O I n f o r m a c i j i : informacija u teoriji

Studeni 18, 2014

Entropija u termodinamici i informacija

Filed under: J. GLEICK,STARI POSTOVI — by Boris Bo @ 12:58 pm
Tags: , , ,

JAMES GLEICK: Information: A History, a Theory, a Flood (2011) / Entropy and Its Demons

Na koji način shvatiti entropiju, jedan od najneshvatljivijih pojmova moderne znanosti? Ako je pojam informacije u posljednjih šezdesetak godina predstavljao zagonetku per se koja je zadavala te i danas zadaje glavobolje znanstvenicima diljem svijeta, što tek kazati za entropiju koja ‘znanstvene glavobolje’ uzrokuje preko sto pedest godina? Povrh svega, i dalje se zagonetnim čini povlačenje crte jednakosti između pojmova entropije i količine informacija odnosno ‘neizvjesnosti’ koje je u svojoj poznatoj teoriji učinio Claude E. Shannon.

Međutim, ako fizičare pitate za entropiju, odgovorit će vam kako je s njom sve u najboljem redu. Uredno je definirana u sklopu termodinamike i statističke mehanike i njima, dakako, nikako nije jasno što nekome tu još nije jasno?! Za Shannonov i Von Neumannov ispad, koji su čuli od Myron Tribus, ne žele trošiti riječi, premda će termodinamičar Müller 2007. kazati kako ih smatra intelektualnim snobovima, ako je doista točno ono što je Myron Tribus o njima napisala u svom radu Information theory and thermodynamics iz 1964. U tom radu, Myron Tribus piše da su Von Neumann i Shannon za entropiju kazali kako predstavlja pojam koji nitko ne razumije i da je to dobar razlog da ga se poveže s informacijom, jer će se, prema Von Neumannovim riječima, “uvijek zadržati prednost u raspravama“. 🙂

Kao što je rečeno, prije informacijske teorije, u fizici se pojam entropije rabio u dva konteksta poprimajući dva više ili manje svodiva značenja. Jedan je predstavljala termodinamika: entropija se odnosila na energiju koja se nije mogla iskoristiti za (obavljanje) rad(a); J. Gleick u svojoj knjizi pritom naglašava – energija je bila prisutna, ali beskorisna! Na ovom stupnju razumijevanja entropija se, međutim, još ne čini toliko nerazumljivim pojmom.

R. Clausius, koji je pojam entropije uveo u fiziku, prvotno je želio samo mjeriti tu beskorisnu, u okolni prostor, raspršenu energiju. Iznenađenje i čuđenje je nastalo onog trenutka kad se shvatilo da se tu rapršenu energiju, osim za rad, nije više moguće koristiti u energetskim pretvorbama koje predviđa i tumači Prvi zakon termodinamike. Energija entropije ostaje u trajno beskorisnom obliku. R. Clausius  uveo je veličinu prirasta entropije (ΔS) i kazao kako se ona može izraziti kao omjer topline oslobođene u procesu koji obavlja rad i temperature razvijene u tom istom procesu, a zatim dodao rečenicu koju će mnogi kasnije smatrati jednom od najboljih formulacija Drugog zakona termodinamike: entropija svijeta/svemira neprestano raste.

Drugi zakon termodinamike, u svom uobičajenom obliku, zapravo glasi da toplina spontano prelazi s toplijega na hladnije tijelo, ističući pritom kako za taj proces nije potrebno utrošiti nikakav rad.  Ustupak prirode koji se manifestira ovim ničim izazvanim procesom, međutim, mi plaćamo u entropiji. Entropija je cijena koju moramo platiti kako bismo uživali u blagodatima Drugog zakona termodinamike.

U to vrijeme, a radi se već o drugoj polovici 19. stoljeća, fizičari nisu bili zadovoljni sa statusom, ne samo entropije, nego i same topline. Što je bila ta toplina? Fluid, elektromagnetsko zračenje? Nijedno od tog dvoga: toplina je bila posljedica kretanja molekula. Ništa nadnaravno, ništa što bi zahtjevalo uvođenje novog igrača u igru, nekakav svjetlosni eter, flogiston i sl. Ali to je značilo i da su se fizičari morali odvažiti na novi iskorak, put koji će ih odvesti u samo srce materije i energije, tragovima grčkog filozofa Demokrita, do samih molekula, a koji, čini se, do dan danas nisu napustili… [nastavit će se]

Oglasi

Blog pokreće Wordpress.com.

%d bloggers like this: