Может ли разбитое яйцо самопроизвольно собраться снова (как на видео)?

Нет, это невозможно.

Видите ли, есть проблема с английским словом «возможно»: это английское слово. Даже в самых лучших случаях трудно перевести технические, научные идеи в английские предложения. Вы просите нас выбрать между двумя английскими словами, "возможно" и "невозможно", чтобы описать событие, когда разбитое яйцо спонтанно собирается заново. Единственное разумное слово для выбора — «невозможно».

Ответы, которые говорят «ну, технически это не невозможно », попадают в ловушку. Они используют слово «технически», как будто оно волшебным образом переносит нас из мира английского языка в божественный мир научных идей, но это не так. Мы все еще говорим по-английски, и из двух английских слов «возможно» — ужасный выбор для описания этой ситуации. Да, вероятность такого события больше нуля. Нет, это невозможно.

Давайте рассмотрим некоторые вещи, которые в триллионы триллионов раз более вероятны, чем самопроизвольная сборка яйца:

• Уильям Шекспир все еще жив и последние 150 лет живет в Нэшвилле, штат Теннесси.
• Десятки людей на самом деле живут в том же доме, что и вы, и никто из вас никогда не замечал этого, потому что вы просто не были в тех же комнатах в одно и то же время.
• В течение следующего года все на Земле погибают от независимых, странных ударов молнии, хотя гроз было не больше, чем обычно.

Все это возможно, согласно вашему определению этого слова? Все они в триллионы триллионов раз более вероятны, чем разбитое яйцо, когда-либо спонтанно самособирающееся. Лучшая формулировка для такого события – это не «крайне супер-пупер маловероятно». Это невозможно".

Цель физики — понять и описать Вселенную, и ваше понимание Вселенной будет намного хуже, если вы уйдете с мыслью «хорошо, значит, это возможно », чем если вы подумаете «нет, это определенно невозможно». Это невозможно.

Это возможно, но не произойдет нигде даже за одну вселенскую жизнь, даже близко. Физики часто ненавидят говорить, что это технически возможно, потому что этот процесс настолько невероятно маловероятен, что на самом деле всегда следует подчеркивать, насколько он маловероятен. Но да, это возможно.

В пределах нашего теоретического понимания, да , в принципе нет ничего плохого в том, чтобы видеть то, что происходит на видео, происходит на самом деле в том смысле, что в такой теории можно сформулировать весь этот сценарий в принципе, не наталкиваясь ни на какие противоречия, тогда как нечто как вечный двигатель (а именно, для этого потребуются физические законы, чувствительные к времени, в которое что-то происходит, в соответствии с противопоставлением теоремы Нётер).

Настоящая проблема в том, что это крайне маловероятно . Вообще говоря, вероятность флуктуации становится экспоненциально меньше, чем больше атомов вы хотите задействовать, и здесь мы имеем порядок, кратный числу Авогадро,$6.022 \times 10^{23}$, что означает, что мы можем ожидать вероятности порядка$10^{-10^{24}}$чтобы увидеть эту игру в реальной жизни. Таким образом, крайне маловероятно, что это произойдет до того, как какой-то механизм — возможно, распад протона — растворит всю материю во Вселенной.

В зависимости от ваших философских наклонностей вы могли бы сказать, что из-за этого мы не можем эмпирически проверить физическую теорию до этого момента, и, возможно, возможно, что на самом деле наши теории ошибочны в этом вопросе, и что-то все-таки возникает , чтобы вмешаться . Но мы никак не можем знать, что это так при всех возможных сценариях, для которых это может быть.

