معماي انتروپي
فيزيكدانان مفهوم تقارن زمان را در قانون مشهور دوم ترموديناميك اعمال كرده*اند: انتروپي در يك سيستم بسته هرگز كاهش نمي*يابد. به طور كلي انتروپي واحد بي*نظمي* يك سيستم است. فيزيكدان استراليايي *لودويگ بولتزمن* در قرن ?9 انتروپي را به عنوان تمايز بين ريز حالت و بزرگ حالت يك شيء توضيح داد. اگر كسي از شما بخواهد كه يك فنجان قهوه را توصيف كنيد، شما احتمالأ به بزرگ حالت آن مي*پردازيد- دما، فشار، و ديگر خصايص آن. از طرف ديگر ريز حالت، موقعيت دقيق و سرعت هر اتم را در مايع توضيح مي*دهد. بسياري از ريز حالت*هاي مختلف با يك بزرگ حالت خاص مطابق*اند: مي*توان يكي از اتم*ها را جابه*جا كرده و هيچ*كس با چشم غيرمسلح متوجه اين تغيير نمي*شود.
انتروپي تعداد ريز حالت*هايي است كه با يك بزرگ حالت همخواني دارند. (بر اساس اصول فني تعداد يا لگاريتم اين ارقام مد نظر است). بنابر اين راه*هاي بيشتري براي كنار هم قراردادن تعداد معيني اتم در يك پيكر*بندي با انتروپي زياد نسبت به يك پيكر*بندي انتروپي كم وجود دارد. تصور كنيد كه در داخل فنجان قهوه شير مي*ريزيد، راه*هاي بسياري براي پخش مولكول*هاي شير در بين مولكول*هاي قهوه وجود دارد. به طوري كه ذرات در اين حالت*ها كاملا باهم مخلوط شوند. اما متعاقبا راه*هاي بسيار معدودي وجود دارد كه بتوان شير را طوري در قهوه ريخت كه از قهوه موجود در فنجان جدا بماند. بنابر اين مخلوط انتروپي زيادي دارد.
از اين نقطه نظر زياد حيرت*آور نيست كه با گذشت زمان انتروپي ميل به افزايش دارد. حالاتي كه انتروپي بالايي دارند تعدادشان از آنهايي كه انتروپي كمي *دارند، بسيار بيشتر است. تقريبا ايجاد هر تغييري در سيستم باعث مي*شود كه آن سيستم به حالت انتروپي بالايي برسد. اين همان علتي است كه باعث مي*شود شير با قهوه مخلوط شده، اما ديگر از آن جدا نگردد. اگرچه از نظر فيزيكي غيرممكن نيست كه تمام مولكول*هاي شير با هم توطئه كرده و در كنار هم قرار گيرند، اما اين مسئله از لحاظ آماري بسيار دور از ذهن است. اگر كسي منتظر بماند تا پيكر*بندي مولكول*ها به صورت اتفاقي طوري شكل گيرد، كه اين اتفاق خودبه*خود رخ دهد، بايد خيلي بيشتر از سن كنوني جهان قابل مشاهده صبركند. پيكان زمان همان ميل سيستم*ها به تكامل به سمت يكي از حالت*هاي بي*شمار انتروپي بالاي طبيعي است. اما علت اين موضوع كه چرا حالت*هاي با انتروپي كم به حالات با انتروپي بالا تكامل مي*يابند، با علت اين*كه چرا انتروپي در جهان درحال افزايش است تفاوت دارد. سوال اين است: چرا انتروپي در ابتدا براي شروع كم بود؟ با دقت به اين موضوع كه حالاتي كه انتروپي كم دارند بسيار نادرند، اين موضوع بسيار عجيب به نظر مي*رسد. حتي اين مسئله كه جهان امروز ما انتروپي متوسطي دارد، توضيح نمي*دهد كه چرا درگذشته انتروپي كمتر بوده است.
در بين تمام شرايط اوليه ممكني كه مي*توانستند به*صورت جهاني مثل جهان كنوني ما تكامل يابند، اكثريت انتروپي بيشتري داشتند نه كمتر. به*عبارت ديگر مسئله اصلي توضيح اين موضوع نيست كه چرا فردا انتروپي جهان ما بيشتر از امروز خواهد بود، بلكه بر سر اين موضوع است كه چرا ديروز انتروپي كم بود و روز قبل از آن باز هم كمتر از ديروز بوده است. مي*توان رد پاي اين مسائل را تا ابتداي زمان، در جهان قابل مشاهده دنبال كرد و در آخر نامتقارن بودن زمان سوالي است كه كيهان*شناسان بايد به آن پاسخ دهند.
[ATTACH=CONFIG]1143[/ATTACH]
منبع: دانشمند
فيزيكدانان مفهوم تقارن زمان را در قانون مشهور دوم ترموديناميك اعمال كرده*اند: انتروپي در يك سيستم بسته هرگز كاهش نمي*يابد. به طور كلي انتروپي واحد بي*نظمي* يك سيستم است. فيزيكدان استراليايي *لودويگ بولتزمن* در قرن ?9 انتروپي را به عنوان تمايز بين ريز حالت و بزرگ حالت يك شيء توضيح داد. اگر كسي از شما بخواهد كه يك فنجان قهوه را توصيف كنيد، شما احتمالأ به بزرگ حالت آن مي*پردازيد- دما، فشار، و ديگر خصايص آن. از طرف ديگر ريز حالت، موقعيت دقيق و سرعت هر اتم را در مايع توضيح مي*دهد. بسياري از ريز حالت*هاي مختلف با يك بزرگ حالت خاص مطابق*اند: مي*توان يكي از اتم*ها را جابه*جا كرده و هيچ*كس با چشم غيرمسلح متوجه اين تغيير نمي*شود.
انتروپي تعداد ريز حالت*هايي است كه با يك بزرگ حالت همخواني دارند. (بر اساس اصول فني تعداد يا لگاريتم اين ارقام مد نظر است). بنابر اين راه*هاي بيشتري براي كنار هم قراردادن تعداد معيني اتم در يك پيكر*بندي با انتروپي زياد نسبت به يك پيكر*بندي انتروپي كم وجود دارد. تصور كنيد كه در داخل فنجان قهوه شير مي*ريزيد، راه*هاي بسياري براي پخش مولكول*هاي شير در بين مولكول*هاي قهوه وجود دارد. به طوري كه ذرات در اين حالت*ها كاملا باهم مخلوط شوند. اما متعاقبا راه*هاي بسيار معدودي وجود دارد كه بتوان شير را طوري در قهوه ريخت كه از قهوه موجود در فنجان جدا بماند. بنابر اين مخلوط انتروپي زيادي دارد.
از اين نقطه نظر زياد حيرت*آور نيست كه با گذشت زمان انتروپي ميل به افزايش دارد. حالاتي كه انتروپي بالايي دارند تعدادشان از آنهايي كه انتروپي كمي *دارند، بسيار بيشتر است. تقريبا ايجاد هر تغييري در سيستم باعث مي*شود كه آن سيستم به حالت انتروپي بالايي برسد. اين همان علتي است كه باعث مي*شود شير با قهوه مخلوط شده، اما ديگر از آن جدا نگردد. اگرچه از نظر فيزيكي غيرممكن نيست كه تمام مولكول*هاي شير با هم توطئه كرده و در كنار هم قرار گيرند، اما اين مسئله از لحاظ آماري بسيار دور از ذهن است. اگر كسي منتظر بماند تا پيكر*بندي مولكول*ها به صورت اتفاقي طوري شكل گيرد، كه اين اتفاق خودبه*خود رخ دهد، بايد خيلي بيشتر از سن كنوني جهان قابل مشاهده صبركند. پيكان زمان همان ميل سيستم*ها به تكامل به سمت يكي از حالت*هاي بي*شمار انتروپي بالاي طبيعي است. اما علت اين موضوع كه چرا حالت*هاي با انتروپي كم به حالات با انتروپي بالا تكامل مي*يابند، با علت اين*كه چرا انتروپي در جهان درحال افزايش است تفاوت دارد. سوال اين است: چرا انتروپي در ابتدا براي شروع كم بود؟ با دقت به اين موضوع كه حالاتي كه انتروپي كم دارند بسيار نادرند، اين موضوع بسيار عجيب به نظر مي*رسد. حتي اين مسئله كه جهان امروز ما انتروپي متوسطي دارد، توضيح نمي*دهد كه چرا درگذشته انتروپي كمتر بوده است.
در بين تمام شرايط اوليه ممكني كه مي*توانستند به*صورت جهاني مثل جهان كنوني ما تكامل يابند، اكثريت انتروپي بيشتري داشتند نه كمتر. به*عبارت ديگر مسئله اصلي توضيح اين موضوع نيست كه چرا فردا انتروپي جهان ما بيشتر از امروز خواهد بود، بلكه بر سر اين موضوع است كه چرا ديروز انتروپي كم بود و روز قبل از آن باز هم كمتر از ديروز بوده است. مي*توان رد پاي اين مسائل را تا ابتداي زمان، در جهان قابل مشاهده دنبال كرد و در آخر نامتقارن بودن زمان سوالي است كه كيهان*شناسان بايد به آن پاسخ دهند.
[ATTACH=CONFIG]1143[/ATTACH]
منبع: دانشمند