Alexandr Zaharchenko
июнь 2015.
247458

По-простому, что такое энтропия?

Ответить
Ответить
Комментировать
4
Подписаться
61
15 ответов
Поделиться

Энтропия – мера беспорядка (и характеристика состояния). Визуально, чем более равномерно расположены вещи в некотором пространстве, тем больше энтропия. Если сахар лежит в стакане чая в виде кусочка, энтропия этого состояния мала, если растворился и распределился по всем объёму – велика. Беспорядок можно измерить, например, посчитав сколькими способами можно разложить предметы в заданном пространстве (энтропия тогда  пропорциональна логарифму числа раскладок). Если все носки сложены предельно компактно одной стопкой на полке в шкафу, число вариантов раскладки мало и сводится только к числу перестановок носков в стопке. Если носки могут находиться в произвольном месте в комнате, то существует немыслимое число способов разложить их, и эти раскладки не повторяются в течение нашей жизни, как и формы снежинок. Энтропия состояния "носки разбросаны" – огромна.

Второй закон термодинамики гласит, что самопроизвольно в замкнутой системе энтропия не может убывать (обычно она возрастает). Под её влиянием рассеивается дым, растворяется сахар, рассыпаются со временем камни и носки. Эта тенденция объясняется просто: вещи движутся (перемещаются нами или силами природы) обычно под влиянием случайных импульсов, не имеющих общей цели. Если импульсы случайны, всё будет двигаться от порядка к беспорядку, потому что способов достижения беспорядка всегда больше. Представьте себе шахматную доску:  король может выйти из угла тремя способами, все возможные для него пути ведут из угла, а прийти обратно в угол с каждой соседней клетки – только одним способом, причём этот ход будет только одним из 5 или из 8 возможных ходов. Если лишить его цели и позволить двигаться случайно, он в конце концов с равной вероятностью сможет оказаться в любом месте шахматной доски, энтропия станет выше.

В газе или жидкости роль такой разупорядочивающей силы играет тепловое движение, в вашей комнате – ваши сиюминутные желания пойти туда, сюда, поваляться, поработать, итд. Каковы эти желания – неважно, главное, что они не связаны с уборкой и не связаны друг с другом. Чтобы снизить энтропию, нужно подвергнуть систему внешнему воздействию и совершить над ней работу. Например, согласно второму закону, энтропия в комнате будет непрерывно возрастать, пока не зайдёт мама и не попросит вас слегка прибрать. Необходимость совершить работу означает также, что любая система будет сопротивляться уменьшению энтропии и наведению порядка. Во Вселенной та же история – энтропия как начала возрастать с Большого Взрыва, так и будет расти, пока не придёт Мама.

326
-4

"Пока не придёт Мама" - страшно звучит))

+42
Ответить

Очень доходчиво)))

+8
Ответить
Что же будет являться "мамой" для Вселенной?
+11
Ответить
Ещё 13 комментариев

очень интересное повествование 

+1
Ответить

Под её влиянием рассеивается дым, растворяется сахар, рассыпаются со временем камни и носки.

Про носки вышло особенно поэтично.

+14
Ответить

Прекрасное объяснение. Я бы читала такие книги по физике.

+16
Ответить

Почему бы тогда не объяснить ускорение рукавов спиралевидной галактики N G C 4622? Воронка наоборот и увеличение угловой скорости?)

0
Ответить

ну если вы не заметили то во вселенной на данный момент как мне кажется существует прекрасная гармония кою можно наблюдать даже невооруженным глазом, все небесные теле движутся согласно закону небесной механики или как правильнее сказать? лишь за исключением что можно было бы отнести к энтропии от данной темы в плане беспорядка во вселенной так это движение космического мусора, осколков и метеоритов, и то даже они движутся не произвольно и под определенными направлениями и углами курс которых определился как один из вариантов тем под каким углом произошло столкновение двух и более объектов.

+3
Ответить

Валерий, Вам кажется, гармония-субъективное восприятие на раздражение подготовленного разума. Небесные тела не движутся, а с точки зрения физики находятся в состоянии уравновешивания- свободного падения, инерциальные системы."Красота- спасёт мир", если сами ничего сделать не сможем..). Энтропии не существует.)

+2
Ответить

+++++ шикаааааарно!!!

+2
Ответить

Идеально объяснил!!! СПАСИБО!!!

+1
Ответить

Получается, если носочки разложены, это плохо? Мама уже пришла...

0
Ответить

красиво разложены по комнате? ;)  мама, бесспорно, будет очень рада!
а физика не может ответить на вопрос "хорошо или плохо", в ней нет ни критериев оценки ни подходящего языка. 

0
Ответить

красиво разложены по комнате? ;)  мама, бесспорно, будет очень рада!
а физика не может ответить на вопрос "хорошо или плохо", в ней нет ни критериев оценки ни подходящего языка. 

0
Ответить

А что такое в таком случае Порядок? С чьей точки зрения? Кто что называет порядком? Где мы поставим ноль в системе координат? От этого и будет зависеть, увеличивается энтропия или возрастает.

Стало быть, это явление относительное, а не абсолютное.

0
Ответить

"Порядок" здесь, скорее, количество вариантов. Допустим Вы можете построить башню из 3 кубиков, у вас не много вариантов как ее построить, зато если эту башню сдует сильный ветер то вариантов падения кубиков будет очень много. 

0
Ответить
Прокомментировать

Если совсем по-простому, то это мера хаоса некой системы. Вводя такую меру, мы можем сравнивать упорядоченность. Простейший пример - если в шахматы будут играть обезьяны, не понимая что они делают, энтропия доски будет существенно выше, чем в случае, когда играют двое гроссмейстеров.

149
-5

А мера хаоса бинарна? В смысле 
1 - Полный порядок. Игра в шахматы по правилам, придуманными людьми.
0 - Полный хаос. Передвижение фигур обезьянами не подозревающими о сущестование и правил придуманных людьми. 

Наверно нет, иначе было бы нет энтропии и есть энтропия? В чем энтропия измеряется?

+1
Ответить

Как может быть бинарным хаос с бесконечной вариабельностью?

0
Ответить

"В чём измеряется?" - логарифм числа возможных микросостояний системы.

0
Ответить
Ещё 1 комментарий

Хотя скорее уместен вопрос "как измеряется", чем "в чём...".

0
Ответить

Полный порядок возможен, если конфигурация системы неизмена. А вот что вообще значит полный хаос? Хаос - отсутствие порядка, что здесь может быть полным? Наверное, если рассматривать систему "объекты - определенные положения объектов в пространстве", то полный хаос будет тогда, когда всё объекты не будут занимать свои положения. Полный хаос: 2 носка, 1 трусы и все на полу.

0
Ответить

Будет ли она равна нулю при игре двух гроссмейстеров?

0
Ответить

Нулю скорее она будет равна при игре двух компьютерных программ

+11
Ответить
Ещё 6 комментариев

Не пойму, кто вам влепил минус, Андрей. Считаю, что ваш ответ про игру двух искусственных интеллектов весьма логичен

+2
Ответить

Мне кажется, что энтропия будет равна нулю в примере с шахматами, если два человека абсолютно точно воспроизведут прошлую игру. Хотя здесь уже играет роль информационная энтропия. Обычная энтропия больше подходит для описания газов или твёрдых веществ(у газов энтропия во много раз больше, чем у твёрдого вещества).

+1
Ответить

нам в институте говорили, что это "мера неопределенности объекта")

+1
Ответить

Я сильно ошибусь если скажу, что энтропия выражается в количестве возможных изменение в конкретном пространстве? Например, при гроссмейстерах играющих в шахматы энтропия первого хода будет равна 12 (количеству допустимых ходов)

0
Ответить

"Например, при гроссмейстерах играющих в шахматы энтропия первого хода будет равна 12 (количеству допустимых ходов)"

 Оно будет равно далеко не 12. По 2 хода каждой пешкой и по 2 хода каждым конем - итого 8*2+2*2= 20 возможных ходов.

+1
Ответить

Она никогда не будет равна нулю пока есть варианты. 

0
Ответить
Прокомментировать

Еще в школе учительница физики объясняла это явление так: "Сейчас, пока я в классе, ваша энтропия минимальна, все смирно сидят и слушают меня; но как только я выйду, энтропия постепенно будет увеличиваться, некоторые встанут с мест, шума будет все больше, и, чем дольше система будет находиться в бесконтрольном состоянии, тем больший беспорядок будет в классе."

100
-3
Прокомментировать

"Почему дым возвращается в сигарету? Почему молекулы разлетаются друг о друга? Почему клякса не принимает снова чёткую форму? Потому что вселенная стремится к распаду. Это и есть принцип энтропии. Стремление вселенной к состоянию растущего беспорядка". Фраза, прозвучавшая в фильме "Господин Никто". Думаю она по-простому объясняет, что же такое энтропия.

47
-6
Прокомментировать

Небольшое дополнение к ответам.

>Почему клякса не принимает снова чёткую форму? Потому что вселенная стремится к распаду.

Не к распаду — к беспорядку. 

Если подбросить сложенную колоду карт вверх, все карты разлетятся. Был порядок - стал беспорядок. Энтропия возросла. Потому что есть только один вариант для колоды собраться обратно в упорядоченное состояние и огромное количество вариантов упасть беспорядочно. Поэтому беспорядочное состояние намного вероятнее. Отсюда и рост энтропии — меры беспорядка.

Андрей Федосеевотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
23
-2
Прокомментировать
Читать ещё 10 ответов
Ответить