Термодинамикалық және ақпараттық энтропия қазақша

Үшін қандай да бір түрде сипаттау реттілікті кез-келген жүйе, ядрошы қажет болды енгізілсін шамасын, функциясын жүйесінің жай-күйін болар еді описывала оның реттілікті, дәрежесі мен параметрлері тәртібін, самоорганизованность.
Грек тілінен entropia — бұрау, айналдыру. Энтропия ұғымы алғаш рет қолданысқа енгізілген болатын термодинамика анықтау үшін шаралар қайтымсыз шашырау энергиясы. Энтропия кеңінен басқа да салаларда қолданылады ғылым: статистикалық физика шарасы ретінде ықтималдық жүзеге асыру қандай да бір макроскопического жай-күйін; теориясы ақпарат — шара белгісіздік қандай да бір тәжірибені (сынақ), ол болуы мүмкін әр түрлі нәтижелері. Барлық осы түсіндірілуі энтропия бар терең ішкі байланыс.
Энтропия — бұл функциясы жай-күйін, яғни кез келген жағдай болады салыстыруға әбден белгілі (дәлдігі дейін тұрақтылар — бұл белгісіздік жиналады уағдаластық бойынша, бұл абсолюттік нөлдік энтропиясы да нольге тең) мәні энтропия.

Үшін қайтымды (тең салмақты) процестер орындалады келесі математикалық теңдік (тергеу деп аталатын теңдік Клаузиуса)
dQ — подведенная жылуы,T — температура, A және B — күйін, SA және SB — энтропия, тиісті осы состояниям (мұнда қаралады процесс көшу жай-күйін Ал жағдайы)
Үшін қайтымсыз процестер теңсіздік орындалады туындайтын деп аталатын теңсіздікті Клаузиуса

Сондықтан энтропия адиабатически оқшауланған (жоқ жеткізу немесе бөлу жылу) жүйелері кезінде қайтымсыз процестерге ғана өседі.
Пайдалана отырып түсінік Клаузиус энтропия (1876) дал неғұрлым жалпы тұжырымын 2-ші термодинамиканың: нақты (қайтымсыз) адиабатических процестерде энтропия артады жетіп, барынша маңызды жай-күйі, тепе-теңдік (2-ші термодинамиканың абсолютті болып табылмайды, ол бұзылады кезінде флуктуациях).
Бұл функциясы жай-күйін, дифференциалом болып dQ/T, деп аталады энтропией және деп белгіленеді, әдетте S.
.
Айта кету керек, әділеттілік осы білдіру үшін толық дифференциалды энтропия дәлелденген жоғары тек қайтымды процестер идеал газ.
Сонымен қатар энтропия S анықталады логарифмом санының микросостояний, олар арқылы іске асырылуда қарастырылатын макросостояние, т. е.
, (Больцман формуласы)
мұндағы k – Больцман тұрақты, М — саны микросостояний.
Энтропия жүйенің қандай да бір обратимом процесінде өзгереді әсерінен сыртқы жағдайлардың әсер етуші жүйесі. Әсер ету механизмі сыртқы жағдайларды энтропию мыналардан тұрады. Сыртқы жағдайлар айқындайды микросостояния қол жетімді жүйесі, және олардың саны. Шегінде қол жетімді оған микросостояний жүйесі жетеді равновесного жай-күйін, ал энтропия – тиісті маңызы бар. Нәтижесінде мәні энтропия керек өзгерісіне сыртқы жағдайлар жетіп, барынша маңызы бар қаланың, үйлесімді сыртқы жағдайлары.
Неғұрлым қатты тәртіпке келтірілген жүйесі, аз саны микросостояний, жүзеге асырылатын макросостояние.
Делік, мысалы, бұл барлық атомдар бекітілген белгілі бір жерлерде. Сонда бір ғана микросостояние, ал оған тиісті энтропия нөлге тең болады. Көп микросостояний саны көп разупорядочена жүйесі. Сондықтан энтропия шарасы болып табылады упорядоченности. Жағдайы энтропия тепе-теңдік жетеді өзінің ең жоғары маңызы бар, өйткені тепе-теңдік бар неғұрлым ықтимал жағдайы, үйлесімді тіркелген жағдайлары және, демек, болып табылады макросостоянием арқылы жүзеге асырылатын барынша санының микросостояний. Әлбетте, бұл жүйе берілген ең өзіне бағытта қозғалады равновесного жай-күйін, яғни, энтропия өсе түсуге тиіс ұсынылған ең өзіне жүйесі.
