Life’S Chaotic:Let’S Learn About Entropy

Paul M.Sutterはオハイオ州立大学の天体物理学者であり、Ask A Spaceman and Space Radioのホストであり、”Your Place in The Universe”(2018)の著者である。 Sutterはこの記事をに貢献しましたSpace.comの専門家の声:Op-Ed&洞察。いくつかの普遍的な確実性があります。

死だ 税金… 熱力学の第二法則。 私はあなたがそのリストの最初の二つのことについてオンラインとオフの記事の多くを見つけることができますと確信していますが、これは第三 この法律は、1824年にサディ-カルノーによって、有用ではあるが神秘的な蒸気機関が実際にどのように働いていたかの彼の黙想の中で最初に特定され、今日、背が高く、誇りに思って、不変の存在の事実に昇格しました。 どんなに頑張っても、あなたは単にその冷たい、執拗な結論の鉄のグリップを逃れることはできません:孤立したシステムでは、エントロピーは減少

ええと、OK。 エントロピーとは何ですか? なぜそれが変わるのですか?

分子を数える

私があなたに空気の箱を与え、その特性を測定するように頼んだら、あなたの最初の本能は、体積、温度、圧力などの重要な科学的な数字を記録し、定規と温度計を破壊することでしょう。 あなたの最初の本能である正当な理由があります。 あなたは”空気”のようなものが本当に賑やかで厄介な微視的な分子の集まりであることを知っています。 あなたは、すべての単一分子のすべての位置と速度を記録することができると簡単に想像するかもしれませんが、過度に面倒で愚かなような概念結局のところ、温度、圧力、体積のような数字は、あなたが実際に気にするすべての情報を与えます。

結局のところ、温度、圧力、体積のような数字は、あ これらの事実は、あなたがそれを開いた場合、それを絞った場合、またはそれを爆破した場合、空気の箱がどのように動作するかについて知る必要があ それは本当にすべてのそれらの小さな粒子が自分自身を整理する方法は問題ではありません—それは彼らのビジネスではなく、あなたのです。

そして、それはまさにポイントです。 あなたの箱の中に空気分子を配置する方法は非常に多く、まったく同じ圧力、温度、体積につながります。 ある粒子を別の粒子と交換する—あなたは気づくでしょうか? それらのいくつかを回す—あなたもそれをキャッチしましたか? 圧力、温度、体積はすべて変わらない可能性があります。

エントロピーが入る場所はここにあります。 エントロピーの概念は、あなたが見ることができないもの(小さな空気粒子)を並べ替えることができるさまざまな方法の数を捉えて、あなたが見るこ

時間の変化

それはいいことですが、なぜその数は決して減少しないのですか? 探検するには、あなたの部屋をきれいにしましょう。

最終的に一緒にそれを得ることを想像し、あなたの週末のスケジュールをクリアし、早起きし、ジョーのカップをつかんで、あなたが休日以来先送りしてきたことをやって:あなたの部屋を掃除します。 上から下へ、壁から壁へ。 清潔で整理されています。 その場所にあるすべてのものとすべてのための場所。 完璧だあなたは部屋のプラトニック理想がどれくらい続くと思いますか?

あなたは部屋のプラトニック理想がどれくらい続くと思いますか?

くはないが、あなたの努力のシーシュポスの性質、そしておそらくあなたの全体の存在が鋭い焦点にクリックするので、あなたは実現します。しかし、なぜあなたの部屋はこの先何年もきちんと整頓されていないはずですか?

ただ一つのこと—一つのこと—が変更された場合、それはもはやきれいではないので。 ベッドの上に汚れた靴下? メッシー・・・ 枕カバーがフリル? メッシー・・・ ナイトスタンドのスナッククラッカーの箱? 私は判断しませんが、また厄介です。

この例では、”クリーン”の測定につながる選択された配置のみがありますが、”メッシー”の測定につながる可能な配置の数百万人に何百万人もあります。”竜巻が新しくきれいになった部屋を襲った場合、きれいな状態に残っている可能性は何ですか? それはゼロではありません:竜巻は、純粋なランダムな偶然によって、あなたの部屋のすべてのものを拾い、元の場所に戻すことができます。 しかし、究極のパワーボールチケットでその一つの小さなチャンス—とのは、それに直面してみましょう、あなたは勝者になるつもりはありません。 あなたは部屋が乱雑になるために非常に多くのより多くの方法があるという理由だけで、竜巻のストライキの後に乱雑な部屋を見つける可能性が

エントロピーは厳しい愛人です

同様に、あなたの部屋の空気分子が同じ方向に向かうことをまとめて決めるのを止めるものは絶対にありません。 真剣に、粒子や分子の相互作用の法則はそれを妨げるものではありません。 しかし、空気分子の動きは、無数のランダムな衝突と動きによって支配されています—活動の終わることのない分子竜巻。 これらの無数の動きは本質的に常に混乱した、乱雑な状態で空気を残すでしょう:部屋全体に均等に広がっています。 そして、すべてのコーナーに詰め込まれるよりも、空気が広がるための非常に多くの方法があるからです。最終的には、システムは無秩序から秩序に移行することはありません(エネルギーを追加する方法がない限り、それは別の記事の話です)。 無秩序な状態と秩序ある状態の可能性は、10対1または3,720対1のようなものではなく、1に数兆のようなものです(そして、良い測定のために数兆

私たちの一度整頓された部屋の場合と同様に、クリーンルームを作る方法は非常に少なく、乱雑なものを作る方法は圧倒的に多くあります。 そして、(ドレッサー上対ベッドの上に残された汚れた靴下のような)”乱雑”の異なる配置は、温度や圧力の同じ測定につながります。 エントロピーは、あなたがそれらの同じ値を得るためにあなたの乱雑な部屋を再配置することができ、さまざまな方法の数をキャプチャします。 そして、システムは、独自の混沌としたデバイスに残され、常にクリーンにするよりも混乱を作るために多くの方法があるという理由だけで、より高いエントロピーを追求します:熱力学の第二法則。

エピソードを聞いて、より多くを学ぶ”私はあきらめ、時間は何ですか? ask A Spaceman podcastでは、iTunesとweb上でhttp://www.askaspaceman.comで利用できます。 Michael M.、@matt_jakubowski、jmautobot、David M.、Adam H.、Pete E.、Adityadhar、Mihail E.、@emilio_mira、およびRowan Hに感謝します。 この作品につながった質問のために! #AskASpacemanを使用してTwitterで自分の質問をするか、[email protected]に従うことで、自分の質問をしてくださいfacebook.com/PaulMattSutter。[email protected]とFacebook上で私たちに従ってください。 上の元の記事Space.com

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