Ce crezi, de ce mâncăm? Standard și în același timp destul de inexact, și chiar mai degrabă un răspuns greșit: obținem energie. Și care este corect? Acum vă spun. Dar să începem cu entropia.
Entropia este un concept foarte complex și foarte complex. Un fel de bika-zakalyaka, care pătrunde în jurul nostru. Și dacă încercați să determinați ce este, este o măsură a tulburării, o măsură a haosului. Și entropia se naște dintr-un fapt perfect inofensiv: nu poate fi mai cald decât cald. Dimpotrivă, ceva fierbinte va încălzi această rece și până în momentul în care nu există un echilibru termic între aceste două obiecte. Oul fierbinte proaspăt fiert, după cum se știe, se va răci destul de repede dacă este așezat în apă rece, dar această apă o va încălzi în același timp. Ambele vor deveni calde. Oul se poate mânca confortabil, iar apa poate fi turnată, dacă nu o găsiți altă utilizare: dar mai devreme sau mai târziu, se va răci în continuare, egală cu temperatura aerului din bucătărie. Toate cele de mai sus în fizică se numesc a doua lege a termodinamicii. Acesta este al doilea principiu, nu rezultă din nimic. Nu este o consecință a unor mari teorii și nu rezultă din teorii sofisticate. Este doar un fapt observabil. Noi postulăm că este așa, pentru că nimeni în lumea noastră nu a văzut frigul chiar mai încălzit cald.
Și entropia este o consecință a acestui fapt. Entropia maximă (sistemul de ouă, apa rece și aerul din bucătărie) va apărea atunci când sistemul intră în echilibru termodinamic, adică temperatura oului, a apei și a aerului înconjurător este egală. Dacă nu mâncați oul încă cald, bineînțeles. Se pare că atunci când totul este echilibrat, atunci vine o comandă completă. Dar nu. Tot drumul. Și aceasta se datorează microstatului intern al sistemului, nivelul său molecular.
Imaginați-vă toate acele nenumărate molecule care formează aerul din bucătărie. Ele sunt complet dezordonate, haotic purtate pe tot cuprinsul ei, colizându-se și schimbând în mod constant direcția. Și cu cât este mai mare temperatura (este căldura de vară, și nu ați setat aparatul de aer condiționat), cu atât mai rapid și, prin urmare, haotic aceste molecule sunt purtate în jurul vostru. De aici rezultă prima concluzie: cu cât este mai mare temperatura sistemului, cu atât este mai mare măsura haosului său, adică entropia. Dar uitați-vă la același aer din bucătăria dvs. de cealaltă parte. Cum poate părea ciudat, dar tocmai din cauza mișcărilor dezordine și întâmplătoare ale moleculelor de aer, acestea nu sunt concentrate într-un singur orice colț, și destul de distribuit uniform pe tot volumul său. Dacă aerul se comporta diferit, ar trebui să fugim după el, încercând să determinăm înainte de fiecare respirație ce unghi el a lovit de data aceasta. Dar, mulțumesc lui Dumnezeu, moleculele de aer se comportă în modul cel mai previzibil, cel mai probabil: ca orice gaz, aerul va lua tot volumul pe care îl va oferi. Bucătărie - așa încât bucătăria, întregul bazin de aer al Pământului - tot aerul piscină (în spațiu, după cum știți, nu zboară departe din cauza gravitației).
Acesta nu este un aer cu entropie ridicată în bucătărie. Acesta este aerul scăzut-entropic, "condus" într-un borcan. Și te-ai gândit, de ce atât de scump ...
Și invers. Dacă vrem să conducem aerul într-un colț al bucătăriei noastre, vom avea nevoie de o mulțime de ingeniozitate, energie și energie pentru a face acest lucru. Evident, avem nevoie de un fel de o partiție sigilate, pompa suficient de puternic, unele plante de putere pentru a alimenta această pompă, și așa mai departe. D. Cu alte cuvinte, pentru a face anumite comporta de aer într-un mod organizat, avem nevoie de o mulțime de muncă. Numai așa îl vom face să-i rupă cel mai probabil comportamentul și să se adune în colțul pe care îl iubește. În același timp, reducem măsura tulburării sale: entropia sistemului va scădea. Rezultă că mai puțin probabil caracterul va dobândi microstatul sistemului, cea mai mică entropia sistemului, care este o măsură a dezordinii sale. Și invers. Și din moment ce echilibrul termodinamic este starea cea mai probabilă a oricărui sistem închis, atunci această stare va fi cea mai intens entropică.
Cineva care povestea mea poate părea oarecum abstractă, nu este prea important: ceea ce ne interesează microstările un fel de sistem, chiar și atunci când este vorba de ouă, pe care le vom mânca la micul dejun. Este puțin probabil ca faptul că oul vine în echilibru termodinamic cu apa rece, pe care l-am turnat intenționat, să se răcească un pic, vom strica apetitul. Și aerul, mulțumim lui Dumnezeu, se comportă cel mai potrivit, cel mai probabil pentru noi înșine și pentru modul în care ne așteptăm. Dar, din păcate, acestea nu sunt conversații abstracte. Entropia este că totul în această lume și această lume în sine duce la moarte.
Există o lege de entropie nereducătoare. De fapt, putem spune cu siguranță că este legea creșterii constante entropii.Neubyvanie ceea ce privește sistemele care au atins echilibrul lor termodinamic, adică entropia maximă. În toate celelalte cazuri, vorbim doar despre creșterea entropiei. Ce se va întâmpla cu oul nostru, apă și aer în bucătărie (mă tem că vor avea destul de obosit, dar în curând vom fi lăsat în pace), atunci când ajung la temperatura lor de echilibru? Dacă le privim ca pe un sistem închis, adică izolat de lumea exterioară, atunci acest sistem va ajunge în cele din urmă la odihnă completă, indiferent de procesele care se vor opri acolo. Aceasta va fi pacea morții, pacea veșnică. O excepție, totuși, vor fi diferite efecte cuantice asociate cu principiul incertitudinii, dar aici le lăsăm în spatele brațelor pentru a nu se confunda. Din cauza entropiei, este imposibil să se creeze o mașină de mișcare perpetuă, deoarece evoluția oricărui sistem închis trebuie să se încheie în pace totală.
Universul nostru este cel mai probabil un sistem închis. Cel putin asta cred majoritatea oamenilor de stiinta: nu exista dovezi stiintifice ca ceva din afara vine la ea. Fiecare sistem închis tinde spre echilibru termodinamic. Faptul că entropia Universului nostru este în continuă creștere este un fapt care este fără îndoială. Atunci când fizicienii estimează entropia radiației de fond, care este plecat de la Big Bang și care pătrunde întregul univers, ei au fost, în propriile lor cuvinte, doar uimit (CH:. Roger Penrose Imparatului New Mind). Și până relativ recent, cel mai probabil scenariu pentru moartea universului este așa-zisa moarte de căldură, adică, universul a fost, după cum se părea atunci, termina cale de a ajunge la echilibru termic, la o temperatură apropiată de zero absolut. Pur și simplu pune - îngheț.
Dar când estimarea entropia găurilor negre a fost realizată, a devenit evident că ea, și, prin urmare, entropia întregului univers, este de multe ordine de mărime mai mare decât s-ar putea imagina. Punctul de echilibru al universului nostru ca sistem trebuie să fie echilibrul unei găuri negre supermassive. Nu există un singur scenariu optimist bazat pe știință pentru evoluția lumii noastre: moartea sa este inevitabilă.
Lumea pe care o vedem în jurul nostru este sortită, deoarece se bazează pe principiul efortului constant de auto-distrugere: maximul tulburării și minimul energetic. Fiecare câmp încearcă să scurgă excesul de energie prin formarea unui cuantum; fiecare electron excitat oferă un foton suplimentar la orice ocazie convenabilă de a coborî la un nivel de energie mai scăzut; fiecare piatră, la prima ocazie, este pregătită să răstoarne pe munte pentru a scăpa de potențialul de energie potențial.
