примеры энтропии в жизни
Как работает энтропия в вашей жизни?
Закон Мерфи гласит: «Все, что может пойти не так, пойдет не так».
Это заявление описывает раздражающую тенденцию жизни доставлять неприятности и все усложнять. Кажется, что проблемы возникают сами по себе и лезут отовсюду, а их решение отнимает у нас все время и энергию. Кажется, жизнь с каждым днем становится все более сложной и постепенно превращается в хаос, как бы мы ни старались сделать ее простой и структурированной.
Вопрос: почему?
Закон Мерфи – просто поговорка, но она отражает одну из великих сил Вселенной. Эта сила настолько важна, что пронизывает все, что нас окружает. И это приводит к возникновению проблем и беспорядку. Эта сила управляет нашими жизнями: энтропия.
Что такое энтропия?
Представьте, что вы берете коробку с паззлами и высыпаете их на стол. Теоретически возможно, что все элементы при этом встанут на свои места и составят законченную картину. На самом деле шансы этого стремятся к нулю. Чтобы получилась готовая картина, каждый элемент должен упасть в нужное место. Но есть только одно возможное состояние, при котором элементы становятся частью картины и бесконечное количество состояний, когда они находятся в беспорядке.
Если вы строите замок из песка на пляже, то через несколько дней его там не будет. Есть только одна комбинация песчинок, которая похожа на ваш замок и бесконечное количество комбинаций, которые на него не похожи. Опять же, теоретически вода и ветер могут выстроить песчинки в форме вашего замка, но вероятность того, что они разбросают песок хаотично, астрономически выше.
Таким образом, энтропия – это мера беспорядка. А беспорядочных вариаций несоизмеримо больше, чем упорядоченных.
Почему энтропия важна для вашей жизни?
Вот что важно знать: энтропия всегда увеличивается с течением времени.
Терять порядок – естественная тенденция вещей. Предоставленная самой себе жизнь всегда будет становиться менее структурированной. Замки из песка будут смыты водой. Сады будут захвачены сорняками. Древние руины разрушатся. Машины начнут ржаветь. Люди – стареть. Даже горы с годами разрушаются. Это неизбежно – все становится менее четким и организованным.
Без усилий беспорядок нарастает
Прежде, чем вы впадете в депрессию, скажу, что есть хорошие новости.
Вы можете сопротивляться энтропии. Вы можете собрать паззлы, прополоть сад, навести порядок в шкафу и объединить отдельных людей в сплоченную команду.
Но, поскольку Вселенная естественным образом стремится к хаосу, вам придется расходовать энергию на создание и поддержание стабильности, структуры и простоты. Хорошие отношения требуют заботы и внимания. Чистые дома требуют уборки и контроля. Продуктивные команды требуют общения и сотрудничества. Без усилий все рассыплется, как песочный замок.
Примеры энтропии в повседневной жизни
Закон энтропии помогает объяснить многие загадки и проблемы в нашей повседневной жизни.
Почему вы уникальны
Атомы, составляющие ваше тело, могли быть организованы бесконечным количеством способов и почти все они не привели бы к какой-либо форме жизни. С математической точки зрения вы как человек и личность – крайне маловероятное событие. Но вы есть.
Почему искусство прекрасно
Художники и прочие творцы создают такую форму порядка и симметрии, которая никогда не возникла бы сама по себе. Количество красивых комбинаций, созданных с помощью красок, слов или нот, несоизмеримо меньше, чем общее возможное их количество.
Почему брак сложен
Всем известны вступительные строки «Анны Карениной»: «Все счастливые семьи похожи друг на друга; каждая несчастливая семья несчастлива по-своему».
Есть много причин, по которым брак может потерпеть неудачу – финансовые трудности, проблемы с детьми, отношения с другими родственниками, конфликты ценностей, отсутствие доверия и т. д. Дефицит в любой из этих областей может разрушить семью.
Чтобы брак был счастливым, нужна определенная степень порядка в каждой. Счастливые семьи похожи, потому что имеют одинаковую структуру. В несчастливых семья беспорядок возникает по-разному.
Почему не раскрываются таланты
Вы обладаете уникальным набором талантов, навыков, знаний, интересов и опыта. Но вы живете в обществе и культуре, которые не были созданы с учетом ваших конкретных способностей. Учитывая то, что мы знаем об энтропии – каковы шансы, что среда, в которой вы выросли, будет оптимальной для раскрытия ваших способностей?
Очень маловероятно, что жизнь предоставит вам ситуацию, которая идеально соответствует вашим сильным сторонам. Из всех возможных сценариев, с которыми вы можете столкнуться, гораздо более вероятен тот, который не соответствует вашему набору талантов на 100%.
Энтропия дает хорошее объяснение тому, что закон Мерфи, кажется, встречается на каждом шагу. Способов, которыми что-то может «пойти не так», неисчислимое множество, в то время как вариант, идеально соответствующий всем условиям, только один.
Проблемы в жизни возникают не из-за фаз луны или высшей силы, замышляющей что-то против вас. Это просто вопрос вероятности.
Энтропия — что это такое: объяснение термина простыми словами
Что такое энтропия? Этим словом можно охарактеризовать и объяснить почти все процессы в жизни человека (физические и химические процессы, а также социальные явления). Но не все люди понимают значение этого термина и уж тем более не все могут объяснить, что это слово значит. Теория сложна для восприятия, но если добавить в неё простые и понятные примеры из жизни, то разобраться с определением этого многогранного термина будет легче. Но обо всём по порядку.
Энтропия: определение и история появления термина
История появления термина
Энтропия как определение состояния системы была введена в 1865 году немецким физиком Рудольфом Клаузиусом, чтобы описать способность теплоты превращаться в другие формы энергии, главным образом в механическую. С помощью этого понятия в термодинамике описывают состояние термодинамических систем. Приращение этой величины связано с поступлением тепла в систему и с температурой, при которой это поступление происходит.
Определение термина из Википедии
Этот термин долгое время использовался только в механической теории тепла (термодинамике), для которой оно вводилось. Но со временем это определение перешло в другие области и теории. Существует несколько определений термина «энтропия».
Википедия даёт краткое определение для нескольких областей, в которых этот термин используется:«Энтропия (от др.-греч. ἐντροπία «поворот»,«превращение») — часто употребляемый в естественных и точных науках термин. В статистической физике характеризует вероятность осуществления какого-либо макроскопического состояния. Помимо физики, этот термин широко используется в математике: теории информации и математической статистике».
Виды энтропий
Этот термин используется в термодинамике, экономике, теории информации и даже в социологии. Что же он определяет в этих областях?
В физической химии (термодинамике)
Основной постулат термодинамики о равновесии: любая изолированная термодинамическая система приходит в равновесное состояние с течением времени и не может из него выйти самопроизвольно. То есть каждая система стремится в равновесное для неё состояние. И если говорить совсем простыми словами, то такое состояние характеризуется беспорядком.
Энтропия — это мера беспорядка. Как определить беспорядок? Один из способов — приписать каждому состоянию число вариантов, которыми это состояние можно реализовать. И чем больше таких способов реализации, тем больше значение энтропии. Чем больше организованно вещество (его структура), тем ниже его неопределённость (хаотичность).
Абсолютное значение энтропии (S абс.) равно изменению имеющейся у вещества или системы энергии во время теплопередачи при данной температуре. Его математическая величина определяется из значения теплопередачи (Q), разделённого на абсолютную температуру (T), при которой происходит процесс: S абс. = Q / T. Это означает, что при передаче большого количества теплоты показатель S абс. увеличится. Тот же эффект будет наблюдаться при теплопередаче в условиях низких температур.
В экономике
В экономике используется такое понятие, как коэффициент энтропии. С помощью этого коэффициента исследуют изменение концентрации рынка и её уровень. Чем выше значение коэффициента, тем выше экономическая неопределённость и, следовательно, вероятность появления монополии снижается. Коэффициент помогает косвенно оценить выгоды, приобретённые фирмой в результате возможной монопольной деятельности или при изменении концентрации рынка.