Тем не менее, можно также задаться вопросом о возможности создания этой ситуации искусственно, учитывая, что можно локально обратить энтропию вспять, выполняя некоторую активную работу, т.е. затрачивая энергию на обработку информации. Это может быть возможно, но приведение всей необходимой материи в правильное состояние, которое точно соответствует обратному во времени сценарию падения и разбивания яйца, может оказаться неразрешимым по другим причинам. Потребовался бы некоторый впечатляющий микроконтроль над всеми движениями атомов, чтобы создать правильную маленькую «рябь» в воздухе и на доске, которая должна сходиться «в самый раз», чтобы иметь скрытую в них «магическую» силу повторной сборки и «выталкивать яйцо обратно в целости».

Все эти ответы, которые говорят: «Да, это возможно… но очень и очень маловероятно», не учитывают пределы самого человеческого знания. Имея дело с чем-то столь экстраординарным, как сборка разбитого яйца, человек вводит себя в заблуждение, если говорит: «да, это возможно» или «нет, это невозможно», потому что для того, чтобы сделать какое-либо заявление, нужно было бы предположить, что то, что мы обнаружили, до сих пор о физике является достаточно полным и тщательным, чтобы оправдать такой абсолютный вывод. Но мы не знаем. Насколько нам известно, это может быть невозможно.

Более тщательное представление нашего состояния знаний включало бы следующее.

1. Физика ни о чем не дает определенных знаний; все, что у нас есть, это знания, на которые стоит делать ставку.

2. Если бы событие такого рода действительно имело место, то оно показало бы не то, что произошло какое-то фантастическое совпадение в движениях моля частиц, а то, что наше знание природы реальности было менее полным, чем мы думали.

Я думаю, что один из способов взглянуть на механизм статистики здесь — преобразовать его в бильярд. Сделайте бросок, запуская один мяч в два неподвижных мяча. Удар выверен именно так, чтобы биток остановился, а два других шара отлетели под некоторым углом.$\theta$с некоторой скоростью$v$(мы можем использовать закон сохранения энергии и импульса, чтобы вычислить, какие значения$v$и$\theta$должны иметь относительно начальной скорости, но это не важно для этого аргумента.

Такой выстрел может быть трудным , но не невозможным . Теперь, однако, представьте себе, что вы пытаетесь создать обратную ситуацию — запускаете два шара в биток, оба шара останавливаются, а биток летит со скоростью. Опять же, это определенно возможно , и вы, вероятно, могли бы даже поставить эксперимент, который делает это, но это значительно сложнее сделать, хотя бы потому, что время, скорость и углы двух шаров должны быть почти идеальными. . Начальное состояние двух движущихся шаров имеет больше соответствующих степеней свободы, чем начальное состояние одного движущегося шара.

А теперь представьте, что не два шара летят , а каждый атом в яйце . Вот почему идея «это невозможно, не будучи невозможным » продолжает появляться в ответах на этот вопрос.

Конечно, вполне возможно, что любой из законов физики, как мы их сейчас понимаем, верен не всегда, а лишь в подавляющем большинстве случаев. Однако, если мы собираемся заняться эпистемологией абсурдно маловероятных событий, мы должны также помнить точку зрения Дэвида Юма о том, что не существует достоверного знания о том, что законы природы в том виде, в каком мы их наблюдали до сих пор, сохранят свою силу в будущем. В науке нет достоверных знаний, и это вряд ли можно назвать новым наблюдением.

Однако все это на самом деле не имеет ничего общего со вторым законом термодинамики. Довольно рано было признано, что есть нечто, что отличает Второй закон от всех других известных физических законов; это было то, что Второй закон описывает необратимое продвижение в будущее, в то время как другие фундаментальные законы, известные в девятнадцатом веке, были строго симметричны относительно обращения времени. На самом деле, если предположить, что макроскопическое поведение является эмерджентным свойством, возникающим из поведения большого числа микроскопических частиц, взаимодействующих инвариантным к обращению времени образом, поначалу было трудно понять, как второй закон с его фундаментальным необратимость, может быть, и правильно. Тем не менее, эмпирически это явно было правильно.

