對於技術科學術語,熵很受歡迎。我的意思是,這是一集的標題巴菲吸血鬼殺手, 畢竟。搜索互聯網上的“熵”行情,從安東·契khov(Anton Chekhov)和瓦特拉夫·哈維爾(Vaclav Havel)到弗蘭克·赫伯特(Frank Herbert)和菲利普·迪克(Philip K. Dick),您會發現它們。
更重要的是,許多普通公民甚至對什麼有一個大致正確的概念熵方法。但是,更深入地了解熵並不那麼簡單。為此,您需要掌握一個相關的詞彙詞:崇高。祝您好運。 (我試過quotes.net並收到“我們找不到任何匹配厄戈迪克的報價或作者。”)
崇高但是,確實有一個相當簡單的定義。它的意思是“通過所有可能性”。要說明:取10張卡,編號為1到10,並按任何順序進行佈置。安排一個系統,以一遍又一遍地隨機交換任意兩張卡。卡的每一個可能的數值順序最終都會出現。那是奇異的。
熵的常見定義 - 混亂 - 聽起來很簡單。但是,儘管“混亂”可能是電影報價的足夠定義,但對於熱力學方程來說還不夠。熵與混亂或混亂有關,但它是一種使用概率數學來衡量的特殊疾病。在這種情況下,“凌亂”意味著更有可能。熵是對安排的可能性的衡量標準。
例如,對於10張卡片,只有許多可能的安排中只有一個將它們定位在升值的數值順序中。這是一個不太可能的安排,因此熵很低。有很多方法可以不按數字順序排列它們。因此,如果您從訂單開始,然後運行卡片交換過程,則卡可能會越來越多。換句話說,熵隨著時間的流逝而增加,這基本上是物理學家“隨著時間的流逝”的意思。時間動力學的第二定律似乎需要時間的方向 - 從過去到未來。它指出,熵(在封閉的系統中,沒有能量輸入)總是會增加 - 直到達到平衡,最大可能的熵狀態。
但是,長期以來一直在辯論這種對時間方向的解釋。一些專家仍然不滿意。Andreas Albrecht, 例如。他認為解釋時間的箭頭可能需要熵和怪異性。
標準故事說,今天的時間流動了,因為過去的熵較低。但是多年來,批評家注意到這種推理的缺陷。選擇一個低熵的時間點。顯然,熵在將來會變得更高。但過去也很可能會更高。因此,時間的箭頭將雙向指出。
所有這些都是很久以前的路德維希·鮑爾茨曼(Ludwig Boltzmann)19世紀的奧地利物理學家,他發現了熱力學的概率方法。他認為時間確實在兩個方向上都流動。但是在宇宙的任何一部分中,無論居住在那裡的人都將定義時間流向未來的流程,無論它走了哪種方式。在大多數宇宙中,根本沒有時間,因為熵達到了最大值,這意味著一切都處於平衡狀態。但是,完全平衡的偏差(由機會引起的波動)可能會使某些區域從平衡到較低的熵狀態,並且時間可能會再次出現。因此,人們碰巧佔據了一個好奇的宇宙角落,其熵足夠低,以便有時間前進。
如今,鮑爾茨曼(Boltzmann)的觀點大多被忽略了(在很大程度上,鮑爾茨曼(Boltzmann)時代的許多物理學家無視他對原子存在的信念)。如今,大多數物理學家將時間歸咎於宇宙的起源。如果整個宇宙以低滲透狀態開始,那麼時間將在各處流動相同的方向,並且今天仍在流動,因為整個宇宙尚未達到平衡。
也許是的,但是它留下了一些重要的問題,例如為什麼宇宙以低滲透狀態開始。換句話說,為什麼宇宙會從類似於以升級數字順序鋪設所有10張卡片的情況開始 - 考慮到所有其他許多可能性,這是非常不可能的安排?加利福尼亞大學戴維斯分校的宇宙學家阿爾布雷希特(Albrecht)認為,平衡宇宙的古老思想也許可以解決這個謎語。
最初,宇宙通貨膨脹的擁護者認為,它可以解釋當今宇宙如何從非特殊的起點發展。然而,一開始就安排了事情,突然的指數膨脹將使一切順利,同時沉積一些皺紋,從而形成物質團塊以生長到星系中。對於這些條件,沒有什麼特別的,因為它們或多或少會隨機產生。但是,如果您想要一系列前進的箭頭,則需要特殊的初始條件,即低熵。阿爾布雷希特指出,低熵是不可能的 - 特殊或非典型的條件。
阿爾布雷希特在最近的論文。但是在平衡宇宙中沒有這種張力。
阿爾布雷希特寫道:“最終,平衡理論可能被證明是我們唯一使用物理定律'解釋'宇宙狀態的希望。” “在真正的平衡狀態下,沒有'初始狀態'的概念。該系統簡單地存在於永恆的狀態,變成一個狀態或另一個狀態。”
隨機波動將在其所有可能的狀態中循環循環。最終,會出現低概率,低滲透的情況,而我們觀察到的宇宙可能會以前向指向的時間向更高的熵發展。
參見,厄運很簡單。
除了有一個小問題。從統計學上講,大多數均衡的波動將很小。如果人們不太特別,那麼您就不太可能發現自己在一個由數十億個不平衡的星星和星系的真實宇宙中。這就像在您的第一輪旋轉上贏得了一台老虎機大獎一樣。小小的波動更有可能只會產生您的大腦,以一種誘使其誘使其宇宙其餘部分也存在的配置。換句話說,您將是物理學家所說的Boltzmann大腦。
這應該是一個讚美,因為鮑爾茨曼是一個非常聰明的人。但這也有點令人不安。幸運的是,有充分的理由相信您不是玻爾茲曼大腦。例如,閱讀博客將很困難,因為您的大腦會以任何一句話與下一個句子沒有聯繫的方式隨機波動。 (很容易從這裡插入“ Jabberwocky”的句子,但這可能會嚇到您。)
如果您不是玻爾茲曼大腦,那麼平衡宇宙再次遇到麻煩。除非阿爾布雷希特說,除非我們不知道的現實存在一些未知的並發症。它與熵和怪異性的簡單定義中微妙的手相關。
還記得10張卡嗎?可以僅以一種方式實現上升數字順序。但任何可以僅以一種方式實現特定順序。僅當您不知道數字所在的順序時,熵才會增加。對於真實的物理示例,請考慮一盒氣體中的分子。您無法測量所有分子的位置和速度。您可以測量溫度和壓力之類的東西。一堆不同的分子排列可以產生相同的溫度或壓力。就像使用老虎機一樣。 Payline上圖標的各種組合支付相同金額(通常為零)。
熵實際上是衡量數量(微骨)產生給定的宏觀(溫度/壓力)的量度。高熵意味著許多可能的安排可以產生您觀察到的宏觀染色,從而更有可能發生。
在普通物理學中,微骨涉及分子或原子或亞原子顆粒。您無法單獨觀察它們。您必須測量其中的一堆,這是一種稱為粗晶狀的概念。這就像在付費線上玩的老虎機太小而無法看到 - 每次旋轉之後您都知道的就是您贏了多少或丟失了多少。物理定律(例如,熱力學定律)告訴您,不可觀察的顆粒的千古運動與您的粗粒粒度觀察有何關係。
根據物理定律(將微骨與宏觀物質相關聯的定律),除非Boltzmann Brains可以寫博客,否則平衡宇宙似乎不太可能。但是,假設阿爾布雷希特說,有“反式微生物”,這是我們所知道的物質和力顆粒下的隱藏物理層。在這個隱藏的領域中,千古的波動可能與新法律可觀察到的無關。就像老虎機具有隱藏的算法一樣,可以確保您很少贏得大獎一樣,大自然可能會隱藏一種算法,該算法比Boltzmann Brains更頻繁地產生低滲透性的“頭獎”宇宙。
如果僅發生在反式 - 晶體中,而不在當前物理學的普通微晶格中,那麼這種幸運的結果可能是可能的。這些微晶格將僅是對更基本的反式微生物的粗粒描述。在這個更深層次的層面上,阿爾布雷希特(Albrecht)猜測,千古是可以使真實的宇宙可能和典型。
阿爾布雷希特(Albrecht)承認,他尚未找到一種方法來確切地證明隱藏領域中的奇蹟性如何產生大獎的波動。但是請休息一下。直到19世紀後期,鮑爾茨曼(Boltzmann)建立在詹姆斯·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)的見解的基礎上,展示了分子的微晶格與溫度和壓力的宏觀物質如何相關。這並不是說這些東西很容易。
此外,正如Boltzmann強調的那樣,理論不應將自己限制為已知的事實。他對自己關於時間和均衡的理論的評估可能有一天也適用於阿爾布雷希特的想法。
鮑爾茨曼談到他對時間的看法時說:“上述理論的確確實超出了我們的經驗。” “但是它具有每個這樣的理論都應該具有的優點 - 向我們展示了全新的光明的經驗事實,並激發了我們進行新的思想和反思。”
在Twitter上關注我:@TOM_SIEGFRIED