Энтропия анықталады логарифмом санының микросостояний, олар арқылы іске асырылуда макросостояние. Жағдайы энтропия тепе-теңдік жетеді максималды маңызы бар, өйткені артық жүктеменің тең таралуын жай-күйі термодинамикалық ықтималдылығы максималды. Осыдан энтропия оқшауланған ұсынылған ең өзіне жүйесін өсе түсуге тиіс до тех пор, пока не жетеді максималды маңызы бар қаланың, үйлесімді талаптарына.
Айта кету керек, кезінде адиабатическом обратимом процесінде энтропия өзгермейді, себебі адиабатическом кеңейту газ көлемінің ұлғаюы есебінен энтропия ұлғаяды, алайда азайту есебінен температура, ол, бұл жүреді, және ол азаяды және бұл екі үрдістер толығымен өтейді бір-бірін.

Үдерістерінде оқшауланған жүйенің энтропиясы емес убывает, ал процестерде оқшауланбаған жүйелердің энтропиясы алады, өседі, және шығуы, және өзгеріссіз қалуы сипатына байланысты процесс.
Сонымен қатар айта кету керек энтропияның өзгеруі » талдамы. Есептеу негізделеді деп энтропия функциясы болып табылады жай-күйі. Егер жүйе ауысты бір күйден арқылы қайтымсыз процесс, онда қисынды ақыл translate жүйесіне бірінші жай-күйін екінші көмегімен біраз обратимого процесін есептеу керек болып жатқан жағдайда энтропияның өзгеруі. Ол өзгеруіне тең энтропия кезінде необратимом процесінде.
Қарастырайық рөлі энтропия өндірісінде жұмыс принципі Келтен тыйым салады циклдік процесс, оның нәтижесі еді айналдыру нацело біраз санын жылуды жұмысқа жанасу нәтижесінде бір жылу резервуары. Формуласы үшін к. п. д. цикл Карно көрсеткендей, взятое жылғы қыздырғыштың жылу саны тек ішінара мүмкін превращено жұмысқа бір бөлігі, жылу, превращаемая жұмысқа, көп, аз температурасы, тоңазытқыштың. Дене себебі осы болып табылады талаптар термодинамиканың екінші. Себебі энтропия кезінде кез келген процестер тұйық жүйелерде убывает, біраз жылу саны алмайды нацело айналуы жұмысын өйткені, бұл білдірді еді жоғалуы тиісті энтропия қайшы келеді, екінші басында-термодинамика.
Кезде жұмыс тоңазытқышқа берілуі тиіс, кем дегенде, осындай энтропия қандай алынды жылғы қыздырғыштың. Ең жоғарғы к. п. д. қол жеткізіледі обратимой машинада, өйткені бұл жағдайда колоннада спирт іріктеу орнынан тоңазытқышқа беріледі, ең төменгі ықтимал энтропия.

 

Енді қарастырайық басқа қосымша ұғымдар энтропиясы:
Бұрыннан болды байқалмады, бір өзенге екі рет кіруге болмайды. Бізді қоршаған әлем өзгеруде, біздің қоғам өзгереді, және біз, қоғам мүшелері, тек стареем. Өзгерістер необратимы.
Энтропия бастапқыда енгізілген болатын заңдылықтарын түсіндіру үшін жұмыс жылу машиналары. Тар мағынасында, энтропия сипаттайды равновесное жағдайы тұйық жүйесінің үлкен санын бөлшектер.
Әдеттегі түсінуде тепе-теңдік жүйесі дегеніміз жай ғана», — деді. Адам үшін максимум энтропия — бұл бұзылуы. Кез келген бұзылуы арттырады энтропию.
Энтропия тұйық жүйесін необратима. Бірақ табиғатта толығымен жабық жүйелер жоқ. Ал ашық тепе-теңдіксіз жүйелерді дәл анықтау энтропия әзірге белгісіз. Өлшеу энтропию болмайды. Қатаң физикалық заңдар, ол шығарылады. Энтропия алғаш термодинамика сипаттау үшін необратимости жатқан газдардағы процестер.