Правильная интерпретация Второго закона термодинамики — то, что он, скорее всего, верен для макроскопических систем, — может привести к вопросу о том, не могут ли некоторые другие физические законы быть просто статистическими утверждениями. На самом деле интерес к этой идее есть. Мы знаем, что некоторые силы , такие как сила упругости в резине (или, если взять еще более простой пример, давление на стенку наполненного газом сосуда), являются произведением энтропии и, таким образом, не являются абсолютными, а просто чрезвычайно вероятными. имеют значение, предсказываемое уравнением состояния. Есть интерес применить такие же рассуждения к другим силам, которые в настоящее время считаются фундаментальными, такими как гравитация . Итак, окончательный ответ на ваш вопрос - да, возможность того, что некоторые из фундаментальных законов природы верны только статистически, является серьезной возможностью, которую допускает довольно много физиков.

Однако ключевое отличие все же есть. В отличие от Второго закона термодинамики, который явно отличался (и казался противоречащим) всем другим известным физическим законам, нет никаких априорных оснований ожидать, что гравитацию следует объяснять как статистическую, а не фундаментальную силу. .

В завершение, @The_Sympathizer, вы можете рассчитать (или, лучше сказать, оценить) энтропию по формуле Больцмана.$S=k_B\log N$, с$N$количество штатов. Изменение энтропии от начального (i) состояния до нарушенного конечного состояния (f) равно

Я хочу установить некоторые базовые определения. Как отмечают некоторые, английский язык не очень точен.

Определение

1. Возможный — ненулевое значение вероятности.
2. Невозможно - Вероятность = 0 точно.
3. Никогда не произойдет, когда-либо - Вероятность меньше, чем$10^{-15}$(приблизительно 1 к 1 квадриллиону шансов)

Вероятность спонтанной сборки яйца не равна нулю, но я могу с уверенностью сказать, что эта вероятность строго меньше, чем$10^{-15}$не делая никаких замысловатых вычислений.

Вывод: возможно, но никогда не произойдет.

Это никак не могло произойти. Статистическая термодинамика может быть применена к свободным частицам (атомы, молекулы, но элементарные частицы почему-то никогда не участвуют), некоторым химическим взаимодействиям (путем введения химического потенциала), но не к сложным взаимодействиям, в которых сложное соединение с большим разнообразием связанных структур участвует, как при разбивании (повторной сборке) яйца. Мне тоже однажды сказали, что если ждать достаточно долго, может появиться яйцо. Как глупо было поверить в это!
Говорят, что обращенное во времени разбивание яйца, спонтанная сборка яйца обязательно произойдет, если мы подождем достаточно долго. Но:
В процессе высвобождаются фононы, если яйцо появляется на Земле (или на планете со множеством разного материала) все эти фононы (кванты звука) должны участвовать в реверсировании разбивающегося яйца, так же как и фотоны, исходящие из это. И даже небольшое количество гравитонов (гравитационных волн). Они должны быть получены с помощью некоторого статистического процесса. Но как будут производиться эти фотоны и гравитоны в статистическом процессе? Их не будет. Это просто невозможно. Еще проще представить, что правильная комбинация фононов может возникать спонтанно, тем самым материализуя обращенный во времени звук, исходящий от разбития яйца. Это может происходить в атмосфере.
Как насчет того, как разбивается яйцо? Я имею в виду, что есть причина для поломки. Он может упасть на твердую поверхность, его может сбить пуля или самолет, а может раздавить рука моей сильной бабушки (когда она делает мне блины). Это тоже надо учитывать. На самом деле необходимо учитывать все, что окружает яйцо, включая всю историю Вселенной (вся взаимодействующая материя и все развивающееся пространство-время, хотя, возможно, объем Хаббла подойдет...).
Так что ответ определенно нет.
Стивен Хокинг когда-то думал, что все физические процессы изменят свое направление во времени, когда Вселенная начнет сжиматься, но позже он понял, что ошибался, поэтому ни один волшебник никогда не доживет до случайного появления яйца... Можем ли
мы создатьперевернутое во времени разбитое яйцо? Очевидно, только в видео, в котором процесс кажется простым. Но для появления angg всегда должна быть вовлечена курица (если это куриное яйцо).
Если в яйце содержится маленький цыпленок, то может произойти спонтанное зарождение жизни (мозг Больцмана). К счастью, не может. Почему к счастью? У меня скорее есть родители, предки и многое другое. Было бы очень одиноко!

