Энтропи нь тодорхой системийн тодорхой бус байдлын (эмх замбараагүй байдал) хэмжигдэхүүн, жишээлбэл, аливаа туршлага (туршилт), өөр өөр үр дагавартай байж болохуйц мэдээллийн хэмжээ гэж тайлбарлаж болно. Тиймээс энтропийн өөр нэг тайлбар бол системийн мэдээллийн багтаамж юм. Энэхүү тайлбар нь мэдээллийн онол дахь энтропи хэмээх ойлголтыг бүтээгч (Клод Шеннон) анх энэхүү хэмжигдэхүүнийг мэдээлэл гэж нэрлэхийг хүссэнтэй холбоотой юм.

Мэдээллийн энтропи гэсэн ойлголтыг мэдээллийн онол, математик статистик, статистик физикийн аль алинд нь ашигладаг (Гиббс энтропи ба түүний хялбаршуулсан хувилбар - Больцман энтропи). Мэдээллийн энтропийн математик утга нь системийн боломжит төлөвүүдийн тооны логарифм юм (логарифмын суурь нь өөр байж болно, энэ нь энтропийн нэгжийг тодорхойлдог). Мужийн тооны ийм функц нь бие даасан системүүдийн энтропийн нэмэлт шинж чанарыг өгдөг. Түүнчлэн, хэрэв мужууд хүртээмжтэй байдлын хувьд ялгаатай бол (өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь ижил магадлалтай биш) системийн төлөвүүдийн тоог тэдгээрийн үр дүнтэй тоо гэж ойлгох хэрэгтэй бөгөөд үүнийг дараах байдлаар тодорхойлно. Системийн төлөвүүд ижил магадлалтай ба магадлалтай байг

(\displaystyle p)

Дараа нь мужуудын тоо

(\displaystyle N=1/p)

(\displaystyle \log N=\log(1/p))

Төрөл бүрийн магадлалын хувьд

(\displaystyle p_(i))

Жинлэсэн дундажийг анхаарч үзээрэй

(\displaystyle \log (\overline (N))=\нийлбэр _(i=1)^(N)p_(i)\log(1/p_(i)))

(\ displaystyle (\ overline (N)))

Үр дүнтэй муж улсын тоо. Энэхүү тайлбараас Шенноны мэдээллийн энтропийн илэрхийлэл шууд гарч ирнэ

(\ displaystyle H=\log (\overline (N))=-\sum _(i=1)^(N)p_(i)\log p_(i))

Үүнтэй төстэй тайлбар нь мэдээллийн энтропи гэсэн ойлголтын ерөнхий ойлголтуудын нэг болох Рени энтропийн хувьд ч хүчинтэй боловч энэ тохиолдолд системийн төлөв байдлын үр дүнтэй тоог өөр өөрөөр тодорхойлдог (Ренийн энтропи нь үр дүнтэйтэй тохирч байгааг харуулж болно. параметртэй жигнэсэн хүчний хуулийн дундажаар тодорхойлогдсон муж улсын тоо

(\displaystyle q\leq 1)

Энтропи нь тодорхой системийн тодорхой бус байдлын (эмх замбараагүй байдал) хэмжигдэхүүн, жишээлбэл, өөр өөр үр дагавартай байж болох зарим төрлийн туршлага (туршилт), улмаар мэдээллийн хэмжээ гэж тайлбарлаж болно. Тиймээс энтропийн өөр нэг тайлбар бол системийн мэдээллийн багтаамж юм. Энэхүү тайлбар нь мэдээллийн онол дахь энтропийн ойлголтыг бүтээгч (Клод Шеннон) анх энэ хэмжигдэхүүнийг нэрлэхийг хүссэнтэй холбоотой юм. мэдээлэл.

Үүнтэй төстэй тайлбар нь мэдээллийн энтропи гэсэн ойлголтын ерөнхий ойлголтуудын нэг болох Рени энтропийн хувьд ч хүчинтэй боловч энэ тохиолдолд системийн төлөв байдлын үр дүнтэй тоог өөр өөрөөр тодорхойлдог (Ренийн энтропи нь үр дүнтэйтэй тохирч байгааг харуулж болно. параметртэй жигнэсэн дундаж чадлаар тодорхойлогдсон төлөвийн тоо q ≤ 1 (\displaystyle q\leq 1)үнэт зүйлсээс 1 / p i (\displaystyle 1/p_(i))) .

Шанноны томъёоны жигнэсэн дундаж дээр үндэслэсэн тайлбар нь түүний үндэслэл биш гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэхүү томьёоны нарийн гарал үүслийг Стирлингийн асимптотик томьёог ашиглан хослуулсан тооцооллоос гаргаж авч болох бөгөөд логарифмыг авч, хязгаарыг хэвийн болгосны дараа комбинаторын тархалт (өөрөөр хэлбэл түүнийг хэрэгжүүлэх арга замын тоо) давхцаж байгаа явдал юм. Шеннонгийн санал болгосон хэлбэрээр энтропийн илэрхийлэл.

Энэ үгийг өдөр тутмын амьдралд ихэвчлэн ашигладаг өргөн утгаараа энтропи гэдэг нь системийн эмх замбараагүй байдал, эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр гэсэн үг юм: системийн элементүүд ямар нэгэн дараалалд бага байх тусам энтропи өндөр байдаг.

Энэхүү аксиомын багц нь Шэннон энтропийн томъёог гаргахад хүргэдэг.

Төрөл бүрийн чиглэлээр ашиглах

• Термодинамик энтропи нь түүний доторх энергийн эргэлт буцалтгүй зарцуулалтын хэмжүүрийг тодорхойлдог термодинамик функц юм.
• Статистикийн физикт - системийн тодорхой макроскопийн төлөв байдлын магадлалыг тодорхойлдог.
• Математик статистикт магадлалын тархалтын тодорхойгүй байдлын хэмжүүр юм.
• Мэдээллийн энтропи - мэдээллийн онолын хувьд мессежийн эх сурвалжийн тодорхой бус байдлын хэмжүүр, тэдгээрийг дамжуулах явцад тодорхой тэмдэгтүүдийн харагдах магадлалаар тодорхойлогддог.
• Динамик системийн энтропи - динамик системийн онолд системийн траекторийн зан үйлийн санамсаргүй байдлын хэмжүүр юм.
• Дифференциал энтропи нь тасралтгүй тархалтын энтропи гэсэн ойлголтын албан ёсны ерөнхий ойлголт юм.
• Тусгалын энтропи гэдэг нь салангид системийн тухай мэдээлэл бөгөөд системийг бүх хэсгүүдээр нь тусгах үед дахин бүтээгддэггүй.
• Хяналтын онол дахь энтропи гэдэг нь өгөгдсөн нөхцөлд системийн төлөв байдал эсвэл зан төлөвийн тодорхойгүй байдлын хэмжүүр юм.

Термодинамикийн хувьд

Энтропийн тухай ойлголтыг 1865 онд термодинамикийн шинжлэх ухаанд Клаузиус анх нэвтрүүлсэн бөгөөд энергийн эргэлт буцалтгүй зарцуулалтын хэмжүүр, бодит үйл явцын идеалаас хазайх хэмжигдэхүүнийг тодорхойлох зорилготой юм. Буурсан дулааны нийлбэр гэж тодорхойлогддог, энэ нь төлөвийн функц бөгөөд хаалттай буцах процессуудад тогтмол байдаг бол эргэлт буцалтгүй үед түүний өөрчлөлт нь үргэлж эерэг байдаг.