Din punct de vedere al cunoștințelor științifice moderne, este nefiresc pentru lumea noastră arată foarte nașterea universului, formarea de stele și planete (în general, substanțele), originea vieții, formarea conștiinței. Toate aceste fenomene, evident, sunt opuse față de curentul evoluției lumii. Desigur, la nivel local, în colțul puțin individual al universului posibil predominanța entropie negativă (termenul se referă la entropie negativă, adică o măsură a procesului opus - reducerea dezordine, mai târziu, vom vedea că aproape întotdeauna entropia negativă este identică cu un astfel de concept ca informație). Dar pentru aceasta este necesar să plătim pentru creșterea entropiei în jurul unor astfel de colțuri excepționale.
Deci, de ce mâncăm? Pentru a obține energia necesară pentru o persoană, este suficient pentru un soare de vară sau un burger în frig. Și pentru mulți dintre noi acest lucru nu este necesar: amintiți-vă, masa este proporțională cu energia. Ați fost cântărit mult timp? Fiecare persoană dă în jurul valorii de aceeași cantitate de energie termică pentru mediul pe care o primește din afară. Și dacă a primit mai mult decât a dat, el va crește în mod constant în dimensiune (ceea ce se întâmplă cu mulți dintre noi). Dar amintiți-vă cât de mult energia pe care corpul petrece pe ea pentru a scapa de excesul de căldură (vysokoentropiynoy) energia în căldură (!): Munca intensa a glandelor sudoripare, dilatarea vaselor de sânge, respirație rapidă și bătăile inimii ...
De fapt, cu alimente, mai întâi de toate, avem negentropie. Omul - o creatură foarte bine organizată, adică, îmi pare rău pentru expresie, creatura este puțin entropică. Pentru a menține această stare, are nevoie de sursa acestei cele mai scăzute entropii. Deci, noi suntem sursa pentru plantele care au învățat să fotosinteza și capacitatea de a crea substanțe organice (complexe și este puțin probabil, și, prin urmare, low-entropice) sub influența luminii solare. Spectrul vizibil al luminii este o formă relativ scăzută de entropie a radiației. Este folosit de plante (și unele microorganisme) pentru a împărți dioxidul de carbon atmosferic în oxigen și carbon și apoi formează structura sa organică complexă. În acest caz, acestea emite căldură în spațiul din jur, este, de asemenea, extrem de entropic, radiații infraroșii.
Mănânim plantele direct, dar și indirect, consumând carne, pește și alte produse de origine animală (este clar că cei care mănâncă au mâncat până în prezent plantele sau cei care mâncau plante). Și astfel obținem compuși organici complexi, din care ne construim în continuare, inclusiv sistemul nostru energetic complex (cu nivel scăzut de entropie). Iar în exterior, din nou, în timpul respirației, evacuăm din nou căldura și dioxidul de carbon relativ puternic entropic. Dacă animalele, inclusiv omul, ar fi capabile să facă fotosinteză, atunci hrana pentru ele, la o temperatură confortabilă a mediului extern, poate nu era necesară. Este îngrășămintele minerale. Ei bine, apa, bineînțeles. Nu știu cum ești, această posibilitate ipotetică dintr-un anumit motiv nu mă mulțumește foarte mult: fie că îmi place să mănânc prea mult, fie că sunt arogantă despre plante și nu vreau să fiu ca ei. Ambele nu sunt probabil foarte bune. Dar un lucru este evident: diviziunea muncii este utilă nu numai în societatea umană, ci și în natură în general.
Entropia a subordonat nu numai substanței și energiei. De asemenea, ea a supus timpul în sine. Toate ecuațiile fundamentale ale fizicii care descriu lumea noastră sunt simetrice în timp. Adică viitorul și trecutul, din punctul de vedere al fizicii, sunt absolut egale. În mecanica clasică, și cuantice și a valurilor ecuațiile lui Maxwell, și teoria relativității, peste tot (există o singură excepție, care se referă la fizica nucleară, așa-numitele interacțiuni slabe, dar ceea ce rezultă din această excepție, ei înșiși fizicienii nucleare încă nu înțeleg) . Ecuațiile - sunt, prin urmare, și ecuații pe care partea stângă este egală cu dreapta. Cu alte cuvinte, timpul nu ar trebui să aibă nici o direcție: de la trecut la viitor, de la viitor la trecut - toate la fel. Dacă nu pentru entropie!
