С Пифагором слушай сфер сонаты, атомам дли счет, как Демокрит

[egovoru]

Эрнст Мах вошел в историю как человек, отрицавший существование атомов. Но атомы были только примером – Мах отстаивал сам принцип, который полвека спустя был сформулирован как «заткнись и вычисляй». По мнению Маха, дело ученого – устанавливать количественные соотношения между экспериментально измеряемыми величинами – вроде того, что сделал Кеплер с таблицами Тихо Браге, а все остальное от лукавого. Включая даже принцип причинности: Мах настаивал, что все, на что мы можем рассчитывать – это найти корреляцию между двумя переменными, но не можем утверждать, что одна из них определяет другую. Дэвид Линдли пишет, опираясь на воспоминания самого Маха, что тот с детства не мог понять, почему дальний конец длинного стола выглядит у́же, чем передний, и возражал против использования перспективы художниками, считая, что таким образом они обманывают зрителя.

Вильгельм Оствальд выдвинул другое возражение против атомной теории. Зачем привлекать какие-то мифические атомы для объяснения физико-химических процессов, когда их можно объяснить как процессы преобразования энергии? Из сегодняшнего дня трудно понять, почему атомы казались в те времена чем-то более загадочным, чем энергия, и почему надо было выбирать одно или другое. (На мой взгляд, энергия куда загадочнее атомов, а уж энтропия и подавно!). Ну, а после открытия эквивалентности массы и энергии это противопоставление и вовсе потеряло смысл.

Что же касается самого Людвига Больцмана, о котором и написана книжка Линдли, то философские дебаты довели его до самоубийства. В последние годы жизни он совершенно перестал следить за текущей литературой по физике и так и не узнал о статье Эйнштейна о броуновском движении, опиравшейся на его молекулярно-кинетическую теорию. Ну, а до проверки уравнений Эйнштейна Жаном Перреном он уже не дожил.

Песня Maрка Розенгартена об истории атомизма;
слова есть в подписи под роликом на ютьюбе

Линдли пишет, что Максвелл придумал своего демона, чтобы показать, что второй закон термодинамики не абсолютен – он может нарушаться без нарушения остальных законов физики. Но, позвольте, a откуда берется энергия, затрачиваемая демоном для открывания и закрывания дверцы между отсеками? Ясно же, что это не кинетическая энергия молекул газа, а какая-то внешняя энергия, подводимая к системе. А раз так, то система перестает быть замкнутой, и второй закон термодинамики к ней вообще не применим – или я чего-то здесь не понимаю?

Но и в замкнутой системе в какие-то – очень редкие! – моменты конфигурация молекул может случайным образом сложиться так, что энтропия системы уменьшится, а не возрастет по сравнению с предыдущим моментом. Так что же, забеспокоились критики, второй закон термодинамики выполняется не всегда, а только в большинстве случаев? Какой же он после этого закон? Особенно переживал Уильям Томсон, лорд Кельвин, сам много сделавший для открытия этого закона. Больцман отбивался, как мог, но мало кого убедил, и, похоже, до конца жизни так и не нашел удовлетворительного ответа.

Comments

[lj-frank-bot.livejournal.com]

Здравствуйте!
Система категоризации Живого Журнала посчитала, что вашу запись можно отнести к категории: Наука (https://www.livejournal.com/category/nauka/?utm_source=frank_comment).
Если вы считаете, что система ошиблась — напишите об этом в ответе на этот комментарий. Ваша обратная связь поможет сделать систему точнее.
Фрэнк,
команда ЖЖ.

[Алексей Орлов (from livejournal.com)]

Первонах?

[egovoru.livejournal.com]

Да, похоже, эта тема никому не интересна :(

А что скажете про демона Максвелла? Откуда он берет энергию?

[egovoru.livejournal.com]

Она самая, Фрэнк!

[abolin.livejournal.com]

Есть мнение, что понятие "замкнутой системы" является идеализацией (абстракцией)

[abolin.livejournal.com]

Так будут последние первыми, и первые последними, ибо много званых, а мало избранных

[egovoru.livejournal.com]

Так ведь и понятие "закон термодинамики" - тоже абстракция, разве нет? Лучше скажите, откуда демон Максвелла берет энергию?