В статистической физике или теории информации
Информационная энтропия (неопределённость)— это мера непредсказуемости или неопределённости некоторой системы. Эта величина помогает определить степень беспорядочности проводимого эксперимента или события. Чем больше количество состояний, в которых может находиться система, тем больше значение неопределённости. Все процессы упорядочивания системы приводят к появлению информации и снижению информационной неопределённости.
С помощью информационной непредсказуемости можно выявить такую пропускную способность канала, которая обеспечит надёжную передачу информации (в системе закодированных символов). А также можно частично предсказывать ход опыта или события, деля их на составные части и высчитывая значение неопределённости для каждой из них. Такой метод статистической физики помогает выявить вероятность события. С его помощью можно расшифровать закодированный текст, анализируя вероятность появления символов и их показатель энтропии.
Существует такое понятие, как абсолютная энтропия языка. Эта величина выражает максимальное количество информации, которое можно передать в единице этого языка. За единицу в этом случае принимают символ алфавита языка (бит).
В социологии
Здесь энтропия (информационная неопределённость) является характеристикой отклонения социума (системы) или его звеньев от принятого (эталонного) состояния, а проявляется это в снижении эффективности развития и функционирования системы, ухудшении самоорганизации. Простой пример: сотрудники фирмы так сильно загружены работой (выполнением большого количества отчётов), что не успевают заниматься своей основной деятельностью (выполнением проверок). В этом примере мерой нецелесообразного использования руководством рабочих ресурсов будет являться информационная неопределённость.
Энтропия: тезисно и на примерах
Пример 1. Программа Т9. Если в слове будет небольшое количество опечаток, то программа легко распознает слово и предложит его замену. Чем больше опечаток, тем меньше информации о вводимом слове будет у программы. Следовательно, увеличение беспорядка приведёт к увеличению информационной неопределённости и наоборот, чем больше информации, тем меньше неопределённость.
Пример 2. Игральные кости. Выкинуть комбинацию 12 или 2 можно только одним способом: 1 плюс 1 или 6 плюс 6. А максимальным числом способов реализуется число 7 (имеет 6 возможных комбинаций). Непредсказуемость реализации числа семь самая большая в этом случае.
Пример. Н2О (всем известная вода) в своём жидком агрегатном состоянии будет обладать большей энтропией, чем в твёрдом (лёд). Потому что в кристаллическом твёрдом теле каждый атом занимает определённое положение в кристаллической решётке (порядок), а в жидком состоянии у атомов определённых закреплённых положений нет (беспорядок). То есть тело с более жёсткой упорядоченностью атомов имеет более низкое значение энтропии (S). Белый алмаз без примесей обладает самым низким значением S по сравнению с другими кристаллами.
Пример 2. Чем выше порядок на рабочем столе, тем больше информации можно узнать о вещах, которые на нём находятся. В этом случае упорядоченность предметов снижает энтропию системы «рабочий стол».
Пример 3. Информация о классе больше на уроке, чем на перемене. Энтропия на уроке ниже, так как ученики сидят упорядочено (больше информации о местоположении каждого ученика). А на перемене расположение учеников меняется хаотично, что повышает их энтропию.
Пример. При реакции щелочного металла с водой выделяется водород. Водород-это газ. Так как молекулы газа движутся хаотично и имеют высокую энтропию, то рассматриваемая реакция происходит с увеличением её значения. То есть энтропия химической системы станет выше.
В заключение
Если объединить всё вышесказанное, то получится, что энтропия является мерой беспорядка или неопределённости системы и её частей. Интересен тот факт, что всё в природе стремится к максимуму энтропии, а человек — к максимуму информации. И все рассмотренные выше теории направлены на установление баланса между стремлением человека и естественными природными процессами.
Энтропия
«Ничто не строится на камне, всё на песке, но долг человеческий строить, как если бы камнем был песок…»
Хорхе Луис Борхес
Фрагменты Апокрифического Евангелия
Закон Мерфи гласит: «Всё, что может пойти не так, пойдёт не так».
