A világűr nem üres kutatási adatok szerint 1 köbcm, világűr átlag öt részecskét tartalmaz, ezt 1köbmm-es cső formájú tér gyanánt vizsgálva 1m. hosszú térrészben öt részecskét találunk. Vizsgáljunk most részecske átmérőjű világűr teret fényévnyi hosszban, tegyük fel, ha ebbe egy részecske esik, (most nem akarok nagy számokkal bíbelődni) akkor 12 milliárd fényévnyi hosszú térrészbe a valószínűség szabályai szerint 12 részecskét találunk. Ennyi részecskén küzdi át magát az a foton amelyik ilyen messziről érkezik hozzánk. A felkelő és a lenyugvó napból szemünkbe érkező fény valószínűleg ugyan ennyi részecskén verekedte át magát, mivel a sűrű légrétegen ferdén jutott el hozzánk.
"...Egy rendszer, amely így működik, természetes módon készteti magát arra, hogy összetett mintázatokat hozzon létre. Nehéz előrejelezni, hogy egy ilyen rendszer hol áll meg, mivel nagyon nagyszámú olyan, különböző mintázatú elrendezés van, amely felé fejlődhet. Ezeket anti- termodinamikai rendszereknek hívjuk. A második főtétel továbbra is működik bennük, de mivel energia hozzáadása egy tartományhoz lehűti azt, ezért az az állapot, amelyben a gáz egyenletesen szétterjed, nagyon instabil.
A gravitációval összetartott rendszerek ilyen őrült módon viselkednek. A csillagok, a naprendszerek, a galaxisok és a fekete lyukak mind anti-termodinamikai rendszerek: lehűlnek, ha energiát adunk hozzájuk. Ez azt jelenti, hogy az összes ilyen rendszer instabil. Az instabilitás pedig eltéríti ezeket az egyenletességtől, és mintázatok kialakulására késztet térben és időben.
Ez nagyban hozzájárul ahhoz, hogy 13,7 milliárd évvel a kezdete után az univerzum még mindig nincs egyensúlyi állapotban. A növekvő strukturáltságot és összetettséget, amely jellemző az univerzum történetére, nagyjából megmagyarázza az a tény, hogy azok a gravitációval összetartott rendszerek, amelyek az univerzumot a galaxishalmazoktól kezdve a csillagokig kitöltik, anti-termodinamikai rendszerek.
Könnyű megérteni, hogy miért anti-termodinamikaiak ezek a rendszerek. Két alapvető tulajdonság különbözteti meg a gravitációt a többi erőtől. A gravitációs erő (1) nagy távolságon át hat és (2) egyetemesen fejt ki vonzóerőt. Tekintsünk egy csillag körül keringő bolygót. Ha energiát adunk hozzá, olyan keringési pályára kerül, amely távolabb van a csillagtól, és ahol lassabban mozog. Ilyen módon az energia hozzáadása csökkenti a bolygó sebességét, és így csökkenti a rendszer hőmérsékletét - mivel a hőmérséklet egyszerűen a rendszer összes elemének átlagsebessége. Fordítva, ha energiát veszünk ki a naprendszerből, a bolygónak erre azzal kell válaszolnia, hogy közelebb kerül a csillaghoz, ahol gyorsabban mozog. Ilyen módon az energiaelvonás felmelegíti a rendszert."
"Azonban ha például vasgolyók lennének a tartályban, azok már a gravitáció hatására leülepednének a tartály aljára, s ezzel csökkentenék a rendszer entrópiáját, növelnék a rendezettséget."
Elfeledkeztél a vasgolyók tartály aljával ütközéséből származó hang (rezgés), a deformációkból eredő hő, és hősugárzás rendezetlenség növelő hatásáról!
Mindig ez van veled! Csak azt vagy hajlandó észrevenni, ami a fixa ideádba beleillik, a nagy képet figyelmen kívül hagyod.