Punctul aici este că energia primită de către ceașcă în toamnă, practic a căzut în căldură. Atomii și fragmente de ceai după ce a lovit podeaua (care este, de asemenea, ușor încălzit), a început să se miște un pic mai repede, haotic. Asta înseamnă că entropia sistemului a crescut. Și să-i înapoi la starea anterioară, mai organizat, aceasta necesită o configurație inversă incredibil de precisă a acestor atomi, care este probabil să fie pur și simplu imposibil. Să nu mai vorbim de faptul că o parte din căldura generată va dispărea imediat în spațiul din jur. Desigur, dacă vă amintiți legile mecanicii cuantice, încă mai putem spera că toate miliardele, miliarde, miliarde de cupe, pahare, pahare de vin, pahare de vin, farfurii, boluri, cupe, și așa mai departe. D. picati din tabelele din istoria omenirii, cel puțin o (sau unul) s-au adunat și încă s-au sărit în locul lor original. Dar spune-mi sincer, crezi martorii unui astfel de eveniment? În cel mai bun caz, să decidă că acești martori a băut anterior prea mult din conținutul lor farfurii, căni, pahare și pahare, și că acestea nu erau ceai. Deși legile fizicii nu interzic astfel de evenimente. Dar ele, aceste evenimente, sunt foarte rare și, prin urmare, îi atribuim în cel mai bun caz minuni și, în cel mai rău caz, halucinații.
Nu vedem ouă prajite, adunate înapoi în ouă proaspete, cenușă de șemineu, din nou transformate în bușteni, bucăți de zahăr sărind din cafea fierbinte chiar în mâna celui care le-a pus acolo. Timpul pentru noi curge doar într-o direcție. Și direcția este entropia, și numai ea. Și această direcție, așa cum am aflat mai sus, este destul de sumbră: la distrugere și moarte. De obicei, puțin mai în vârstă, începem să observăm acest lucru pe cont propriu și privim în jur. Dar, în zadar, spunem că timpul este inexorabil. Este inexorabil, de fapt, entropia.
Și aici aș vrea să revin la conceptul de singularitate, așa cum am discutat în articolul precedent. Am discutat mai detaliat care vor fi singularitățile finite (sau singularitatea finită) ale acestei lumi. Această singularitate a găurii negre este cel mai puternic sistem entropic cunoscut de omenire. Dar aceeași ilustrație arată că lumea noastră de la început trebuia să fie foarte ordonată. Singularitatea inițială care a generat Big Bang-ul a trebuit să fie neobișnuit de mică-entropică, deoarece în lumea pe care o observăm, entropia este în continuă creștere, ceea ce înseamnă că a fost cândva scăzută sau egală cu zero. Cosmologia de astăzi este spațiul de secrete nerezolvate și mistere nerezolvate. Dar misterul stării inițiale a lumii este poate cel mai mare.
Roger Penrose a estimat valoarea entropiei pentru prăbușirea finală a universului nostru: 1010123! Prin urmare, prin prezentarea volumului de fază (spațiul de fază - aceasta este mulțimea tuturor statelor la un anumit moment al sistemului în spațiul de fază al stării sistemului este descris de coordonatele un punct, iar întreaga evoluție a sistemului. - Mișcarea acestui punct) Penrose concluzionează că probabilitatea lumii în care să A doua lege a termodinamicii a fost observată în forma pe care o cunoaștem.
Această valoare indică cât de precis a fost planul Creatorului: precizia a fost de aproximativ un 1010123! Aceasta este o precizie uimitoare. Aceste cifre nu pot fi chiar complet amortizată în sistemul zecimal obișnuit: ar fi 1 urmat de zerouri 10¹²³! Chiar dacă am fost capabili să scrie „0“ pe fiecare proton și neutron fiecare în univers, și, de asemenea, utilizate în acest scop, toate celelalte particule, numărul nostru, cu toate acestea, ar rămâne neterminat. (R. Penrose, The New Mind of the King)
Rețineți că probabilitatea de mai jos 1/1050 matematică considerată zero și nu iau în considerare pentru calculul, iar acest număr scris în sistemul zecimal, este ușor pentru a se potrivi într-un singur rând de o foaie de hârtie standard de scris.
Trimiteți-le prietenilor: