Я не пытаюсь опровергнуть Второй закон термодинамики, а лишь указываю на собственное недопонимание при рассмотрении процесса образования внутри звезд элементов таблицы Менделеева (более тяжелых чем литий).
Согласно современным представлениям, в первичной Вселенной из элементов таблицы Менделеева существовали лишь водород, гелий и литий. Более тяжелые элементы таблицы Менделеева были порождены позже - в процессе жизнедеятельности звезд, в состав которых входили эти три химических элемента.
Второй закон термодинамики гласит, что в любой замкнутой системе беспорядок всегда возрастает со временем. Другими словами, число состояний беспорядка всегда гораздо больше, чем состояний порядка (упорядоченных состояний).
Величина, характеризующая меру хаоса в системе называется энтропией.
Принято считать что энтропия в замкнутой системе непрерывно растет. Если считать работающую звезду - замкнутой системой (условно, с некоторым незначительным допущением), то возникает парадокс, так как звезда будет генерировать (вероятно за счет гравитации и высокой температуры) из водорода, гелия и лития - новые элементы таблицы Менделеева. А создание подобных элементов - есть упаковывание и упорядочивание материи в более компактный вид по сравнению с независимыми атомами водорода и гелия.
Тем самым порядок будет расти, а беспорядок (хаос = энтропия) будут падать. Выглядит как парадокс.
Выход из возникающего парадокса и его объяснение вижу только в одном - в том что хотя каждые новые элементы таблицы Менделеева компактифицирует материю и снижают энтропию по сравнению с существующими независимо атомами водорода, гелия и лития (из которых они были созданы), рост разнообразия новых (возникших) элементов (до размеров таблицы Менделеева) - делает набор химических элементов во Вселенной шире и тем самым приводит к росту числа возможных комбинаций (росту разнообразия элементов природного ЛЕГО), а следовательно - энтропии. Ведь число новых порождаемых материалов - гораздо больше и комбинация химических реакций растет по комбинаторным законам. Таким образом, если энтропию рассматривать не только как меру хаос, но и как меру разнообразия (в некторотых случаях) - комбинаторное разнообразие - то порождаемое им число состояний снимает проблему. При этом следует использовать вместо = роста хаоса системы = рост хаоса ИЛИ возможных комбинаторных сочетаний элементов системы.
Понятие энтропии распространяется на некоторые минимальные элементы (атомы) находящиеся в тепловом движении. И при этом никто никогда не говорил о том (применительно ко Второму закону термодинамики) что размер этих минимальных частиц может изменяться. Он априори был константой. Но это не так. И если рассматривать Второй закон термодинамики шире, включая процессы на звездах, то вероятно он требует уточнения. Или я ошибаюсь?
Комментарии
А зачем так буквально "понимать" (не хочется грубить) ? Если все мы, в итоге, сдохнем - это не значит, что мы должны подыхать каждую минуту..
Дело в том, что "упаковывание атомов водорода в другие элементы таблицы" не кратковременный процесс (даже в масштабах Вселенной), а вновь образованные элементы существуют с момента их образования - многие миллиарды лет. Тем самым мы обнаруживаем отклонение от общего - текущего процесса возрастания энтропии в существенных масштабах времени, а не какие-то жалкие миллионы лет.
Про энтропию... через пиво)) Послушайте..
Как говорит товарисч - для нас безралично какая именно молекула пива куда летит (потому что они все одинаковы!). А теперь задумайтесь - если у вас - коктейл из трех типов элементов - система сложнее, а система состоящая из 100 типов элементов?
Это не вопрос физики, а вопрос математики - комбинаторики!
Число размещений из n по k
Сначала у нас (до обработки в звездах) было n атомов и было их три типа
После обработки в звездах - число атомов уменьшилось (компактифицировалось - скажем в десять раз), а число типов атомов зато - выросло до 100.
Тем самым из меньшего числа атомов мы сможем получить - БОЛШЕЕ число размещений - разнообразие = хаос увеличились = второй закон термодинамики работает!
Размещение ⭐ алгебра: формула, как решать размещение в алгебре, пояснения на примерах (tutoronline.ru)
Именно такое соотношение позволяет (три элемента на входе = начале работы звезды - и 100 элементов - на выходе) достигнуть при образовании новых элементов = сохранять рост энтропии (в расширенном понимании - не просто как хаос, а как рост числа комбинаторных размещений в пространстве)
Что есть порядок?
И куда-ж излучение делось?
Излучение следует учитывать, но выход готовой продукции звезды - новые элементы таблицы Менделеева - имеют (возможно ошибочная оценка) гораздо более сущетсвенных вклад в общем балансе работы звезды
Неверно. Общий баланс замкнутой системы не меняется. Меняется возможность совершить работу, изменение. В общем виде Вселенную можно представить как энергетический каскад. От состояния макси/мини до общего состояния миди. Во время перетока, на самом каскаде и можно совершать работу. Например, жить. Энтропия это про работу, возможность взять полезное от потока горячего к холодному.
Ну есть только два возражения.
Теория Большого Взрыва - лажа.
Вселенная бесконечна в пространстве и времени.
Никаких "замкнутых систем" - только "условно замкнутые".
То есть на определённом этапе своего жизненного цикла можно рассматривать конкретно ограниченную в пространстве и времени единицу как "замкнутую" систему, не обменивающуюся типа "ничем" с остальной бесконечной Вселенной. И то очень типа условно - ну для изучения, так сказать.
Сначала были вы и жена. Затем появилось 3-5-7-10 маленьких бумят, затем у них появилось еще 30-50-100 маленьких бум-бумят...
В изначально упорядоченной системе "вы и жена" (водород и гелий) появилась полная энтропия из ... немеряного кол-ва людей (элементов, состояний)
Вы нарушаете закон сохранения материи
это как ?
Как ниоткуда могут возникнуть новые элементы? В звезде новые элементы возникают из атомов водорода, гелия и лития. И число атомов водорода, гелия и лития - ументшается - тем самым как бы падает энтропия (чего быть не должно).
А как они во Вселенной возникают ? Почему вообще материя существует ?
Из общедоступного -
"Наша планета — кладезь химического разнообразия по сравнению с космосом. Вселенная в целом очень скучна: 91% атомных ядер приходится на простейший химический элемент — водород. Еще почти 9% — на второй по простоте, гелий. И менее 1% — на все остальные элементы. Если считать не по числу ядер, а по массе, картина будет чуть менее унылой, потому что водород и гелий очень легкие."
Вселенная как котел: откуда взялись все химические элементы — Naked Science (naked-science.ru)
А теперь от себя. Материя представляет из себя элементы одно и двумерного фазового пространства - существовавших на ранних стадиях эволюции нашей нынешней реальности (трехмерного пространства).
Еще раз, по слогам - откуда взялась материя во Вселенной ?
Ответите - и больше спрашивать не придется)
Вселенная без материи не сущестует. Так что она возникла в момент образования Вселенной (вместе или чуть позже - появления времени)..
Вернитесь к истокам, начните с теории Большого Взрыва (других пока не знаю, по сути). Возникновение и аннигиляция. Теория - почему вообще в нашей Вселенной существует материя, а не наоборот. Про виртуальные частицы можно, эт тоже теория)
Вопрос не столь простой. Что такое материя? Это то что имеет массу? Или шире?
Вспомните самую известную формулу.
Я же вам пояснял на примере людей. Земля - это частичка Вселенной, плоть от плоти, тут те же законы, что и везде. Как на Земле случилось так, что сейчас 8 ярдов людей ? Ведь когда-то было только двое... Доказано же, что все мы - сегодняшние, произошли от одной самки. Ну вот как так ?)
Вы же сами предпоследним абзацем опровергаете т.н. парадокс. И строго говоря, звезда не является замкнутой системой ещё до своего коллапса, т.к. в огромных количествах испускает фотоны.
Ещё более строго говоря, синтез более сложных элементов - это увеличение энтропии, кроме случаев (недоказанных, но общепринятых) приводимых к состоянию нейтронной звезды (и даже в этом случае значительная часть внешней оболочки звезды, а значит, и самой звезды, как системы, разметается во все стороны, следовательно, система не замкнута): объект становится предсказуемым, т.к. уже не плазма, а твёрдый до безобразия и обладает упорядоченной структурой (зная положение одного элемента в такой структуре, известно и положение всех остальных, к тому же скорости элементов нулевые - потенциальная энергия каждого элемента приблизительно равна потенциальной энергии других элементов, и связанная с этой энергией энтропия в нейтронной звезде крайне низка).
Мы уже не говорим о черных дырах. Ведь рост хаоса = потере информации о состоянии материи, а сказать что-то вразумительное о том что происходит внутри черной дыры мы не можем..
Речь не о чёрной дыре, а о более-менее изученном объекте - нейтронной звезде.
В любом случае, Ваш вопрос относится скорее к звезде до коллапса. Потому что после с учётом изначального состояния с момента рождения - звезда совершенно не замкнутая система)) Впрочем, до коллапса - тоже (т.к. звезда много чего испускает вовне, в основном - фотоны).
Порядок как полнота описания. Забавно, но интересно. Сразу вспоминается неопределённость Гейзенберга.
В незамкнутых системах - таких как излучающие энергию звёзды или живые организмы - их локальная энтропия вполне может быть постоянной и даже уменьшаться. Этим занимается термодинамика неравновесных систем. Никакого нарушения 2 принципа термодинамики тут не происходит.
Ну а как система умрет - хоть звезда хоть человек - тут энтропия уже возьмёт свое...
Но возникшие элементы таблицы Менделеева с распадом звезды не разрушаются и останутся во Вселенной (частично распадутся)
Их вклад по количеству очень мал, а вот по массе - достаточен - около 2 процентов нашей Галактики. - Abundance of the chemical elements - Wikipedia (turbopages.org)
Ну и что ? Мы все - созданы из пепла первичных звёзд. Взорвавшихся, разрушившихся и разбросавших продукты синтеза по Вселенной. Часть энергии, выделившейся при синтезе элементов легче железа - ушла на синтез более тяжёлых элементов. Никакие законы не нарушены.
Синтез проходил с участием не только энергии, но и атомов гелия. По существу для создания новых химических элементов были использованы атомы гелия (они перестали существовать). Таким образом упорядоченность возрастает. Перестают существовать атомы гелия, а возникает новый атом в котором уложены несколько штук атомов гелия.
.
Где Вы увидели парадокс?
За счет первоначальной энергии звезды ( ядерные реакции слиянии) - часть этой энергии идет на синтез "тяжелых ядер"- и общая энтропия данной системы непрерывно растет.
Никакого парадокса нет. Он был бы- если бы общая энергия синтезированных "тяжелых ядер" оказалась бы больше начальной энергии системы. Чего в действительности не наблюдается.
P.S. Это все равно, что утверждать, что работа холодильника невозможна, т.к. в итоге работы - теплота переходит от холодного тела к горячему. И это якобы парадокс.
В действительности мы совершаем работу за счет энергии, при получении которой беспорядок увеличивается в разы больше, чем возникает порядка в холодильнике.
Так и со звездами.
Дело в том, что холодильник создается человеком, а звезды (как явление природы) не должны работать против Второго термодинамики .. Энтропия должна расти
Замкнутая система из двух разделенных атомов водорода имеет потенциальную энергию гравитации. После их притяжения друг к другу энтропия в системе повышается, а потенциальная энергия понижается.
Система из многих разделенных атомов имеет соответственно большую потенциальную энергию гравитации. После притяжения их друг к другу в ядро звезды энтропия системы повышается.
В звездном ядре все более сильная (обратно пропорционально квадрату расстояния) потенциальная энергия гравитации вжимает атомы водорода друг в друга еще ближе, так что они теряют электронные оболочки, и образуют ядра более тяжелых элементов. Энтропия повышается.
Посмотрите мой цикл: https://aftershock.news/?q=node/561479
Объясните причину по которой энтропия системы при образовании новых элементов таблицы Менделеева повышается. Энтропия - мера беспорядка (или порядка). В случае, если несколько атомов водорода (гелия) будут прикноплены и у них будет единое для всех положение (координаты ядра нового атома) - энтропия (беспорядок) будет падать. Порядок - будет расти.
В пределе - если все атомы во Вселенной соберутся вновь в одну точку - энтропия будет МИНИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ - как и положено - в момент Большого Взрыва.
Наша Вселенная начала свой путь - при минимально возможной для нее энтропии. Будете и с этим спорить?
Давайте начнем с простого. Возьмем систему из капли воды в атмосфере и Земли. Капля упала в океан и увеличила его объем на количество своих атомов. Что произошло с энтропией этой системы?
В рассмотренном вами случае не происходит преобразование одних атомов в другие. Посмотрите мой комментарий по поводу двух ситуаций применительно к Второму закону термодинамики.
Вы не ответили, что произошло с энтропией системы из океана и капли. Жаль, было бы легче понять, что не учтено.
Возьмем систему из нейтронной звезды и удаленного атома водорода. Он "падает" на звезду, сжимаясь в нейтрон, который "сливается" с остальными ее нейтронами, увеличивая количество нейтронов в звезде. Что произошло с энтропией этой системы?
Энтропия уменьшилась, так как капля растворилась в океане. Для характеристики системы нам требовлись параметры океана (с неразличимыми в нем молекулами воды) и параметры капли. После падения капли - параметры описывающие систему - сократились - достаточно будет параметров океана. Химический состав при этом НЕ МЕНЯЕТСЯ - вода остается водой
А вот с нейтронами история другая. При образовании новых химических элементов - меняется химический состав и ПАРАМЕТРЫ самих частиц меняются - меняются начальные условия задачи.
Нейтронную звезду я не рассматриваю. Нейтронная звезда и черная дыра - это области уменьшения энтропии (внутри образований - растет порядок - есть масса общая и координаты центра масс - они характеризуют систему в целом)
Ну вот и понятно, где "неучтенка" с каплей. Энтропия системы Земля-капля на самом деле увеличивается при падении, иначе камни взлетали бы с Земли, а не падали бы на нее.
Система из двух тел имеет потенциальную энергию гравитационного взаимодействия.
Под действием гравитации тела движутся навстречу друг другу, приобретая кинетическую энергию.
При столкновении (объединении) тел кинетическая энергия выделяется, через промежуточные механические эффекты (брызги, осколки) превращаясь в конце концов в тепло. Энтропия системы повышается.
Так же с нейтронной звездой, и со сверхновой. Система из некоего объема разреженного межзвездного газа имеет огромную потенциальную энергию гравитационного взаимодействия, которая при образовании звезды уходит на объединение исходных нуклонов в ядра более тяжелых элементов.
Конечное состояние системы в этом же объеме имеет в центре горячую звезду с "осколками", но потенциальной энергии гравитации в системе больше нет, она ушла на повышение энтропии.
Она и растет - если рассмотреть Солнце как отдельную систему. Где противоречие?
"Явления природы" не запрещают локального уменьшения энтропии в одной части системы за счет роста энтропии в другой части.
Порядок возрастает под влиянием некоторых сил. Например, гравитация. Также при охлаждении и замерзании порядок увеличивается. В биологических системах порядок возрастает. В процессе эволюции энтропия уменьшается. И т.д.
Как можно допустить три неверных утверждения в трех предложениях?
1. Порядок в одной части системы может возрастать только при большем увеличении беспорядка в другой части системы. Силы тут вообще не причем. Влияет только энергия.
2. При охлаждении и замерзании - произойдет тепловая смерть Вселенной. И энтропия будет при этом только увеличиваться-достигнет максимального значения.
3. В биологических системах -"порядок возрастает" - только при условии притока энергии извне системы. Энтропия на Земле в процессе эволюции уменьшается - за счет роста энтропии на Солнце . И никак иначе.
Почему неверно. Будете спорить со снежинками?
Эволюция в целом идёт в сторону уменьшения энтропии. Зачем об этом спорить.
Под действием гравитации из полевого облака образуются солнца и планеты, возникают солнечные системы. И с этим будете спорить?
Спорить не нужно. Тем более если наука давно определилась в данном вопросе. Энтропия системы в которой происходит эволюция - только увеличивается.
Потом в результате развития солнца- происходит взрыв сверхновой ( если масса солнца удовлетворяет определенным условиям) и часть вещества разбрасывается по вселенной, а остаток коллапсирует в черную дыру ( опять же при определенной исходной массе). Далее черная дыра путем механизма излучения Хоукинга начинает долгий процесс потери массы. Итог -через многие миллиарды лет - остается только излучение с очень малой температурой. То есть состояние с максимальной энтропией.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Создание тяжелых элементов происходит с поглощением энергии в особых условиях и среде и не противоречит физике. Такие условия обычно они складываются при
Т.е. тяжелые элементы это частицы так и не сформировавшейся нейтронной звезды из-за недостаточной массы солнца при вспышке свехновой.
Если не понимать подобные процессы, то можно ошибочно утверждать что создание алмаза из углерода невозможно.
Немного не так, камрад.
Слияние ядер с образованием тяжелых элементов до железа (Fe) включительно идет с выделением энергии, образование элементов после железа- да, уже идет с поглощением энергии.
"Вспышка сверхновой" к образованию "тяжелых" элементов никого отношения не имеет.
Образование тяжелых элементов полностью определяется массой исходной звезды при возникновении звезды - то есть предельными значениями давления и температуры в её ядре, которые необходимы для протекания реакций синтеза элементов.
Образование элементов от 3 до 80 идет в недрах обычных звезд. Свыше 80 номера - порождаются в нейтронных звездах.
Abundance of the chemical elements - Wikipedia (turbopages.org)
Не совсем так.
Сылка: The Origin of Elements from Carbon to Uranium - IOPscience
Забудьте вы уже про законы физики. для Всевышнего нет никаких преград. Какие-то законы написаны демонами , для того чтобы ограничить могущество Бога. Бог плюет на ваши законы. Бог смеется над РАН.