Математикийн хувьд энтропи нь дурын тогтмол хүртэл тодорхойлогдсон системийн төлөв байдлын функц гэж тодорхойлогддог. 1 ба 2-р тэнцвэрийн хоёр төлөвт энтропийн зөрүү нь тодорхойлсноор багассан дулаантай тэнцүү байна ( δ Q / T (\displaystyle \delta Q/T)), аль ч бараг статик замын дагуу 1-р төлөвөөс 2-р төлөв рүү шилжүүлэхийн тулд системд мэдээлэх ёстой:

Энтропи нь дурын тогтмол хүртэл тодорхойлогддог тул нөхцөлт байдлаар 1-р төлөвийг анхны төлөв болгон авч болно. S 1 = 0 (\displaystyle S_(1)=0). Дараа нь

Энд интегралыг дурын бараг статик процессын хувьд авна. Функцийн дифференциал S (\displaystyle S)хэлбэртэй байна

Энтропи нь макро болон микро мужуудын хоорондын холбоог тогтоодог. Энэ шинж чанарын онцлог нь энэ нь физикийн үйл явцын чиглэлийг харуулдаг цорын ганц функц юм. Энтропи нь төлөв байдлын функц учраас системийн нэг төлөвөөс нөгөөд шилжих шилжилт хэрхэн явагдахаас хамаарахгүй бөгөөд зөвхөн системийн эхний болон эцсийн төлөвөөр тодорхойлогддог.

Энтропи (бусад Грек хэлнээс ἐντροπία "эргэлт", "хувиралт") нь байгалийн болон нарийн шинжлэх ухаанд өргөн хэрэглэгддэг нэр томъёо юм. Үүнийг эхлээд термодинамикийн хүрээнд эргэлт буцалтгүй эрчим хүчний зарцуулалтын хэмжүүрийг тодорхойлдог термодинамик системийн төлөв байдлын функц болгон нэвтрүүлсэн. Статистикийн физикийн хувьд энтропи нь аливаа макроскопийн төлөвийг хэрэгжүүлэх магадлалыг тодорхойлдог. Физикээс гадна энэ нэр томъёог математикт өргөн ашигладаг: мэдээллийн онол, математик статистик.

Энэхүү ойлголт нь 19-р зуунд шинжлэх ухаанд нэвтэрсэн. Эхэндээ энэ нь дулааны хөдөлгүүрийн онолд хамааралтай байсан боловч физикийн бусад салбарт, ялангуяа цацрагийн онолд хурдан гарч ирэв. Удалгүй энтропи нь сансар судлал, биологи, мэдээллийн онолд ашиглагдаж эхэлсэн. Мэдлэгийн янз бүрийн салбарууд эмх замбараагүй байдлын хэмжүүрийн янз бүрийн төрлийг ялгадаг.

• мэдээллийн;
• термодинамик;
• дифференциал;
• соёлын гэх мэт.

Жишээлбэл, молекулын системүүдийн хувьд Больцманы энтропи байдаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийн санамсаргүй байдал, нэгэн төрлийн байдлын хэмжүүрийг тодорхойлдог. Больцман эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр ба төлөв байдлын магадлалын хоорондын хамаарлыг тогтоож чадсан. Термодинамикийн хувьд энэ үзэл баримтлалыг эргэлт буцалтгүй эрчим хүчний зарцуулалтын хэмжүүр гэж үздэг. Энэ нь термодинамик системийн төлөв байдлын функц юм. Тусдаа системд энтропи хамгийн их утгад хүрч, эцэст нь тэнцвэрт байдал болдог. Мэдээллийн энтропи нь тодорхойгүй байдал эсвэл урьдчилан таамаглах боломжгүй байдлын зарим хэмжүүрийг илэрхийлдэг.

Энтропи нь тодорхой системийн тодорхой бус байдлын (эмх замбараагүй байдал) хэмжигдэхүүн, жишээлбэл, аливаа туршлага (туршилт), өөр өөр үр дагавартай байж болохуйц мэдээллийн хэмжээ гэж тайлбарлаж болно. Тиймээс энтропийн өөр нэг тайлбар бол системийн мэдээллийн багтаамж юм. Энэхүү тайлбар нь мэдээллийн онол дахь энтропи хэмээх ойлголтыг бүтээгч (Клод Шеннон) анх энэхүү хэмжигдэхүүнийг мэдээлэл гэж нэрлэхийг хүссэнтэй холбоотой юм.

Урвуу (тэнцвэрт) процессуудын хувьд дараахь математикийн тэгш байдал (Клаузиусын тэгшитгэл гэж нэрлэгддэг үр дагавар) явагдана, үүнд нийлүүлсэн дулаан, температур, төлөв байдал, эдгээр төлөвт тохирох энтропи байна (энд, мужаас мужид шилжих үйл явцыг авч үздэг).

Буцааж болшгүй үйл явцын хувьд Клаузиусын тэгш бус байдал гэж нэрлэгддэг тэгш бус байдал нь хангагдсан дулааны температур, төлөв байдал, эдгээр төлөвт тохирсон энтропи юм.

Тиймээс адиабатаар тусгаарлагдсан (дулаан хангамж, зайлуулахгүй) системийн энтропи нь зөвхөн эргэлт буцалтгүй процессын үед л нэмэгддэг.

Энтропийн тухай ойлголтыг ашиглан Клаусиус (1876) термодинамикийн 2-р хуулийн хамгийн ерөнхий томъёоллыг өгсөн: бодит (эргэшгүй) адиабат процесст энтропи нэмэгдэж, тэнцвэрт байдалд хамгийн их утгад хүрдэг (термодинамикийн 2-р хууль биш юм). үнэмлэхүй, энэ нь хэлбэлзлийн үед зөрчигддөг).

Бодис эсвэл процессын үнэмлэхүй энтропи (S).нь өгөгдсөн температурт (Btu/R, J/K) дулаан дамжуулах үед байгаа энергийн өөрчлөлт юм. Математикийн хувьд энтропи нь дулаан дамжуулалтыг процесс явагдах үнэмлэхүй температурт хуваасантай тэнцүү юм. Тиймээс их хэмжээний дулаан дамжуулах үйл явц нь энтропийг илүү ихэсгэдэг. Мөн дулааныг бага температурт шилжүүлэхэд энтропийн өөрчлөлт нэмэгдэнэ. Үнэмлэхүй энтропи нь орчлон ертөнцийн бүх энергийн хүртээмжтэй холбоотой байдаг тул температурыг ихэвчлэн үнэмлэхүй нэгжээр (R, K) хэмждэг.

тодорхой энтропи(S) нь тухайн бодисын нэгж масстай харьцуулахад хэмжигддэг. Төлөвийн энтропийн ялгааг тооцоолоход ашигладаг температурын нэгжийг ихэвчлэн Фаренгейт эсвэл Цельсийн градусаар температурын нэгжээр өгдөг. Фаренгейт ба Рэнкин эсвэл Цельсийн болон Келвиний хэмжүүрүүдийн градусын зөрүү тэнцүү тул энтропи үнэмлэхүй эсвэл ердийн нэгжээр илэрхийлэгдэх эсэхээс үл хамааран ийм тэгшитгэлийн шийдэл зөв байх болно. Энтропи нь тухайн бодисын өгөгдсөн энтальпитай ижил температуртай байдаг.

Дүгнэж хэлэхэд: энтропи нэмэгддэг тул аливаа үйлдлээрээ бид эмх замбараагүй байдлыг нэмэгдүүлдэг.

Бараг л төвөгтэй

Энтропи бол эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр (мөн төлөв байдлын шинж чанар) юм. Харааны хувьд зарим орон зайд илүү жигд зайтай зүйлс байх тусам энтропи их байх болно. Хэрэв элсэн чихэр нэг аяга цайнд хэсэг хэлбэрээр орвол энэ төлөвийн энтропи бага, хэрэв татан буулгаж, бүх эзэлхүүнээр тархсан бол өндөр байна. Эмх замбараагүй байдлыг жишээ нь тухайн орон зайд объектуудыг хэдэн янзаар байрлуулж болохыг тоолох замаар хэмжиж болно (энтропи нь байршлын тооны логарифмтай пропорциональ байна). Хэрэв бүх оймсыг шүүгээний тавиур дээр нэг овоолон маш нягт нугалж байвал зохион байгуулалтын сонголтуудын тоо бага бөгөөд зөвхөн овоолгын оймсыг солих тоо хүртэл буурдаг. Хэрэв оймсыг өрөөний аль ч хэсэгт байрлуулж болох юм бол тэдгээрийг байрлуулах олон тооны арга байдаг бөгөөд эдгээр загвар нь цасан ширхгүүдийн хэлбэр шиг бидний амьдралын туршид давтагддаггүй. “Оймс тарсан” төлөвийн энтропи асар их юм.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь хаалттай системд энтропи аяндаа буурч чадахгүй (ихэвчлэн нэмэгддэг) гэж заасан байдаг. Түүний нөлөөгөөр утаа сарниж, элсэн чихэр уусч, чулуу, оймс нь цаг хугацааны явцад сүйрдэг. Энэ хандлагыг энгийнээр тайлбарладаг: аливаа зүйл (бидний эсвэл байгалийн хүчний нөлөөгөөр хөдөлдөг) ихэвчлэн нийтлэг зорилгогүй санамсаргүй импульсийн нөлөөн дор хөдөлдөг. Хэрэв импульс санамсаргүй байвал бүх зүйл эмх замбараагүй байдал руу шилжих болно, учир нь эмх замбараагүй байдалд хүрэх олон арга зам үргэлж байдаг. Шатрын самбарыг төсөөлөөд үз дээ: хаан гурван янзаар буланг орхиж болно, түүний хувьд боломжтой бүх зам нь булангаас гарч, зэргэлдээх нүд бүрээс зөвхөн нэг аргаар булан руу буцаж ирэх бөгөөд энэ алхам нь зөвхөн 5 эсвэл нэг юм. 8 боломжит хөдөлгөөн. Хэрэв та түүнд зорилгоо хасуулж, санамсаргүй байдлаар хөдөлгөх юм бол тэр эцэст нь шатрын самбар дээр хаана ч хүрэх магадлал өндөр байх болно, энтропи өндөр болно.

Хий эсвэл шингэнд дулааны хөдөлгөөн нь ийм эмх замбараагүй хүчний үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд таны өрөөнд энд тэнд явах, хэвтэх, ажиллах гэх мэт агшин зуурын хүсэл эрмэлзэл байдаг. Эдгээр хүсэл эрмэлзэл нь чухал биш бөгөөд гол зүйл нь цэвэрлэгээтэй холбоогүй, бие биетэйгээ холбоогүй юм. Энтропийг багасгахын тулд та системийг гадны нөлөөнд оруулж, үүн дээр ажиллах хэрэгтэй. Жишээлбэл, хоёрдахь хуулийн дагуу ээж орж ирээд танаас бага зэрэг цэвэрлэхийг хүсэх хүртэл өрөөний энтропи тасралтгүй нэмэгдэх болно. Ажил хийх хэрэгцээ нь аливаа систем энтропийг бууруулж, бүх зүйлийг эмх цэгцтэй болгохыг эсэргүүцнэ гэсэн үг юм. Энэ бол Орчлон ертөнцөд ижил түүх юм - энтропи Big Bang-аас эхлэн нэмэгдэж эхэлсэн бөгөөд ээжийг ирэх хүртэл өссөөр байх болно.

орчлон ертөнц дэх эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр

Орчлон ертөнцийн хувьд энтропийн тооцооллын сонгодог хувилбарыг ашиглах боломжгүй, учир нь таталцлын хүч үүнд идэвхтэй байдаг ба матери өөрөө хаалттай систем үүсгэж чадахгүй. Үнэн хэрэгтээ Орчлон ертөнцийн хувьд энэ нь эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр юм.

Манай дэлхий дээр ажиглагдаж буй эмх замбараагүй байдлын гол бөгөөд хамгийн том эх үүсвэр бол алдартай массив формацууд - хар нүхнүүд, асар том ба хэт массивууд юм.

Эмх замбараагүй байдлын хэмжүүрийн утгыг үнэн зөв тооцоолох оролдлого нь үргэлж тохиолддог боловч амжилттай гэж нэрлэгдэх боломжгүй юм. Гэхдээ орчлон ертөнцийн энтропийн бүх тооцоо нь олж авсан утгуудад ихээхэн тархсан байдаг - нэгээс гурван баллын дарааллаар. Энэ нь зөвхөн мэдлэг дутмаг байгаатай холбоотой юм. Зөвхөн мэдэгдэж буй бүх селестиел биетүүд төдийгүй хар энергийн тооцоололд үзүүлэх нөлөөллийн талаархи мэдээлэл хомс байна. Түүний шинж чанар, шинж чанарыг судлах ажил эхнээсээ үргэлжилж байгаа бөгөөд нөлөөлөл нь шийдвэрлэх нөлөөтэй байдаг. Орчлон ертөнцийн эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр үргэлж өөрчлөгддөг.Эрдэмтэд ерөнхий хэв маягийг тодорхойлохын тулд тодорхой судалгааг байнга хийдэг. Дараа нь янз бүрийн сансрын биетүүд байгаа талаар нэлээд үнэн зөв таамаглал гаргах боломжтой болно.

Орчлон ертөнцийн халуун үхэл

Аливаа хаалттай термодинамик систем нь эцсийн төлөвтэй байдаг. Орчлон ертөнц ч мөн адил үл хамаарах зүйл биш юм. Бүх төрлийн энергийн чиглэсэн солилцоо зогсоход тэдгээр нь дулааны энерги болон дахин төрөх болно. Термодинамик энтропи хамгийн их утгыг авбал систем дулааны үхлийн төлөвт орно. Манай ертөнцийн төгсгөлийн тухай дүгнэлтийг 1865 онд Р.Клаузиус томъёолжээ. Тэрээр термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг үндэс болгон авсан. Энэ хуулийн дагуу бусад системтэй энерги солилцдоггүй систем тэнцвэрийн төлөвийг эрэлхийлнэ. Мөн энэ нь орчлон ертөнцийн дулааны үхлийн шинж чанартай параметртэй байж магадгүй юм. Гэхдээ Клаузиус таталцлын нөлөөг харгалзан үзээгүй. Өөрөөр хэлбэл, орчлон ертөнцийн хувьд бөөмс нь тодорхой хэмжээгээр жигд тархсан идеал хийн системээс ялгаатай нь бөөмсийн жигд байдал нь энтропийн хамгийн том утгатай тохирч чадахгүй. Гэсэн хэдий ч энтропи нь эмх замбараагүй байдлын хүлээн зөвшөөрөгдөх хэмжүүр эсвэл орчлон ертөнцийн үхэл мөн үү гэдэг нь бүрэн тодорхойгүй байна уу?

Бидний амьдрал дахь энтропи

Бүх зүйл цогцоос энгийн хүртэл хөгжих ёстой термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг үл тоомсорлон дэлхийн хувьслын хөгжил эсрэг чиглэлд явж байна. Энэхүү үл нийцэл нь эргэлт буцалтгүй үйл явцын термодинамиктай холбоотой юм. Амьд организмын хэрэглээ, хэрэв үүнийг нээлттэй термодинамик систем гэж үзвэл түүнээс ялгарах хэмжээнээс бага хэмжээгээр тохиолддог.

Хүнсний бодисууд нь ялгаруулах бүтээгдэхүүнээс бага энтропитэй байдаг.Энэ нь эргэлт буцалтгүй үйл явцын улмаас үүссэн эмх замбараагүй байдлын хэмжүүрийг хаяж чаддаг тул организм амьд байна. Жишээлбэл, 170 г орчим ус ууршилтаар биеэс гадагшилдаг; Хүний бие нь химийн болон физикийн зарим процессоор энтропийн бууралтыг нөхдөг.

Энтропи нь системийн чөлөөт төлөвийн хэмжүүр юм. Энэ нь илүү бүрэн гүйцэд байх тусмаа энэ системд хязгаарлалт бага байх боловч эрх чөлөөний олон зэрэгтэй байх нөхцөлтэй. Эндээс харахад эмх замбараагүй байдлын хэмжүүрийн тэг утга нь бүрэн мэдээлэл, хамгийн их утга нь үнэмлэхүй мунхаглал юм.

Эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр заримдаа эрүүл ухааны хэмжүүрээс давж гардаг тул бидний амьдрал бүхэлдээ тасралтгүй энтропи юм. Заримдаа зарим хүмүүсийн, тэр байтугай бүхэл бүтэн мужуудын хөгжил аль хэдийн ухарч, өөрөөр хэлбэл цогцолбороос анхдагч руу шилжсэн мэт санагддаг тул бид термодинамикийн хоёр дахь хуульд хүрэх цаг тийм ч хол биш байж магадгүй юм.

дүгнэлт

Энтропи гэдэг нь системд дулааны урвуу (буцах) нийлүүлэлтийн улмаас нэмэгддэг физик системийн төлөв байдлын функцийг тодорхойлох явдал юм;

механик ажилд хувиргах боломжгүй дотоод энергийн хэмжээ;

энтропийн нарийн тодорхойлолтыг математик тооцооллын тусламжтайгаар хийдэг бөгөөд үүний тусламжтайгаар систем тус бүрт холбогдох энергийн харгалзах төлөвийн параметрийг (термодинамик шинж чанар) тогтоодог. Энтропи нь термодинамик процессуудад хамгийн тод илэрдэг бөгөөд процессууд нь ялгагдах, эргэх боломжтой, эргэлт буцалтгүй байдаг бөгөөд эхний тохиолдолд энтропи өөрчлөгдөөгүй хэвээр, хоёрдугаарт байнга өсдөг бөгөөд энэ өсөлт нь механик энерги буурсантай холбоотой юм.

Үүний үр дүнд байгальд тохиолддог бүх эргэлт буцалтгүй үйл явц нь механик энергийн бууралт дагалддаг бөгөөд энэ нь эцэстээ зогсох, "дулааны үхэл" -д хүргэх ёстой. Гэхдээ энэ нь тохиолдох боломжгүй, учир нь сансар судлалын үүднээс "Орчлон ертөнцийн бүхэл бүтэн байдлын" эмпирик мэдлэгийг дуусгах боломжгүй бөгөөд үүний үндсэн дээр энтропийн талаархи бидний санаа үндэслэлтэй хэрэглээг олж чадна. Христийн шашны теологичид энтропи дээр тулгуурлан ертөнцийн хязгаарлагдмал байдлыг дүгнэж, түүгээрээ "Бурхан байдаг"-ыг нотлох боломжтой гэж үздэг. Кибернетикт "энтропи" гэдэг үгийг зөвхөн сонгодог ойлголтоос албан ёсоор гаргаж болох шууд утгаас нь өөр утгаар ашигладаг; Энэ нь: мэдээллийн дундаж бүрэн байдал; мэдээллийг "хүлээж" байхын үнэ цэнийн хувьд найдваргүй байдал.

Энтропи бол олон сонссон боловч цөөхөн хүн ойлгодог үг юм. Мөн энэ үзэгдлийн мөн чанарыг бүхэлд нь ойлгоход үнэхээр хэцүү гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх нь зүйтэй. Гэсэн хэдий ч энэ нь биднийг айлгах ёсгүй. Бидний эргэн тойронд байгаа ихэнх зүйлийг бид зөвхөн өнгөцхөн тайлбарлаж чадна. Мөн бид тодорхой нэг хүний ​​ойлголт, мэдлэгийн тухай яриагүй. Үгүй Бид хүн төрөлхтний эзэмшсэн шинжлэх ухааны мэдлэгийн тухай ярьж байна.

Ноцтой цоорхой нь зөвхөн галактикийн масштабын тухай мэдлэг, жишээлбэл, өт хорхойн тухай асуултуудад төдийгүй биднийг үргэлж хүрээлж буй зүйлд ч байдаг. Жишээлбэл, гэрлийн физик шинж чанарын талаар маргаан байсаар байна. Мөн цаг хугацааны тухай ойлголтыг хэн ялгаж чадах вэ? Энэ мэт олон асуулт байна. Гэхдээ энэ нийтлэлд бид энтропи дээр анхаарлаа хандуулах болно. Эрдэмтэд олон жилийн турш "энтропи" гэсэн ойлголттой тэмцсээр ирсэн. Үүнийг судлахад хими, физик хоёр зэрэгцэн оршдог.Бид бидний цаг үед мэддэг болсон зүйлийг олж мэдэхийг хичээх болно.

Шинжлэх ухааны нийгэмлэгт үзэл баримтлалыг нэвтрүүлэх

Энтропийн тухай ойлголтыг анх удаа Германы нэрт математикч Рудольф Юлиус Эммануэль Клаусиус мэргэжилтнүүдийн орчинд нэвтрүүлсэн. Энгийнээр хэлбэл, эрдэмтэн энерги хаашаа явж байгааг олж мэдэхээр шийджээ. Ямар утгаараа? Дүрслэхийн тулд бид математикчийн олон тооны туршилт, нарийн төвөгтэй дүгнэлтэд хандахгүй, харин өдөр тутмын амьдралаас илүү танил болсон жишээг авч үзье.

Гар утасны батарейг цэнэглэх үед батерейнд хуримтлагдсан энерги нь сүлжээнээс хүлээн авсан эрчим хүчний хэмжээнээс бага байх болно гэдгийг та сайн мэдэж байх ёстой. Тодорхой алдагдалтай байгаа. Өдөр тутмын амьдралдаа бид үүнд дассан. Гэхдээ ижил төстэй алдагдал бусад хаалттай системд тохиолддог. Физик-математикчдын хувьд энэ нь аль хэдийн ноцтой асуудал юм. Рудольф Клаусиус энэ асуудлыг судлах ажилд оролцож байжээ.

Үүний үр дүнд тэрээр хамгийн сонин баримтыг гаргаж ирэв. Хэрэв бид дахин нарийн төвөгтэй нэр томъёог арилгах юм бол энтропи бол идеал ба бодит үйл явцын хоорондох ялгаа юм.

Та дэлгүүртэй гэж төсөөлөөд үз дээ. Тэгээд та 100 кг бэрсүүт жүржийг нэг кг нь 10 төгрөгөөр зарах гэж авсан. Нэг кг тутамд 2 төгрөгийн нэмэгдэл тавиад борлуулалтын үр дүнд 1200 төгрөг авч, нийлүүлэгчдээ зохих мөнгөө өгөөд хоёр зуун төгрөгийн ашиг үлдээнэ.

Энэ бол хамгийн тохиромжтой үйл явцын тайлбар байсан юм. Бүх усан үзэм зарагдах үед тэд 15 хувиар багасна гэдгийг ямар ч худалдаачин мэддэг. Мөн 20 хувь нь бүрэн ялзарч, зүгээр л хасагдах болно. Гэхдээ энэ бол бодит үйл явц юм.

Тиймээс, Рудольф Клаузиусын математикийн орчинд нэвтрүүлсэн энтропийн тухай ойлголтыг энтропийн өсөлт нь системийн температурын үнэмлэхүй тэгтэй харьцуулсан харьцаанаас хамаардаг системийн хамаарал гэж тодорхойлогддог. Үнэн хэрэгтээ энэ нь зарцуулсан (алдагдсан) эрчим хүчний үнэ цэнийг харуулдаг.

Эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр

Энтропи бол эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр гэж та тодорхой итгэлтэйгээр хэлж чадна. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв бид жирийн сурагчийн өрөөг хаалттай системийн загвар болгон авч үзвэл, орхигдоогүй сургуулийн дүрэмт хувцас нь аль хэдийн зарим энтропи шинж чанартай байх болно. Гэхдээ энэ нөхцөлд түүний үнэ цэнэ бага байх болно. Хэрэв үүнээс гадна тоглоом тарааж, гал тогооны өрөөнөөс попкорн авчирч (мэдээжийн хэрэг бага зэрэг унагаж), бүх сурах бичгийг ширээн дээр эмх замбараагүй орхивол системийн энтропи (мөн энэ тохиолдолд энэ нь) өрөө) эрс нэмэгдэх болно.

Нарийн төвөгтэй асуудлууд

Бодисын энтропи бол тайлбарлахад маш хэцүү үйл явц юм. Өнгөрсөн зуунд олон эрдэмтэд түүний ажлын механизмыг судлахад хувь нэмрээ оруулсан. Түүнээс гадна энтропи гэдэг ойлголтыг зөвхөн математикч, физикчид ашигладаггүй. Энэ нь мөн химийн салбарт зохих байр суурийг эзэлдэг. Зарим гар урчууд түүний тусламжтайгаар хүмүүсийн хоорондын харилцааны сэтгэлзүйн үйл явцыг тайлбарладаг. Гурван физикчдийн томъёолол дахь ялгааг авч үзье. Тэд тус бүр нь нөгөө талаас энтропийг илтгэдэг бөгөөд тэдгээрийн хослол нь бидэнд илүү бүрэн дүр зургийг зурахад тусална.

Клаузиусын мэдэгдэл

Бага температуртай биеэс өндөр бие рүү дулаан дамжуулах үйл явц боломжгүй юм.

Энэ постулатыг батлахад хялбар байдаг. Хэчнээн туслахыг хүссэн ч та хүйтэн гартай, хүйтэн бяцхан гөлөг хэзээ ч дулаацуулж чадахгүй. Тиймээс одоо байгаа температураас өндөр байгаа цээжиндээ хийх хэрэгтэй болно.

Томсоны нэхэмжлэл

Үйл явц нь боломжгүй бөгөөд үр дүн нь нэг биеэс авсан дулааны улмаас ажил дуусах болно.

Хэрэв энэ нь маш энгийн бол энэ нь мөнхийн хөдөлгөөнт машин зохион бүтээх нь физикийн хувьд боломжгүй гэсэн үг юм. Хаалттай системийн энтропи нь зөвшөөрөхгүй.

Больцманы мэдэгдэл

Хаалттай системд, өөрөөр хэлбэл гаднах эрчим хүчний хангамжийг хүлээн авдаггүй системд энтропи буурч чадахгүй.

Энэхүү томъёолол нь хувьслын онолыг баримтлагч олон хүмүүсийн итгэлийг сэгсэрч, тэднийг орчлон ертөнцөд ухаалаг Бүтээгч оршин тогтнох талаар нухацтай бодоход хүргэсэн. Яагаад?

Учир нь анхдагч байдлаар хаалттай системд энтропи үргэлж нэмэгддэг. Ингээд эмх замбараагүй байдал даамжирна. Гадны эрчим хүчний хангамжаар л багасгаж болно. Мөн бид энэ хуулийг өдөр бүр дагаж мөрддөг. Хэрэв та цэцэрлэг, байшин, машин гэх мэтийг арчлахгүй бол тэд зүгээр л үнэ цэнэгүй болно.

Мега масштабын хувьд манай орчлон ертөнц бас хаалттай систем юм. Эрдэмтэд бидний оршин тогтнох нь энэхүү гадаад эрчим хүчний хангамж нь хаа нэгтээгээс ирдэг гэдгийг илтгэх ёстой гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Тиймээс өнөөдөр астрофизикчид Бурханд итгэдэг гэдэгт хэн ч гайхдаггүй.

цаг хугацааны сум

Энтропийн өөр нэг гайхалтай дүрслэлийг цаг хугацааны сумаар дүрсэлж болно. Өөрөөр хэлбэл, энтропи нь үйл явц физикийн хувьд аль чиглэлд шилжихийг харуулдаг.

Үнэн хэрэгтээ, цэцэрлэгчийг ажлаас нь халах талаар мэдсэнийхээ дараа түүний хариуцаж байсан нутаг дэвсгэр нь илүү цэвэрхэн, дэгжин болно гэж хүлээх магадлал багатай юм. Үүний эсрэгээр - хэрэв та өөр ажилчин авахгүй бол хэсэг хугацааны дараа хамгийн үзэсгэлэнтэй цэцэрлэг ч эвдэрч сүйрэх болно.

Химийн энтропи

"Хими" хичээлийн хувьд энтропи нь чухал үзүүлэлт юм. Зарим тохиолдолд түүний үнэ цэнэ нь химийн урвалын явцад нөлөөлдөг.

Баатрууд нитроглицеринтэй савыг маш болгоомжтой авч явж, санамсаргүй гэнэтийн хөдөлгөөнөөр дэлбэрэлт өдөөхөөс эмээж байсан уран сайхны киноны кадруудыг хэн хараагүй вэ? Энэ нь химийн бодис дахь энтропийн зарчмыг харуулах харааны хэрэгсэл байв. Хэрэв түүний үзүүлэлт эгзэгтэй түвшинд хүрсэн бол хариу үйлдэл эхлэх бөгөөд үүний үр дүнд дэлбэрэлт болно.

эмх замбараагүй байдлын дараалал

Энтропи бол эмх замбараагүй байдлын хүсэл гэж ихэнхдээ маргадаг. Ерөнхийдөө "энтропи" гэдэг үг нь хувиргалт, эргэлт гэсэн утгатай. Энэ нь үйлдлийг тодорхойлдог гэж бид аль хэдийн хэлсэн. Энэ нөхцөлд хийн энтропи маш сонирхолтой юм. Энэ нь хэрхэн болж байгааг төсөөлөхийг хичээцгээе.

Бид хоёр холбогдсон савнаас бүрдэх хаалттай системийг авдаг бөгөөд тус бүр нь хий агуулсан байдаг. Савны даралт нь хоорондоо герметик холболт хийх хүртэл өөр өөр байв. Тэднийг нэгтгэх үед молекулын түвшинд юу болсныг төсөөлөөд үз дээ.

