Почему энтропия это стрела времени?

1

Ответы (1):

4

Энтропию иногда образно называют "стрелой времени", потому что в изолированной системе ее энтропия (в целом) может только возрастать и нее может уменьшаться. Этот вывод классической термодинамики когда-то привел к дискуссии о так называемой "тепловой смерти вселенной" - когда ее энтропия в целом достигнет максимума. Но пришел Илья Пригожин - и получил Нобелевскую премию, обещав вселенной долгую жизнь и освободив людей от переживаний по этому поводу :). Образно необратимость увеличения энтропии можно пояснить на таком мысленном эксперименте. Разделим емкость перегородкой на две части. В перегородке есть дырка, прикрытая заслонкой. Пусть в одной половине 1000 молекул газа, а в другой - ни одной. Пусть суперскоростная камера может снимать движение молекул. Тогда, направив ее на отсек с молекулами, мы увидим (в замедленном режиме) хаотичное беспорядочное движение каждой молекулы, которые сталкиваются друг с другом и со стенками, меняют направление движения и скорость. Энтропия системы не меняется. Пустим запись в обратном порядке: ничего в принципе не изменится - такой же хаос. Откроем теперь заслонку. На видеоролике будет видно, как молекулы одна за другой влетают в пустую половину и сначала изредка, а потом все чаще возвращаются назад. Вскоре молекул в обеих половинках станет примерно поровну, и дальше уже ничего принципиально меняться не будет. При этом энтропия системы увеличится, и это увеличение можно посчитать количественно. Пустим теперь видеозапись в обратном порядке. И тогда на ней будет видно совершенно "невозможное" явление: молекулы, двигаясь по-прежнему хаотично, сами собой соберутся в одной половине емкости! Это значит, что энтропия системы самопроизвольно уменьшилась, то есть "стрела времени" повернулась в прошлое! В случае 1000 молекул можно посчитать вероятность такого события (оно не нарушает законы природы). И окажется, что эта вероятность настолько ничтожна, что ее смело можно приравнять нулю. Нас же окружают не тысячи, а бесчисленное множество молекул. Поэтому стрела времени и направлена только вперед. И по этой самой причине холодная вода в чайнике, поставленном на теплую плиту, не вскипит за счет самопроизвольного перехода теплоты от плиты к чайнику, с охлаждением плиты: стрела времени направлена только в сторону самопроизвольного перехода теплоты от горячего тела к холодному.

Related posts