Меня очень смущает следующее:
Я считаю, что идеальный винт имеет низкую энтропию. Его поверхность практически лишена трения, потому что расположение молекул просто идеально упорядочено и сконструировано.
Этот винт можно использовать для преобразования одного вида энергии в другой, не теряя при этом много тепловой энергии. Более низкая энтропия приводит к более совершенным преобразованиям энергии из одной формы в другую вместо создания множества новых форм энергии.
Однако для создания этого идеального винта потребовалось огромное количество энергии. То же самое можно сказать и об идеальном парусе, идеальном зубчатом колесе.
Можно было бы почти сказать, что что-то сохраняется с энергией, необходимой для создания порядка в неупорядоченной Вселенной, и с высокоэффективными машинами преобразования энергии, созданными из этих объектов.
Есть ли у этих отношений название? И верно ли утверждение, что для создания этих объектов с низкой энтропией требуется много энергии? Иногда я слышу, что создавать вещи с низкой энтропией легко: просто понизьте температуру. Но я не понимаю, как это возможно без получения энергии откуда-то еще, чтобы приручить все случайные броуновские движения во что-то, что статистически ведет себя определенным образом с минимальными вариациями.
И есть ли связь между минимальной энтропией и максимальной конверсией форм энергии?
Обычно потому, что так утверждает второй закон термодинамики. Энтропия всегда должна возрастать. Поскольку вещи, создающие низкую энтропию, нарушают этот закон, это означает, что для создания этих объектов с низкой энтропией требовалось много энергии. Конечно, энтропия может падать, пока энтропия Вселенной продолжает расти. Ну, я не слишком уверен, но минимальная энтропия означает, что вы не можете преобразовать энергию из одной формы в другую. Должно произойти изменение энтропии. Дело не только в низкой энтропии. Затем эта низкая энтропия должна начать увеличиваться до высокой энтропии, чтобы произошло преобразование форм энергии. Это потому, что если везде энтропия низкая, то эта низкая энтропия будет новой высокой энтропией, а где-то будет более низкая энтропия.
Я считаю, что энергия и энтропия — это своего рода постоянная игра в оболочки. Расход энергии влечет за собой увеличение энтропии.
Я думаю, что хорошим инструментом для понимания второго закона является стрела времени. С которым вы, возможно, уже знакомы. Стакан падает на пол и разбивается. Осколки стекла и любое содержимое из сжатой упорядоченной формы переходят в дисперсную. На молекулярном уровне с разрывом молекулярных связей происходит потеря тепла.
Этот процесс демонстрирует стрелу времени как улицу с односторонним движением по отношению к увеличению энтропии, потому что, хотя стакан может упасть и разбиться на пол, он не будет реалистично самопроизвольно снова подниматься на стол, с которого упал. Разбитое стекло демонстрирует стрелу или направление времени. Оно движется только вперед, так как событие является необратимым процессом. Вы можете убрать беспорядок и заменить стекло. Или вы можете склеить осколки стекла вместе, или вы сможете расплавить и переработать разбитое стекло, но падение и разбиение не будут обращены вспять, в какой бы степени эффекты ни были обращены вспять за счет большего расхода энергии и энтропии.
То же самое верно, когда калории сжигаются, чтобы поддерживать вас, или бензин сжигается в машине. И вы, и автомобиль — открытые системы. Вы можете заменить сожженные калории едой, а также можете заправить горючее в бензобак автомобиля. Сгоревшее топливо изначально представляет собой концентрированный энергетический потенциал, а после преобразования, позволяющего автомобилю функционировать, часть топлива рассеивается в виде паров. Снова необратимый процесс, демонстрирующий стрелу времени.
Возвращаясь к разбитому стакану воды, откуда взялся этот стакан? Топливо сжигается, чтобы расплавить песок, превратив его в стекло. Расход энергии, стрела времени и энтропия.
Энтропия — это беспорядок, но это не обязательно согласно обычному определению этого термина. Это потери тепла и снижение потенциальной энергии. Без него никто и ничто не могло бы функционировать.
Ты и я, земля и вся жизнь — классные звезды. Другими словами, мы существуем, потому что звезды состарились и умерли, поглотив себя и потеряв свой огромный тепловой потенциал. Это энтропия звездного масштаба, потеря тепла и необратимый процесс. Но я предпочел бы жить на земле, чем на поверхности солнца.
Стрела времени может быть применена ко многим процессам и может дать сильное интуитивное ощущение фактической распространенности и результатов энтропии. Оно везде, постоянно.