В других ответах я кое-что упускаю: они не учитывают, что яйцо действительно спонтанно собралось в первую очередь. Тем не менее, он собран не так, как показано на видео, а с участием курицы, репродуктивных органов, питания и т. д.

Это момент, когда большинство, вероятно, поднимут руки и скажут: да, конечно, но это было возможно только потому, что курица, которая произвела яйцо, была далека от термодинамического равновесия. Но действительно ли это объясняет, почему курица смогла произвести яйцо? Если бы это было так, то можно было бы справедливо утверждать, что это всего лишь вопрос создания правильных неравновесных граничных условий, чтобы увидеть что-то похожее на процесс на видео. Опыт показывает, однако, что последнее неверно. Следовательно, неравновесная термодинамика ничего не объясняет в отношении структурообразования. Наоборот, это просто словесная форма «мы не знаем» в сочетании с верой в то, что все каким-то образом работает, если последовательно применять законы физики.

Если неравновесие не может объяснить формирование структуры, оно также не может объяснить, почему яйцо, созданное из репродуктивных органов цыплят, имеет более высокую вероятность, чем целое яйцо, созданное из яичницы-болтуньи. Это также не может объяснить, почему мы никогда не видим, как яйцо возвращается в утробу матери, сжимается и в конце концов исчезает, а за ним следует цыпленок, бегущий назад с обратным кудахтаньем. Обратите внимание, что последняя сцена вовсе не связана с какой-либо очевидной формой непоправимого статистического ущерба. И все же это не наблюдается.

Все сводится к тому, что мы вообще не знаем, почему определенные мировые пути «разрешены» при движении вперед во времени и не разрешены при воспроизведении в обратном направлении. Даже принимая во внимание, что стандартная модель физики элементарных частиц нарушает инвариантность к обращению времени (инвариантна только СРТ), это не объясняет, почему курица несет яйца. Ведь курица и яйцо - это не газ.

Положите это таким образом. Согласно квантовой механике, да, это могло произойти. Но что-то еще, что может случиться, состоит в том, что составляющая масса превращается в два яйца половинного объема. И это гораздо более вероятно. Все еще смехотворно маловероятно, но гораздо более вероятно, чем возвращение к одному яйцу.

Почему? Потому что если есть$n$молекул оболочки, то около$2^n$способы разделить их на две половины, и все эти возможности учитываются. То же самое касается «молекул желтка» и так далее (да, я знаю, но это физика, а подробности биологии не имеют значения).

Более того, вероятность двух яиц одинакова, если вы не разбили яйцо первым. Гораздо более вероятно, что яйцо, просто сидящее и занимающееся своими делами, спонтанно разделится на два идеально сформированных яйца меньшего размера, чем то, что разбитое яйцо снова превратится в яйцо.

Похожий сценарий — это когда люди говорят о человеке, дифрагирующем через дверной проем или о квантовом туннелировании сквозь стену. Да, это может случиться, но другой результат, который гораздо более вероятен, состоит в том, что половина человека дифрагирует или туннелирует. К счастью, это тоже смехотворно маловероятно.

Есть неплохая вероятность, что все силы имеют статистическую природу. Нечетный случай — это гравитация, но см. «Энтропическая гравитация» . На данный момент умные деньги таковы:

1. Законы сохранения точны.
2. Стандартные силы (слабые, сильные, электрические) вызваны взаимодействием частиц в квантовой теории поля и поэтому носят статистический характер.
3. Гравитация может быть статистической по своей природе, а может и нет, и пока у нас нет приличной теории квантовой гравитации, слишком рано быть уверенным в любом случае.

