Segìtsetek megérteni az entrópiát hogy képzelhetném el perspektìvikusan?

Hogy ki az a Carlo Rovelli, nem tudom (és rákeresni sincs kedvem), de az entrópiáról alkotott nézetünk nem valami homályos kép az időről.

Az entrópia egy monoton növekvő állapotfüggvény, pontosan definiált leírással (rá tudsz keresni). Konyhanyelven (nagyon konyhanyelven) a rendszer rendezettségét (vagy inkább rendezetlenségét) jellemzi.

De nem csak a termodinamikában, hanem például az információelméletben is nagyon fontos szerepe van (Shannon entrópia) vagy akár a kvantuminformáció - elméletben is, stb.

A kérdésben pontosan mit kell érteni az alatt, hogy "hogy képzelhetném el perspektìvikusan?" Nem világos, hogy ez alatt mit értesz.

(Note: "a Napról is azt hittük hogy körülöttünk forog": szerintem keringésre gondoltál. Ha körülöttünk forogna, akkor a Nap közepén csücsülnénk. (Ettől függetlenül a Nap persze forog, ahogy a bolygók is, sőt, még kering is a Naprendszer tömegközéppontja körül, de ez a pont a Napon belül van (sőt, a galaxis tömegközéppontja körül is végez egy sokkal nagyon periódusidejű keringést (meg a galaxissal együtt is mozog, stb))))

Egyébként nem teljesen világos a dolog. Hogy az entrópia egy rendszerben épp "magas" vagy "alacsony", persze, a maximális vagy minimális entrópiájú állapotot kivéve viszonyítás kérdése, már csak azért is, mert a magas meg alacsony szavak nem valami egzaktok. De épp úgy viszonyítás kérdése az, hogy egy hegy magas-e vagy sem. Akkor most nem létezik az Alpok? Meg hegymászás sem volt soha?

Vagy szemléletesebben és pontosabban: a helyzeti energia is viszonyítás kérdése. Ez még nem jelenti azt, hogy ha kidobsz az ablakon egy görögdinnyét, az nem placcsan szét a betonon.

#Kérdező: "Na most ha jól értem Rovelli azt mondja önkényes kijelölni mihez képest mondjuk meg egy rendszerről hogy magas vagy vagy alacsony entrópiával rendelkezik."

Próbáld meg egyszerűen az #1-es egyszerűsített receptje alapján értelmezni az entrópiát a rendezetlenség szóval.

Az entrópia minimumba (entrópiaminimum - vagyis abszolút rendezett) akkor kerül, amikor egy megfigyelt egység/rendszer minden eleme rendezettséget mutat. Vagyis mondjuk egy palota minden téglája pont oda került, ahol kell lennie, a palota teljesen elkészült. Ez nem azt jelenti, hogy nem lehet változtatni a palotán, de jelen állapotában minden szomszédos tégla kapcsolata a másikkal funkcionálisan függő.

A palota akkor kerül az entrópia maximumába (entrópiamaximum), amikor a palota összeomlik egy földrengés miatt, de úgy összeomlik, hogy nem marad egy tégla se a helyén, és az egész egy totálisan rendezetlen téglahalommá válik.

De mennyi az esélye a totális entrópiamaximumnak? Azért ha egy hatalmas palota összeomlik (még ha minden tégla el is válik egymástól), az irgalmatlan nagy téglatömeg okán, biztosra vehetjük, hogy a halomban fogunk találni itt-ott véletlenségből oszlopokba rendeződött téglarakásokra is. Minél tökéletesebb lesz az oszlop, annak a rendezettsége annál nagyobb lesz, vagyis az entrópiája a rendezettség mértékétől függően csökken.

Összességében elmondható, hogy az entrópia nem viszonyítás kérdése, ha megismerhető a vizsgált rendszer entrópiaminimuma -maximuma. Magas, és egyre magasabb entrópiájú a rendszer akkor ha 50% felett van a rendszer rendezetlensége, és alacsony és egyre alacsonyabb, ha 50% alatt van. A szubjektivitás csak annyi a dologban, hogy mit tekintünk elkülöníthető rendszernek (a halomban a majdnem tökéletes téglaoszlop alacsony entrópiájú, de az egész halom entrópiája magas).

Pl. a tengerparti homokföveny entrópiája a maximumon van, mert minden homokszem véletlenszerűen elrendeződve a parton teljesen rendezetlen rendszert eredményez. Ám a homok egy része a tenger alá is fut, ahol rendszeres időközönként szabályos ritmusban hullámok érkeznek be, és minden hullámnak van energiája is, ami megmozgatja a víz alatti homokot, és ami végül szabályos mintázatot hoz létre. Íme:

[link]

Itt a homok már alacsonyabb entrópiával rendelkezik, mert szabályszerűen rendeződik. Vagyis a rendezettség növekedéséhez a rendszerbe energiának kell bejutnia (a palotát is fel kell építeni, és a homokvár még alacsonyabb entrópiával rendelkezik, mint a víz alatti mintás homokrendszer), és energia hiányában lassan leépül a rendezettség (a palota is lassan önmagától összeomlik karbantartás hiányában), vagyis alapvetően minden a rendezetlenség irányába halad, ahogy fogy folyamatosan az építőerejű energia.

#Kérdező: "De ha ez igaz, voltaképpen nem volt ősrobbanás? Nincs tágulás? Nincs evolúció?"

Tehát a víz alatti homokmező is egy rendszer és a tenger is. A homok teljesen rendezetlen, de a tenger hat rá, mert energiát közöl vele, így a korábbi semleges egyensúlyi állapotból az energia a rendszert kibillenti. Vagyis ha a rendszerek nem zártak, hanem nyíltak (és totálzárt rendszerek csak elméletben léteznek - igazándiból kellene beszélnünk az izolált rendszerekről is, de ne bonyolítsunk) akkor képesek egymás rendezettségét növelni oda-vissza (egyensúlyi állapottól való eltérés), de ennek súlyos ára van. A tenger hullámait a homokmeder fékezi, vagyis a tenger energiáját a homokrendezés folyamatosan emészti fel (a rendszer törekszik vissza az egyensúlyi helyzetbe), magyarán a tenger egy idő után teljesen el fog csendesedni, ha nem kap az is valahonnan kívülről energiát. De kap, mert az álladó szél hat a tengerre. Viszont a szelet Napból áradó meleg egyenetlen eloszlása okozza. Tehát amikor a Nap leadott energiája nullára csökken (márpedig ez idővel be fog következni), nem lesz szél, nem lesz tengerhullám, és nem lesz rendezett homok se, és minden a rendezetlenség állapotába kerül (persze ez is egyszerűsített kép).

Összességében: zárt rendszerben (kívülről nem kap energiát) minden a rendezetlenség irányába halad, de valódi zárt rendszerek nem léteznek, vagyis egy rendszer rendezettsége növekedhet úgy, hogy cserébe a másik ráható rendszer rendezettsége csökken. Összességében a teljes univerzum rendezettsége csökken, úgy, hogy azon belül sok-sok rendszer rendezettsége viszont nő (tehát így működik a biológiai evolúció is, és láthatjuk, hogy a Földön is számos rendezettség magától alakul ki, pl. kristályok, hópelyhek, szabályos szélmozgások, örvények, újonnan születő élettel benépesülő szigetek stbstb). De ahogy fogy a Föld saját energiája, és a Földet tápláló Nap energiája is, úgy egyre és egyre kevesebb lesz a rendeződés.

Nem állandó rendezetlenség felé való haladás van, hanem van rendeződés is, meg rendezetlenség kialakulás is, csakhogy az utóbbi több, mint az előbbi. Olyan az ősrobbanás, mint egy begyújtott tábortűz, ahol vedd úgy, hogy a lángok magassága szimbolizálja a rendeződés mértékét. Minél magasabb a láng (és terjed szét a tűz), annál nagyobb a rendezettség (a legmagasabb lángok jelképezik a biológiai evolúció rendeződési állapotát). Vagyis kezdetben az apró lángok elkezdenek nőni, hatalmassá válnak (kialakulnak a szabályos csillagok, bolygók, majd a rendezett galaxisok, végül biológiai evolúció), és hol magasabbak, hol kisebbek, de végül ismét elkezdenek csökkenni a lángmagasságok, és végül nem marad semmi más, csak az üszkös, energialeadásra képtelen hamu. Így fog kinézni majd a végén az univerzum is, ahogy feléli az összes saját energiáját, de addig abban töménytelen mennyiségű különböző mértékű lokális rendeződés jött létre, ami mind széthullik a végére.

#2: "Belinkelek redditről egy kérdést aminek ugyanaz a lényege amit én is kérdeztem:"

Carlo Rovelli félreérti a termodinamika 2-öt. Az egy egyszerűsített, nem valóságos környezetekben vizsgálódik. Tökéletesen zárt és tökéletesen izolált környezeteken alapul a matekja, azonban ilyenek nem léteznek, mint ahogy tökéletes egyensúlyi állapotok se. De ebből a leegyszerűsített koncepcióból vissza lehet következtetni a valós helyzetre is, ahol a rendszerek energiatartalmai egymásra hatva miképpen növelik, vagy csökkentik egymás rendezettségét.

