Εντροπή και Εντροπία

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής, η σημασία και οι συνέπειές του.

Κατά Kelvin:

Δεν είναι δυνατή κυκλική διαδικασία μοναδικό αποτέλεσμα της οποίας είναι η παραγωγή έργου και η ανταλλαγή θερμότητας με έναν μόνο θερμοστάτη, (δηλ. δεν μπορούμε να έχουμε απόδοση 100%).

Kατά Clausius:

Δεν είναι δυνατή κυκλική διαδικασία μοναδικό αποτέλεσμα της οποίας είναι η μετάδοση της θερμότητας χωρίς την δαπάνη κάποιου έργου (δηλ. δεν μπορούμε να έχουμε απόδοση 100%)..

Άλλος ορισμός (συνδυαστικός):

Νόμος που δηλώνει ότι μηχανικό έργο μπορεί να παραχθεί από ένα σώμα μόνον όταν το σώμα διαδρά με άλλο που βρίσκεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία· κάθε αυτογενής διαδικασία καταλήγει σε αύξηση της εντροπίας.

[http://www.thefreedictionary.com/second+law+of+thermodynamics]

Συμπερασματικά:

Σε οποιαδήποτε φυσική ή χημική διαδικασία, η εντροπία του σύμπαντος τείνει να αυξηθεί.

[http://www.biochem.northwestern.edu/holmgren/Glossary/Definitions/Def-S/2nd_law_of_thermodynamics.html]

Ας δούμε και τον βασικό τύπο της εντροπίας:

S = Q/T (ο τύπος του Clausius)

όπου Q είναι η θερμότητα (ενέργεια) σε ένα σύμπαν και T η θερμοκρασία του (το μέτρο της ενέργειας)

Τι λέει δηλαδή ο β' νόμος;

Ότι ένα (κλειστό ενεργειακά) σύστημα δεν μπορεί να λειτουργεί επ' άπειρον.

Αλλιώς: ένα κλειστό ενεργειακά σύστημα, τείνει προς την μέγιστη (άπειρη) εντροπία.

Αλλιώς: το σύμπαν τείνει προς την μέγιστη εντροπία (αν θεωρήσουμε το σύμπαν κλειστό ενεργειακά)

[http://www.physlink.com/Education/AskExperts/ae261.cfm]

Και μάλιστα, λέγεται χαρακτηριστικά:

"The American Heritage Dictionary gives as the first definition of entropy, "For a closed system, the quantitative measure of the amount of thermal energy not available to do work." So it's a negative kind of quantity, the opposite of available energy. "

Άρα, η εντροπία, ΔΕΝ συμβολίζει την ενέργεια του συστήματος γενικώς, αλλά το ποσό εκείνο ενέργειας που δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή έργου. Αν βέβαια το έργο είναι παράγωγο της ενέργειας, τότε ο (μεταφρασμένος στα ελληνικά) ορισμός, είναι αντιφατικός. Άρα:

Εντροπία: ανέργεια (ενέργεια χωρίς χρησιμότητα, συγχωρήστε μου τον νεολογισμό!!! ).

Και ακόμα,

"Today, it is customary to use the term entropy to state the second law: Entropy in a closed system can never decrease"

[http://www.panspermia.org/seconlaw.htm]

…παρά μόνον (προφανώς) να αυξηθεί.

Αν η μέγιστη εντροπία σημαίνει ταυτόχρονη την μέγιστη αταξία (χάος) και την εξίσωση των θερμοκρασιών (ενεργειακή ισορροπία) τότε, αναπόφευκτα βγαίνει το συμπέρασμα:

Η εντροπία, δεν είναι μόνον το μέτρο της αταξίας αλλά ταυτόχρονα το (αντίστροφο) μέτρο της ενεργειακής διαφοράς ανάμεσα στις οντότητες - μονάδες του σύμπαντος.

Δηλαδή, όσο η ενεργειακή διαφορά ανάμεσα στις μονάδες-οντότητες μειώνεται, τόσο αυξάνει η εντροπία.

Μάλιστα….

Αλλά γιατί αταξία;

Εδώ πρόκειται για κληρονομική παρανόηση του ορισμού της εντροπίας. Επειδή η εντροπία θεωρήθηκε στην εξέταση αερίων:

• Έχουμε τάξη όταν τα μόρια κινούνται προς συγκεκριμένη κατεύθυνση (ζεστό->κρύο)
• Αταξία, όταν κινούνται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση σε ένα χαοτικό σύνολο (θερμική ισορροπία).

Η ταύτιση της αταξίας με την εντροπία, όπως πειραματικά αποδείχθηκε είναι απλώς λανθασμένη και ιστορικά οφείλεται σε παρεξήγηση (λόγω και πολλών εκλαϊκεύσεων).

[http://www.tim-thompson.com/entropy1.html]

Αλλά τότε, τι μας μένει από το προηγούμενο συμπέρασμα; Ας το ξαναδιατυπώσουμε, αποφεύγοντας αυτή τη φορά τα λάθη λόγω (αέριας…) παραδρομής:

Η εντροπία, είναι το (αντίστροφο) μέτρο της ενεργειακής διαφοράς ανάμεσα στις οντότητες - μονάδες του σύμπαντος.

Μάλιστα λοιπόν, είναι μια καταστατική μονάδα, δείχνει την κατάσταση του συστήματός μας (σύμπαν). Ωραία αλλά, ο β' νόμος, γιατί ισχύει; Η εμπειρία λέει ότι έτσι είναι: το σύμπαν έχει την τάση να εξισώνει τις θερμοκρασίες. Άρα ο β' νόμος ισχύει γιατί υπάρχει στο σύμπαν αυτή η τάση.

Αλλά τότε:

• Σαν φυσική έννοια, η εντροπία είναι το μέτρο της ενεργειακής διαφοροποίησης. Αλλά,
• Σαν λογική έννοια, η εντροπία συμβολίζει αυτή την τάση του σύμπαντος.

Ας δούμε κάτι ακόμα:

Προφανές είναι (σε όποιον έχει σχέση με Φιλοσοφία ή με Μαθηματική Λογική) ότι ο όρος σύμπαν προσδιορίζει όχι αυτό που οι αστρονόμοι εννοούν όταν εκλαϊκεύουν, αλλά οποιοδήποτε προσδιορισμένο πλαίσιο με:

• Σαφή όρια
• Διακριτές οντότητες μέσα του (έστω και μια)
• Ένα σύνολο αξιωμάτων με βάση τα οποία κρίνεται η αλήθεια κάθε ισχυρισμού (θεωρήματος) που το αφορά.

Με τα χρόνια, η εντροπία πήρε τον ανήφορο προς την γενίκευση. Κάθε επιστήμη και η εντροπία της.

Ας δούμε τώρα (πολύ γρήγορα) την εντροπία στην Πληροφορική:

Τι μας ενδιαφέρει; Στην ανάκτηση πληροφορίας από ένα (ψηφιοποιημένο) σήμα. Κι εδώ οι Πληροφορικοί (όσοι μένουν σε ότι λένε κατά λέξη τα συγγράμματα, μπορεί να μανιάσουν).

Τι σημαίνει όμως αυξημένη εντροπία σε ένα σήμα; Σημαίνει ότι δεν μπορούμε να ανακτήσουμε πληροφορία. Η πληροφορία υπάρχει, μόνον όπου υπάρχουν διακριτά μεγέθη. Εξ ου βέβαια και οι διαδικασίες quantization, οι κώδικες Hamming για διορθώσεις κλπ. κλπ.

• Ωπ! Νάτη πάλι η διαφοροποίηση σαν ικανή και αναγκαία συνθήκη για παραγωγή έργου (ανάκτηση πληροφορίας).

Το ξαναλέω: η διαφοροποίηση σαν ικανή και αναγκαία συνθήκη για παραγωγή έργου, και συμπληρώνω, πληροφορίας, δράσης, διάδρασης, πολιτισμού, γνώσης, κουλτούρας, ζωής.

Όποιος, και με αυτές τις γνώσεις, δεν καταλαβαίνει τι σημαίνει εντροπία στην κοινωνική οργάνωση και στην οντολογία, ας διαβάσει το post μου με τίτλο "Μιλώντας αντικειμενικά…", σ' αυτό στο site.

Κατακλείδα

Εντροπή (που λέει κι ο ΝΔ) δεν είναι να μην ξέρεις την σημασία της εντροπίας. Εντροπή είναι να πιστεύεις ότι ο κόσμος μας αποτελείται από μικρά κουτάκια (επιστήμες) σαφώς περιχαρακωμένα μεταξύ τους. Και περισσότερη εντροπή είναι, να έχεις γνώση, και να την θεωρείς χρήσιμη σε μια σου διάσταση σαν άνθρωπος, και άχρηστη και άσχετη στις άλλες σου διαστάσεις.

Τέλος (και τω Θεώ δόξα!!!)