Обращение времени с помощью энтропии

Мы характеризуем течение времени по отношению к энтропии, когда энергия переходит из нестабильного состояния в стабильное состояние. В основном от высокой энергии к низкой энергии. Означает ли это, что любая частица или что-то, что переходит из более низкого энергетического состояния в более высокое энергетическое состояние, испытывает обратную энтропию и, следовательно, обращение времени? Что испытала бы частица как таковая, если бы она была изолированной системой, противоречащей второму закону термодинамики и наблюдающей все остальное?

Я думаю, вы должны попытаться уточнить свой вопрос и его отправную точку. Энтропия возрастает в изолированных системах. Энергия изолированной системы постоянна. Оно не уменьшается. Энергии отдельных частиц вносят вклад в общую внутреннюю энергию системы, но это не одно и то же. Смешение энергии одной частицы и внутренней энергии является распространенным источником путаницы в статистической механике.
Я думаю, что предположение о том, что второй закон термодинамики действительно вызывает стрелу времени, по меньшей мере оспаривается. Я имею в виду, что энтропия уменьшается в формах жизни, компенсируя это увеличением окружения, если вы уменьшите масштаб и посмотрите на всю систему Земля (которая все еще далека от изоляции). Разве тогда теория «стрелы времени, вызванная вторым законом термодинамики» не предполагает, что время для форм жизни течет вспять?
@Koschi Что значит, что «энтропия у форм жизни уменьшается»?
@Quillo Биологический процесс, такой как фотосинтез, использует энергию солнечного света для химического процесса / реакции, результаты которого (сахар и O2) имеют более низкую энтропию, чем поступающие химические вещества (CO2 и вода). Это всего лишь базовый пример сложных процессов, встречающихся в биохимии. Я думаю, что второй закон термодинамики на самом деле здесь не применим, так как был задействован солнечный свет, поэтому ни растение, ни экосистема, ни вся Земля не являются замкнутой системой. Если посмотреть на всю энергетически замкнутую систему, скажем Солнце и Землю, то общая энтропия все равно возрастает, как я понимаю.

Ответы (1)

В основном от высокой энергии к низкой энергии.

Вы, кажется, неправильно понимаете, что такое энергия и энтропия. Позвольте мне попытаться объяснить.

Энергия любой закрытой системы постоянна и не может измениться, если только она не взаимодействует с окружающей средой. Однако энергия может распределяться по-разному, если имеется более одной частицы.

Энтропия — это, неофициально, мера распределения энергии в системе многих частиц. Например, горячая чашка чая, стоящая на холодном столе, имеет низкую энтропию, но энтропия увеличивается по мере того, как тепловая энергия распространяется от горячего чая к столу, пока они не станут одинаковой температуры.

Существует больше способов распределить фиксированное количество энергии между всеми частицами, чем сконцентрировать ее в нескольких частицах. Поэтому найти всю энергию в нескольких частицах очень маловероятно; весьма вероятно, что со временем энергия станет более распределенной. Это основа того, что энтропия «всегда» увеличивается со временем (в системах размером с человека так много частиц, что вероятность заметного уменьшения энтропии астрономически мала).

Что бы испытала частица как таковая, если бы она была изолированной системой, противоречащей второму закону термодинамики и наблюдающей все остальное?

Энтропия отдельной частицы не определена (по крайней мере, в классической механике, я не знаю, как определяется энтропия в квантовой), поскольку она связана с распределением энергии.

Однако, поскольку 2-й закон термодинамики является статистическим законом, он не всегда должен выполняться. Другими словами, теоретически возможно тщательно настроить закрытую систему так, чтобы энтропия возрастала: например, если бы у вас были действительно очень крошечные клешни, вы могли бы разместить все молекулы воздуха в комнате так, чтобы, когда вы их отпустите , все они летят к одной стороне комнаты и все сталкиваются с одной-единственной молекулой, отдавая ей всю свою кинетическую энергию на короткое время. Энтропия только одной молекулы, несущей всю энергию, астрономически мала, поэтому энтропия этой замкнутой системы изначально уменьшается. Однако после этого частицы продолжат движение и хаотическое столкновение, а энтропия со временем снова возрастет. Проблема в том, что это практически невозможно сделать в таком масштабе, и движение молекул в реальной жизни практически случайно. Поэтому статистические законы термодинамики дают превосходное описание поведения газов и других процессов, в которых участвует большое количество вещества.

Спасибо! Таким образом, для закрытой системы энтропия может уменьшаться (редко)/увеличиваться, но общая энергия не может измениться. Это распределение энергии, которое меняется и объясняет изменение энтропии.
@Ручи отлично! А энтропия напрямую связана с вероятностью того, что энергия будет распределена так, как она есть.
Обращение времени с помощью энтропии
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v