Zeitumkehr mit Entropie

Wir charakterisieren den Fluss der Zeit in Bezug auf die Entropie, wo Energie von einem instabilen Zustand in einen stabilen Zustand übergeht. Grundsätzlich von hoher Energie zu niedriger Energie. Würde dies bedeuten, dass jedes Teilchen oder irgendetwas, das von einem niedrigeren Energiezustand in einen höheren Energiezustand übergeht, eine umgekehrte Entropie und damit eine Zeitumkehr erfährt? Was würde das Teilchen als solches erleben, wenn es ein isoliertes System ist und gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verstößt und alles andere beobachtet?

Ich denke, Sie sollten versuchen, Ihre Frage und ihren Ausgangspunkt zu klären. Die Entropie nimmt in isolierten Systemen zu. Die Energie eines isolierten Systems ist konstant. Es nimmt nicht ab. Energien einzelner Teilchen tragen zur gesamten inneren Energie des Systems bei, sind aber nicht dasselbe. Das Mischen von Einzelteilchenenergien und innerer Energie ist eine häufige Ursache für Verwirrung in der statistischen Mechanik.
Ich denke, die Annahme, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik tatsächlich den Zeitpfeil verursacht, ist zumindest umstritten. Ich meine, die Entropie nimmt in Lebensformen ab, was durch eine Zunahme in der Umgebung kompensiert wird, wenn Sie herauszoomen und das gesamte System Erde beobachten (das noch lange nicht isoliert ist). Würde die „Zeitpfeil-verursacht durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik“-Theorie dann nicht vorschlagen, dass die Zeit für Lebensformen rückwärts läuft?
@Koschi Was bedeutet es, dass "Entropie in Lebensformen abnimmt"?
@Quillo Ein biologischer Prozess wie die Photosynthese verwendet Energie aus dem Sonnenlicht für einen chemischen Prozess / eine chemische Reaktion, bei der die Ergebnisse (Zucker und O2) eine geringere Entropie aufweisen als die eintretenden Chemikalien (CO2 und Wasser). Dies ist nur ein grundlegendes Beispiel für die komplexen Prozesse in der Biochemie. Ich denke, der zweite Hauptsatz der Thermodynamik gilt hier nicht wirklich, da das Sonnenlicht beteiligt war, also weder die Pflanze, noch das Ökosystem, noch die ganze Erde ein geschlossenes System sind. Betrachtet man das ganze energetisch geschlossene System, sagen wir Sonne und Erde, so nimmt die Gesamtentropie nach meinem Verständnis immer noch zu.

Antworten (1)

Grundsätzlich von hoher Energie zu niedriger Energie.

Sie scheinen falsch zu verstehen, was Energie und Entropie sind. Lassen Sie mich versuchen, es zu erklären.

Die Energie eines geschlossenen Systems ist konstant und kann sich niemals ändern, es sei denn, es interagiert mit seiner Umgebung. Allerdings kann die Energie auf unterschiedliche Weise verteilt werden, wenn es mehr als ein Teilchen gibt.

Entropie ist informell ein Maß dafür, wie Energie in einem System aus vielen Teilchen verteilt ist. Zum Beispiel hat eine heiße Tasse Tee, die auf einem kalten Tisch steht, eine niedrige Entropie, aber die Entropie steigt, wenn sich die Wärmeenergie vom heißen Tee auf den Tisch ausbreitet, bis sie die gleiche Temperatur haben.

Es gibt mehr Möglichkeiten, eine feste Energiemenge auf alle Teilchen zu verteilen, als sie in wenigen Teilchen zu konzentrieren. Daher ist es sehr unwahrscheinlich, die gesamte Energie in wenigen Teilchen zu finden; Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Energie im Laufe der Zeit verteilter wird. Dies ist die Grundlage dafür, dass die Entropie „immer“ mit der Zeit zunimmt (in menschengroßen Systemen gibt es so viele Teilchen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Entropie merklich abnimmt, astronomisch gering ist).

Was würde das Teilchen als solches erleben, wenn es ein isoliertes System ist und gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verstößt und alles andere beobachtet?

Die Entropie eines einzelnen Teilchens ist undefiniert (zumindest in der klassischen Mechanik weiß ich nicht, wie Entropie in Quanten definiert ist), da sie mit der Energieverteilung zusammenhängt.

Da der 2. Hauptsatz der Thermodynamik aber ein statistisches Gesetz ist, muss er nicht immer gelten. Mit anderen Worten, es ist theoretisch möglich, ein geschlossenes System vorsichtig so aufzubauen, dass die Entropie zunimmt: Wenn Sie beispielsweise eine wirklich winzige Zange hätten, könnten Sie alle Luftmoleküle so in einem Raum platzieren, dass Sie sie loslassen , fliegen sie alle auf eine Seite des Raums zu und kollidieren alle mit einem einzigen Molekül, wobei sie ihm für einen kurzen Moment ihre gesamte kinetische Energie geben. Die Entropie von nur einem Molekül, das die gesamte Energie trägt, ist astronomisch gering, sodass die Entropie dieses geschlossenen Systems zunächst abnimmt. Danach werden sich die Teilchen jedoch weiter bewegen und chaotisch kollidieren, und die Entropie wird schließlich wieder zunehmen. Das Problem ist, dass dies in diesem Umfang praktisch unmöglich ist, und die Bewegung von Molekülen im wirklichen Leben ist praktisch zufällig. Daher geben die statistischen Gesetze der Thermodynamik eine hervorragende Beschreibung des Verhaltens von Gasen und anderen Prozessen, an denen große Mengen an Materie beteiligt sind.

Danke schön! Für ein geschlossenes System kann die Entropie also (selten) abnehmen / zunehmen, aber die Gesamtenergie kann sich nicht ändern. Es ist die Energieverteilung, die sich ändert und für die Änderung der Entropie verantwortlich ist
@Ruchi genau! Und die Entropie steht in direktem Zusammenhang mit der Wahrscheinlichkeit, dass die Energie so verteilt wird, wie sie ist.
Zeitumkehr mit Entropie
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v