесс направлен из состояния с наименьшей энтропией к состоянию с наибольшей энтропией вы скажете Как это работает хорошо Были Частицы которые были упорядочены в некоторую структуру или Частицы которые имели некоторый нагрев и определённую тепловую энергию чайник начала остывать и энергетически выгоднее частицам перейти в свободное состояние это свободное состояние технически сложнее описать поэтому можно вот даже Исходя из этого сказать что энтропия такого состояния будет возрастать и Поэтому собственно мы имеем то что мы имеем фактически посредством энтропии также описывают направление течение физических процессов И если мы с вами говорим про то что физический процесс протекает в этом направлении а не в другом мы можем сказать что это происходит из-за того что Такова энтропия Такова природа энтропии есть ещё один интересный момент энтропию часто привязывают к стреле времени вот эти моется КАТО сторону Это совершенно глобальный вопрос но опять-таки очень часто или там Студент или человек который любит научно-популярные физические ролики смотреть скажет Вам что направление времени обусловлено направлением энтропии Ну блин и не поспоришь и в общем-то он правильно сказал кроме одного что из этого ничего не понятно но нам-то важно сейчас другое мы сейчас обсуждаем само понятие энтропии и в данном случае можно сказать что направление энтропии с направлением Стрелы времени будет совпадать и направление Стрелы времени направлением энтропии значит ещ одним определением энтропии у нас является способ описания направления физического процесса и направления сечения времени тут самое интересное что если спросить вас сейчас собственно А почему вот так вот Вот там уже Ответа нет но всегда можно сказать что это изза того что энтропия всегда направлена таким образом и так устроена Вселенная другое дело что если мы даже так скажем это фактически ничего не проясняет потому что мы с физической точки зрения не понимаем почему так происходит очень глобальные вопросы которые мы конечно же в рамках одного ролика не разберём и сейчас нас интересует именно понимание энтропии как физического явления следующий интересный момент Вы скорее всего слышали про такую вещь как демон макла демон макла - это хитрое существо которая способна сидеть ну скажем так в некотором ящике и разъединять частицы по их энергиям и фактически это может привести к тому что направление тропи изменится Это гипотетическая концепция которая была собственно говоря маслом когда обсуждалось направление энтропии по своей сути нужно было с помощью неё проиллюстрировать что по большому счёту ничто не мешает изменять направление физических процессов разве что если существует Вот такая вот хитрая штука и с тех пор сформировалась Вот такая вот скажем так концептуальная штука которая описывает возможность изменения направления физического процесса по большому счёту логика строится на том что если был бы демон максо то можно было бы изменить направление течения физического процесса Ну мы с вами не можем сказать так это или не так Потому что потому что мы не видели Нико Демона максо для тех кто немножко не в теме кратенько Давайте разберём концепцию логика простая есть ящик в ящике есть две скажем так секции эти секции отделены друг от друга мембраной или дверью или управляемым каким-то затвором зам на этом затворе сидит некоторое существо супер-пупер способностью позволяющую ему пропускать частицы с высокой энергией в одну сторону а выпускать частицы с низкой энергией в другую сторону Здесь стоит отметить что когда мы говорим про Газ обладающий некоторой температурой тепловая энергия каждой частицы не будет одинаковой в газе всегда есть распределение некоторое и Согласно этому распределению Некоторое количество частиц будет иметь максимальную энергию Некоторое количество частиц будет иметь среднюю энергию Ну и какое-то количество частиц будет иметь небольшую энергию То есть если мы имеем в комнате воздух при температуре 25 градусов это не значит что у каждой частицы одинаковая энергия Поэтому если мы наберём холодный воздух в одну часть секции этого ящика затвором а тёплый воздух наберём в другую то по сути дела Масловский демон сможет сидеть и пропускать частицы с большой энергией в одну секцию закрывая за ними дверь а выпускать частицы С небольшой энергии в другую секцию за некоторое время у нас соберётся боль количество частиц с большой энергии в одной секции и частиц с малой энергии в другой секции это неизбежно приведёт к тому что в какой-то момент мы изменим направление энтропии иными словами чайник на морозе начнёт не остывать А нагреваться ну и насколько реально это сделать Ну что тут сказать пока таких успехов не было но чисто теоретически как раз сама по себе гипотеза была предложена для того чтобы оспорить направление энтропии и показать что направление энтропии обусловлена Ну скажем так не то чтобы свойствами своей природы а чем-то более интересным здесь мы опять возвращаемся к теории симуляции мы опять возвращаемся к различным теориям которые на этом построены про теорию симуляции я рассказывал и в принципе Если исходить из того что это вот так вот работает то у нас есть замечательный шанс объяснить всё это происходящее посредством определённого набора информации и входных директив которые определяют направление процесса потому что опять-таки возвращаясь к примеру Демона максо можем сказать что природа вроде как исходя даже из знания термодинамики такие процессы не запрещает другое дело что они не возможны А это уже совсем другая история и что интересно Если вы почитаете труды физиков на эту тему то вы столкнётся с интересным таким положением Помните больцмана я постоянно про него вспоминаю на канале про изобретение ссылочку в описании обязательно посмотрите я пару раз про него писал слово великолепной концепции мозга больцмана и вообще в принципе этот учёные Ну скажем так имеет не самую завид ную судьбу потому что ну на мой взгляд его так как бы сказать помягче какие-то там сейчас салаты есть модные булинг наверное Вот его так забули что чувак повесился блин в психушке Потому что его концепция была высмеяла век грубо говоря лишился какого-либо научного уважения Но самое Это характерное здесь другое что через некоторое время оказалось что идеи больцмана были правильными так вот у него было высказывание относительно энтропии Вот мы с вами Сейчас сказали про Демона максо и сказали что в какой-то степени это иллюстрация того почему все процессы происходят Именно таким образом и самая главная иллюстрация того почему процессы технически могут Ну скажем так идти в обратную сторону и природа сама Это вроде как не запрещает это запрещает некоторые назовём это так система управления что ли Как хотите и важно здесь не то что процесс протекает в каком-то конкретном направлении здесь самое важное другое что процесс Может протекать в некотором другом направлении с некоторой вероятностью а вероятность это невероятно низкая есть не нулевая вероятность того что сейчас все предметы начнут не падать на землю а подниматься в небо здесь правда можно это гравитации привязать Потому что тут такие вопросы спорные сложные но наверное Правильнее говорить про то что это направление течения процесса грубо говоря е раз повторю этот пример который прозвучал чайник на морозе с ненулевой вероятностью нать нагреваться и здесь нам может помочь демон Макс если он существовал Но опять-таки скажу что природа этого напрямую не запрещает что же друзья мои Я надеюсь что та информация которую вы сейчас собственно говоря получили позволит вам Ну легче понимать и осознать вот этот вот сложный физический термин в какой-то степени можно сказать что энтропия - Это самый неопределённый физический скажем так параметр самый неопределённый физический показатель Дело в том что прямого определения энтропии нет И как вы наверное убедились из того что мы с вами сейчас проговорили энтропия может пониматься самыми разными образами Ну и что же остаётся попросить вас подписаться на Telegram поставить лайки подписаться на канал Ну и Если у вас есть какие-то вопросы напомню что можно скажем так посредством форумы приведённой в ссылочки задать вопрос и поддержать таким образом развитие проекта Ну а те вопросы которые приходят на почту я к сожалению не всегда успеваю разбирать Ещё раз спасибо за внимание До новых встреч и всем пока