Илүү хүчтэй дарамтанд орсон олон тооны молекулууд тэр даруй өмнө нь чөлөөтэй амьдарч байсан нөхдүүд рүүгээ гүйв. Ингээд тэндхийн даралтыг нэмэгдүүлсэн. Үүнийг ваннд ус цацдагтай зүйрлэж болно. Нэг тал руу гүйж очоод тэр даруй нөгөө тал руугаа гүйнэ. Манай молекулууд ч мөн адил. Гадны нөлөөллөөс хамгийн сайн тусгаарлагдсан манай системд тэд бүхэл бүтэн хэсэгт төгс тэнцвэрийг бий болгох хүртэл түлхэх болно. Одоо, молекул бүрийн эргэн тойронд хөрш зэргэлдээхтэй яг ижил хэмжээний зай байх үед бүх зүйл тайвширна. Энэ нь химийн хамгийн өндөр энтропи байх болно. Эргэлт, өөрчлөлтүүд зогсох болно.

стандарт энтропи

Эрдэмтэд эмх замбараагүй байдлыг цэгцлэх, ангилах оролдлогыг орхидоггүй. Энтропийн үнэ цэнэ нь дагалдах олон нөхцлөөс хамаардаг тул "стандарт энтропи" гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн. Тооцооллыг хялбархан хийж, янз бүрийн хэрэглээний асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд утгыг тусгай хүснэгтэд нэгтгэн харуулав.

Анхдагч байдлаар, стандарт энтропийн утгыг нэг атмосферийн даралт, 25 хэмийн температурын нөхцөлд авч үздэг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр энэ үзүүлэлт ч нэмэгддэг.

Код ба шифрүүд

Мөн мэдээллийн энтропи гэж бий. Энэ нь кодлогдсон мессежийг шифрлэхэд туслах зорилготой юм. Мэдээллийн хувьд энтропи нь мэдээллийн урьдчилан таамаглах магадлалын утга юм. Хэрэв маш энгийнээр хэлбэл, таслагдсан шифрийг эвдэх нь ийм амархан байх болно.

Хэрхэн ажилладаг? Эхлээд харахад, ядаж зарим анхны өгөгдөлгүйгээр кодлогдсон мессежийг ойлгох боломжгүй юм шиг санагддаг. Гэхдээ тийм биш. Эндээс л магадлал гарч ирдэг.

Шифрлэгдсэн зурвас бүхий хуудсыг төсөөлөөд үз дээ. Орос хэл ашигласан гэдгийг та мэднэ, гэхдээ дүрүүд нь огт танил биш юм. Хаанаас эхлэх вэ? Анхаарна уу: энэ хуудсан дээр "b" үсэг гарч ирэх магадлал хэд вэ? Мөн "о" үсэг дээр бүдрэх боломж байна уу? Та системийг ойлгож байна. Ихэнхдээ тохиолддог (мөн хамгийн багадаа - энэ нь бас чухал үзүүлэлт) тэмдэгтүүдийг тооцоолж, мессеж бичсэн хэлний онцлогтой харьцуулдаг.

Үүнээс гадна байнга, зарим хэлэнд өөрчлөгддөггүй үсгийн хослолууд байдаг. Энэ мэдлэгийг мөн тайлахад ашигладаг. Дашрамд хэлэхэд энэ аргыг алдарт Шерлок Холмс "Бүжиглэж буй эрчүүд" үлгэрт ашигласан байдаг. Үүнтэй адил дэлхийн 2-р дайны өмнөхөн кодыг эвдсэн.

Мөн мэдээллийн энтропи нь кодчилолын найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх зорилготой юм. Гаргасан томъёоны ачаар математикчид шифрүүдийн санал болгож буй хувилбаруудад дүн шинжилгээ хийж, сайжруулж чадна.

Харанхуй бодистой холбоо тогтоох

Батлагдахыг хүлээж байгаа олон онол бий. Тэдний нэг нь энтропийн үзэгдлийг харьцангуй саяхан нээсэн үзэгдэлтэй холбосон бөгөөд алдагдсан энерги нь зүгээр л харанхуй болж хувирдаг гэжээ. Одон орон судлаачид манай орчлон ертөнцийн ердөө 4 хувь нь бидний мэддэг бодис гэж үздэг. Үлдсэн 96 хувийг одоогоор судлагдаагүй, харанхуй хэсэг эзэлдэг.

Энэ нь цахилгаан соронзон цацрагтай харьцдаггүй, ялгаруулдаггүй (тэр үеийг хүртэл Орчлон ертөнцөд мэдэгдэж байсан бүх объектууд шиг) ийм нэртэй болсон. Тиймээс шинжлэх ухааны хөгжлийн энэ үе шатанд харанхуй бодис, түүний шинж чанарыг судлах боломжгүй юм.

Энтропи (бусад Грек хэлнээс ἐντροπία "эргэлт", "хувиралт") нь байгалийн болон нарийн шинжлэх ухаанд өргөн хэрэглэгддэг нэр томъёо юм. Үүнийг эхлээд термодинамикийн хүрээнд эргэлт буцалтгүй эрчим хүчний зарцуулалтын хэмжүүрийг тодорхойлдог термодинамик системийн төлөв байдлын функц болгон нэвтрүүлсэн. Статистикийн физикийн хувьд энтропи нь аливаа макроскопийн төлөвийг хэрэгжүүлэх магадлалыг тодорхойлдог. Физикээс гадна энэ нэр томъёог математикт өргөн ашигладаг: мэдээллийн онол, математик статистик.

Энэхүү ойлголт нь 19-р зуунд шинжлэх ухаанд нэвтэрсэн. Эхэндээ энэ нь дулааны хөдөлгүүрийн онолд хамааралтай байсан боловч физикийн бусад салбарт, ялангуяа цацрагийн онолд хурдан гарч ирэв. Удалгүй энтропи нь сансар судлал, биологи, мэдээллийн онолд ашиглагдаж эхэлсэн. Мэдлэгийн янз бүрийн салбарууд эмх замбараагүй байдлын хэмжүүрийн янз бүрийн төрлийг ялгадаг.

• мэдээллийн;
• термодинамик;
• дифференциал;
• соёлын гэх мэт.

Жишээлбэл, молекулын системүүдийн хувьд Больцманы энтропи байдаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийн санамсаргүй байдал, нэгэн төрлийн байдлын хэмжүүрийг тодорхойлдог. Больцман эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр ба төлөв байдлын магадлалын хоорондын хамаарлыг тогтоож чадсан. Термодинамикийн хувьд энэ үзэл баримтлалыг эргэлт буцалтгүй эрчим хүчний зарцуулалтын хэмжүүр гэж үздэг. Энэ нь термодинамик системийн төлөв байдлын функц юм. Тусдаа системд энтропи хамгийн их утгад хүрч, эцэст нь тэнцвэрт байдал болдог. Мэдээллийн энтропи нь тодорхойгүй байдал эсвэл урьдчилан таамаглах боломжгүй байдлын зарим хэмжүүрийг илэрхийлдэг.

Энтропи нь тодорхой системийн тодорхой бус байдлын (эмх замбараагүй байдал) хэмжигдэхүүн, жишээлбэл, аливаа туршлага (туршилт), өөр өөр үр дагавартай байж болохуйц мэдээллийн хэмжээ гэж тайлбарлаж болно. Тиймээс энтропийн өөр нэг тайлбар бол системийн мэдээллийн багтаамж юм. Энэхүү тайлбар нь мэдээллийн онол дахь энтропи хэмээх ойлголтыг бүтээгч (Клод Шеннон) анх энэхүү хэмжигдэхүүнийг мэдээлэл гэж нэрлэхийг хүссэнтэй холбоотой юм.

