Предната статия по темата предизвика някои доста интересни коментари, затова реших да нацепя серията на три части (вместо двете планирани), с цел да дефинирам малко по-строго понятието "ентропия" и да разсея някои съмнения, че проблемът не е истински.
Хех, вероятност ... как можем да дефинираме "вероятност" в една строго детерминирана вселена? Па дори да е абстрактната такава за която коментираме. Да, може и да се интерпретира като "вероятност", но не е това същността на явлението. Освен това, тъй като ентропията се свързва с теорията на вероятностите, някои хора грешно подразбират че ентропията във вселената нараства само в статистически смисъл - т.е. че може понякога да намалява, макар че средно погледнато нараства. Нищо не може да е по-далеч от истината - ентропията абсолютно винаги нараства. Но как да се дефинира?
Да започнем от температура ... що е то? В нашия свят няма физическо нещо "топлина". Няма субстанция "топлина", която да отделим от материята и да продаваме на парченца - това което наричаме топлина всъщност е усредненото движение на атомите в едно тяло - в нашия случай газа.
В предната статия за простота рисувах картина само с едно тяло, което се движи под гравитационно взаимодействие. За да дефинираме температура ни трябват много тела - нека са затворени в една система и що-годе непрекъснато блъскащи се едно в друго - кутия пълна с молекули газ. В тази система телата се движат според законите на Нютон.
Траектория на една частица
За да дефинираме температура трябва да изправим семантиката - на английски език има две думи, които на български се превеждат като "скорост" - speed и velocity. Speed е скаларна величина - тя ни казва че частицата се движи със скорост 5 км/ч, но не ни казва накъде! Velocity пък е векторна величина - тя ни казва освен големината на движението (speed), и посоката на движение.
Ако си фиксираме една област от кутията, можем да казваме, че нейната температура е равна на средната скорост (speed) на частиците вътре в нея спрямо кутията1. Евентуално можем да имаме някои области с по-висока температура от другите.
Когато се сблъскат две молекули, техните скорости се "усредняват" - бързата забързва по-бавната, а по-бавната се забавя бързата. Иначе казно, процеса протича към уеднаквяване на скоростите на молекулите, което намалява температурните разлики между областите. Ако наричаме големината на разликите между тези области "ентропия"2, но със знак -, то втория закон на термодинамиката гласи че ентропията нараства, или еквивалентно, разликите в температурата между областите намаляват с времето.
Хубаво, но нали механиката на Нютон е обратима във времето? Тоест системата с право и обратно време са неразличими от механична гледна точка, и все пак ние твърдим че в едната от тях ентропията нараства - значи и в другата трябва да нараства. Но това няма как да се случи ако ентропията е физическа величина, както вече споменахме.
Парадокс?
Comments