[pargentum.livejournal.com]

Главная проблема не в том, откуда он возьмет энергию на открытие дверцы.
Главная проблема в том, где он возьмет энергию на измерение скорости подлетающей молекулы.
Мы привыкли жить в окружении, имеющем температуру около 300К, но освещаемом объектом с температурой 5700К. При таком освещении все видно, но это неравновесная среда.
Когда все в равновесии с излучением, не видно вообще ничего. Не только молекулы, но и макроскопические объекты.

[pargentum.livejournal.com]

А вы нам демона Максвелла предъявите, а мы его того... изучим.
(достает с полки скальпель с большой надписью "для вивисекции")

[anti0h.livejournal.com]

Э-э.. вы же не так давно разбирали "Иллюзию пользователя"? Она вот прям начинается с разбора демона Максвелла. И там автор приходит к выводу, что проблема не в энергии (энергию можно взять от самой молекулы например). Проблема в информации — в её получении и в её стирании.

А вообще второе начало термодинамики удивительно похоже на теорию отбора и по своему смыслу и по форме. Если "смотреть в корень" то второе начало говорит о том, что в отсутствии внешнего воздействия система развивается в самом вероятном направлении. Открытие поражающее своей глубиной! =)) Так же как и дарвиновское откровение о том, что мертвые организмы размножаются хуже живых.
И, кстати, вот эта формулировка второго начала, как смещения равновесного состояния в сторону более вероятного - она прекрасно описывает и генетический дрейф (нейтральную эволюцию) и адаптивный ландшафт, и актуальное состояние СТЭ вообще. Возможно даже лучше чем собственно в биологических терминах.. (У меня уже несколько лет валяются несколько черновиков на эту тему, но пока мысли не сформулировались как-то внятно, чего-то нехватает..)

[evgeniirudnyi.livejournal.com]

Вы воспринимаете демона Максвелла слишком буквально и не разделяете математику, физику и мир. Во времен Максвелла демон был тождественнен обращению скоростей молекул. Мы не может это сделать, но на уровне математики это вполне возможная операция.

Именно эта операция (парадокс Лошмидта) сильно повлияла на Больцмана, поскольку он считал, что он дал математическое доказательство возрастания энтропии в H-теореме. Но поскольку это математическое доказательство, то обращение скоростей как математическая операция его разрушает.

Посмотрите главу ниже и следующую, поскольку здесь наложилось несколько разных позиций, также важно понимать периодизацию истории - на разных этапах было разное отношение.

2.4. Энтропия, незнание и информация
https://blog.rudnyi.ru/ru/2025/05/book-entropy-chapter24.html

[abolin.livejournal.com]

>>"закон термодинамики" - тоже абстракция, разве нет? 

В значительной степени, не вполне. Так как "очень похожие" закономерности — наблюдаемы несколько лучше, чем "замкнутая система"
Но, можно сказать, что и "абстракция" — предлагаемая для "понимания происходящего" (как, кстати, и "естественый отбор")

[verum-corpus.livejournal.com]

Существуют ли сосиски?
Конечно. Каждый может зайти в магазин и убедиться.
Корову превращают в сосиски на мясокомбинате.
А состоит ли корова из сосисок?
Сказать, что вещи состоят из атомов, то же самое, что утверждать, что корова состоит из сосисок.
Правильным высказыванием будет - вещи можно разложить на атомы.

[zwh.livejournal.com]

так называемые законы, в формуле которых есть экспонента (в термодинамике таких полно, Больцмановское распределение туда же), я не готов воспринимать всерьёз. Потому что когда строишь зависимости, приходится брать по одной из осей логарифм, а логарифм сжирает все мыслимые и разумные изменения, я это называю магия логарифма, и можно получить что угодно. Поэтому я понимаю Маха — только линейные уравнения, только чистая алгебра, в крайнем случае — диффуры.

[pargentum.livejournal.com]

В квантовой механике сплошные экспоненты, да и просто в распространении волн и гармонических осцилляторах с конечной добротностью.

