Какова связь между Энергией , Энтропией и Информацией ?
Я прочитал это - Что такое энергия? Откуда это? - и верхний ответ говорит, что «энергия» - это абстрактное число, которое является свойством природы, которое просто так сохраняется, потому что «операции» в природе симметричны во времени (временно-трансляционная симметрия).
Другой закон сохранения (я слышал) для абстрактного числа, являющегося свойством природы, — это информация. Например, «черные дыры должны вести себя так, потому что иначе они нарушили бы сохранение информации». Но я не знаю, почему это сохраняется.
Третье абстрактное число, которое является свойством природы, но НЕ подчиняется закону сохранения по направлению времени — «Энтропия». Почему это не сохраняется, если два других сохраняются?
Как эти трое связаны? Опять же, я не могу понять сложную математику, но они должны быть фундаментально связаны с каждым правом?
Энтропия является мерой порядка/беспорядка при преобразовании состояния системы и определяется как полное изменение энергии при определенной температуре. С точки зрения статистической механики это изменение энергии порождается статистическими переходами внутренних состояний системы. В этом смысле энтропия может измерять, насколько легко достичь определенного состояния системы. Теперь представьте текстовый поток, который поступает к вам посимвольно на экране. Если текст бессмысленный, то каждый символ имеет одинаковую вероятность появиться перед вами и, следовательно, энтропия максимальна, потому что этот беспорядок максимален. Если вы хотите передать информацию, то вам придется потратить немного энергии на упорядочивание символов, потому что это не происходит спонтанно. Конечное состояние системы более упорядочено по отношению к предыдущему, поэтому энтропия меньше энтропии случайного текста. Это означает, что если вы хотите уменьшить энтропию для передачи информации, то вы должны затратить энергию.
Я собираюсь рассмотреть вопрос о том, почему энергия и информация обладают свойствами сохранения, симметричными во времени, а энтропия — нет.
Согласно статье об энтропии в Википедии: «Энтропия изолированной системы никогда не уменьшается, потому что изолированные системы спонтанно развиваются в направлении термодинамического равновесия, которое является состоянием максимальной энтропии».
Следовательно, энтропия будет увеличиваться со временем в изолированной системе только в том случае, если она не достигла термодинамического равновесия. Вселенная — это изолированная система, которая в прошлом, т. е. во время или вскоре после Большого взрыва, имела состояние с очень низкой энтропией. Поэтому он находится в процессе приближения к термодинамическому равновесию. Следовательно, это обстоятельство состояния нашей вселенной вызывает увеличение энтропии со временем, в настоящее время. Это не закон.
Законы сохранения энергии и информации. Увеличение энтропии является обстоятельством. Вот почему они разные.
Надеюсь, это поможет. Трудно найти прямые ответы на этот вопрос, что говорит о том, что мы действительно еще не знаем ответа.
Энтропия возрастает именно потому, что энергия сохраняется. Чтобы удерживать систему частиц в упорядоченном состоянии, требуется энергия. Это выражается количественно в потенциальной энергии системы. Эта энергия должна была появиться откуда-то (поскольку энергия сохраняется), и любая другая система частиц при условии, что энергия будет испытывать увеличение энтропии, соответствующее (в идеальных условиях) количеству потерянной энергии. Вот почему энтропия не уменьшается. На практике передача энергии не идеальна, и часть энергии теряется. Поэтому наблюдается увеличение энтропии.
гацу