Көптеген ғалымдар деп санайды емес, феноменологические-термодинамика заңдарын табиғат заңдары, оларды қарайды жеке жағдайы ретінде жұмыс кезінде газбен көмегімен жылу машиналары. Сондықтан, ұсынылмайды кеңейтілген түсіндірме энтропия физика.
Екінші жағынан, мызғымастығын болып жатқан физикалық процестерді және ең біздің өмір – бұл факт. Осы позицияға әбден ақталған пайдалану ұғымдар энтропия бұл физикалық емес пәндерде сипаттау үшін жай-күйі.
Барлық табиғи жүйесін қоса алғанда, адам ағзасы мен адам қоғамдастық болып табылады жабық. Жүйесінің ашықтығы мүмкіндік береді жергілікті түрде азайтуға энтропию есебінен алмасу энергиясымен қоршаған ортамен әкеледі, ретке келтіру және оның құрылымының күрделенуіне.
Адами қоғамдастықтың кез келген түрінде, тайпалар мен топтардың, халықтар мен қоғамдардың, сондай-ақ болып табылады жүйелер. Әрбір адамзат қоғамдастығы өз заңдары, құрылымы мен өзара. Біз туралы айтатын болсақ жалпы қоғамда, шектеп, оның шеңберінде мемлекеттер.
Кез келген қоғам жүйе ретінде сақтауға тырысады, өзін қоршаған әлемде. Бұл үшін бар мемлекеттік, қоғамдық, әлеуметтік және басқа да институттар. Қолдану энтропия сипаттау үшін қоғам орнатуға мүмкіндік береді кейбір жатын орынның шамамен шеңберін, олардың шегінде қоғам ойдағыдай дамып, немесе, керісінше, деградировать.
Қазіргі уақытта көптеген параметрлерді сипаттайтын болса немесе егер қоғам. Бірақ көпшілігі осы параметрлердің, сайып келгенде, азайтатын екі түрлері: сипаттайтын параметрлер ашық демократиялық қоғам, және параметрлері сипаттайтын тоталитарлық жүйесі.
Неге батыстық мемлекеттер қол жеткіздік мұндай впечатляющего прогресс экономикадағы және мемлекеттік құрылысы және айтарлықтай опережают өз дамуында басқа да қоғамдық. Батыс қоғамы үлкен деңгейімен сипатталады ашықтық. Астам ашық жүйе, бір жағынан, жібермейді үшін көп энергия сыртқы әлемнің береді және артық еркіндік дәрежелер өзінің элементтері, екінші жағынан – мүмкіндік береді кетуі «сапасыз» энергия. Осылайша, энтропия жүйесінің азаяды. Бұл ретте жүйесінің құрылымы күрделене түседі, өйткені батыс қоғамында біз байқап отырмыз.
Неғұрлым тұйық қоғамдық жүйеде орын алған кері процестер. Энтропия артады. Қоғамның құрылымы ықшамдалады. Жарқын мысал мұндай жүйе қызмет етеді Солтүстік Корея. Қоғамның құрылымы жеңілдеді дейін үш негізгі элемент – партиялық элита, армия және барлық қалған.
Осылайша, қорытынды жасауға болады, бұл табысты дамуы үшін қоғамның сақтау қажет, кейбір жағдайлар. Ең бастысы, мұндай жағдайлар болып табылады еркіндік элементтері қоғам, т. е…… Еркіндік адам анықтауға болады терминдерімен адам құқықтары, саяси еркіндік, экономикалық мүмкіндіктері. Мәні бұл өзгермейді. Адам құқығы болуы тиіс таңдау еркіндігін мақсаттары мен оларға қол жеткізу жолдарын.
Егер таңдау құқығы адам тым шектеледі, онда қоғамда тоқырау басталады процестер, және ол біртіндеп құрдымға кете бастады. Мысал ретінде келтіруге болады Кеңес Одағы. Таңдау адамның ограничивался идеологиялық қондырғылармен және партиялық тиістілігіне. Табысқа жету, мансап жасауға тыс партияның қиын болды. Соңында, қалды бір мүмкіндігі жылжыту: мектеп, институт комсомол, партия. Партийная принадлежность қажет, табысқа қол жеткізу үшін кез-келген қызмет саласында.
Мұндай нұсқа қоғамдық қарым-қатынастар, сайып келгенде, әкелді оңайлату қоғам құрылымының және кейіннен құлауына. Қоғамның ашықтығы панацея болып табылмайды барлық пәленің, бірақ алғышарттар жасайды одан әрі прогресс.
Демократия — ең үздік басқару жүйесі. Бірақ, шамасы, бұл бірі болып табылады қажетті еркіндік дәрежелер. Кезде егжей-тегжейлі зерттеуге болады вычислить дамыту үшін қажетті саны еркіндік дәрежелерінің. Перебор, сондай-ақ болғаны жақсы. Бұл жағдайда жекелеген бөліктері қоғамның алады тым үлкен тәуелсіздік әкелуі мүмкін, ол ыдырауға бүтін жекелеген тәуелсіз құрайтын.
Сондықтан Батысында байқалады, мұндай үлкен саны нормалары мен ережелерін реттейтін, адам өмірінің барлық саласын. Көптеген нормалар мен заңдарды қажет реттеу үшін, күрделі қоғамның құрылымын сақтау және оның тұтастығын.
Керек сондай-ақ, шатастыруға экономикалық және әскери күш-қуаты мемлекет пен қоғамдық институттар. Жабық қоғам болуы мүмкін қабыршағы түрінде қуатты және мықты мемлекет. Кеңес Одағы дәлел. Мемлекет болып табылып, қоғамға қатысты. Мемлекет исчезать, бірақ адамдар аумағында қалады, және, демек, болып қалады қоғам, ол болмаған жағдайда мемлекет алуы мүмкін жаңа дамуына серпін. Егер ыдырайды қоғам, онда мемлекет мәңгілікке жоғалады. Ресей мемлекеттік құрылымы бірнеше рет өзгерді, бірақ қоғам, видоизменяясь, распадалось.
Пайдалану кезінде түсініктер энтропия заңын білмей мүмкін емес сақтау. Өкінішке орай, ол айтады, егер энтропия, онда убывает болса, онда ол келеді. Прогресс жалпы адамзат және қоғамдық институттарды, атап айтқанда, азаюына әкеледі энтропия. Демек, энтропия адамды қоршаған ортаны өсіп келеді. Бұл әкеледі қаза тапқан табиғат және экологиялық апаттарға.
Жер бетіндегі басқа адам бар басқа өмір. Реакция тірі табиғатты бұзатын әрекеттер адамзат жүйесін мүмкін алуан түрлі: жаңа аурулар мен эпидемиялардың дейін мутант және планетарлық апаттар.

Енді бөлшектеп энтропию ақпараттық аспектіде.
Жақындағанда күрделі жүйелерге пайдаланылады заңдар статистикалық физика.
Осы саладағы физика қолданылуда, атап айтқанда, әрекет шығарылсын феноменологические жылжымалы бөліктер бетіндегі макроскопиялық термодинамика заңдарын келген микроскопической теориясы. Мұндай микроскопической теориясымен мүмкін ньютоновская механика жекелеген бөлшектердің газды немесе кванттық механика. Пайдалана отырып, тиісті статистикалық орта, біз шығару мүмкіндігі жылжымалы бөліктер бетіндегі макроскопиялық шамалар бірі микроскопиялық заңдар. Орталық ұғымымен және бұл жағдайда болып табылады энтропия S. Сәйкес Больцману, ол байланысты саны W түрлі микроскопиялық күйлердің туғызатын бір макроскопическое жүйесінің жай-күйі ара-қатынасы.

Шешуші маңызға ие емес, алған убедительного жауап неге жылжымалы бөліктер бетіндегі макроскопиялық құбылыстар необратимы, дегенмен барлық іргелі заңдар қайтымды. Мысалы, егер бізде ыдыс отырып, молекулалар газ және біз ашамыз клапан үшін газ жете алмады екінші ыдыс болса, онда екеуі де ыдыс бермейтіндіктен, газбен толтырылған немесе одан кем біркелкі. Алайда, кері процесс табиғатта ешқашан байқалады: ешкімге жеткізілген көру үшін, екінші ыдыс лифті өздігінен қозғалып кетуі ентелеуге және барлық молекулалар жиналды бірінші ыдыста.