[egovoru.livejournal.com]

Я смутно припоминаю, что в каких-то других книжках, не у Линдли, демон пользовался собственным фонариком, так что Солнце ему ни к чему. А вот как он дверцей манипулирует, непонятно.

[egovoru.livejournal.com]

Я поймала себя на том, что, давным-давно зная о демоне Максвелла, как-то никогда не задумывалась, а зачем, собственно, Максвелл его придумал? Когда же я сейчас прочла у Линдли, что для того, чтобы показать возможность нарушения второго закона, то мне это показалось очень странным. Кто-то здесь чего-то не понял: то ли Линдли у Максвелла, то ли я у Линдли :(

[egovoru.livejournal.com]

"Проблема в информации — в её получении и в её стирании"

Вы имеете в виду принцип Ландауэра - что стирание информации обязательно сопровождается выделением теплоты? Шон Кэрролл в какой-то своей книжке представляет его, вручая демону блокнот, куда тот записывает скорости молекул, и ластик, который нужен ему, чтобы освободить место для новых записей, когда блокнот кончается. Тепло же выделяется от трения ластика о бумагу. Неплохая метафора, но тоже, по-моему, ущербная: почему бы демону не обзавестись блокнотом потолще, так что ничего стирать будет не надо? Он ведь не вечно собирается измерять скорости - молекул, подлежащих измерению, конечное число.

Но это уже следующая сложность, а меня беспокоит именно источник энергии для манипуляции дверкой. Если демон берет ее от каких-то молекул, то он, видимо, уже не может измерить скорости именно этих молекул, а значит, его работа будет халтурной - он не сможет определить скорости всех молекул. Впрочем, для цели опровержения второго закона это, наверное, и не важно.

[egovoru.livejournal.com]

"Во времен Максвелла демон был тождественнен обращению скоростей молекул"

Разве? Мне казалось, что идея демона Максвелла состоит именно в возможности - не нарушая другие законы природы - отделить быстрые молекулы от медленных. Обращение скоростей и парадокс Лошмидта - это другая проблема. Шон Кэрролл пишет, что в конце жизни Больцман принял необходимость начального низкоэнтропийного состояния для возрастания энтропии, но Линдли этого не упоминает. Он пишет, что в конце жизни Больцман вообще перестал интересоваться физикой, погрузившись в философию.

[egovoru.livejournal.com]

Боюсь, я не уловила, что Вы хотели сказать :(

[egovoru.livejournal.com]

Ну, к тому, что свойства целого, как правило, отличаются от свойств его компонентов, мы давно уже привыкли и даже придумали слово "эмерджентность" для обозначения этого. Так что, мне кажется, не смысла запрещать высказывания типа "Х состоит из Y". Не говоря уже о том, что пример с коровой и сосисками не слишком удачен - корову нельзя "разложить" на сосиски, как ее можно разложить на атомы.

[evgeniirudnyi.livejournal.com]

Вы спрашиваете, что думал Максвелл по этому поводу? Он хотел показать, что вывод второго закона в рамках молекулярно-кинетической теории невозможен. Ничего другого он в виду не имел. У меня приведены цитаты самого Максвелла.

Насколько я знаю, Больцман продолжал заниматься наукой, но у него были сильные депрессии, а также ухудшалось здоровье, проблемы со зрением, и не только.

[egovoru.livejournal.com]

А разве Мах накладывал какие-то ограничения на вид тех математических соотношений, которые он призывал искать в результатах экспериментов? Линдли ничего такого не пишет, и нигде в других книгах мне этого не попадалось.

[zwh.livejournal.com]

наверное не накладывал. Это я так, о своём. И о бедняге Больцмане, которого дебаты довели до самоубийства.

[pargentum.livejournal.com]

Собственно, я про это и говорю. Фонарик разве может работать без источника энергии? А чтобы с его помощью можно было что-то разглядеть, кванты испускаемого им света должны иметь энергию существенно выше температуры. То есть просто чтобы разглядеть подлетающую молекулу мы должны затратить гораздо больше энергии, чем мы можем разумно ожидать получить от ее поимки.

Насчет дверцы можно нафантазировать всякого, например снабдить ее каким-то рекуператором и повышать эффективность этого рекуператора до - ... - ...