Нужна ли термодинамике необратимость?

[lapay]

Все законы физики обратимы во времени. Единственное исключение - это второе начало термодинамики, где необратимо не уменьшается энтропия замкнутой системы. Но содержит ли этот закон (постулат) физики необратимость?
Демон Максвелла пропускает через перегородку быстрые молекулы и останавливает медленные. Для нарушение теплового равновесия важно не то, с какой скоростью летять молекулы, а то, какое количество энергии, кинетической или потенциальной, переносят эти молекулы. Поэтому мы можем взять двуатомные молекулы, которые диссоциируются, при нагревании, на отдельные атомы с поглощением энергии. В этом случае отдельные атомы будут содержать большее количество потенциальной энергии, чем молекулы. Нам надо отделить двухатомные молекулы от отдельных атомов - это легко сделать, "просверлив" в перегородке достаточно маленькие дырочки, через которые пройдут атомы, и отразятся молекулы (такие молекулярные мембраны действительно существуют).
Таким образом, мембрана с молекулярными отверстиями полностью моделирует действия демона Максвелла - пропускает молекулы (атомы) с большей суммарной энергией и отражает молекулы с меньшей. Вот только нарушения теплового равновесия таким образом получить нельзя. Потому что, какое количество энергичных молекул пройдёт, через мембрану, справа налево, такое же количество их и зайдёт обратно. Нарушение теплового равновесия будет только при наличии ассиметрии пропускных способностей мембраны, а такое наличие ассиметрии будет только при наличии необратимости - при изменениии векторов скорости молекул на противоположные значения мы не получим исходного состояния, а это невозможно.
То есть, необратимости не существует. Но, если это так, то нет и роста энтропии замкнутой системы, поэтому, теоретически, можно построить вечный двигатель второго рода, не зависимо от того, существует необратимость или нет.
Вывод такой, что одного постулата о росте энетропии замкутой системы недостаточно, надо искать доказательство того, что именно из обратимости физических законов, следует невозможность создания вечного двигателя второго рода.

[Шимпанзе]

lapay в сообщении #401782 писал(а):

То есть, необратимости не существует.

К сожалению, существует. Вы не с той стороны смотрите. Вероятность упорядоченной системы прийти в хаос гораздо выше, чем из хаоса сделать порядок. Последнее наблюдается лишь в живых системах. И то иногда.

[lapay]

Шимпанзе в сообщении #401790 писал(а):

Вероятность упорядоченной системы прийти в хаос гораздо выше, чем из хаоса сделать порядок.

Вероятность одинакова, только время возврата из хаоса в порядок стремится к бесконечности (экспоненциально увеличивается с ростом степеней свободы системы с неустойчивыми траекториями). Если есть необратимость, то можно сделать и вечный двигатель второго рода. Пока существование необратимости не обнаружено, поэтому нет и вечного двигателя.

[Munin]

lapay в сообщении #401797 писал(а):

Вероятность одинакова, только время возврата из хаоса в порядок стремится к бесконечности

Это как раз и означает, что вероятность неодинакова.

[lapay]

Вероятность одинакова, просто время возврата в первоначальное, малобитовое, состояние очень велико, поэтому, когда мы берём любую макроскопическую систему, то, с огромной долей вероятности мы попадём в "середину" этого цикла, поэтому дождаться значительного уменьшения энтропии шансов, практически, нет.

[Munin]

lapay в сообщении #401805 писал(а):

Вероятность одинакова

Неправильное утверждение от повторения не становится правильным.

Для начала уточните, что вы называете здесь "вероятностью".

[druggist]

lapay в сообщении #401805 писал(а):

Вероятность одинакова, просто время возврата в первоначальное, малобитовое, состояние очень велико

А что за "малобитовое состояние", можно поподробнее, что-то вроде "капли" в фазовом пространстве, т.е., макросостоянии с близкорасположенными первоначально микросостояниями?

[lapay]

"Малобитовое состояние" в моём представление это "малобитовая" формула (программа с конечным набором циклов, чем меньше битов занимает эта программа, тем лучше), которой можно описать начальное состояние. Можно ли описать в малобитовой формулировке любое первоначальное состояние? По-видимому - нет.
[quote=Munin]Для начала уточните, что вы называете здесь "вероятностью".[/quote]
Второе начало было сформулировано на основе огромного количества наблюдательных фактов, но, так как энергетических уровней макроскопичской замкнутой системы очень много, то время возврата фаз в первоначальное состояние стремиться к бесконечности, поэтому и все эти наблюдение не доказывают наличия необратимости - их слишком мало для этого доказательства, хоть и достаточно для формулировки людьми нового физического закона.
Кроме этого, замкнутых систем, в современном представлении, вообще нет, постоянно происходит "запутывание" самых удалённых квантовых систем, в том числе и макроскопических. Декогеренция происходит при самых ничтожных взаимодействиях, как и взаимное влияние удалённых классических систем с неустойчивыми траекториями.

[druggist]

lapay в сообщении #401883 писал(а):

"Малобитовое состояние" в моём представление это "малобитовая" формула (программа с конечным набором циклов, чем меньше битов занимает эта программа, тем лучше), которой можно описать начальное состояние. Можно ли описать в малобитовой формулировке любое первоначальное состояние? По-видимому - нет.

Опять не понял, в физике начальное состояние задается областью в фазовом пространстве. Энтропия есть логарифм объема области. Чем меньше первоначально взятый объемчик("капля") тем меньше энтропия, но тем больше бит необходимо для его задания -координаты центра капли надо задавать с большей точностью. А "малобитовое" первоначальное состояние должно означать большую неопределенность в положении системы, так однобитовое состояние будет означать что первоначально система находится в одной из половин фп. Так какое первоначальное состояние имеется в виду под малобитовым с точки зрения статфизики?

