Ist die Entropie absolut (wie bei der absoluten Temperatur)?

Nach dieser Frage zur Entropie beim Urknall, wo ich gefragt habe:

Da die Entropie (im Allgemeinen) immer zunimmt; Es wird erwartet, dass die Entropie am Anfang des Universums so gering wie möglich sein sollte.

Eine Antwort darauf von Chris White schlug vor:

Das ist ein logischer Fehlschluss. Aus der Prämisse „Die Entropie nimmt immer zu“ können wir die Schlussfolgerung ableiten „Die Entropie war am Anfang des Universums geringer als heute“. Wir können aus dieser einen Prämisse nichts über die damalige absolute Entropie sagen. Insbesondere gibt es keinen Grund dafür, dass er nahe Null oder in irgendeiner Weise ein minimaler Wert sein muss. Es kann einfach nicht maximal sein.

Dies scheint jedoch in gewissem Maße durch eine andere Antwort entkräftet zu werden, in der dies angegeben ist

Es wurde gezeigt, dass das Quark-Gluon-Plasma eine [Flüssigkeit mit minimaler Entropie] ist.

Dieses Plasma existierte wenige Millisekunden nach dem Urknall; Es scheint ziemlich unglaublich, dass die Entropie kurz nach dem Urknall minimal sein kann, aber nicht dabei (wenn oder wann dem eine Bedeutung gegeben werden kann).

Dies führt zu einer Frage: Wenn das Quark-Gluon-Plasma so weit entfernt ist, können wir theoretisch weit zurückgehen, und seine Entropie ist minimal; dann können wir es nicht auf Null setzen – und so die Entropie absolut machen, genauso wie die Temperatur absolut ist.

Jeder, der vorschlägt, dass er die Entropie des frühen Universums berechnen kann, muss einen Schritt zurücktreten und die empirische Definition von Wissenschaft noch einmal lesen. Die größere konzeptionelle Schwierigkeit bei „der Entropie des Universums“ ist die beobachtungstechnisch bisher unentscheidbare Frage, ob das derzeit sichtbare (oder theoretisierte) Universum tatsächlich das ganze Universum ist. Infolgedessen ist die Frage der Gesamtentropie mit der Gefahr behaftet, ungültige thermodynamische Annahmen zu treffen.
Einverstanden. Das Problem der Entropie des frühen Universums ist eines, das keine klare Lösung hat. Mainstream-Physiker (Roger Penrose kommt mir in den Sinn) sind bei diesem Thema vehement anderer Meinung.
@CuriousOne: Erstens gibt es einen himmelweiten Unterschied zwischen der Berechnung der Entropie beim Urknall und der Annahme, dass sie einen bestimmten Wert hat und dieser bestimmte Wert mindestens ist . Zweitens unterbetonen Sie die Rolle der Hypothese (und damit der Spekulation) bei Ihrer Verteidigung der empirischen Wissenschaft. Schließlich wurde die wunderbarste Andeutung des Atomismus, und wie von keinem geringeren als Feynman als wichtigste Hypothese in der gesamten Physik hervorgehoben, nicht zuerst in der klassischen Physik (dh seit Galileo), sondern in der Antike formuliert.
Als es keine wirkliche Hoffnung gab, die Hypothese zu testen, und man diese Hypothese durch Lucretious, Daltons Atoms, Newtons Corpuscules und moderne Quanten verfolgen kann. Tatsächlich dauerte es über 2500 Jahre, bis dieser Vorschlag experimentell verifiziert werden konnte.
Ich denke, es lohnt sich auch, darauf hinzuweisen, dass Feynman sich der Atomhypothese in der Antike und der Rolle, die sie bei der Formulierung der modernen Physik spielte, nicht bewusst war; Ich habe vergessen, wie weit er es zurückverfolgt hat, aber es würde irgendwann in der modernen klassischen Ära gewesen sein.
Berechnungen in der Physik dienen ausschließlich dem Zweck, überprüfbare Hypothesen zu finden. Die Berechnung einer theoretischen Größe, die nicht gemessen werden kann, ist streng genommen eine leere wissenschaftliche Übung. Letzteres gilt überhaupt nicht für den Atomismus. Es kann experimentell gut verifiziert werden (oder es hätte bis heute falsifiziert werden können). Aber wie gesagt, die größere konzeptionelle Schwierigkeit ergibt sich hier aus der Annahme bekannter Systemgrenzen.
@curiousOne: Ich kann nicht sagen, dass ich dem voll zustimme; schließlich kann man die Entropie eines Schwarzen Lochs nicht direkt messen - aber trotzdem berechnen; was nicht möglich ist, ist die Berechnung einer Zahl für eine im Prinzip unbestimmte Menge.
Woher wissen Sie also, dass die berechnete Entropie des Schwarzen Lochs korrekt ist? Wenn Sie nicht eine Kirche von Hawking-Bekenstein gründen und es zu einer Glaubenssache machen, ist es keine validierte Physik, bis wir eine Möglichkeit haben, sie zu messen.
@curiousOne: Ich nicht; Aber haben Sie noch nie von der Rolle der Hypothese in der Physik gehört ? Die „String“-Hypothese, die „kausale Netz“-Hypothese und so weiter. Es kann lange dauern, bis Hypothesen verifiziert sind, und selbst dann sind sie vielleicht nur teilweise verifiziert; Außerdem würde ich argumentieren, dass die Erkenntnistheorie in der Physik teilweise nicht rein empirisch ist, sondern zu einem großen Teil, aber sie ist auch kohärent mit verifizierter Physik; aber das ganze Bild ist komplex.
"Die Entropie eines perfekten Kristalls ist am absoluten Nullpunkt (null Kelvin) genau gleich Null." ( Dritter Hauptsatz der Thermodynamik ) Beantwortet dies Ihre Frage?
Die Rolle von Hypothesen in der Physik soll experimentell getestet werden. Wenn sie nicht getestet werden können, sind sie ungefähr so ​​viel wert wie das Papier, auf dem sie veröffentlicht wurden.
@curiousOne: Bitte sagen Sie mir, wie dies tatsächlich auf die Atomhypothese zutrifft, die 2500 von Demokrit, Leukipp und Epikur formuliert wurde; von Lucretious in De Rerum Natura vergöttert und im Italien der Renaissance, also zu Beginn der klassischen Moderne, verbreitet wurde, und auch in Newtons Bibliothek, wo er eifrig Notizen machte und seine Korpuskulartheorie inspirierte. Wie erklärt Ihre Charakterisierung von "Hypothese" dies? Es scheint zumindest historisch und damit auch in einem zeitgenössischen Kontext einigermaßen zu fehlen, wenn wir die Lehren der Geschichte ernst nehmen wollen.
@Holz: Evtl.
Wie werden Sie IN DER VERGANGENHEIT die Entropie des gesamten Universums messen? Ich warte auf konstruktive Versuchsvorschläge. :-)
@CuriousOne: Nun, ich bin kein Experimentator; aber man nimmt an, dass bestimmte Relikte aus der Zeit nahe dem Urknall identifiziert wurden – kosmische Hintergrundstrahlung; die Untersuchung darüber könnte einige Beweise dafür liefern. Aber Sie haben die Frage nicht beantwortet, die ich gestellt habe ... zu schwierig für eine unsubtile Epistemologie der Wissenschaft?
Nö. Dies sind Modelle, die Ihnen etwas über lokale Dinge im INNEREN des Universums sagen können. Sie sind völlig nutzlos, um Vorhersagen über sein AUSSEN zu machen. Es ist nicht einmal eine Frage der Schwierigkeit. Die Wissenschaft kann thermodynamische Fragen zu einem experimentell schlecht definierten System nicht beantworten.
