熵:看不见的力量给宇宙带来了障碍

热力学是很重要的各种学科,从工程到自然科学,化学,物理,甚至经济学。一个热力学系统是一个封闭的空间,不让能量或。

热力学第一定律是能量守恒,你可能还记得听证会的能量在一个封闭的系统保持不变(“能量既不能创造也不能毁灭”),除非外面的篡改。18新利最新登入然而,能量不断改变形式——火可以将从植物化学能量转化为热和电磁能量。电池化学能量转化为电能。世界变化和能源变得不那么有条理。

“热力学第二定律叫做熵法,“Marko瑞尔在Biothermodynamics博士后研究员生命科学学院慕尼黑工业大学,在一封电子邮件中告诉我们。“这是最重要的一个法律。”

熵是一种衡量疾病在一个封闭的系统。根据热力学第二定律,系统中的熵总是增加随着时间的推移——你可以做的工作来创建订单在一个系统,但即使投入重新排序的工作增加障碍作为副产品——通常以热量的形式。由于熵的测量是基于概率的,,当然,可能的系统中的熵减少的场合,但统计上不太可能。

比你想找到一个系统,不允许能量或——我们的宇宙一样良好的一个例子——但是熵描述障碍发生在宇宙系统一样大或小了足够的咖啡。18新利最新登入

18新利最新登入然而,熵与障碍的类型没有你觉得当你锁定一群黑猩猩在厨房。它更多的与18新利最新登入有多少种可能的排列可以搞得一团糟的厨房,而不是如何18新利最新登入大混乱是可能的。当然,熵取决于很多因素:有多少黑猩猩,有多少东西是存储在厨房,厨房有多大。18新利最新登入所以,如果你想看两个厨房——一个非常大的和储备鳃但洁癖,,另一个较小的用更少的东西,但是很垃圾了黑猩猩已经——它是容易说房间有更多的熵越混乱,但这并不一定是如此。熵本身更多的担忧18新利最新登入有多少不同的州可能吗此刻是多么18新利最新登入的无序;一个系统,因此,有更多的熵如果有更多的分子和原子,如果是大。如果有更多的黑猩猩。

熵可能是最真实的科学概念,真正理解最少的人。熵的概念可能会变得非常混乱——部分原因是不同类型。匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼哀叹道:“谁使用术语“熵”的讨论总是赢家,因为没人知道熵是什么,所以在辩论一个总是有优势。”

“这是一个很难定义熵,”瑞尔说。“也许最好是定义为一个非负的热力学性质,代表系统的能量的一部分,不能转化成有用的工作。因此,任何的能量系统意味着能源的一部分将转化为熵,系统中增加了障碍。因此,熵是衡量系统的障碍。”

但是不要难过如果你困惑:定义可以取决于学科目前挥舞它:

在19世纪中叶,德国物理学家命名鲁道夫·克劳修斯的创始人之一,热力学的概念,正在一个问题关于蒸汽机的效率和发明了熵的概念,以帮助衡量无用的能量不能转化为有用的工作。几年后,路德维希玻耳兹曼(熵的其他“创始人”)使用这个概念来解释行为的巨大数量的原子:即使它无法描述的行为每个粒子在一杯水,仍然可以预测他们的集体行为被加热时使用一个熵的公式。

“在1960年代,美国物理学家E.T.我们小姐,解释熵信息,我们指定系统中所有粒子的运动,”18luck手机登录瑞尔说。“例如,一摩尔的气体由6 x 10²³粒子。因此,对我们来说,是不可能描述每个粒子的运动,所以我们最好做下,通过定义气不是通过每个粒子的运动,而是通过所有粒子的属性组合:温度,压力,总能量。当我们这18luck手机登录样做时,我们失去的信息被称为熵”。

和可怕的宇宙“热寂”的概念不可能没有熵。因为我们的宇宙最有可能从一个奇点——一个无限小,下令能量——膨胀,并继续扩大,熵是不断成长在我们的宇宙中,因为有更多的空间,因此潜在的障碍采取的原子。科学家猜测,很久以后,你和我,宇宙最终将达到某种程度上的最大障碍,此时一切都会温度相同,没有秩序的口袋(如恒星和黑猩猩)。

如果它发生了,我们会有熵来感谢它。