Урвуу (тэнцвэрт) процессуудын хувьд дараахь математикийн тэгш байдал (Клаузиусын тэгшитгэл гэж нэрлэгддэг үр дагавар) явагдана, үүнд нийлүүлсэн дулаан, температур, төлөв байдал, эдгээр төлөвт тохирох энтропи байна (энд, мужаас мужид шилжих үйл явцыг авч үздэг).

Буцааж болшгүй үйл явцын хувьд Клаузиусын тэгш бус байдал гэж нэрлэгддэг тэгш бус байдал нь хангагдсан дулааны температур, төлөв байдал, эдгээр төлөвт тохирсон энтропи юм.

Тиймээс адиабатаар тусгаарлагдсан (дулаан хангамж, зайлуулахгүй) системийн энтропи нь зөвхөн эргэлт буцалтгүй процессын үед л нэмэгддэг.

Энтропийн тухай ойлголтыг ашиглан Клаусиус (1876) термодинамикийн 2-р хуулийн хамгийн ерөнхий томъёоллыг өгсөн: бодит (эргэшгүй) адиабат процесст энтропи нэмэгдэж, тэнцвэрт байдалд хамгийн их утгад хүрдэг (термодинамикийн 2-р хууль биш юм). үнэмлэхүй, энэ нь хэлбэлзлийн үед зөрчигддөг).

Бодис эсвэл процессын үнэмлэхүй энтропи (S).нь өгөгдсөн температурт (Btu/R, J/K) дулаан дамжуулах үед байгаа энергийн өөрчлөлт юм. Математикийн хувьд энтропи нь дулаан дамжуулалтыг процесс явагдах үнэмлэхүй температурт хуваасантай тэнцүү юм. Тиймээс их хэмжээний дулаан дамжуулах үйл явц нь энтропийг илүү ихэсгэдэг. Мөн дулааныг бага температурт шилжүүлэхэд энтропийн өөрчлөлт нэмэгдэнэ. Үнэмлэхүй энтропи нь орчлон ертөнцийн бүх энергийн хүртээмжтэй холбоотой байдаг тул температурыг ихэвчлэн үнэмлэхүй нэгжээр (R, K) хэмждэг.

тодорхой энтропи(S) нь тухайн бодисын нэгж масстай харьцуулахад хэмжигддэг. Төлөвийн энтропийн ялгааг тооцоолоход ашигладаг температурын нэгжийг ихэвчлэн Фаренгейт эсвэл Цельсийн градусаар температурын нэгжээр өгдөг. Фаренгейт ба Рэнкин эсвэл Цельсийн болон Келвиний хэмжүүрүүдийн градусын зөрүү тэнцүү тул энтропи үнэмлэхүй эсвэл ердийн нэгжээр илэрхийлэгдэх эсэхээс үл хамааран ийм тэгшитгэлийн шийдэл зөв байх болно. Энтропи нь тухайн бодисын өгөгдсөн энтальпитай ижил температуртай байдаг.

Дүгнэж хэлэхэд: энтропи нэмэгддэг тул аливаа үйлдлээрээ бид эмх замбараагүй байдлыг нэмэгдүүлдэг.

Бараг л төвөгтэй

Энтропи бол эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр (мөн төлөв байдлын шинж чанар) юм. Харааны хувьд зарим орон зайд илүү жигд зайтай зүйлс байх тусам энтропи их байх болно. Хэрэв элсэн чихэр нэг аяга цайнд хэсэг хэлбэрээр орвол энэ төлөвийн энтропи бага, хэрэв татан буулгаж, бүх эзэлхүүнээр тархсан бол өндөр байна. Эмх замбараагүй байдлыг жишээ нь тухайн орон зайд объектуудыг хэдэн янзаар байрлуулж болохыг тоолох замаар хэмжиж болно (энтропи нь байршлын тооны логарифмтай пропорциональ байна). Хэрэв бүх оймсыг шүүгээний тавиур дээр нэг овоолон маш нягт нугалж байвал зохион байгуулалтын сонголтуудын тоо бага бөгөөд зөвхөн овоолгын оймсыг солих тоо хүртэл буурдаг. Хэрэв оймсыг өрөөний аль ч хэсэгт байрлуулж болох юм бол тэдгээрийг байрлуулах олон тооны арга байдаг бөгөөд эдгээр загвар нь цасан ширхгүүдийн хэлбэр шиг бидний амьдралын туршид давтагддаггүй. “Оймс тарсан” төлөвийн энтропи асар их юм.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь хаалттай системд энтропи аяндаа буурч чадахгүй (ихэвчлэн нэмэгддэг) гэж заасан байдаг. Түүний нөлөөгөөр утаа сарниж, элсэн чихэр уусч, чулуу, оймс нь цаг хугацааны явцад сүйрдэг. Энэ хандлагыг энгийнээр тайлбарладаг: аливаа зүйл (бидний эсвэл байгалийн хүчний нөлөөгөөр хөдөлдөг) ихэвчлэн нийтлэг зорилгогүй санамсаргүй импульсийн нөлөөн дор хөдөлдөг. Хэрэв импульс санамсаргүй байвал бүх зүйл эмх замбараагүй байдал руу шилжих болно, учир нь эмх замбараагүй байдалд хүрэх олон арга зам үргэлж байдаг. Шатрын самбарыг төсөөлөөд үз дээ: хаан гурван янзаар буланг орхиж болно, түүний хувьд боломжтой бүх зам нь булангаас гарч, зэргэлдээх нүд бүрээс зөвхөн нэг аргаар булан руу буцаж ирэх бөгөөд энэ алхам нь зөвхөн 5 эсвэл нэг юм. 8 боломжит хөдөлгөөн. Хэрэв та түүнд зорилгоо хасуулж, санамсаргүй байдлаар хөдөлгөх юм бол тэр эцэст нь шатрын самбар дээр хаана ч хүрэх магадлал өндөр байх болно, энтропи өндөр болно.

Хий эсвэл шингэнд дулааны хөдөлгөөн нь ийм эмх замбараагүй хүчний үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд таны өрөөнд энд тэнд явах, хэвтэх, ажиллах гэх мэт агшин зуурын хүсэл эрмэлзэл байдаг. Эдгээр хүсэл эрмэлзэл нь чухал биш бөгөөд гол зүйл нь цэвэрлэгээтэй холбоогүй, бие биетэйгээ холбоогүй юм. Энтропийг багасгахын тулд та системийг гадны нөлөөнд оруулж, үүн дээр ажиллах хэрэгтэй. Жишээлбэл, хоёрдахь хуулийн дагуу ээж орж ирээд танаас бага зэрэг цэвэрлэхийг хүсэх хүртэл өрөөний энтропи тасралтгүй нэмэгдэх болно. Ажил хийх хэрэгцээ нь аливаа систем энтропийг бууруулж, бүх зүйлийг эмх цэгцтэй болгохыг эсэргүүцнэ гэсэн үг юм. Энэ бол Орчлон ертөнцөд ижил түүх юм - энтропи Big Bang-аас эхлэн нэмэгдэж эхэлсэн бөгөөд ээжийг ирэх хүртэл өссөөр байх болно.