@curiousone: Was ist damit? Sie spielen einfach auf die Trennung zwischen Objekt und Subjekt an; QM funktioniert immer noch, obwohl diese Frage eine Quelle philosophisch-physikalischer Debatten ist und bleibt; Die Wissenschaft (wie vieles andere) geht von Idealisierungen aus, und Modelle und Konzepte ändern sich; lohnt es sich, Sie daran zu erinnern, dass beispielsweise die Newtonsche Gravitation „funktionierte“, selbst wenn, wie Newton zugab, die Fernwirkung schlecht definiert ist. Du vermeidest immer noch MEINE Frage...?
Ich spiele lediglich auf die in der Thermodynamik verwendeten Definitionen an. In der Physik geht es darum, das Kleingedruckte zu lesen. Wenn das Kleingedruckte nicht gilt, gilt die Theorie nicht, und daran kann auch keine Beschönigung etwas ändern. Ihre Frage war am Anfang schlecht definiert und ist immer noch schlecht definiert. Aus wissenschaftlicher Sicht ist „Fernwirkung“ keine Wissenschaft. Es ist ein philosophischer Begriff, der durch Beobachtung unentscheidbar ist. Newton mochte es nicht ... aber er mochte den relativen Raum auch nicht, obwohl er die Relativität der Mechanik in seinem eigenen Buch bewiesen hat.
@curiousone: In der Physik geht es nicht nur darum, Kleingedrucktes zu lesen; obwohl ich zustimme, dass das zählt; Fernwirkung ist nicht nur ein philosophisches Problem; Wenn Sie genau darüber nachdenken, werden Sie feststellen, dass diese physikalische Anomalie von Einstein gelöst wurde - Kraft, die durch die Krümmung des Raums übertragen wird; wenn Sie bestreiten, dass die Entropie für das Universum zum Urknall oder zu Zeiten in der Nähe des Urknalls schlecht definiert ist; Lohnt es sich, jetzt die Entropie des Universums zu betrachten - oder ist das auch schlecht definiert?
Und wenn nicht; Was ist dann mit gestern oder vor einer Milliarde Jahren oder 13 Milliarden?
Gibt es ein Gesetz der Kontinuität, das sie verbindet? oder nicht?
Einstein hat dir gesagt, was Gravitation ist und warum sie auf Distanz wirkt? Nein, eigentlich nicht. Er hat dir gesagt, wie man es besser berechnet als Newton. Kraft wird durch die Raumkrümmung übertragen???? Es gibt keine Kraft. Nie war. Und Raum hat keine Krümmung. Die Raumzeit hat eine Krümmung. Ich habe dir gesagt, dass es auf das Kleingedruckte ankommt. Ich sage Ihnen auch, dass Sie echte Physik nicht mögen werden ... Sie wissen einfach nicht, was echte Physik ist. Einen schönen Tag noch.
@curiousOne: Dies ist ein Brief von Newton an Bentley "Dass die Schwerkraft der Materie angeboren, inhärent und wesentlich sein sollte, damit ein Körper aus der Ferne durch ein Vakuum auf einen anderen einwirken kann, ohne die Vermittlung von irgendetwas anderem, durch und durch die ihre Wirkung und Kraft von einem zum anderen übertragen werden kann, ist für mich eine so große Absurdität, dass ich glaube, dass kein Mensch, der in philosophischen Angelegenheiten eine kompetente Denkfähigkeit hat, jemals darauf hereinfallen kann.
Obwohl ich keine gegenteiligen Beweise habe, denke ich, dass es vernünftig ist anzunehmen, dass Einstein nicht in diese spezielle Falle getappt ist (immerhin nannte er die Quantenverschränkung eine gespenstische Fernwirkung); Ich nicht, aber Sie, während Sie all diese Berechnungen gemacht haben ... was uns sagt, was Schwerkraft eigentlich ist?
Ja, das ist ein sehr bekannter Brief von Newton, der uns sagt, was er dachte, und sonst nichts. Das ist schön für die Abteilung für Wissenschaftsgeschichte und... für nichts anderes. Einstein lag natürlich falsch mit der Verschränkung. Es gibt überhaupt keine Aktion darin (bitte lesen Sie die Definition von Aktion in der Physik nach). Anschließend verbrachte er den Rest seines Lebens mit der klassischen Feldtheorie, die die Natur nicht korrekt beschreibt. Das ist tragisch und... sonst nichts.
@curiousOne: Ich finde es überraschend, dass Sie sich vor Physiker von Format wie Newton & Einstein stellen; und auch überraschend, dass Sie den konventionellen Aktionsbegriff nicht oder nur schwer von dem der Einstein-Hibert-Aktion unterscheiden können ; eine Aktion, die Sie sicher sorgfältig genug notieren werden, benannt nach Einstein und (nicht nach Ihnen);
Mein Gott, um das Leben eines Mannes als tragisch zu bezeichnen, als er mit Mathematikern vom Rang von Gödel & Hilbert befreundet war, die Atomhypothese durch eine mathematische Behandlung der Brownschen Bewegung aufstellte, die Relativitätstheorie aufstellte – sowohl die spezielle als auch die allgemeine Theorie, auch das Quantum aufstellte Erklärung des photoelektrischen Effekts (für den er den Nobelpreis erhielt) ... was genau zählt für Sie als Leistung?
Einstein-Hilbert-Aktion hat nichts mit Verschränkung zu tun. Ich kann jedoch spüren, dass du sehr auf Aufmerksamkeit angewiesen bist... und das ist mir wirklich egal. Lass es dir gut gehen. :-)
Du bist ein Troll, nicht wahr? Und ein arroganter noch dazu. Irgendwie haben Sie die Sprache der Physik gelernt, ohne wirklich etwas von der Physik zu verstehen; Ich wusste nicht, dass sie mit Physikhüten kamen ... versuchen Sie, Ihren Namen in CuriousZeroArrogantTroll zu ändern; da dies eine wahrheitsgemäßere Darstellung ist als Ihr aktueller Griff ...
Sie könnten an diesem Artikel interessiert sein, in dem Jaynes teilweise argumentiert, dass Entropie einen grundlegend anthropomorphen Charakter hat: bayes.wustl.edu/etj/articles/gibbs.vs.boltzmann.pdf

Antworten (3)

In der klassischen Thermodynamik spielen immer nur Änderungen der Entropie eine Rolle ( D S = D Q T für reversible Prozesse), daher ist es nicht sinnvoll (obwohl es bequem sein kann), eine absolute Entropie zu definieren.

JEDOCH hat die Entropie in der statistischen Mechanik eine probabilistische Interpretation: S = − k B ∑ ich P ich l N P ich , Wo k B ist Boltzmanns Konstante und P ich ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein System in einem gegebenen Makrozustand in dem befindet ich th entsprechenden Mikrozustand. Werden die Wahrscheinlichkeiten bestimmt, so ist dies ein absolutes Maß für die Entropie.

JEDOCH ist die Anwendung dieses absoluten Maßes auf das gesamte Universum problematisch, da die Anwendung von Wahrscheinlichkeiten auf das Universum als Ganzes ohne offensichtliche Elternverteilung, aus der Stichproben gezogen werden können, nicht gut definiert ist.

+1, da die Antwort tatsächlich darauf hinweist, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, Entropie zu definieren, einschließlich der axiomatischen Definition (die Menge, die immer zunimmt). Jaynes behauptet, dass es mindestens 6 Möglichkeiten gibt, Entropie zu definieren - die Shannon-Formel in der Antwort ist Informationsentropie, die nicht immer mit der in der statistischen Physik gemeinten identisch ist.

Ja, die thermodynamische Entropie ist absolut. Es ist nicht nötig, das frühe Universum anzurufen, nur den dritten Hauptsatz der Thermodynamik. Wenn das System nur eine mögliche Konfiguration hat (dh ein perfekter Kristall bei einer Temperatur von Null), ist die Entropie gleich Null. Nicht die niedrigste: Null.

Eine andere Sichtweise: Wenn Sie versuchen, neu zu skalieren, würde die Entropie nicht mehr extensiv sein. Angenommen, Sie haben S A + S B = S A + B , Wo A Und B sind zwei unabhängige Systeme und A + B das Komposit. Wenn Sie um eine Konstante neu skalieren C alle mengen, sie haben S A ' + S B ' = ( S A + C ) + ( S B + C ) = S A + B + 2 C = S A + B ' + C . So C muss Null sein, um die neue Entropie wieder extensiv zu machen.

Ich persönlich stelle mir die Null-Entropie gerne als die Entropie eines leeren Systems vor. Sie können nicht tiefer gehen. Ich hoffe es hilft!

Wenn die Entropie des Universums ständig zunimmt , folgt daraus , streng logisch , dass die Entropie des Universums „kurz nach“ dem Urknall ein Minimum (aber nicht Null) erreicht haben muss .

Genauso wie wir nicht wissen, ob es etwas „Kälteres“ als -273 Grad Celsius gibt, weil wir es nicht messen können, können wir die Entropie des Universums am BB nicht finden. Ich stimme jedoch zu, dass wir, genau wie wir die absolute Nulltemperatur als -273 (0 Kelvin) definiert haben, die Entropie des Universums "kurz nach" dem BB als Minimum (aber nicht Null) definieren könnten . Hoffentlich würde dies einem nützlichen Zweck dienen.

Wir wissen nicht, ob die Entropie des Universums immer zunimmt, und redest du überhaupt ernsthaft davon, die Entropie des Universums willkürlich zu definieren?
Ist die Entropie absolut (wie bei der absoluten Temperatur)?
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