Қиындықтарға қарамастан, байланысты қатаң негіздеп, необратимости, статистикалық физика мүмкіндік береді түсіндіру бірқатар құбылыстардың неравновесной термодинамиканың сияқты релаксациялық процестер, жылу өткізгіштік, диффузия молекулалардың және т. б.
Пайдалану «деген сөздер «ақпарат» әкеледі көптеген недоразумениям. Бұл байланысты, ол бар әр түрлі мәндер. «Ғылым тілінде бұл сөз пайдаланылады мағынасында «хабар» немесе «мәлімет». Хат, телевизиялық беру немесе басшысы жауапты болады. Бастайық ұғымдар Шенноновской ақпарат, оған сәйкес ақпарат бағаланады қарамастан, оның мағынасы. Орта ақпарат келетін мысалы, бір әріпті кітабында анықталады білдіру
,
мұндағы pj – салыстырмалы жиілігі j-ші әріп.
Shannon пайдаланды мұндай анықтама ақпаратты зерделеу кезінде өткізу қабілеті байланыс арнасы қабілетін ақпаратты да кедергілер болған жағдайда. Шенноновская ақпарат еш байланысты емес мағынасы берілетін сигнал. Оның тұжырымдамасы ақпарат кіреді аспектілері, осмысленность немесе бессмысленность, пайдалылығы немесе бесполезность және т. б. Шенноновская ақпарат жатады тұйық жүйелер. Бар шектеулі резервуар сигналдарды, олардың саны сияқты Z.
Бірі поразительных ерекшеліктерін, кез келген биологиялық жүйе — необычайная жоғары дәрежесі арасындағы үйлестіру оның жекелеген бөліктерінде. Торда бір мезгілде келіседі алуы мүмкін мың метаболикалық процестер. Жануарлардың бірнеше миллион дейін бірнеше миллиард нейрондық және бұлшық жасушаларының өзінің келісілген іс-әрекетпен қамтамасыз етеді координированные қозғалысы, жүректің соғуы, тыныс алу және қан айналымын жақсартады.
Образдарды тану процесі жоғары дәрежелі кооперативтік, сол сияқты сөйлеу және ойлау. Әлбетте, бұл жоғары координированные, когерентные процестер айналады мүмкін тек ақпарат алмасу арқылы, ол тиіс, берілген, қабылданған, маркетинг, болып қайта құрылды жаңа ақпараттың нысанын және қатысу керек арасында ақпарат алмасу әр түрлі бөліктерінде жүйесі және сонымен бірге, әр түрлі иерархическими деңгейлері. Біз rsquo непреложному шығару туралы ақпарат болып табылады шешуші элементі болуының ең.
Ақпарат ұғымы өте күрделі. Сияқты біз көреміз, ол да обретать рөлі өзінше ортаның болуы болып қолдаса, жекелеген бөліктерінде жүйесін — қоршаған ортаны, онда бұл бөлігін алады нақты қатысты ақпаратты, сонымен қатар оларға жұмыс істейтін когерентно, кооперативтік. Және осы деңгейде іс күшіне семантика.
Термодинамиканың екінші бастамасы дейді бізге, бұл тұйықталған жүйелерде құрылымын және металеместер жүйесін неғұрлым біртекті бар, кем дегенде макроскопическом деңгейде. «Микроуровне мүмкін царить толық хаос. Нақ осы себептер бойынша ақпарат мүмкін емес порождаться жүйелерімен жағдайы жылулық тепе-теңдік; тұйықталған жүйелерде соңында белгіленеді жылулық тепе-теңдік. Бірақ жүйесі, тұрған күйінде жылулық тепе-теңдік емес, және ақпаратты сақтауға. Қарастырайық мысал — кітап. Бірінші көзқарас көрінуі мүмкін, ол жылу тепе-теңдік, өйткені біз тіпті аламыз өлшеп, оның температурасын. Алайда, толық жылулық тепе-теңдік кітабы жетеді кейін ғана типографиялық бояу продиффундирует, расплываясь әрбір бетінде көбірек таралады, онда, — бірақ содан кейін мәтін жоғалады.
Осылайша біз многоликость ұғымдар «ақпарат». Менің ойымша, болашақ осы ұғымдар разовьется дәл бөлімінде өзін-өзі ұйымдастыру-күрделі жүйелердің, өйткені синергетикалық бағыт қазіргі уақытта ең перспективалы және малоисследованных.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *