Нужна ли термодинамике необратимость?

[EvgenyGR]

Munin в сообщении #407679 писал(а):

Бяка в том, что кроме таких областей, которые вы описали, будет ещё куча других областей, иначе устроенных, так что энергетическая поверхность будет устроена совсем иначе, и заранее очень сложно сказать, чему она пропорциональна. Рассмотрите, например, кристалл, разломленный на две половинки, лежащие по отдельности на столе. Плюс пояснения myhand, разумеется.

Ну попытаться все же можно. Договоримся, для простоты, что кристалл одни и имеет определенную форму (другие формы кристалла отвечают другим областям фазового пространства, в том числе разломанные). Отбросим все состояния, не отвечающие состоянию кристалла, для равновесного состояния их объем ничтожен. По конкретному положению частиц (молекул, атомов, точечных масс) составляющих кристалл определяем правело построения решетки (т.е. решетка может деформироваться, но оставаться решеткой). Затем определяем правело, по которому каждая частица предписывается своему узлу. Так я лучше разделил на области?

А зачем это нужно я ответил Lapay.

-- Вт фев 01, 2011 21:02:46 --

myhand в сообщении #407847 писал(а):

Сначала нужно доказать, что "перескоков нет".

Если удастся доказать что в механической модели перескоков нет, это будет переворот в наших взглядах на этот мир. Но соответственно и Вам как стороннику достаточности механики для обоснования физики, надо доказывать, что они есть.

-- Вт фев 01, 2011 21:08:42 --

lapay в сообщении #407880 писал(а):

Пусть у нас есть твёрдое тело без перескоков атомов. Чем именно (принципиальным) обоснование статистической физики для этого тела отличается от обоснования статистической физики для твёрдого тела с перескоком атомов? Ведь наличие или отсутствие диффузии не есть принципиальным положением.

Если нет перескоков то находясь в метастабильном состоянии, например переохлажденного газа мы никогда не получим твердое тело (кристалл).

-- Вт фев 01, 2011 21:13:20 --

И кстати в реальных кристаллах «перескоки» есть? И как часто они случаются?

[Munin]

EvgenyGR в сообщении #407882 писал(а):

Ну попытаться все же можно. Договоримся, для простоты, что кристалл одни и имеет определенную форму (другие формы кристалла отвечают другим областям фазового пространства, в том числе разломанные).

Тем самым вы знаете что делаете? В фазовом пространстве вырезаете подобласть. Очень затейливой и замысловатой формы. Говорить об эргодичности внутри этой подобласти больше никаких оснований нет, и прав у вас - тоже.

EvgenyGR в сообщении #407882 писал(а):

И кстати в реальных кристаллах «перескоки» есть? И как часто они случаются?

А как часто у вас разбитый стакан самостоятельно собирается обратно? А перескоки есть. Про них ещё в школе рассказывают: диффузия в твёрдых телах называется. Например, кладут два бруска металла один на другой, плотно притерев, и постепенно они "срастаются". Особенно наглядно, если металлы разные: приповерхностная часть каждого бруска приобретает смешанный состав.

[myhand]

EvgenyGR в сообщении #407882 писал(а):

Если удастся доказать что в механической модели перескоков нет, это будет переворот в наших взглядах на этот мир.

Вы не поняли. Это именно Вам нужно доказать. Для чего предъявить гамильтониан и объяснить (с численными оценками, неравенствами, etc) - что "перескоки" невозможны при таких-то и таких-то параметрах системы.

Но потребуется формулы писать, считать чего-то... Ерунда, ведь проще ковыряться в носу и рассуждать об "основаниях статистической механики", без особых на то оснований... Предполагать, что система и эргодична и не эргодична и проч чушь.

А показать, что "перескоки" при любой вменяемой модели межмолекулярного взаимодействия вполне вероятны - куда как менее сложно. Вам уже подсказали как это сделать - для этого нужна небольшая (по сравнению с энергией кристалла) флуктуация энергии частиц. И экспериментально, как заметил Munin - это замечательно видно на примере диффузии.

EvgenyGR в сообщении #407882 писал(а):

Но соответственно и Вам как стороннику достаточности механики для обоснования физики, надо доказывать, что они есть.

Я не сторонник подобной глупости, не придумывайте.

