دنیای دیوانه ی دیوانه ی دیوانه
قانون دوم ترمودینامیک بیان می کند آنتروپی کل دنیا همواره در هر رویدادی در حال افزایش است، مگر این که فرآیند بازگشت پذیر باشد و آنتروپی دنیا را تغییر ندهد.
برای اثبات این قانون، لازم است بدانیم که آنتروپی با بی نظمی رابطه ی مستقیم دارد. یعنی هر چه بی نظمی بیش تر شود آنتروپی هم بیش تر می‌شود.بنابراین قانون دوم ترمودینامیک می‌گوید دنیا هر لحظه بی نظم تر می‌شود.
تنبل‌ها حتماً از شنیدن این قانون خوش حال شده اند! اگر دنیا با هر اتفاقی بی نظم تر می‌شود، پس دیگر فایده ای ندارد صبح‌ها رخت خواب مان را مرتب کنیم یا لباس‌ها را درون کمد بگذاریم یا به هر شکلی منظم باشیم. پس فیزیک دان‌ها عجب موجودات مفیدی هستند!
تا این جا همه چیز رو به راه است به جز یک چیز: چیزی که فیزیک دان‌ها به آن می‌گویند: " نظم "، این نظم با نظم و ترتیبی که ما می‌شناسیم فرق دارد. فیزیک دان‌ها مثل همیشه دوست دارند دقیق حرف بزنند: با عدد و رقم و ریاضیات. برای بی نظمی هم یک تابع تعریف می‌کنند:
که در آن g تابعی از تعداد حالت ها و آنتروپی سیستم است. با این تعریف، بی نظمی هر سیستمی متناسب با تعداد حالت های ممکن آن سیستم است. هر چه تعداد این حالت‌ها بیش تر باشد، سیستم بی نظم تر است: وقتی چای را هم می‌زنیم، مولکول های چای حرکت چرخشی منظمی دارند. اما وقتی قاشق را از آن بیرون می‌آوریم، حرکت مولکول‌ها کاتوره ای می‌شود. به این ترتیب تعداد حالت های ممکن سیستم بیش تر می‌شود. - چون قیدی روی سیستم نداریم- و بی نظمی زیاد می‌شود.
به تفاوت بین بی نظمی فیزیک دان‌ها و بی نظمی خودتان توجه کنید. بی نظمی فیزیک دان‌ها یعنی انتخاب های بیش تر، حالت های متنوع تر برای پیکر بندی سیستم و داشتن اطلاعات کم تر از سیستم.
هر چه یک سیستم بی نظم تر باشد، آنتروپی اش بیشتر است. در واقع کمیت آنتروپی با استفاده از همین پارامتر نظم (بی نظمی) تعریف می‌شود:
با چنین تعریفی، کمیت ماکروسکوپی آنتروپی به کمیت میکروسکوپی احتمال مرتبط می‌شود.
علاوه بر این، با استفاده از این تابع، می‌شود محتمل ترین حالت هر سیستم را تعیین کرد و هر سیستمی به طور طبیعی محتمل ترین حالت را انتخاب می‌کند. بنابراین، بیان دیگر قانون دوم چنین خواهد بود: "اگر یک سیستم بسته و یا منزوی در پیکر بندی غیر تعادلی باشد، محتمل ترین نتیجه این خواهد بود که آنتروپی سیستم به طور یکنوا در طول زمان زیاد شود".
خلاف این روند، هیچ وقت مشاهده نشده است. مولکول های هوا درون یک اتاق، یک باره همه با هم به یک طرف اتاق نمی روند تا در طرف دیگر خلأ ایجاد شود. چنین تغییری بی نظمی و آنتروپی سیستم را کم می‌کند و احتمال روی دادن آن تقریباً 0.0000001 است که این مقدار بسیار نزدیک صفر است. به خاطر همین است که کسی تا به حال یک دفعه در اتاق خفه نشده!حالت های ممکن یک سیستم یعنی چه؟ هر سیستمی، مجموعه ای از ذرات است. مثلاً یک لیوان چای، مجموعه ای از مولکول هاست. هر کدام ازاین ذرات علاوه بر مشخصات ذاتی خود، یک حالت معین هم دارند: نقطه ای معین از فضا را اشغال کرده اند و سرعت معینی دارند.
در مثال لیوان چای، یک مولکول می‌تواند هر نقطه ای داخل لیوان باشد و با سرعت دل خواه حرکت می‌کند. اگر یکی از مولکول ها، جای خود را عوض کند یا سرعت اش را تغییر دهد، حالت سیستم عوض می‌شود. به هر کدام از این حالت‌ها، یک پیکر بندی می‌گوییم. مجموعه ی همه ی پیکر بندی‌ها، همان حالت های ممکن سیستم است و تابع (g(V,N نشان می‌دهد که یک سیستم چند حالت متنوع می‌تواند داشته باشد.
نویسنده:فاطمه مصلح زاده