Maguktól (spontán módon) csak azok a folyamatok mennek végbe, amelyek entrópianövekedéssel járnak.
Ez csak zárt, termodinamikailag dominált rendszerekre igaz, például egy zárt gáztartályra, ahol a gravitáció elhanyagolható mértékű a gázrészecskék között. Azonban ha például vasgolyók lennének a tartályban, azok már a gravitáció hatására leülepednének a tartály aljára, s ezzel csökkentenék a rendszer entrópiáját, növelnék a rendezettséget.
A gravitációval összetartott rendszerek anti-termodinamikai rendszerek, vagyis szembemennek a második főtétellel. Nem megszüntetik a főtételt, mert az – ahol lehet – igyekszik növelni a rendezetlenséget, hanem ellene dolgoznak. Hasonló ez, mint annak a gyíknak az esete, amelyik képes szaladni a vízen. A gyíknak nagyobb a fajsúlya a víznél, ezért el kellene süllyednie, viszont ezt el tudja kerülni azzal, hogy olyan gyorsan szedi a lábát, s közben rúgja a vizet, hogy mégis fennmarad a felszínen. Nem mondhatjuk, hogy a gyík megszüntette volna azt a szabályt, hogy a víznél nagyobb fajsúlyú testek elmerülnek, s ez a fizikai törvény a vízen futó gyíkra is hat, s próbálja is elsüllyeszteni, azonban a gyík ez ellen a hatás ellen aktívan dolgozik, mondhatjuk "szembe megy vele", s olyan ellenhatást fejt ki, ami helyileg és egy időre legyőzi a süllyedés fizikai törvényét.
A gyík esete természetesen nem zárt és nem egyensúlyi rendszert jelent, hiszen egy magára hagyott, teljesen zárt tartályban a gyík hiába futna körbe-körbe a víz felszínén, egyszer elfogyna a levegője, energiája, s akkor lemerülne. Tehát a gyíknak külső anyag/energia bevitelre van szüksége, hogy ellene tudjon dolgozni a lemerülés fizikai törvényének.
Még egy érv, hogy az egymást vonzó (gravitáló) elemek rendszerében a homogén eloszlás a legkisebb entrópiájú, azaz a leg-rendezettebb, vagy más irányból megközelítve: a leg-valószínűtlenebb.
A gravitáló elemek tömeggel rendelkeznek, amely görbíti a téridőt. Amikor a szóban forgó elemek homogén módon eloszlanak a térben, a téridő görbületére egyenletes hatással vannak, minden pontban csak csekély - és azonos - mértékben görbítve el a téridőt a sík anyagmentes állapottól, azaz ebben a homogén anyageloszlású állapotban a téridő gyakorlatilag sima és SZABÁLYOS. Más szóval RENDEZETT.
Amikor viszont a gravitáló elemek kisebb-nagyobb változatos pozíciójú és változatos mozgású csomókba gyűlnek, a téridőre kifejtett görbítő hatásuk kvázi kaotikus: változatos méretű és kiterjedésű gravitációs kutak teszik a téridőt hepehupássá. Azaz ebben a csomósodott állapotban a téridő SZABÁLYTALAN. Más szóval RENDEZETLEN.
Mondom (és ez nem tekintélyre hivatkozás), Roger Penrose ért annyira a témához, hogy ha leírja, hogy a gravitáció jelenlétében a sima homogén anyageloszlás a LEGKISEBB ENTRÓPIÁJÚ állapot, akkor nem hülyeséget beszél.
Na, most már legalább négy különböző megközelítésből alátámasztottuk Penrose és a többiek állítását, hogy ha az elemek egymást vonzzák, akkor a homogén eloszlás a legkisebb entrópiájú, és a csomósodott állapot ennél mindig nagyobb, éppen ezért a rendszer magától természetes úton ebbe az irányba igyekszik fejlődni. Mert erre növekszik az entrópia is.