[EvgenyGR]

Munin в сообщении #407918 писал(а):

А перескоки есть. Про них ещё в школе рассказывают: диффузия в твёрдых телах называется. Например, кладут два бруска металла один на другой, плотно притерев, и постепенно они "срастаются". Особенно наглядно, если металлы разные: приповерхностная часть каждого бруска приобретает смешанный состав.

Плотно притерев и прижав Вы вывели систему из равновесия. Вы еще скажите, что металлом можно рисовать.

[myhand]

EvgenyGR в сообщении #407932 писал(а):

Плотно притерев и прижав Вы вывели систему из равновесия

Если Вы не поняли - слова "плотно притерев и прижав" - вполне можно опустить. Это скажется только количественно на эффекте, но не качественно. Когда поверхности ровные и чистые - эффект просто очень нагляден (именно что "срастаются").

[EvgenyGR]

myhand в сообщении #407923 писал(а):

EvgenyGR в сообщении #407882 писал(а):
Но соответственно и Вам как стороннику достаточности механики для обоснования физики, надо доказывать, что они есть.
Я не сторонник подобной глупости, не придумывайте.

Тогда озвучьте Вашу позицию.

[myhand]

EvgenyGR в сообщении #407947 писал(а):

Тогда озвучьте Вашу позицию.

По поводу чего?

[lapay]

EvgenyGR в сообщении #407882 писал(а):

Если нет перескоков то находясь в метастабильном состоянии, например переохлажденного газа мы никогда не получим твердое тело (кристалл).

И зачем Вы приплели сюда процесс приготовления кристалла? Если я Вас правильно понял, Вас удивило то, что кристалл без перескоков занимает лишь ничтожно малую часть фазового объёма, по сравнению с кристаллом с перескоками? Ну и что? Это только в квантовой механике энтропия зависит от фазового объёма, потому что есть минимальный фазовый объём, зависящий от постоянной Планка и количества степененей свободы $V=h^s$. Вы же рассматриваете классическую механику без таких ограничений, а в ней можно вычислить только относительное изменение энтропии, и оно зависит только от количества степеней свободы при заданной температуре. Независимо от того, свободно летает атом по кристаллу, или заперт внутри потенциальной ямы, - у него три степени свободы, и кристалл имеет одинаковую теплоёмкость и энтропию в обоих случаях (если считать, что энтропия при абсолютном нуле равна нулю).

[lapay]

В предыдущем сообщении я ошибся - в кристалле (потенциальной яме) атом имеет в два раза больше степеней свободы, чем в виде газа. Но, перескоки с небольшой частотой не влияют на изменение энтропии системы, хоть и могут значительно изменить фазовый объём состояния

Относительно медленного сдвигания потенциальных ям в моём примере. Хоть при медленной сдвигании ям состояние, которое находилось на нижнем энергетическом уровне, всё время будет там находиться, на возвращение системы в начальной состояние будет влиять время начала обратного процесса. Если оно попадёт в туже фазу $e^{-i{\omega}t}$, что и время окончания прямого процесса, то будет наблюдатся возврать частиц в туже яму, что и в начале.

[lapay]

Была небольшая пауза в обсуждение этой темы, достаточное для обдумывания аргументов всеми участниками дискуссии. Как я и обещал в первом посте, рассмотрим, наконец-то, конкретную схему вечного двигателя второго рода.
Для этого надо внимательно проанализировать аргументы против возможности работы демона Максвелла без дополнительных затрат энергии.
Первый аргумент - демону надо тратить энергию на слежение за частицами. В стартовом посте было рассмотрена молекулярная мембрана, которая делает селекцию частиц без затрат энергии.
Второй аргумент - демону надо тратить энергию на измерения и вычисления, то есть, надо тратить энергию на создание необратимости, без которой не будет асимметрии в эволюции системы. Но можно измерять и без дополнительных затрат энергии, если использовать для измерений тепловую энергию молекул. Это возможно, если использовать столкновение молекул.
Наш, самый умный и хитрый (идеальный ), демон Максвелла работает с использованием эффектов светоиндуцированного дрейфа и квантового эффекта Зенона. Рассмотрим неподвижную двухуровневую молекулу, на которую падает параллельный поток молекул буферного газа. Мы не знаем, на каком из уровней (верхнем или нижнем) находится эта молекула, но мы можем получить эту информацию ( в виде определённой вероятности) если будем регистрировать рассеянные молекулы буферного газа. Сам эффект светоиндуцированного дрейфа основан на том, что для разных уровней энергии молекулы, разное сечение столкновения с буферным газом, обычно, в возбуждённом состоянии сечение больше $\sigma_2>\sigma_1$. Поэтому, сам факт регистрации рассеянной частицы будет свидетельствовать ( с определённой вероятностью $p=\frac{\sigma_2-\sigma_1}{\sigma_2+\sigma_1}$) о том, что частица находится именно в возбуждённом состоянии. Как только мы получили эту информацию ( точнее, намного раньше, почти сразу же после столкновения двух молекул, см., например, статью Б.Б.Кадомцева о необратимых коллапсах волновых функций при столкновениях молекул газа), мы произвели измерение, с вероятностью $p$, того, на каком именно из двух уровней находится молекула.
А вот теперь в игру вступает квантовый эффект Зенона. (Но, перед этим, надо отметить существование эффекта Дике (сужение спектральных линий при повышении давления газа), который может существовать даже для колебательных уровней. Этот эффект возможен только при наличии значительной доли упругих столкновений, после которых квантовое состояние молекулы не меняется.) Так как есть определённая доля упругих столкновений, и, одновременно, есть измерение (в результате этих столкновений), на каком из уровней находится молекула газа, то выполняются все необходимые условия для появления квантового эффекта Зенона. В результате мы получим, что, вероятность молекулы перейти из верхнего энергетического состояния в нижнее, немного меньше (можно ожидать цифры порядка процента), чем из нижнего в верхнее. То есть, мы действительно получили (при наличии необратимости при столкновениях молекул), такую желанную асимметрию в течении физических процессов, а именно, в вероятностях переходов из верхнего в нижнее состояние.
Эта асимметрия не влияет на распределение молекул в верхнем и нижнем состоянии – они остаются равновесными, но, для фотонов, которые взаимодействуют с этими молекулами, асимметрия вероятностей переходов трансформируется, через разное сечение взаимодействия, в изменение «концентраций» молекул на разных уровнях. Поэтому и равновесное, для фотонов, распределение будет отличаться от равновесного, для молекул. Поэтому можно взять чёрную пластину, узкополосный фильтр, настроенный на частоту излучения между верхним и нижнем уровнем наших молекул, и сосуд с газом. Так как равновесное излучение для пластинки отличается от излучения для газа, то будет несимметричный поток в одну из сторон (в нашем примере от газа к пластине) и разница температур, которую можно использовать для работы вечного двигателя второго рода. Эта схема доступна для экспериментальных измерений.

[lapay]

Так я не понял - а где критики? То просили конкретную схему, а как предложил, так и нет никого. Куда попрятались?
Если нет ошибки - давайте вместе двигать идею дальше - она того стоит. Если есть - тоже интересно разобрать, почему не будет работать даже идеальный вариант.
Ну, кто первый, самый смелый, или только на школьные задачки и хватает знаний и умений?

[Munin]

lapay в сообщении #411493 писал(а):

Так я не понял - а где критики?

Разошлись, потеряв интерес к невменяемому собеседнику. А вы что хотели?

[lapay]

Оппонентов хочу, нормальных, вменяемых. Вполне природное желание. Только где они?

[Munin]

Поднимитесь сами до такого уровня - оппоненты сами найдутся.

[Шимпанзе]

lapay в сообщении #410624 писал(а):

Так как равновесное излучение для пластинки отличается от излучения для газа, то будет несимметричный поток в одну из сторон (в нашем примере от газа к пластине) и разница температур, которую можно использовать для работы вечного двигателя второго рода. Эта схема доступна для экспериментальных измерений.

Доступна. Но вероятность , что найдется хоть один гражданин Мира ставить такой эксперимент меньше, чем получение следующего результата:

lapay в сообщении #410624 писал(а):

В результате мы получим, что, вероятность молекулы перейти из верхнего энергетического состояния в нижнее, немного меньше (можно ожидать цифры порядка процента), чем из нижнего в верхнее.