орчлон ертөнц дэх эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр

Орчлон ертөнцийн хувьд энтропийн тооцооллын сонгодог хувилбарыг ашиглах боломжгүй, учир нь таталцлын хүч үүнд идэвхтэй байдаг ба матери өөрөө хаалттай систем үүсгэж чадахгүй. Үнэн хэрэгтээ Орчлон ертөнцийн хувьд энэ нь эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр юм.

Манай дэлхий дээр ажиглагдаж буй эмх замбараагүй байдлын гол бөгөөд хамгийн том эх үүсвэр бол алдартай массив формацууд - хар нүхнүүд, асар том ба хэт массивууд юм.

Эмх замбараагүй байдлын хэмжүүрийн утгыг үнэн зөв тооцоолох оролдлого нь үргэлж тохиолддог боловч амжилттай гэж нэрлэгдэх боломжгүй юм. Гэхдээ орчлон ертөнцийн энтропийн бүх тооцоо нь олж авсан утгуудад ихээхэн тархсан байдаг - нэгээс гурван баллын дарааллаар. Энэ нь зөвхөн мэдлэг дутмаг байгаатай холбоотой юм. Зөвхөн мэдэгдэж буй бүх селестиел биетүүд төдийгүй хар энергийн тооцоололд үзүүлэх нөлөөллийн талаархи мэдээлэл хомс байна. Түүний шинж чанар, шинж чанарыг судлах ажил эхнээсээ үргэлжилж байгаа бөгөөд нөлөөлөл нь шийдвэрлэх нөлөөтэй байдаг. Орчлон ертөнцийн эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр үргэлж өөрчлөгддөг.Эрдэмтэд ерөнхий хэв маягийг тодорхойлохын тулд тодорхой судалгааг байнга хийдэг. Дараа нь янз бүрийн сансрын биетүүд байгаа талаар нэлээд үнэн зөв таамаглал гаргах боломжтой болно.

Орчлон ертөнцийн халуун үхэл

Аливаа хаалттай термодинамик систем нь эцсийн төлөвтэй байдаг. Орчлон ертөнц ч мөн адил үл хамаарах зүйл биш юм. Бүх төрлийн энергийн чиглэсэн солилцоо зогсоход тэдгээр нь дулааны энерги болон дахин төрөх болно. Термодинамик энтропи хамгийн их утгыг авбал систем дулааны үхлийн төлөвт орно. Манай ертөнцийн төгсгөлийн тухай дүгнэлтийг 1865 онд Р.Клаузиус томъёолжээ. Тэрээр термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг үндэс болгон авсан. Энэ хуулийн дагуу бусад системтэй энерги солилцдоггүй систем тэнцвэрийн төлөвийг эрэлхийлнэ. Мөн энэ нь орчлон ертөнцийн дулааны үхлийн шинж чанартай параметртэй байж магадгүй юм. Гэхдээ Клаузиус таталцлын нөлөөг харгалзан үзээгүй. Өөрөөр хэлбэл, орчлон ертөнцийн хувьд бөөмс нь тодорхой хэмжээгээр жигд тархсан идеал хийн системээс ялгаатай нь бөөмсийн жигд байдал нь энтропийн хамгийн том утгатай тохирч чадахгүй. Гэсэн хэдий ч энтропи нь эмх замбараагүй байдлын хүлээн зөвшөөрөгдөх хэмжүүр эсвэл орчлон ертөнцийн үхэл мөн үү гэдэг нь бүрэн тодорхойгүй байна уу?

Бидний амьдрал дахь энтропи

Бүх зүйл цогцоос энгийн хүртэл хөгжих ёстой термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг үл тоомсорлон дэлхийн хувьслын хөгжил эсрэг чиглэлд явж байна. Энэхүү үл нийцэл нь эргэлт буцалтгүй үйл явцын термодинамиктай холбоотой юм. Амьд организмын хэрэглээ, хэрэв үүнийг нээлттэй термодинамик систем гэж үзвэл түүнээс ялгарах хэмжээнээс бага хэмжээгээр тохиолддог.

Хүнсний бодисууд нь ялгаруулах бүтээгдэхүүнээс бага энтропитэй байдаг.Энэ нь эргэлт буцалтгүй үйл явцын улмаас үүссэн эмх замбараагүй байдлын хэмжүүрийг хаяж чаддаг тул организм амьд байна. Жишээлбэл, 170 г орчим ус ууршилтаар биеэс гадагшилдаг; Хүний бие нь химийн болон физикийн зарим процессоор энтропийн бууралтыг нөхдөг.

Энтропи нь системийн чөлөөт төлөвийн хэмжүүр юм. Энэ нь илүү бүрэн гүйцэд байх тусмаа энэ системд хязгаарлалт бага байх боловч эрх чөлөөний олон зэрэгтэй байх нөхцөлтэй. Эндээс харахад эмх замбараагүй байдлын хэмжүүрийн тэг утга нь бүрэн мэдээлэл, хамгийн их утга нь үнэмлэхүй мунхаглал юм.

Эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр заримдаа эрүүл ухааны хэмжүүрээс давж гардаг тул бидний амьдрал бүхэлдээ тасралтгүй энтропи юм. Заримдаа зарим хүмүүсийн, тэр байтугай бүхэл бүтэн мужуудын хөгжил аль хэдийн ухарч, өөрөөр хэлбэл цогцолбороос анхдагч руу шилжсэн мэт санагддаг тул бид термодинамикийн хоёр дахь хуульд хүрэх цаг тийм ч хол биш байж магадгүй юм.

дүгнэлт

Энтропи гэдэг нь системд дулааны урвуу (буцах) нийлүүлэлтийн улмаас нэмэгддэг физик системийн төлөв байдлын функцийг тодорхойлох явдал юм;

механик ажилд хувиргах боломжгүй дотоод энергийн хэмжээ;

энтропийн нарийн тодорхойлолтыг математик тооцооллын тусламжтайгаар хийдэг бөгөөд үүний тусламжтайгаар систем тус бүрт холбогдох энергийн харгалзах төлөвийн параметрийг (термодинамик шинж чанар) тогтоодог. Энтропи нь термодинамик процессуудад хамгийн тод илэрдэг бөгөөд процессууд нь ялгагдах, эргэх боломжтой, эргэлт буцалтгүй байдаг бөгөөд эхний тохиолдолд энтропи өөрчлөгдөөгүй хэвээр, хоёрдугаарт байнга өсдөг бөгөөд энэ өсөлт нь механик энерги буурсантай холбоотой юм.

Үүний үр дүнд байгальд тохиолддог бүх эргэлт буцалтгүй үйл явц нь механик энергийн бууралт дагалддаг бөгөөд энэ нь эцэстээ зогсох, "дулааны үхэл" -д хүргэх ёстой. Гэхдээ энэ нь тохиолдох боломжгүй, учир нь сансар судлалын үүднээс "Орчлон ертөнцийн бүхэл бүтэн байдлын" эмпирик мэдлэгийг дуусгах боломжгүй бөгөөд үүний үндсэн дээр энтропийн талаархи бидний санаа үндэслэлтэй хэрэглээг олж чадна. Христийн шашны теологичид энтропи дээр тулгуурлан ертөнцийн хязгаарлагдмал байдлыг дүгнэж, түүгээрээ "Бурхан байдаг"-ыг нотлох боломжтой гэж үздэг. Кибернетикт "энтропи" гэдэг үгийг зөвхөн сонгодог ойлголтоос албан ёсоор гаргаж болох шууд утгаас нь өөр утгаар ашигладаг; Энэ нь: мэдээллийн дундаж бүрэн байдал; мэдээллийг "хүлээж" байхын үнэ цэнийн хувьд найдваргүй байдал.