Carlo Rovelli azt a folyamatot is félreérti, hogy a zárt, de rendezett rendszerben haladunk a rendezetlenség irányába. Maga az állítás igaz, de ez nem jelenti azt, hogy minden létező részfolyamat a rendszerben csak rendezetlenné válhat. Útközben - haladva a teljes rendszer a rendezetlen irányába - lokálisan, "csomókban", a rendszeren belül hosszabb-rövidebb ideig növekedhet, és fog is növekedni a rendeződés az alrendszerekben, míg ugyanolyan arányban a szomszédos alrendszer rendezetlenségének üteme a vártnál jobban felgyorsul. Az eredő az, hogy maga a mindent befogadó egy darab zárt rendszer eredőjében a vártnak megfelelő mértékben halad a növekvő rendezetlenség irányába.

Magát az univerzumot tekinthetjük abszolút zárt rendszernek (bár nem biztos, hogy az, ha pl. vannak multiverzumok), és ebben az esetben csak maga az univerzum valóban a termodinamika törvényei alapján végül eljutna a hőhalál állapotába, a teljes rendezetlenségbe (entrópiamaximum), az abszolút egyensúlyi állapotba. Carlo Rovelli hibásan értelmezi a rendezettség és energia kölcsönhatásait is. Pl. teljesen zárt rendszerben egy kihült gáz részecskéi véletlenszerűen mozogva az entrópiamaximumon vannak, a gáz egyensúlyi állapotában. Ám nem mindegy, hogy mekkora az a gáztömeg! Ha az a gáz egy Naprendszer méretű helyre van összepréselve, akkor a gáznak már olyan nagyra nő a saját tömege, hogy az már számottevő gravitációval fog bírni, és ekkor a gáz részecskéi teljesen maguktól elkezdenek kimozdulni az egyensúlyi helyzetből a gáz széleiről befelé, a tömegközéppont felé, vagyis a gáz egyre inkább örvénylő mozgás közben felhevül, központosodik, és lassan megszületik egy szabályos csillag, majd bolygók... stbstb.

Maga a gravitáció energiája adódik át ilyenkor, és a gravitáció válik építőmesterré, mint ahogy az ezt teszi az egész valós univerzumban jelenleg is.

#1: "A kérdésben pontosan mit kell érteni az alatt, hogy "hogy képzelhetném el perspektìvikusan?" Nem világos, hogy ez alatt mit értesz."

A @Kérdező nyilván arra gondolt, hogy ha minden halad a rendezetlenség irányába (persze messze nem minden egyszerre - teszem hozzá én), akkor ebben a perspektívában nincs helye a csillagok maguktól való kialakulásának- és a biológiai evolúció elvének se.

#5: "De Rovelli akkor miért állìtja hogy nincs idő a fizikában. Hogy az entrópia iránya csak illúzió?"

Elnézést, de annyira nem mélyedtem bele (nem is várható...). Ilyen alapon minden illúzió, azé' valaminek csak kell lennie. Ez így eléggé értelmetlennek tűnő állítás. A valóságos folyamatokban az entrópia éppen úgy egy irányban változik (összességében egy abszolút zárt rendszeren belül), mint az idő. Az entrópia növekedése az idő múlásának irányát mutatja, és ilyen értelemben mondhatjuk, hogy nincs idő, csak entrópia, de ez már kezd igazándiból olyan túl-agyalgásba átmenni, ami nem biztos, hogy az általad felvetett témához kapcsolódna, és ez igazándiból a felvetett kérdéseid megoldásaitól is messze elkanyarodik.

De azért hirtelen ezt találtam neked ez ügyben.

[link]

#8 "mi okozta az ősrobbanás rendezettségét?"

Úgy érted mitől volt kezdet, és hő? Nem tudom... Vannak hipotézisek (de ez nagyon más témakörbe vág, és rém bonyi). Bár van látszólag egyszerűbb elképzelés is, hogy a kezdeteket Isten durrantotta be, bár ezzel csak elódázzuk a kezdet magyarázatát, hiszen a legmagasabb fokú rendeződésnek, Istennek a kialakulási magyarázatát ilyenkor elhanyagoljuk. Az emberi agy magas fokú rendezettségének magyarázatát egy magasabb fokú rendezettséggel magyarázni éppen lehet, de ezzel a rendezettség kialakulásának megérthetőségét gyakorlatilag nem egyszerűen még nehezebbé tennénk, hanem egyenesen a megoldhatatlanság szintjére "fejlesztenénk" - persze ettől még lehet éppen igaz a tétel.

#8: "Rovelli egy kvantumgravitációs esemény felé tapogatózik. Ez pontosan mit jelent?"

Azt javasolnám, hogy erre (minderre) nyiss egy másik rovatot.

Magamtól(#6): "Carlo Rovelli félreérti a termodinamika 2-öt."

Hoppá! Most látom, hogy ő egy igazi fizikus, így a megállapításom róla alighanem téves... :D

Aszittem valami kreacionista teremtés"tudós", vagy ilyesmi...