"Ne írd le ezeket a "cuki kis állatkákat" (tkp. az életet), mert itt a Földön már közel négy milliárd éve fenntartja magát; nemegyensúlyi rendszerét, komplexitását, sőt növelte is azt, és nincs szándékában továbbra sem engedelmeskedni a második főtételnek."
Az élet kifejlődése és fennmaradása egyáltalán nem azért történik mert valami módon ki tudná vonni magát a második főtétel hatása alól. Ez csak egy szokásos vulgáris félreértése a helyzetnek. Az élőlények nem csökkentik az entrópiát egyetlen zárt rendszerben sem, sőt még gyorsabban növelik, mintha nem léteznének. Mert a maguk nyílt rendszerének entrópiáját épp azon az áron csökkentik, hogy a környezetükben extra növekedést generálnak. Mindezzel igenis engedelmeskednek a helyesen értelmezett második főtételnek.
Nincsenek kivételezett működésmódok, biológiai vagy fizikai mechanizmusok (élőlények, gravitáció, nagy visszapattanás, stb.) amelyek felmentést kaphatnának, vagy konkurálhatnának a második főtétellel. A termodinamika egy a mechanizmusok felett álló fenomenológiai felismerés. Már ha helyesen alkalmazzuk. Amikor te a gravitációt valami, a második főtétel ellenében működő mechanizmusnak képzeled, ami hol dominanciára jut a csomósodásban, hol meg alulmarad egy elképzelt újra szétszóratásban, csak arra jó, hogy kimagyarázd ezt a kétségbeesett kapaszkodást a ciklikusan pulzáló világegyetembe.
Nem. Mint ahogy írtam, a főtétel működik, de vannak ezzel szemben ható működések is, amik az entrópia növekedése ellen hatnak. Az entrópia növekedése nem mindenáron bekövetkező dolog, hanem csupán egy valószínűség arra nézve, hogy egy magára hagyott zárt rendszerben annak van nagyobb valószínűsége, hogy a rendezetlensége nő. De a főtétel azt nem zárja ki, hogy ha eleget várunk, akkor nem találhatjuk olyan állapotban a rendszert, amikor – helyileg és egy időre – csökken az entrópia, vagyis a rendszer rendezettsége nő.
Fentiek alapján a nyílt és nemegyensúlyi rendszerekre nem vonatkozik az entrópia növekedésének szabálya, amint azt az élőlények példája is mutatja, hiszen ezek anyag/energia áramban lévő nemegyensúlyi rendszerek, amik rendszerükön belül növelik a rendezettséget (csökkentik az entrópiát).
Amennyiben az Univerzumban entrópia növekedés volna az egyetlen és fő működési elv, akkor az eltelt évmilliárdok alatt már egy olyan egyensúlyi állapotot kellett volna felvennie a világnak, ahol minden szerveződés, minden csomósodás már elsimult volna, s csak egyre hűlő gázfelhő lenne az Univerzum ("hőhalál" állapot). De hogy nem ilyen a világunk, az is mutatja, hogy egyrészt nincs egyensúlyi állapotban, másrészt az entrópia növekedése ellen ható folyamatok is érvényesülnek benne (gravitáció, belső önszerveződés). Az entrópia egyes helyeken és időszakokban nő, máshol és máskor csökken, így ciklikusan változik/ változhat, így nem mond ellent egy ciklikusan pulzáló világegyetem modelljének.
Ha nagyobb, akkor az univerzum nem oszcillálhat, még akkor sem, ha a gravitáció hatására cuki kis állatkák jönnek létre, meg szétválik a piszkos víz piszokra és vízre.
Ne írd le ezeket a "cuki kis állatkákat" (tkp. az életet), mert itt a Földön már közel négy milliárd éve fenntartja magát; nemegyensúlyi rendszerét, komplexitását, sőt növelte is azt, és nincs szándékában továbbra sem engedelmeskedni a második főtételnek. Persze egyszer még eltűnhet innen az élet, de az eddigi története bizonyítja, hogy nem csupán az entrópia csökkenésére irányuló tendenciák érvényesülnek, hanem ezzel szemben hatók is.
