Dè a th 'ann an eanchainn Boltzmann?

B 'e am miann a bu mhotha aig a h-uile duine bho àm a' chogaidh fuasgladh fhaighinn de dhìomhaireachd na cruinne. Tha mòran de bhreistean agus teòiridhean eadar-dhealaichte ag adhbhrachadh inntinnean luchd-saidheans air feadh an t-saoghail. Dè an eanchainn a th 'aig Boltzmann agus carson a thathas den bheachd gur e an ro-aithris as iongantaiche agus mì-thlachdmhor ann an eachdraidh eòlas-inntinn?

Ludwig Boltzmann agus na teòiridhean aige

B 'e fiosaig a bh' ann an Ludwig Boltzmann a bha speisealaichte ann an innealan staitistigeil, a tha a 'ceangal mìrean fisiceach Newton ann an teirmodinamics. Chan e a-mhàin gu bheil teòiridh cinntig Boltzmann a 'mìneachadh mar a tha teas, obair agus lùth ceangailte ri chèile. Thug e cuideachd mìneachadh soilleir air entropy. Ged a tha eanchainn Boltzmann aige agus a 'tionndadh thairis air beachdan traidiseanta mun chruinne-cè, tha na beachdan aige, a dh'aindeoin nan duilgheadasan a tha iad a' tuigsinn, cuideachd airidh air aire.

Is e brùthadh, teòthachd agus tomhas prìomh fheartan an gas. Leis gu bheil iad a 'dearbhadh suidheachadh agus luathsachdan nan atoman no na molecolain uile, tha Boltzmann air an coimeas ri stàit gas beag far a bheil a h-uile mìrean microscopic a' tighinn beò. Tha iomadh dòigh ann airson a bhith a 'gluasad ataman. Ged a tha an àireamh chuibheasach de velocity 'gluasad a h-uile na dadaman tha e mu an aon sreath, tomhas-lìonaidh agus teòthachd an gas a bhios cuideachd a bhith ann an equilibrium.

Tha seo a 'ciallachadh gu bheil mòran microstates co-ionann ann airson gas. Thàinig Boltzmann chun a 'cho-dhùnaidh gu bheil entropy siostam ann an stàit shònraichte a' crochadh air an àireamh de mhicreataichean co-ionann a th 'ann. Thug an neach-saidheans na cruinne cuideachd seata de microstates.

The Mystery of Time

A dh 'aindeoin mòran de na lorgan a rinn daoine ann an eachdraidh a bhith ann, cha bhi mòran dhìomhaireachd fhathast air am fuasgladh airson ùine mhòr. Mar eisimpleir, tha ùidh mhòr aig seann cheist dhomhainn: carson a tha ùine a 'dol a-mhàin ann an aon taobh?

Mhìnich Boltzmann seo leis an t-saighead àm ris an canar, far nach urrainn dha entropaidh, tomhas mì-òrdugh no lùth fhalamh a dhol sìos ann an siostam dùinte mar a 'Chruinne-cè. Tha seo uile gu math duilich, agus chan eil aon bheatha gu leòr airson a h-uile rud a rèiteach.

An Cruth-tìre Boltzmann

Is e eanchainn Boltzmann inntinn na cruinne-cè. Tron t-sìorraidheachd, tha a h-uile dad comasach. A rèir Boltzmann, bha a 'chruinne-cōr den bheachd gu robh e an-còmhnaidh. Bidh saidheansan ùra ag àicheadh an dreach seo. Rugadh e mar thoradh air am Big Bang, mu 14 billean bliadhna air ais. Tha an lùth a tha an rùm air a bhith a 'cruinneachadh airson ùine mhòr, comasach air teicheadh a-mach, agus mean air mhean, an àite a' chaos prìomh-òrdugh, chaidh òrdugh ath-nuadhachadh.

Brains Boltzmann agus thermodynamics

A-nis, leigidh sinn bruidhinn mu cheangal a 'chuspair ionmholta le beachdachadh air thermodynamics. Dè tha a 'dèanamh uidhir de na brains Boltzmann cho inntinneach? Mar aon de na teòiridhean mu chruthachadh agus a bhith ann an inntinn choitcheann, bidh iad a 'cuideachadh le bhith a' sgrùdadh nan taobhan as iongantach agus dìomhair de theòiridh corporra bunaiteach. An ceist inntinneach agus iom-fhillte seo faodaidh duine sam bith an clàr a thoirt sìos. Na tuig an teòiridh gu litearra. Faodar a shamhlachadh gu sìmplidh mar dheuchainn inntinn ann an teirmodinamics.

Tha Thermodynamics, gu h-àraid, a 'sgrùdadh teas agus a sruthan. Is e teas a tha ann an teas a bhios a 'giùlan mar seòrsa de shruth, a' gluasad bho aon àite gu àite eile. Mar a h-uile ni ann an cruinne-cè a tha co-cheangailte ri dòigh air choireigin an teas sruth feartan, tòrr de rannsachadh a chaidh a dhèanamh air a 'chuspair thermodynamics, gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air Giùlan chumhachd teas.

Co-chothromachd thermodynamic

Is e aon de na prionnsapalan bunaiteach aig thermodynamics am beachd co-chothromachd. Ma thilgas tu ciùb deigh ann an glainne uisge, bidh an ìre teothachd a tha a 'tighinn gu co-ionnan a' co-ionnanachadh mean air mhean, tòisichidh teas an uisge a 'leaghadh an deigh agus mu dheireadh ruigidh an làn tiogaid teòthachd èideadh.

Is e aon de na co-dhùnaidhean inntinneach mun bheachd air co-chothromachd thermodynamic nach eil an siostam an-còmhnaidh a 'faighinn a-mach an cothromachadh a tha a dhìth, tha e air a mheas gu math mì-choltach, agus mar sin gabhaidh e gu cinnteach gun tachair seo a-riamh. Chan eil lagh corporra ann a leigeas leis an uisge anns a 'ghlainne a thilgeas na ciùban, gun fhionnar agus tionndaidh gu deigh.

Am paradocas ann an daonna

Is e an duine an t-sreath de chuspair as iom-fhillte agus structarail a tha ann a-riamh ann an nàdar. A dh'aindeoin a h-uile laghan thermodynamics daoine ann, ged a Boltzmann eanchainn (saidheans ficsean no dà-rìribh, chan eil e soilleir gus a nis) a 'gabhail ris gu bheil beatha dhaoine - dad barrachd air a chothromachadh. Tha coltas a 'chinne-daonna nas dualtaiche nas motha na ciùb deigh a chaidh a chruthachadh ann an uisge dìreach às dèidh dha a bhith air a dhòrtadh bho thoc.

Bha Ludwig Boltzmann air a thomhas leis gu robh e cho dona dha bhith a 'faicinn rudan thermodynamics mar dhaoine. Thuirt e am beachd gur e dìreach ciùban-deigh a th 'ann an daoine a tha air an cruthachadh gu dòigheil. Ach anns a 'chruinne-cèilidh neo-chrìochnach chan eil dad sam bith ann do-dhèanta agus neo-choltach.

Beachd Tùsail

Thug luchd-fiosaig air an 19mh agus an 20mh linn grunn bheachdan bunaiteach aig an àm seo, ach bha a 'bheachd aig "eanchainn Boltzmann" (inntinn a' chruinne-cè) a 'dol thairis air a h-uile gin dhiubh, a' toirt a-steach gu bheil aonadan làn-fhoghlamach agus mothachail air an cruthachadh gu dòigheil ann an àite a-muigh. Tha seo uile a 'toirt ùine mhòr.

Boltzmann eanchainn - tha e taisbeanadh gu bheil an cruinne-cè a tha an-chuingealaichte seirbheis beatha. Bidh a 'chuid as motha de mhodalan den àm ri teachd a' toirt a-mach gum bi e a 'leudachadh gu bràth.

An Cruinne-tìre Beò: Brains of Boltzmann

Tha cuideachd a 'bheachd gum faod àireamh neo-chrìochnach de na h-oilthighean a bhith ann. Tha na h-uile h-uile sin cuideachd ag àrdachadh gu cunbhalach aig ìre iongantach. Tha teòiridh an multiverse fhathast connspaideach, seach gu bheil e duilich a dhearbhadh air sgàth cho duilich 'sa tha e. Tha an cruinne-beatha beò na bhriseadh-dùil mu aonadan mothachail a tha air an dèanamh bho atharrachaidhean air thuaiream ann an innealan spàs is ùine.

Tha seo a 'ciallachadh gu bheil rèiteachaidhean stochastic aig ìre an entropaidh (mì-òrdugh) anns a' Chinne-daonna comasach air rudeigin a dhèanamh duilich ma tha ùine gu leòr ann. Nochd am physaig 19mh linn, Ludwig Boltzmann, airson a 'chiad uair gu bheil seo dualtach bho thaobh matamataigeach.

Sgaoileadh

Tha an Infinite World, far am faod rèiteachaidhean gràineagan air thuaiream a bhith a 'nochdadh agus a' dol à sealladh gu neo-eisimeileach, le eanchainn chruaidh a 'seòladh ann an àite a-muigh - tha seo cho duilich a thuigsinn, oir tha e a' crìochnachadh air ìre iongantach le beachdan mìorbhaileach mun t-saoghal seo.

Tha rud air a thaghadh air thuaiream anns a 'chruinne-cè, a tha aig an inntinn, nas dualtaiche a bhith mar thoradh air iomadachadh na toradh an atharrachaidh. Is e seo an paradocs. Faodar an eanchainn Boltzmann a lorg a-mach le nas lugha de choltasachd na toradh an atharrachaidh, seach gu bheil dùmhlachd coltachd toradh adhartais nas àirde na sin.

A rèir luchd-saidheans, tha mothachadh na dhuilgheadas a chaidh a chruthachadh mar thoradh air a bhith ag eadar-obrachadh mòran de na h-eileamaidean sìmplidh. Tha daonna eanchainn a tha a 'neuron gu bheil gach neach a tha mu 86 billean.

Mar a dh'fhaodas coimpiutair àireamhachadh sìmplidh a chleachdadh gus siostaman toinnte a thogail, mar sin bidh an eanchainn a 'togail ghnìomhan agus chuimhneachan mar thoradh air eadar-obrachadh neurons. Agus mar sin àraid Boltzmann eanchainn tuilleadh smaoinich deuchainn a dhealbhadh gus a thilgeadh teagamh air a 'daonna barailean mu structar an cruinne-cè. Agus mar a tha a 'mhòr-chuid de dheuchainnean a tha a' toirt buaidh air neo-chrìochnach agus mòr-fhàsachd, tha e gu math nas sìmplidhe.

Tha an t-àm a dh 'fhalbh na dhuilgheadas

Thathas ag ràdh gu bheil eanchainn Boltzmann a 'toirt cuimhne air cuimhneachain agus eòlas a chaidh seachad. Tha an neach a 'creidsinn gu bheil an eòlas cruinnichte de luchd-saidheans a' toirt seachad fianais làidir gu robh an saoghal a 'nochdadh mar thoradh air a' Bharc Mhòr. Tha a h-uile dàta deuchainneach airson gach saidheans air a chuimhneachadh.

Na gabh beachd air teòiridh Boltzmann mar argamaid ion-fhillte. Gu ruige seo, tha saidheans aig a bheil fianais gu leòr gus cnuasachadh air teòiridhean iongantach. Ach chan eil mòran de na barailean bunaiteach agus inntinneach.

Beachd innleachdach

Faodaidh tu feuchainn ri bhith a 'smaoineachadh fad greiseag gum bi an cruinne-cè (na h-eanchainn Boltzmann na rud a tha air a chruthachadh gu neo-chruthach) a' tighinn gu cothrom teirmeach. Bho thaobh an stèisein mhòilcileach, tha cothromachd fiùghantach. Tha an gas, mar eisimpleir, air a sgaoileadh gu cothromach anns an àite a tha ri fhaotainn dha. Ge-tà, faodaidh gluasad gluasadach dealain gluasad air adhart gu momentarily gu stàit nas dlùithe ann an aon àite agus nach eil cho co-chòrdail ris an fhear eile.

Tha atharrachaidhean nas motha ann cuideachd. Faodaidh cus iomadachadh casgachadh gas a thoirt gu buil. Tha coltas ann gun tèid co-èiteachadh mar sin a dhèanamh beag. Faodaidh an tomhas àbhaisteach gas 1,024 molecol a ghluasad gu neo-eisimeileach bho chèile. Tha an coltachd gu bheil iad uile ann an aon àite iongantach agus iongantach, ach bho thaobh fiosaigeach chan eil e cho dona.

Ach dè ma bha an cruinne-cruinne neo-chrìochnach, far a bheil ùine ann airson iomadachadh air thuaiream? An uairsin, aig an àm cheart, faodaidh rud sam bith èirigh san àite cheart, co dhiubh is e daoine, beathaichean, innealan no an supermind coitcheann a th 'ann. Mar a bha am fiosaig ainmeil agus athair an teirmodynamics Ludwig Boltzmann a 'creidsinn, tha a h-uile dad comasach ann am cruinne-cruinne neo-chrìochnach.