1
00:00:06,645 --> 00:00:10,413
Υπάρχει μια έννοια κρίσιμης σημασίας
για τη χημεία και τη φυσική.

2
00:00:10,413 --> 00:00:12,963
Μας βοηθάει να εξηγήσουμε
γιατί οι φυσικές διαδικασίες

3
00:00:12,963 --> 00:00:15,293
ακολουθούν μία κατεύθυνση,
κι όχι την αντίθετη:

4
00:00:15,293 --> 00:00:16,849
γιατί λιώνει ο πάγος,

5
00:00:16,849 --> 00:00:19,279
γιατί η κρέμα απλώνεται στον καφέ,

6
00:00:19,279 --> 00:00:22,119
γιατί ο αέρας διαφεύγει
από ένα σκασμένο λάστιχο.

7
00:00:22,529 --> 00:00:24,039
Αυτή η έννοια είναι η εντροπία,

8
00:00:24,039 --> 00:00:27,159
και είναι εξαιρετικά δύσκολο
να την καταλάβουμε.

9
00:00:28,079 --> 00:00:31,589
Η εντροπία συχνά περιγράφεται
ως ένα μέτρο της αταξίας.

10
00:00:31,879 --> 00:00:35,539
Αυτή είναι μια βολική περιγραφή,
αλλά δυστυχώς μας παραπλανεί.

11
00:00:35,739 --> 00:00:38,511
Για παράδειγμα, τι είναι πιο ακατάστατο -

12
00:00:38,511 --> 00:00:43,019
μια κούπα σπασμένου πάγου, ή ένα ποτήρι
με νερό σε θερμοκρασία δωματίου;

13
00:00:43,469 --> 00:00:45,373
Οι περισσότεροι θα έλεγαν ο πάγος,

14
00:00:45,373 --> 00:00:48,339
αλλά αυτό στην πραγματικότητα
έχει χαμηλότερη εντροπία.

15
00:00:49,069 --> 00:00:52,678
Ορίστε, λοιπόν, ένας άλλος τρόπος
να το καταλάβουμε με τη χρήση πιθανοτήτων.

16
00:00:52,898 --> 00:00:55,140
Αυτό ίσως να είναι πιο δύσκολο
στην κατανόηση,

17
00:00:55,140 --> 00:00:57,290
αλλά πάρτε λίγο χρόνο
για να το επεξεργαστείτε

18
00:00:57,290 --> 00:01:00,810
και θα καταλάβετε
πολύ καλύτερα την εντροπία.

19
00:01:01,260 --> 00:01:03,661
Φανταστείτε δύο μικρά στερεά αντικείμενα

20
00:01:03,661 --> 00:01:07,151
τα οποία αποτελούνται
από έξι ατομικούς δεσμούς το καθένα.

21
00:01:07,561 --> 00:01:12,171
Σε αυτό το μοντέλο η ενέργεια κάθε στερεού
είναι αποθηκευμένη στους δεσμούς.

22
00:01:12,781 --> 00:01:15,292
Μπορούμε να τα φανταστούμε ως απλά δοχεία,

23
00:01:15,292 --> 00:01:19,740
που μπορούν να περιέχουν άτμητες
ποσότητες ενέργειας, γνωστές ως κβάντα.

24
00:01:20,070 --> 00:01:24,071
Όσο περισσότερη ενέργεια
έχει ένα στερεό, τόσο πιο ζεστό είναι.

25
00:01:24,601 --> 00:01:30,252
Και η ενέργεια μπορεί να κατανεμηθεί
στα δύο στερεά με πολλούς τρόπους,

26
00:01:30,252 --> 00:01:34,082
αλλά πάντα με την ίδια συνολική
ενέργεια στο καθένα.

27
00:01:34,592 --> 00:01:38,122
Κάθε μία από αυτές τις καταστάσεις
ονομάζεται μικροκατάσταση.

28
00:01:38,502 --> 00:01:43,341
Για 6 κβάντα ενέργειας στο Στερεό Α
και 2 στο Στερεό Β,

29
00:01:43,341 --> 00:01:47,182
υπάρχουν 9.702 μικροκαταστάσεις.

30
00:01:47,832 --> 00:01:52,771
Βέβαια, υπάρχουν κι άλλοι πιθανοί τρόποι
να διανεμηθούν τα 8 κβάντα μας.

31
00:01:52,861 --> 00:01:56,243
Για παράδειγμα, όλη η ενέργεια
θα μπορούσε να είναι στο Στερεό Α

32
00:01:56,243 --> 00:02:00,422
και καθόλου στο Στερεό Β,
ή μισή στο Α και μισή στο Β.

33
00:02:00,872 --> 00:02:04,154
Αν υποθέσουμε πως κάθε μικροκατάσταση
είναι εξίσου πιθανή,

34
00:02:04,154 --> 00:02:06,794
βλέπουμε πως μερικές
από τις ενεργειακές καταστάσεις

35
00:02:06,794 --> 00:02:10,143
έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα
να προκύψουν απ' ό,τι άλλες.

36
00:02:10,543 --> 00:02:13,804
Αυτό ισχύει λόγω του μεγαλύτερου
αριθμού μικροκαταστάσεων.

37
00:02:14,184 --> 00:02:16,233
Η εντροπία είναι
ένας άμεσος τρόπος μέτρησης

38
00:02:16,233 --> 00:02:19,913
της πιθανότητας εμφάνισης
κάθε ενεργειακής κατάστασης.

39
00:02:20,143 --> 00:02:23,193
Αυτό που βλέπουμε
είναι ότι η ενεργειακή κατάσταση

40
00:02:23,193 --> 00:02:26,843
στην οποία η ενέργεια είναι κατανεμημένη
κατά το μέγιστο στο στερεό

41
00:02:26,843 --> 00:02:28,664
έχει τη μεγαλύτερη εντροπία.

42
00:02:28,924 --> 00:02:31,754
Γενικά, λοιπόν, μπορούμε
να φανταστούμε την εντροπία

43
00:02:31,754 --> 00:02:34,713
ως μέτρηση αυτής της ενεργειακής
χωρικής κατανομής.

44
00:02:34,853 --> 00:02:37,803
Χαμηλή εντροπία σημαίνει
ότι η ενέργεια είναι συγκεντρωμένη.

45
00:02:37,893 --> 00:02:40,903
Υψηλή εντροπία σημαίνει
ότι είναι απλωμένη.

46
00:02:41,513 --> 00:02:45,685
Για να δούμε γιατί η εντροπία χρησιμεύει
στην επεξήγηση αυθόρμητων διαδικασιών,

47
00:02:45,685 --> 00:02:47,995
όπως η ψύξη ζεστών αντικειμένων,

48
00:02:47,995 --> 00:02:51,974
πρέπει να κοιτάξουμε ένα δυναμικό
σύστημα όπου η ενέργεια κινείται.

49
00:02:52,434 --> 00:02:55,005
Στην πραγματικότητα,
η ενέργεια δεν παραμένει σταθερή·

50
00:02:55,005 --> 00:02:58,235
συνεχώς μετακινείται
ανάμεσα σε γειτονικούς δεσμούς.

51
00:02:58,955 --> 00:03:02,526
Καθώς η ενέργεια κινείται,
η ενεργειακή κατάσταση μπορεί να αλλάξει.

52
00:03:02,765 --> 00:03:05,085
Εξαιτίας της κατανομής
των μικροκαταστάσεων,

53
00:03:05,085 --> 00:03:09,836
υπάρχει 21% πιθανότητα το σύστημα
να βρεθεί αργότερα στην κατάσταση

54
00:03:09,836 --> 00:03:13,595
όπου η ενέργεια είναι χωρικά
εξαπλωμένη κατά το μέγιστο,

55
00:03:13,595 --> 00:03:17,357
υπάρχει 13% πιθανότητα
να επιστρέψει στην αρχική κατάσταση,

56
00:03:17,357 --> 00:03:22,137
και 8% πιθανότητα το στερεό Α
να αποκτήσει κι άλλη ενέργεια.

57
00:03:22,857 --> 00:03:26,075
Και πάλι βλέπουμε πως, επειδή υπάρχουν
περισσότεροι τρόποι να έχουμε

58
00:03:26,075 --> 00:03:30,026
διάχυτη ενέργεια και υψηλή εντροπία
απ' ό,τι συγκεντρωμένη ενέργεια,

59
00:03:30,026 --> 00:03:32,278
η ενέργεια τείνει να απλώνεται.

60
00:03:32,558 --> 00:03:35,509
Γι' αυτό αν βάλετε ένα καυτό
αντικείμενο κοντά σε ένα κρύο,

61
00:03:35,509 --> 00:03:39,520
το κρύο θα ζεσταθεί
και το καυτό θα κρυώσει.

62
00:03:40,250 --> 00:03:43,717
Αλλά ακόμα και σε αυτό το παράδειγμα,
υπάρχει μια πιθανότητα 8%


63
00:03:43,717 --> 00:03:46,816
το καυτό αντικείμενο
να γίνει ακόμα πιο καυτό.

64
00:03:47,116 --> 00:03:50,067
Γιατί δεν συμβαίνει αυτό
ποτέ στην πραγματική ζωή;

65
00:03:51,427 --> 00:03:53,927
Όλα έχουν να κάνουν
με το μέγεθος του συστήματος.

66
00:03:53,927 --> 00:03:57,837
Τα υποθετικά στερεά μας
έχουν μόνο έξι δεσμούς το καθένα.

67
00:03:58,057 --> 00:04:03,938
Ας μεγεθύνουμε τα στερεά
στις 6.000 και 8.000 μονάδες ενέργειας,

68
00:04:03,938 --> 00:04:07,527
και να ξαναρχίσουμε το σύστημα
με τρία τέταρτα ενέργειας στο Α

69
00:04:07,527 --> 00:04:09,677
και ένα τέταρτο στο Β.

70
00:04:10,127 --> 00:04:11,877
Τώρα βρίσκουμε πως η πιθανότητα

71
00:04:11,877 --> 00:04:14,627
το στερεό Α να αποκτήσει αυθόρμητα
περισσότερη ενέργεια

72
00:04:14,627 --> 00:04:16,777
είναι αυτός ο μικροσκοπικός αριθμός.

73
00:04:17,247 --> 00:04:21,158
Τα καθημερινά μας αντικείμενα
έχουν πολλά παραπάνω σωματίδια

74
00:04:21,158 --> 00:04:22,308
απ' ό,τι αυτό.

75
00:04:22,308 --> 00:04:26,290
Στον πραγματικό κόσμο η πιθανότητα ένα
καυτό αντικείμενο να γίνει ακόμα πιο καυτό

76
00:04:26,290 --> 00:04:29,731
είναι τόσο εξαιρετικά μικρή,
που απλώς δε συμβαίνει ποτέ.

77
00:04:30,409 --> 00:04:31,528
Ο πάγος λιώνει,

78
00:04:31,528 --> 00:04:32,918
η κρέμα διαλύεται,

79
00:04:32,918 --> 00:04:34,676
και το λάστιχο ξεφουσκώνει,

80
00:04:34,676 --> 00:04:36,122
επειδή αυτές οι καταστάσεις

81
00:04:36,122 --> 00:04:39,082
έχουν πιο απλωμένη ενέργεια
απ' ό,τι οι αρχικές.

82
00:04:39,712 --> 00:04:41,502
Δεν υπάρχει κάποια μυστηριώδης δύναμη

83
00:04:41,502 --> 00:04:43,720
που να ωθεί το σύστημα
προς υψηλότερη εντροπία.

84
00:04:43,720 --> 00:04:48,498
Απλώς η υψηλότερη εντροπία
είναι πάντα στατιστικά πιο πιθανή.

85
00:04:48,738 --> 00:04:51,940
Γι' αυτό η εντροπία
έχει ονομαστεί το βέλος του χρόνου.

86
00:04:52,480 --> 00:04:56,369
Αν η ενέργεια έχει την δυνατότητα
να εξαπλωθεί, θα το κάνει.