> A gravitáló elemek homogén eloszlású állapota pedig iciri-piciri térfogatot foglal el (korábban egyetlen egy mikroállapotnak neveztem), minden más elrendezéshez képest.
Nem befolyásolja az állapotteret hogy van-e gravitáció a részecskék között, vagy nincs.
Felhívnám a figyelmedet a Második Főtétel irreverzibilis folyamatokra alapuló Planck-féle megfogalmazására (már ha nem lenne totálisan felesleges az esetedben, hiszen te meg vagy győződve arról, hogy mindent helyesen tudsz, így pedig az új ismereteket élből elutasítod):
Maguktól (spontán módon) csak azok a folyamatok mennek végbe, amelyek entrópianövekedéssel járnak.
Vagy az angol wikiről:
Every process occurring in nature proceeds in the sense in which the sum of the entropies of all bodies taking part in the process is increased. In the limit, i.e. for reversible processes, the sum of the entropies remains unchanged.
Na mármost!
Adott egy homogén eloszlású rendszer egymással gravitáló elemekből! Már Newton is észrevette, hogy ez az állapot instabil, és MAGÁTÓL lokális gravitációs centrumokba össze zuhan a legkisebb anomália hatására. Azaz a Planck-féle megfogalmazásban egy spontán módon megtörténő eseményről van szó, amelynek a második főtétel alapján KUTYA KÖTELESSÉGE növelni az entrópiát, még akkor is, ha neked a szépérzéked szerint a lokális centrumokba összecsomódosott állapot "rendezettebbnek" meg "struktúráltabbnak" tűnik. Az entrópiának általánosítva semmi köze nincs ahhoz, hogy neked vagy nekem mi számít "rendezettnek". Ahhoz van köze, hogy a fázistérben mekkora térfogatot foglal el az adott makroállapot. A gravitáló elemek homogén eloszlású állapota pedig iciri-piciri térfogatot foglal el (korábban egyetlen egy mikroállapotnak neveztem), minden más elrendezéshez képest.
Amúgy azért érdekes ez az entrópia felőli megközelítés, mert aki felfogja a logikáját, az sokkal de sokkal többet megért az egész univerzum működéséről, kezdve azzal, hogy mi a búbánatos fenéért jöttek létre MAGUKTÓL a csillagok és a galaxisok a homogén gázból?
> A második főtétel működését senki sem tagadja, de azt is látni kell, hogy a világban más fizikai jelenségek is működnek, amik esetenként és helyileg ellene hatnak az entrópia növekedésére irányuló második főtételnek.
De, te próbáltad tagadni. Itt:
> A gravitáció csomósít, szelektál, ülepít, tehát növeli a rendezettséget, csökkenti az entrópiát.
Amit írtál, hogy segít az élet létrejöttében, az talán mellékes abból a szempontból hogy a második főtétel mit mond arról, hogy az univerzum oszcillálhat-e. A nagy reccs kori állapot entrópiája nagyobb-e mint amennyi a nagy bummkor volt. Ha nagyobb, akkor az univerzum nem oszcillálhat, még akkor sem, ha a gravitáció hatására cuki kis állatkák jönnek létre, meg szétválik a piszkos víz piszokra és vízre.
A gravitáció nem ülepít, nem húzza össze a dolgokat. Legalábbis EGYEDÜL erre hál istennek nem nagyon képes.
Akkor mi ülepíti le a tóban felkavart iszapszemcséket?
Természetesen a gravitáció NEM EGYEDÜL létezik. A gravitáció az egyik alapvető anyagi KÖLCSÖNHATÁS. A tóban lévő iszapszemcsék esetében a Föld és az iszapszemcsék közt (is) fellépő gravitációs kölcsönhatás okozza a kiülepedést. Az pedig vitán felül áll – energiaszállítás ide vagy oda – hogy a tó, a kiülepedett állapotú iszapszemcsékkel rendezettebb állapotban van, mint a felkavart esetben.
A második főtétel működését senki sem tagadja, de azt is látni kell, hogy a világban más fizikai jelenségek is működnek, amik esetenként és helyileg ellene hatnak az entrópia növekedésére irányuló második főtételnek. Az anyagnak inherens módon van egy "önszervező" képessége; emiatt vannak atomok, molekulák, makromolekulák, s emiatt van élet, ezáltal működik az evolúció is. Csányi Vilmos általános evolúcióelméletében így fogalmazza ezt meg:
"...az evolúciós képesség az anyag inherens tulajdonsága, visszavezethető egyszerű fizikai törvényekre. Amint elegendő számú és fajtájú atom kellően alacsony hőmérsékleten nyílt rendszert képez, az atomok gerjesztésére alkalmas energiaáramba kerülnek, a rendszer azonnal elmozdul a magasabb szervezettség irányába. Megindul a replikatív információk keletkezése és felhalmozódása."
Továbbá, az anyagi világ működésében nem csupán az entrópiát, vagyis a rendezetlenség/rendezettség mértékét kell figyelni, hanem a komplexitás, a változatosság, a szervezettség mértékét is. Egy gáztartályban lévő részecskék entrópiája, rendezetlensége nagy, komplexitása (bonyolultsága) kicsi, hiszen a gáz ugyanolyan elemekből áll. Egy kristályrúd rendezettségének mértéke nagy, mert meghatározott módon (rácsszerkezetben) helyezkednek el benne a molekulák, viszont komplexitása ennek is kicsi, mert ugyanazok a molekulák ismétlődnek. Egy élő sejtnek viszont a rendezettsége és a komplexitása is nagy; talán nem kell magyarázni, hogy miért.
A mi Univerzumunk egészére nézve is megállapítható, hogy mind a rendezettség, mind a komplexitás növekedett, az eltelt évmilliárdok alatt, annak ellenére, hogy közben a második főtétel is működött. De közben működtek olyan folyamatok is, mint az említett önszerveződő képesség, s nem elhanyagolható módon működött a gravitáció is. Ezeknek az olykor egymás ellen ható folyamatoknak az eredménye az a világ, amit tapasztalunk: galaxisokkal, csillagokkal, bolygókkal, sokféle kémiai szerveződéssel és az élettel.
Az áltrel szerint tárgyalt gravitáció esetén általánosan még senki nem tudta definiálni az entrópiát. Csak speciális esetekben, mint például a fekete lyukaknál Bekenstein és Hawking. Amiben viszont kolosszális méretűnek bizonyult, ám ugyanakkor ez az állapot szembeötlően rendezettebb ahhoz képest, mint amikor még egy nagyjából egyenletesen szétszórt galaxist alkotott az anyaga. Hiszen a külső megfigyelő számára három paraméterrel, a tömegével, perdületével és elektromos töltésével teljesen leírható a szerkezete. Ebből látszik, hogy ha egy folyamatban a gravitáció domináns jelenség, akkor az idő előrehaladtával alighanem egyaránt nő az entrópiája és a rendezettsége is.
De lehet, hogy ezeknek a fogalmaknak az áltrelben nem is adható minden lehetséges konfiguráció esetére egyértelmű jelentés, hasonlóan, mint ahogy a gravitációs energiának se. Amire mint kiderült, még csak nincs is szükség. A gravitációs energia ugyanis csak egy 4x4-es, de nem tenzorként viselkedő számcsoport, ami koordinátatranszformációval bármikor eltüntethető. (Egy súlytalansági pályán haladó űrhajó Fermi koordinátáiban kifejezve minden komponense nulla.) Ezért semmi jelentősége nincs annak, hogy átrendezzük az Einstein egyenlet jobboldalára, és hozzáadjuk az anyag kovariáns energiaimpulzus tenzorához. Épp ezért általában nem is érvényes az energiára semmiféle megmaradás. (A számunkra alapvető speciális feltételek mellett, persze azért nagyon jó közelítéssel megmarad.)
Szóval lehet, hogy az entrópia fogalma is lényegtelennek fog mutatkozni a gravitációban.
A gravitáció nem ülepít, nem húzza össze a dolgokat. Legalábbis EGYEDÜL erre hál istennek nem nagyon képes.
Ahhoz el kell vinni az energiát először. (És az energia elszállítása során az összehúzódó gázfelhő felmelegszik. Hehe. :) )
Az elszállított energiában pedig sok az entrópia-növekmény.
Persze, megcsinálja ezt a gravitáció is, egyedül is, de ahhoz gravitációs hullámok formájában kell eltávozzon az energia, az meg szerencsére jó sokáig tart. Ne, hogy az emberiség életében észrevehetetlen, de úgy a Földi Élet esetében is észrevehetetlen. Szerencsére.
Energiát kell elszállítani, különben nem is ülepszik le. Így van ez az összehűzódó gázfelhőkkel is. A Föld ezért stabil, nem ülepszik le a Nap felszínére, ha minden igaz, még holnap se.
Emlékeim szerint Penrose abban a könyvben szintén azt írja, hogy a gravitáció csökkenti a káoszt, növeli a rendet.
Legalábbis lokálisan, bár mintha az egyezne a globálissal. (mikro-makro állapotos definíció erről szól, hogy lokálisan is mindennek káoszba kell fulladnia)
Ahogy talán construct is ugyanezt írja (?), leszámítva az eseményhorizont.
Nagyon szép könyvcímek, amúgy.
Biztosan mindegyikben kizárólag az áll, hogy az univerzumhoz hozzárendelhetsz egy valós számot, tehát nem oszcillálhat periodikusan? (talán ez a Penrose könyv inkább arról szól hogy az agyunkban a neuronok hullám állapotban vannak, és a hullámfüggvény összeomlásakor a fekete lyukakba hulló információt nyerjük, amikor gondolkodunk. Sok könyvet írt erről)
Nem lepődnék meg, ha az Einstein egyenletekből tényleg definiálható lenne valamiféle kozmikus entrópia, ami tényleg növekszik (már ha van értelme valami téridőre vonatkozó dolog növekedéséről beszélni). De nem találok ilyet.
(ezekre a szavakra vicces abstractokkal rendelkező pdf-eket dobál a kugli, érdemes rájuk keresni)
Gravitáló rendszerben a csomósodott állapot a nagyobb entrópiájú és pont.
Ez badarság. Pont.
Ilyen módon a gáztartályban is akkor lenne nagyobb entrópia, mikor a részecskék az egyik sarokba csomósodnának. A tanpélda is ennek pont ellenkezőjét állítja.
A gravitáció csomósít, szelektál, ülepít, tehát növeli a rendezettséget, csökkenti az entrópiát.
Nem lehet kérdéses, hogy akkor nagyobb az folyadékba kevert granulátum elegyének az entrópiája, ha teljesen szétoszlik a folyadékban, s nem akkor, ha ki van az edény aljára ülepedve. A szétoszlott állapotban nagyobb a lehetséges mikroállapotok száma, hiszen akkor az edény bármely részén előfordulhatnak a részecskék, míg ha ki vannak ülepedve, akkor sokkal kevesebb helyen.
A Minkowski téridő definíció szerűen nem görbül. A "szakadás"-on nem tudom mit értesz. Az Einstein egyenlet megoldásai közt nincs is Minkowski. Az áltrelben csak úgy fordul elő, mint a megoldások lokális érintőtere.