Проблемы возникают в нашей жизни и делают её сложнее — об этой раздражающей тенденции говорит закон Мерфи. Кажется, что проблемы возникают естественным образом, сами по себе, а решения всегда требуют нашего внимания, энергии и усилий. Кажется, жизнь никогда просто так не срабатывает в нашу пользу. Во всяком случае, наши жизни становятся более сложными и постепенно приходят в беспорядок, вместо того, чтобы оставаться простыми и структурированными.
Закон Мерфи — это всего лишь поговорка, которую люди бросают мимоходом в разговоре, но она связана с одной из великих сил нашей вселенной. Эта сила настолько фундаментально важна для устройства нашего мира, что она пронизывает почти все наши устремления и усилия. Она обусловливает многие проблемы, с которыми мы сталкиваемся, и ведёт к беспорядку. Это единственная сила, которая правит жизнью всех и каждого: Энтропия.
Что такое энтропия и почему она важна?
Что такое энтропия? Вот простой способ представить себе её:
Представьте, что вы берете коробку с кусочками головоломки и выбрасываете их на стол. Теоретически возможно, что каждый кусочек упадет на своё место, и они создадут собранную головоломку, как только вы выбросите их из коробки. Но на самом деле этого никогда не бывает.
Просто потому, что шансы в подавляющем большинстве против такого результата.
Каждая часть должна была бы попасть в нужное место, чтобы создать завершенную головоломку.
Существует только одно возможное состояние, когда каждая часть находится на своем месте, иными словами, все части упорядочены.
Но. И это – ключевой момент в данной аналогии. Существует почти бесконечное число состояний, где части головоломки находятся в беспорядке.
Математически говоря, упорядоченный результат чрезвычайно маловероятен.
Точно так же, если вы построите песчаный замок на пляже и вернётесь через несколько дней, его больше не будет.
Существует только одна комбинация частиц песка, которая похожа на ваш песчаный замок. Между тем, существует почти бесконечное количество комбинаций, которые не похожи на него.
Опять же, теоретически, ветер и волны могут переместить песок вокруг и создать форму вашего песчаного замка. Но на практике этого никогда не бывает. Шансы, что песок будет разбросан в случайным образом, астрономически велики. (1)
Примечание автора (1). Снимаю шляпу перед Брайаном Коксом.
Я впервые услышал о примере песчаного замка из его телесериала «Чудеса Вселенной».
Эти простые примеры отражают суть энтропии. Энтропия — это мера неупорядоченности.
И всегда, в любой сфере жизни есть гораздо больше беспорядочных вариантов, чем упорядоченных.
Почему энтропия имеет значение для нашей жизни?
Вот очень важное свойство энтропии: она всегда увеличивается с течением времени.
Это естественная тенденция вещей утрачивать упорядоченность.
Предоставленная самой себе, жизнь всегда становится менее структурированной.
Песчаные замки смываются.
Сорняки обгоняют сады.
Древние руины всё больше разрушаются.
Машины ржавеют.
Люди постепенно стареют.
По прошествии достаточного времени даже горы разрушаются, а их заостренные края сглаживаются.
Неизбежная тенденция заключается в том, что вещи становятся менее организованными.
Это явление известно как Второй закон термодинамики — одна из основополагающих концепций химии, и это один из фундаментальных законов нашей вселенной.
Второй закон термодинамики гласит, что энтропия замкнутой системы никогда не будет уменьшаться. (2)
Примечание автора (2). Закрытой называется такая система, которая не получает никакой энергии извне.
Другими словами, если вы не добавляете внешнюю энергию, чтобы поддерживать порядок,
то естественная тенденция любой замкнутой системы — становиться более беспорядочной.
Великий британский ученый Артур Эддингтон утверждал: «Закон, согласно которому энтропия всегда увеличивается, занимает, я думаю, наивысшую позицию среди законов Природы. Если кто-то указывает вам, что ваша излюбленная теория о вселенной находится в противоречии с уравнениями Максвелла, что ж, тем хуже для уравнений Максвелла. Если обнаруживается, что она противоречит наблюдениям — ну и ладно, эти экспериментаторы иногда могут и накосячить. Но если ваша теория окажется в противоречии со Вторым законом термодинамики, я не могу дать вам никакой надежды. Она потерпит крах в глубочайшем унижении». (3)
Примечание автора (3). «Природа физического мира» (1915), глава 4.
В конечном счете, ничто не ускользает от Второго Закона Термодинамики. «Сила тяги» энтропии неумолима. Всё распадается. Беспорядок всегда увеличивается.
Таким образом, получается, что если не прилагать усилий, жизнь неизбежно утрачивает упорядоченность.
Не спешите расстраиваться, есть хорошие новости.
Вы можете противостоять «силе тяги» энтропии.
Вы сможете собрать разбросанную головоломку.
Вы сможете вытащить сорняки из вашего сада.
Вы сможете очистить грязную комнату.
Вы сможете организовать людей в сплоченную команду. (4)
Примечание автора (4). Для педантов от науки: да, вы не сможете обратить энтропию в дальней перспективе. Миллиарды лет спустя каждый атом во Вселенной неизбежно будет разбросан и распределен таким образом, чтобы энтропия была максимизирована, и ничто не будет упорядочено. Но в краткосрочной перспективе мы можем создать локальные области порядка в нашей жизни.
Но поскольку вселенная естественным образом скользит к беспорядку, вы должны вложить энергию, чтобы создать стабильность, структуру и простоту.
Успешные отношения требуют заботы и внимания.
Успешные дома требуют уборки и обслуживания.
Успешные команды требуют общения и сотрудничества.
Без приложения усилий все будет распадаться.
Принятие этого факта или его непринятие – вот начало начал для каждого из нас…
От этого будет зависеть ВСЁ в нашей жизни: от телесного здоровья, до социальной успешности и творческой самореализации.
Примечание автора (5). Как отметил известный ученый Стивен Пинкер,
«Второй закон определяет конечную цель жизни, разума и человеческого стремления:
привести в действие энергию и информацию, чтобы сдержать волну энтропии и создать убежища благодатного порядка».
См. «Второй закон термодинамики» Стивена Пинкера.
Поддержание организации в условиях хаоса даётся непросто. По словам Ивона Шуинара, основателя Патагонии: «Самое сложное в мире — упростить вашу жизнь, потому что всё тянет вас к тому, чтобы быть всё более сложным».
Энтропия всегда будет возрастать сама по себе. Единственный способ снова сделать вещи упорядоченными — это добавить энергию. Порядок требует усилий. (6)
Примечание автора (6). Интересно, что именно так возникли первые формы жизни.
Когда Солнце палило землю, оно обеспечивало дополнительную энергию, необходимую для образования молекул в структуры,
которые могли бы противостоять хаосу энтропии.
Дополнительная энергия помогала первым формам жизни поддерживать порядок.
Энтропия в повседневной жизни
Энтропия помогает объяснить многие таинственные вещи из нашей повседневной жизни.
Почему жизнь замечательна
Рассмотрим человеческое тело.
Набор атомов, составляющих наше тело, может быть организован бесконечным множеством способов, и почти все они не ведут к какой-либо форме жизни. Математически говоря, шансы в подавляющем большинстве против нашего присутствия в мире. Мы — очень маловероятная комбинация атомов. И все же, вот мы здесь. Это действительно замечательно.
Во Вселенной, где энтропия правит балом, присутствие жизни с такой организацией, структурой и стабильностью ошеломительно.
Почему искусство прекрасно
Энтропия предлагает хорошее объяснение того, почему искусство и красота настолько эстетичны.
Художники создают форму порядка и симметрии, которая, скорее всего, Вселенная никогда не будет генерировать сама по себе. Это так редко встречается в грандиозной схеме возможностей.
Количество красивых комбинаций намного меньше, чем общее количество комбинаций. Точно так же, когда мы видим симметричное лицо, это редкое и красивое зрелище, тогда как существует так много по-разному асимметричных лиц.
Красота редка и маловероятна во вселенной беспорядка. И это дает нам повод для защиты искусства. Мы должны охранять его и относиться к нему как к чему-то священному.
[МК] Не споря с автором по мелочам, скажу, что примеры, им приводимые, видятся мне не проявлениями Энтропии,
а проявлениями противодействующей ей столь же могущественной силы — Творения.
То, что вселенная не стала беспорядочной россыпью атомов, то, что в ней существуют звёзды,
все живые существа, мы с вами, вещи, сделанные людскими руками — это результат целенаправленных усилий Творения,
проявленного через через Творца — Вселенную и через творца – человека.
Почему брак — сложная штука
Одна из самых известных первых строк в мировой литературе — это строка из романа “Анна Каренина” Льва Толстого: «Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему.»
Есть множество причин, по которым брак может потерпеть неудачу — финансовый стресс, проблемы с воспитанием, полоумные родственники со стороны партнера по браку, конфликты в основных ценностях, отсутствие доверия, супружеская неверность и т.д. Недостаточность в любой из этих областей может привести к крушению семьи.
Однако, чтобы быть счастливым, нам нужна определенная степень успеха в каждой из этих областей. Таким образом, все счастливые семьи похожи, потому что все они имеют сходную структуру. Беспорядок может возникнуть множеством разных способов, но порядок — лишь немногими способами.
Почему «оптимальные жизни» созданы, а не открыты
У вас есть сочетание талантов, навыков и интересов, характерных для вас. Но вы также живете в более широком обществе и культуре, которые не были разработаны с учетом ваших конкретных способностей. Учитывая то, что мы знаем об энтропии, каковы, по вашему мнению, шансы, что окружающая среда, в которой вы выросли, также является оптимальной средой для ваших талантов?
Очень маловероятно, что жизнь представит вам ситуацию, которая идеально соответствует вашим сильным сторонам. Из всех возможных сценариев, с которыми вы могли столкнуться, гораздо вероятнее, что вы столкнетесь с тем, что не соответствует вашим талантам.
Эволюционные биологи используют термин «условия несоответствия», чтобы описать ситуации, когда организм не подходит для состояния, с которым он сталкивается. У нас есть общие фразы для условий несоответствия: «как рыба из воды» или «с ножом против пистолета». Очевидно, что, когда вы находитесь в состоянии несоответствия, сложнее добиться успеха, быть полезным и выиграть.
Вероятно, вы столкнетесь с условиями несоответствия в своей жизни. По крайней мере, жизнь не будет оптимальной — может быть, вы не выросли в оптимальной культуре для своих интересов, возможно, вы учились не тому предмету или занимались не тем видом спорта, возможно, вы родились не в то время в истории. Гораздо более вероятно, что вы живете в состоянии несоответствия, чем в хорошо подобранном для вас состоянии.
Зная это, вы должны взять на себя ответственность за создание своего идеального образа жизни. Вы должны превратить условия несоответствия в условия, хорошо совпадающие с вами. Оптимальные жизни созданы, а не открыты. (7)
Примечание автора (7).
Есть ещё одна связанная догадка.
Вероятно, вам следует прекращать заниматься вещами, в которые вы вовлечены, быстрее, чем вы это делаете.
Всегда есть риск, что вы оставите затею слишком рано, но из всех возможных вещей, которыми вы можете заниматься, в которые вы можете вкладываться,
маловероятно, что вы в настоящее время занимаетесь чем-то наилучшим для вас. Таким образом, если результаты не приходят легко, идите дальше.
Закон Мерфи в применении ко Вселенной
Наконец, вернемся к Закону Мерфи: «Все, что может пойти не так, пойдет не так».
Энтропия даёт хорошее объяснение тому, почему Закон Мерфи так часто проявляется в жизни. Существует больше тех путей, которыми всё может пойти не так, как надо. Трудности жизни не происходят потому, что планеты не так размещены или потому, что какая-то космическая сила замышляет против вас. Это просто энтропия в действии. Как сказал один ученый, «Энтропия подобна закону Мерфи, примененному ко всей вселенной». (8)
Примечание автора (8). Galileo’s Finger by Peter Atkins.
Никто не виноват, что в жизни существуют проблемы. Это просто закон вероятности. Существует много неупорядоченных состояний и лишь небольшое количество упорядоченных. Учитывая шансы против нас, замечательно не то, что в жизни существуют проблемы, а то, что мы можем их решить.