Что такое энтропия? в физическом смысле, а не в философском или религиозном или политическом

Answer 1

Да, вопрос хорош! Все уже давно страдают, пытаясь понять, для чего и где энтропия нужна, что она выражает.

1. Точно можно сказать, что при анализе работы паровой машины она работает и потому нужна.

2. С Клодом Шенноном, который применил ф-лы для паровой машины к информации, поскольку ничего другого придумать не смог — не было в 1940 г. достойных примеров, не то, чтобы не согласны, но дали еще три разных подхода к информации и нашли примеры, не укладывающиеся в паровую машину.

3. Вобще-то, энтропия хаоса равна нулю: ничего из него не получишь полезного. По крайней мере энергию. Как только из системы можно что-то получить, е энтропия становится с математической точки зрения отрицательной и по мере нарастания хаоса растет, стремясь к тому же нулю. Так, живые существа, тоже стремящиеся сами по себе к хаосу (идет рост энтропии) , понижают е с помощью питания и обмена веществ, сбрасывая разницу в окружающе пространство и тем самым повышая его энтропию (переводят в хаос) .

4. Отсюда и появилось понятие "тепловой смерти" Вселенной.

5. С точки зрения информации хаос и идеальный порядок (бесконечный пол, уложенный плиткой) несут в себе ноль информации, почему для передачи шифрованных сигналов и используются шумы, имеющие бесконечное множество реализаций — ни один шум, если он эргодинный (теорема А. Я. Хинчина) , не похож ни на какой другой. Правда, такие шумы, несущие в себе шифрованную информацию, как и ряд других, называются шумоподобными.

6. Несмотря на то, что в шуме нет иформации и потому его энтропия равна нулю (здесь она определяется как двоичный логарифм вероятности угадывания следующего состояния) , связист за передачу такого шума возьмет плату тем больше, чем боле точно он этот шум передаст/примет. Вот за передачу синуса — бесконечного во времени и тоже не несущего в себе информации — он должен бы ничего не взять. Но возьмет: он же человек, ему надо постоянно понижать собственную энтропию (питаться) , вот он е и понизит за счет повышения энтропии того неуча, который решит тот синус передавать.

7. И последне: между информацией (идеальный объект, т. е. нематериальный, отсутствующий в нашем мире) и энергией (материальный объект) в некоторых опытах найдена связь:

1 бит информации = 3*10