Волны всегда накатывают на берег (а не, скажем, вдоль береговой линии), потому что наклон к берегу — самый быстрый путь, если принять во внимание, что волны двигаются медленнее на мелководье. Каждая молекула воды может делать то, что ей нравится, но в массе волны всегда изгибаются к берегу, потому что все другие возможности уравновешиваются.

Точно так же кажется, что свет идет только по прямой линии, потому что, когда вы наблюдаете за ним, оказывается, что он шел по прямой линии. Не потому, что это было необходимо, а потому, что движение по прямой гораздо менее вероятно из-за различных соседних путей. Если скорость различается в разных материалах, свет движется по кратчайшему пути. Это преломление.

Все эти законы носят статистический характер.

Я думаю, что есть два способа интерпретировать этот вопрос. То, как я это интерпретирую, заключается в том, может ли оболочка собраться таким образом, что старая оболочка будет неотличима от новой, собранной оболочки даже на атомарном уровне. Акцент делается на неразличимости на атомном уровне. Это невозможно.

Коллапс волновой функции обычно связывают с декогеренцией. Это асимметрично во времени точно так же, как второй закон термодинамики асимметричен во времени. Я полагаю, что теоретически волновая функция может развернуться, но это все равно, что сказать, что разбитое яйцо теоретически возможно собрать себя заново.

Является ли коллапс волновой функции по своей природе асимметричным во времени?

Причина в том самом, что скрепляет оболочку, ковалентная связь. Ковалентная связь — это явление КМ. Вопреки распространенному мнению, КМ не всегда симметрична во времени. теперь, когда ковалентные связи разрушены (происходит декогеренция и информация просачивается в окружающую среду), нет возможности восстановить их точно так же (поскольку этот процесс асимметричен во времени).

Объяснение ковалентной связи с точки зрения физики?

Таким образом, ответ на ваш вопрос состоит в том, что оболочка может собраться заново (что очень маловероятно), но это будет не та же самая оболочка, а пересобранная оболочка и старая оболочка будут различимы на атомарном уровне.

Такое невозможно наблюдать в природе . Я приведу цитату из книги Ландау и Лифшица по статистической физике и, может быть, посоветую людям прочитать эту книгу, если им нужно пересмотреть эти вещи:

«Говоря о «наиболее вероятном» последствии, мы должны помнить, что в действительности вероятность перехода в состояния с более высокой энтропией настолько огромна по сравнению с любым заметным уменьшением энтропии, что на практике последнее никогда не может наблюдаться в Природа''

Из раздела 8: Закон возрастания энтропии

Что-то не так с ответами, которые говорят, что это возможно, но маловероятно. Все они, кажется, предполагают, что Вселенная развивается вероятностно, иначе что значит «маловероятно»? Но пока доказательств этому нет. И попытка сделать такие заявления о «вероятности» прояснит, что в таких явно нелепых сценариях они на самом деле плохо определены.

Мало того, что эти ответы не имеют под собой никаких оснований, мы действительно можем в некоторой степени оправдать утверждение, что это просто невозможно. Огромное количество энергии, необходимое для достижения состояния (в пределах достижимого будущего этой вселенной), которое развивается, как показано (все молекулы яйца собираются вместе, снова соединяются и отталкивают молот-ловушку назад с такой точной силой, что он сбрасывает себя...) просто слишком велик, чтобы быть возможным из-за «случайности», просто потому, что Вселенная не испытывает все возможные состояния. И никто не может надеяться создать такое государство.

В конечном итоге суть такова: пока вы не сможете убедительно показать , что Вселенная развивается вероятностно и может достичь всех логически возможных состояний из текущего состояния, вы не можете говорить о вероятности возникновения какого-то невероятного события. И есть ли основания полагать, что Вселенная естественным образом эволюционировала бы до состояния, из которого разбитое яйцо могло бы собрать себя заново? Нет. Таким образом, по умолчанию должно быть убеждение, что это невозможно, а не просто маловероятно. Это убеждение может быть ложным, но оно лучше, чем вера в плохо определенные вероятности...

