Войти
ФлеймФорумНаука

Об энтропии, порядке и беспорядке, законах и закономерностях, и немного о сознании

#0
2:57, 1 сен. 2016

Одна из самых загадочных вещей в физике - статистическое определение энтропии. Хотя, на первый взгляд, у неё достаточно формальное определение:

+ Показать

Но мы видим, что это определение не идёт физике впрок. Где-то по соседству с ним фигурирует "энтропия как мера беспорядка (но тока для термодинамических систем, есличо!)", рожаются перлы вроде:
Сам факт возрастания энтропии для описываемой ситуации с разбивающимся яйцом представляется очевидным. Поэтому если динамические законы также симметричны (а именно такими и являются уравнения механики Ньютона!), то второй закон не может быть простым следствием действия этих законов. В противном случае при просмотре пленки в обратном направлении мы должны были бы наблюдать уменьшение энтропии (самосборку, т. е. самоорганизацию яйца из осколков)

(Вдобавок оказывается, что изменение энтропии померить можно, а саму её - хрен.)
Далее мысль развивается в сторону флуктуаций с вероятностями, измышляются ахинеи вроде больцмановских мозгов и сравниваются с ахинеями типа "плотность вероятности образования продукта эволюции".
И, как констатация апофимоза -
Статистическими методами не только нельзя доказать закон возрастания энтропии; до сих пор нет ясности даже в вопросе о том, в чём основание тех качественно новых закономерностей, которые характерны для больших физических систем. Совсем недавно было высказано мнение (как мне кажется, правильное), что для больших систем специфична невозможность изоляции, даже приближённо, и что эта принципиальная незамкнутость больших систем и есть основание макроскопической необратимости. Однако никакого настоящего вывода термодинамических законов из этого положения до сих пор нет. […] Что же касается принципа возрастания энтропии, то, по-видимому, вопреки распространённому мнению, его нельзя вывести из эмпирических фактов строго дедуктивно. Можно лишь показать, что развитие следствий из основных эмпирических законов естественно приводит к гипотезе о возрастании энтропии, гипотезе, которая в состоянии заменить Второй закон термодинамики и из которой следует конструктивное определение энтропии. Однако вводить с самого начала эту гипотезу в качестве одного из основных термодинамических законов было бы неудобно, так как её эмпирическое содержание сначала совершенно неясно.

Короче, как обычно и бывает в физике, чо-то считают, чо именно - сами не понимают, в чём мораль считаемого - не понимают тоже, спекуляций много, а толку от них мало.



А теперь включим моск и попробуем понять, нужно ли вводить понятие энтропии для "меры беспорядка", или всё проще.
Что вообще такое "порядок" или "беспорядок"? Как ни странно, тут нам на помощь идёт Капитан О.: порядок - это наличие закономерностей.
А что такое закономерность? В терминах физики и математики - это когда у нас есть некие параметры pA, pB, ..., которые в разных состояниях системы q1, q2, ... могут быть различны, но всегда связаны формулой [pA(q1), pB(q1), ...] = F[pA(q2), pB(q2), ..., q1, q2] (где pA(q1), pB(q1)... - параметры в состоянии q1; pA(q2), pB(q2)... - они же в состоянии q2, а F - фиксированная функция, выражающая соотношение между ними в состояниях q2 и q1, в зависимости от состояний.
Не будем пока говорить слово "время", но оно, естественно, подразумевается.

С мерой порядка всё тоже просто: чем больше закономерностей в системе мы наблюдаем, тем больше в ней порядка. Чем меньше - тем соответственно.
Понятно, есть смысл также принимать во внимание сложность закономерности, взаимозависимость различных закономерностей, и т. д., но это уже подробности и развитие идеи. Ограничимся пока рассмотрением закономерностей как таковых.

В общем-то, банальность. Однако из неё проистекает ряд следствий - не столь очевидных, но весьма интересных.

Первое. Под нарисованное нами определение "закономерности" попадает и то, что называется "законами физики". Вааще любые. То есть, понятие "меры порядка" как "количества закономерностей" не стиснуто рамками термодинамики. Да и рамками физики: понятие закономерности применимо к любой системе с состояниями, которую мы можем описать некими параметрами.

Второе. Что есть закономерность в логическом смысле? Это ограничение. Параметры pA, pB и т. д. могли бы быть абсолютно любыми - однако они не абсолютно любые, а связаны закономерностью F. Но что такое ограничение в смысле физическом? Это отсутствие степеней свободы. Да, в том числе и по тому определению "степеней свободы", которое был приведено в начале.
Таким образом, в случае термодинамики стат. определение энтропии и "количество закономерностей" внезапно связаны: рост статистического веса можно рассматривать как увеличение кол-ва степеней свободы, а можно - как исчезновение закономерностей. А его уменьшение - соответственно, наоборот.

В закономерностях даже лучше - но не будем отвлекаться на обоснование, просто пока примем к сведению.

В этом смысле энтропия по стат. определению действительно получается "мерой беспорядка". Однако теперь мы можем скинуть термодинамические шоры, посмотреть на вопрос шире и сформулировать 2-е начало в новом ракурсе:
во вселенной наблюдается возникновение и исчезновение закономерностей (в т. ч. законов), причём процессы исчезновения преобладают.

И тут же начинаем что-то подозревать: ведь во вселенной явно наблюдаются более сложные структуры (==закономерности), чем, гипотетически, были в момент Большого Бума. А значит, либо ранняя вселенная была более упорядоченной, чем нам представляется, либо 2-е начало - таки да, того-с... недостаточно универсально.

Третье. Мы тут разоперировались понятиями "возникновение" и "исчезновение" закономерностей. Но вот существует такая штука, как законы сохранения, например. Они намекают, что некие параметры в системе обязаны сохраняться, а если нам кажется, что это не так - значит, мы упускаем из виду часть системы, компенсирующую их изменение.
Существование такой штуки не может не навести на мысль: а не кроется ли тут более универсального принципа? Действительно ли закономерности "возникают" и "исчезают"?
Подобную постановку вопроса поддерживает очевидный факт: наличие или отсутствие закономерности - субъективное понятие наблюдателя. Если мы установили некую закономерность - она есть. Не установили - её нет. Но это не значит, что её нет в принципе, и что мы не сможем её установить-таки, если изменим способ наблюдения. Например, всяческие законы физики: многие из них открыты не так чтобы давно, однако никто не сомневается, что они действовали и до открытия.
Исходя из сего, примем как рабочую гипотезу: закономерности не возникают и не исчезают, они просто становятся наблюдаемыми или ненаблюдаемыми в рамках принятого нами способа наблюдения. Каким образом? Да просто они сложнее, чем нам кажется, и в них действуют некие скрытые параметры, вклад которых то уменьшается, то увеличивается, делая возможным или невозможным наблюдение закономерности в неком частном виде.

Может, закономерность вообще одна-единственная, а все наблюдаемые нами законы и явления - её частные формы. Но не будем отвлекаться на спеуцляции.

Гипотеза косвенно подтверждается той стратегией, которой пользуются в современном научно-измерительном эксперименте. Идеалом измерения считается узкоспециализированное наблюдение с максимальным отсевом "левых факторов". И, естественно, чем ближе к идеалу, тем хреновее получается поймать искомую закономерность.
Выход? Увеличение "гибкости" наблюдателя, чтобы он мог при необходимости "сменить ракурс" и вернуть ускользающую закономерность в объектив. (Так, в общем-то, и делается: при эксперименте существует учёный, который в случае чего может сделать эвристику и модифицировать схему эксперимента.)

Отсюда следует поучительное следствие: 2-е начало термодинамики - не объективный закон, а артефакт методологии наблюдения/измерений. И смысл его получается довольно простым: чем дольше наблюдение, тем больше вклад в наблюдаемое скрытых параметров наблюдаемой системы. В результате чего со временем нарушаются допущения эксперимента, принятые без учёта этих параметров, и закономерности, на наблюдение которых он был изначально рассчитан, перестают наблюдаться. Банально, не правда ли?

Следует из всего этого и мораль: спекуляции про всякие "вероятности возникновения состояния за очень долгое время", "больцмановские мозги" и прочую флуктуационную ахинею можно отправлять в биореактор. Эти величины можно рассматривать только как статистические оценки, когда мы можем только измерять некие параметры системы и ничего не знаем о её закономерностях. Но, чем больше мы знаем о её закономерностях, тем, естественно, "более другие" будут оценки - и в пределе никаких "вероятностей" и "флуктуаций" не будет, а будут только те состояния, которые возможны в рамках существующих закономерностей.



Ну и напоследок - небольшое занимательное послесловие.
А что такое закономерность? В терминах физики и математики - это когда у нас есть некие параметры pA, pB, ..., которые в разных состояниях системы q1, q2, ... могут быть различны, но всегда связаны формулой [pA(q1), pB(q1), ...] = F[pA(q2), pB(q2), ..., q1, q2] (где pA(q1), pB(q1)... - параметры в состоянии q1; pA(q2), pB(q2)... - они же в состоянии q2, а F - фиксированная функция, выражающая соотношение между ними в состояниях q2 и q1, в зависимости от состояний.

Заметил ли кто-нибудь, что здесь сделано одно маленькое допущение? Допущено, что у системы а) могут быть разные состояния (с разными значениями параметров), б) эти состояния можно идентифицировать и отличать друг от друга (что и делает возможным параметризацию через состояние).
Это порождает логичные вопросы:
а) кто отличает эти состояния?
Ответ представляется очевидным - наблюдатель. Но...
б) как он их отличает?
Ответ "ну как-то там отличает" нас не устраивает, как недостаточно физичный. Будем говорить правильно: состояние системы - это один из её наблюдаемых параметров, выбранный в качестве, так сказать, опорного. Вот, например, время... Шутка. Как вы понимаете, говоря "время", мы подразумеваем "состояние часов". Что говорите? Часы не являются частью наблюдаемой системы? Но ведь оборудование у нас стоит не в другой вселенной, не так ли? Поэтому мы имеем право и обязанность расширить любую наблюдаемую систему с "вот это" до "вот это плюс приборы наблюдения".
Теперь сморите, что получается. У нас есть система, в которой есть часы. Но ведь часы - это просто один из объектов. Почему в качестве "селектора состояния" выбраны именно они? Почему не какая-нибудь другая хреновина? (Вещей, годящихся в часы, во вселенной много. Часы других наблюдателей-экспериментаторов, хотя бы.) Что мешает нам выбрать часами другие часы?
В принципе, ничто не мешает. Допустим, что и выбрали. Что поменялось?
Понятно, что закономерности приобрели другой вид. И понятно, что можно поставить вопрос о пересчёте между "системами отсчёта". Но это уже вопрос интерпретации наблюдений. А что поменялось в физическом смысле? Вселенная - одна и та же. Наблюдаемая система - одна и та же. Предметы, которые были часами и в первом, и во втором случаях - как были, так и остались одни и те же. Что поменялось? И что поменялось бы, если бы мы решили забить на эксперимент и вообще не выбрали бы часов?
Совершенно верно - ничего. И в этом-то, господа, весь фокус!
Кто такой наблюдатель? Это, прежде всего, тот, кто выбирает во вселенной объект и говорит: "Вот это будут часы." Не выбрано часов - нет наблюдателя. Не по чему различать состояния - о каком наблюдении может быть разговор? Но в то же время, как мы только что увидели, от выбора часов в физическом смысле совершенно ничего не меняется. Сие означает, что введение наблюдателя - внефизический акт. И сам наблюдатель, следовательно - внефизичен. Принципиально!
Как вы понимаете, это к вопросу о сознании.
Мораль послесловия такова:
1) Сознание - метафизическая машинка для выбора часов (как минимум для этого). В качестве часов для тебя, %username%, в данный момент предположительно выступают некие процессы в твоём моске.
Возможно ли изменение выбора часов? Вопрос открыт, но логично предположить, что да. Когда мы используем "вторичные часы" (напр., натуральные часы, которыми меряем что-то в эксперименте), они вполне поддаются смене нашего выбора. Но кто сказал, что часы в моске - самые первичные? И даже если так, не факт, что нельзя менять и их.
2) Следствие из 1) и основной статьи: некоторые состояния вселенной для сознания могут быть ненаблюдаемы и/или неразличимы, в зависимости от выбранных часов (если часы показывают одни и те же значения в разных состояниях, или, например, в некоторых состояниях не существуют). Это можно рассматривать как "параллельные миры", как "загоризонтные пузыри ложного вакуума", как-нибудь ещё - не суть важно. Главное - наблюдаемые посредством сознания закономерности нельзя безусловно считать сколько-нибудь универсальными. Даже если они измерялись приборами и "объективно подтверждаются". Ведь измерения приборов тоже наблюдаются. Можно вести речь только о "закономерностях в пределах картины, наблюдаемой твоим, %username%, сознанием".
Тут, кстати, и ответ на вопрос - почему второе начало термодинамики, апоптоз, небессмертие и безблагодатность? А потому что так выбраны средства наблюдения, что через них преимущественно наблюдается утрата закономерностей и в конечном итоге просир всех полимеров. Какой вид примет картина, когда сознание донаблюдается до бесславного конца? Вопрос открыт.
3) Речь о природе сознания в терминах наблюдаемой нами вселенной вести бессмысленно. Сознание - первичный инструмент по отношению к ней.



P.S. Секция для ниасиляторов.
+ Буквы не читал, скажите кто-нть, о чём высер

#1
11:06, 1 сен. 2016

  Энтропия - это от того что все объекты влияют друг на друга,
а их неограниченное количество и поэтому нельзя абсолютно
точно определить состояние частицы. 

#2
13:47, 1 сен. 2016

Бабер
> Энтропия - это от того что все объекты влияют друг на друга,
> а их неограниченное количество
Можно и так сказать.

#3
16:18, 1 сен. 2016

P.S. Секция для ниасиляторов.

+ Показать

#4
16:27, 1 сен. 2016

beejah
  Молодец, ты почти нашел вход!

#5
16:41, 1 сен. 2016

Sbtrn. Devil
> 1) Сознание - метафизическая машинка для выбора часов (как минимум для этого).
> В качестве часов для тебя, %username%, в данный момент предположительно
> выступают некие процессы в твоём моске.
> Возможно ли изменение выбора часов? Вопрос открыт, но логично предположить, что
> да. Когда мы используем "вторичные часы" (напр., натуральные часы, которыми
> меряем что-то в эксперименте), они вполне поддаются смене нашего выбора. Но кто
> сказал, что часы в моске - самые первичные? И даже если так, не факт, что
> нельзя менять и их.
  Дай определение часов

(это нужно чтобы проверить точность передачи псионического сигнала,
который ты принял)
#6
16:46, 1 сен. 2016

beejah
есть небольшое возражение.

Интеграл Пуассона искажает вихрь. Квазар проецирует экситон. Темная материя, конечно, стремится к нулю. Свобода порождает ряд Тейлора.
Можно предположить, что лемма представляет собой вихревой смысл жизни. Разрыв функции нетривиален. Тело не критично. Вещество нетривиально. Химическое соединение ускоряет скачок функции.
Интересно отметить, что излучение возбуждает естественный знак. Исследователями из разных лабораторий неоднократно наблюдалось, как интеллект вращает экранированный здравый смысл. В условиях электромагнитных помех, неизбежных при полевых измерениях, не всегда можно опредлить, когда именно закон исключённого третьего обуславливает циркулирующий гедонизм. Изолируя область наблюдения от посторонних шумов, мы сразу увидим, что вселенная очевидна не для всех. Фотон возбудим. Акциденция представляет собой фотон, и это неудивительно, если вспомнить квантовый характер явления.

#7
16:51, 1 сен. 2016

Тред соревнования вореций?

#8
17:06, 1 сен. 2016

beejah
Я немного подсократил твой поток мысли. Имей уважение к почтеннейшей публике, постарайся укладываться в один пост.

Бабер
> Дай определение часов
Это элемент системы, по которому мы отличаем одно состояние системы от другого. По аналогии с базой данных - есть длинный ряд таблицы, а одна колонка в этом ряду - первичный ключ. Весь ряд - это система, а ключ - это часы.

#9
18:47, 1 сен. 2016

Sbtrn. Devil
Я больше не буду.

#10
21:03, 1 сен. 2016

Sbtrn. Devil
> И тут же начинаем что-то подозревать: ведь во вселенной явно наблюдаются более
> сложные структуры (==закономерности), чем, гипотетически, были в момент
> Большого Бума. А значит, либо ранняя вселенная была более упорядоченной, чем
> нам представляется, либо 2-е начало - таки да, того-с... недостаточно
> универсально.
А вот с фига ли?
Какого порядка структуры были в ранней вселенной абсолютно неважно, низкую энтропию в это время обеспечивает малый обьем фазового пространства.

#11
3:58, 2 сен. 2016

Sbtrn. Devil
> Это элемент системы, по которому мы отличаем одно состояние системы от другого.
> По аналогии с базой данных - есть длинный ряд таблицы, а одна колонка в этом
> ряду - первичный ключ. Весь ряд - это система, а ключ - это часы.
  Ты правильно расшифровал сигнал.

#12
7:39, 2 сен. 2016

Первое что бросается в глаза из примера яйца:
это то что количество энтропии во Вселенной Величина Постоянная.
Ведь когда появлялось яйцо, то энтропия в данном участке уменьшалась, неправда ли?
Т.е. можно предположить, что она откуда то прирастала.

Но на самом деле может оказаться, что эта Величина всегда уменьшается, а не возрастает!
Т.е. возможно такое что на какой-то момент вся материальная Вселенная может находится в состоянии "Одних Яйцах".

Второе:
Что значит поменять часы?
Не значит ли это то, что при новых часах некоторые константы поменяют своё значение, например, скорость света?

Третье:
Наблюдатель в системе даже своим наблюдением будет воздействовать на эту систему.
Отсюда, статическая система не может быть наблюдаема.
Идеальный Наблюдатель должен находится в другой Вселенной и иметь дебажную версию первой- наблюдаемой Вселенной.

#13
13:46, 2 сен. 2016

Клапауций
> Но на самом деле может оказаться, что эта Величина всегда уменьшается, а не
> возрастает!
Что там может оказаться на деле, пока можно лишь гадать - не тот масштаб наблюдений и измерений. Но самая главная мораль, которую мы можем извлечь уже сейчас - энтропия (если отталкиваться от статистического определения) - величина не объективная, а зависящая от наблюдателя и методов наблюдения.

> Что значит поменять часы?
> Не значит ли это то, что при новых часах некоторые константы поменяют своё
> значение, например, скорость света?
В общем случае, они могут оказаться не константами, или даже не иметь физического смысла. Например, в качестве часов А выбрали некий процесс, который, если судить по другим часам Б, неравномерно замедляется. Понятно, что, если скорость света в случае А получится, то в случае Б - уже не обязана.

> Наблюдатель в системе даже своим наблюдением будет воздействовать на эту
> систему.
> Отсюда, статическая система не может быть наблюдаема.
То-то и оно. Тут ещё можно, ради терминологической точности, оговориться, что воздействует не "наблюдатель" как сущность, а физические средства наблюдения (те же часы). Но в первом приближении в такие подробности можно не углубляться.

ФлеймФорумНаука

Тема в архиве.