[AlexNew]

druggist писал(а):

А что за "малобитовое состояние", можно поподробнее, что-то вроде "капли" в фазовом пространстве, т.е., макросостоянии с близкорасположенными первоначально микросостояниями?

Есть макропараметры, а что такое макросостояние? состояние системы с задаными макропараметрами ?
и что означает близкорасположенные первоначальные микросостоянияния ?

[lapay]

druggist в сообщении #401916 писал(а):

Опять не понял, в физике начальное состояние задается областью в фазовом пространстве. Энтропия есть логарифм объема области. Чем меньше первоначально взятый объемчик("капля") тем меньше энтропия, но тем больше бит необходимо для его задания -координаты центра капли надо задавать с большей точностью. А "малобитовое" первоначальное состояние должно означать большую неопределенность в положении системы, так однобитовое состояние будет означать что первоначально система находится в одной из половин фп. Так какое первоначальное состояние имеется в виду под малобитовым с точки зрения статфизики?

Вообще-то, понятие "малобитовое" сильно зависит от того, что именно означают эти самые биты (формулы и числа), как именно описывается начальное состояние системы. Ваше определение однобитового состояния тоже может иметь место. Поэтому берём любую обратимую макроскопическую систему и ждём, до скончания века, пока она станет однобитовой. Вероятность того, что это произойдёт быстро, пока мы живы, ничтожна, так как вероятность нашего "случайного попадания" вблизи окончания "однобитового цикла" (возврата системы в малобитовое состояние) ничтожно мала, сколько бы мы не проводили опытов.
Любые наблюдения за макроскопической (многомодовой) системой с нелинейным взаимодействием мод, не могут доказать наличие необратимости - слишком мало время и количество наблюдений для такого доказательства.
Более того, если кто-то утверждает, что существует истинно необратимый физический процесс, по-видимому, всегда возможно этот процесс положить в основу создания вечного двигателя второго рода (с этим утверждением можно поспорить, для этого эта тема и была открыта).

[druggist]

AlexNew в сообщении #401926 писал(а):

Есть макропараметры, а что такое макросостояние? состояние системы с задаными макропараметрами ?
и что означает близкорасположенные первоначальные микросостоянияния ?

Малая область в фп, содержащая большое количество точек -микросостояний Допустим, в начальный момент времени система находится в каком-то из микросостояний, ограниченном этой областью. В каком именно мы не знаем, поэтому имеем макросостояние с малой, но отличной от нуля энтропией(вероятности каждого микросостояния полагаем равными) Далее можно рассмотреть ансамбль систем-траекторий в фп, эволюционирующих из каждой точки первоначальной малой области,( т.е., точки-микросостояния первоначально близкорасположены) При этом объем области как и энтропия согласно теореме Лиувиля будут неизменными во времени.

[AlexNew]

druggist в сообщении #401981 писал(а):

Далее можно рассмотреть ансамбль систем-траекторий в фп, эволюционирующих из каждой точки первоначальной малой области,( т.е., точки-микросостояния первоначально близкорасположены) При этом объем области как и энтропия согласно теореме Лиувиля будут неизменными во времени.

по теореме Лиувиля каждая траектория в фазовом пространстве является замкнутой.
Получается что одной траектории принадлежит как минимум одно начальное микросостояние, будем считать ровно одно.

Про обьем какой области в фаз пространстве вы говорите? как его можно однозначно определить?
Почему вы считаете что энтропия не будет возрастать ? траектории не будут разбегаться ?

-- Чт янв 20, 2011 01:13:07 --

lapay писал(а):

Любые наблюдения за макроскопической (многомодовой) системой с нелинейным взаимодействием мод, не могут доказать наличие необратимости - слишком мало время и количество наблюдений для такого доказательства.

вроде доказали обратное полвека назад, покрайней мере заметили при комп. моделировании что системя возращается в исходное состояние.

[druggist]

AlexNew в сообщении #401996 писал(а):

по теореме Лиувиля каждая траектория в фазовом пространстве является замкнутой.

Я имею в виду "Теорему Лиувилля о сохранении фазового объёма"(http://ru.wikipedia.org/wiki)

AlexNew в сообщении #401996 писал(а):

Про обьем какой области в фаз пространстве вы говорите? как его можно однозначно определить?

Система в данный момент не находящаяся в равновесии но уже стремящаяся к нему... ну не знаю как опредилить... кот Шредингера только что раскусивший капсулу с цианистым калием))

AlexNew в сообщении #401996 писал(а):

Почему вы считаете что энтропия не будет возрастать ? траектории не будут разбегаться ?

Очень возможно что будут, но тем не менее фазовый объем а следовательно энтропия согласно теореме Лиувилля(см выше) будут постоянными.

[AlexNew]

druggist писал(а):

Далее можно рассмотреть ансамбль систем-траекторий в фп, эволюционирующих из каждой точки первоначальной малой области,( т.е., точки-микросостояния первоначально близкорасположены) При этом объем области как и энтропия согласно теореме Лиувиля будут неизменными во времени.
...
Я имею в виду "Теорему Лиувилля о сохранении фазового объёма"(http://ru.wikipedia.org/wiki)

Мне кажется вы путаете.
Вопервых как вы собираете измерять расстояние между микросостояниями ? и зачем? главное чтобы они давали одно и тоже макросастояние.
Во вторых Теорема Лиувилля о сохранении фазового объёма говорит о постоянстве функции распределения .
К чему замечание про "малые области" и "точки-микросостояния первоначально близкорасположены" совсем не понятно.