(Обратите внимание, что квантовая механика не спасает идею вероятностной эволюции, поскольку любая гипотеза о таких вещах, как коллапс волновой функции, является не чем иным, как спекуляцией, и до сих пор нет убедительного объяснения, которое требует, чтобы Вселенная обладала истинной случайностью.)

На самом деле, даже на «технически невозможном» уровне… Я не думаю, что это возможно, даже при «.00000000000000000000000000000000000000000000000000001% вероятности»… Я не думаю, что это вообще имеет какую-либо вероятность. Я думаю, что вероятность 0 точно (без какой-то магической силы, не указанной в видео)

Итак... во-первых... гравитация. В конце ролика яйцо самопроизвольно набирает огромное количество кинетической энергии и летит вверх. В реальной жизни эта энергия сначала рассеивалась при ударе, но гравитация продолжала тянуть яйцо вниз после удара. Яйцо ускорилось к удару. В поддельном мире гравитация тянула бы вверх, а не вниз, так что та часть, где треснуло только дно, имеет смысл... может быть... Но тогда яйцо получает огромный прирост скорости, который стол просто мог бы не дает, а затем замедляется... так что это не отслеживается с направленной вверх гравитацией. Так что, возможно, гравитация тянет вниз в поддельном мире, как в реальном мире. Но тогда будет медленное провисание, когда дно яйца треснет, а не медленное поднятие, которое вы видите в Fake World.

Тогда есть весна. В Fake World нет ничего, что толкало бы пружину назад. Вы можете утверждать, что это яйцо, но яйцо не давит на него, когда начинает сбрасываться.

Кроме того, внутри яйца, конечно же, есть и другие силы: импульс, сцепление, адгезия, внутреннее давление и миллион других факторов.

Итак... из-за этого, даже если бы все части спонтанно имели точно такое же состояние (положение и скорость), как и в начале снимка Fake World, это не закончилось бы в том же состоянии.

Может ли какое-либо одно состояние на изображении самопроизвольно существовать? Конечно. Может быть. Опять же, наверное, с помощью магии, но как угодно. Любое состояние на изображении имеет крайне малую вероятность существования, но нас не удивило бы существование хотя бы одного состояния (каждое из этих состояний действительно существовало по крайней мере один раз! Ну... обратная сторона каждого состояния. Но до сих пор.), и, вероятно, может быть воссоздан. И следующие десять наносекундных состояний, вероятно, существовали бы в разумном приближении к исходному, но не были бы точно такими же, как исходное. Но если вы настроите все точно так же, как конечное состояние, но наоборот, с нулевой случайностью, вы не получите целое яйцо, летящее вверх в конце.

Теперь ... может ли разбитое яйцо «спонтанно» стать целым яйцом (НЕ как на изображении). Конечно. Может быть... Дайте определение "спонтанному"? Технологии обозримого будущего, вероятно, найдут способ склеить яйцо вместе с яйцеподобным веществом и сделать так, чтобы оно выглядело так, как будто оно никогда не разбивалось. Пищевые репликаторы. Считаются ли они спонтанными? Я так думаю. Это серия случайных событий, которые заставили людей стать умнее, начать изобретать вещи и стать людьми. Это спонтанно. Лично я думаю, что все, что делают люди, так же естественно, как термиты разрушают дом или дерево. Это все результат большой цепочки случайных событий.

Может ли разбитое яйцо стать целым яйцом в воздухе, не касаясь его ничем (или не касаясь ничего, кроме того, что на этой картинке), без магии, наноботов или металла внутри яйца и магнита снаружи или какой-то другой невидимой силы. Нет. События этого образа невозможны без какой-то невидимой/неведомой силы.