0:00:06.875,0:00:10.453
موضوعی حیاتی در شیمی و فیزیک وجود دارد.

0:00:10.453,0:00:15.293
که توضیح میدهد چرا فرایندهای فیزیکی[br]در یک جهت حرکت میکنند و نه از سوی دیگر:

0:00:15.293,0:00:16.849
چرا یخ آب میشود،

0:00:16.849,0:00:19.279
چرا شیر در قهوه پخش میشود،

0:00:19.279,0:00:22.529
چرا باد از یک لاستیک سوراخ خارج میشود.

0:00:22.529,0:00:27.039
نامش آنتروپی است،[br]و بدبختانه فهمیدنش سخت است.

0:00:27.039,0:00:31.879
آنتروپی معمولا به عنوان اندازه گیری[br]بی نظمی تعریف میشود.

0:00:31.879,0:00:35.739
این تصویری ساده است،[br]اما متاسفانه گمراه کننده.

0:00:35.739,0:00:38.511
برای مثال، کدام بیشتر بینظم است؟

0:00:38.511,0:00:43.469
فنجانی از یخ خرد شده یا لیوانی از[br]آب در دمای اتاق؟

0:00:43.469,0:00:45.373
بیشتر مردم میگویند یخ،

0:00:45.373,0:00:49.069
اما در واقع آنتروپی آن کمتر است.

0:00:49.069,0:00:52.898
به شکل دیگری هم از طریق احتمالات[br]میتوان آن را تصور کرد.

0:00:52.898,0:00:57.290
ممکن است فهمیدنش سخت تر باشد،[br]اما برای درکش به خود فرصت بده

0:00:57.290,0:01:01.260
تا فهم بسیار کاملتری[br]از آنتروپی داشته باشی.

0:01:01.260,0:01:03.661
دو جسم جامد کوچک را در نظر بگیر

0:01:03.661,0:01:07.541
که هرکدام از شش پیوند اتمی[br]تشکیل شدهاند.

0:01:07.541,0:01:12.781
در این مدل، انرژی هر جسم در [br]پیوندهایش ذخیره شده.

0:01:12.781,0:01:15.292
میشود آنها را مانند مخزنهایی ساده[br]تصور کرد،

0:01:15.292,0:01:20.070
که میتوانند واحدهایی از انرژی نامرئی[br]به نام کوانتا را ذخیره کنند.

0:01:20.070,0:01:24.601
هرچقدر انرژی جسم بیشتر باشد،[br]داغتر است.

0:01:24.601,0:01:29.042
مشخص شده که راههای بیشماری[br]برای توزیع انرژی

0:01:29.042,0:01:30.552
در دو جسم جامد وجود دارد

0:01:30.552,0:01:34.592
تا هر کدام همان مجموع انرژی کلی را[br]داشته باشند.

0:01:34.592,0:01:38.502
هر کدام از این امکانها یک [br]ریز حالت نام دارد.

0:01:38.502,0:01:43.341
برای شش کوانتا انرژی در جامد A[br]و دو کوانتا انرژی در جامد B،

0:01:43.341,0:01:47.832
۹۰۷۲ ریز حالت وجود دارد.

0:01:47.832,0:01:52.861
مسلماً، راههای دیگری برای مرتب کردن[br]هشت کوانتا انرژی وجود دارد.

0:01:52.861,0:01:57.833
مثلا، تمام انرژی در جامد A باشد[br]و چیزی در B نباشد،

0:01:57.833,0:02:00.872
یا نصفش در A و نصف دیگر در B،

0:02:00.872,0:02:04.154
اگر فرض کنیم هر ریز حالت[br]با دیگری مشابه است،

0:02:04.154,0:02:06.794
میتوانیم ببینیم که[br]بعضی از ترتیبهای انرژی

0:02:06.794,0:02:10.543
نسبت به سایرین احتمال وقوع بیشتری دارند.

0:02:10.543,0:02:14.184
که به دلیل ریزحالتهای بیشتر است.

0:02:14.184,0:02:20.143
آنتروپی سنجش مستقیم[br]احتمال هر ترکیب انرژی است.

0:02:20.143,0:02:23.193
آنچه میبینیم این است[br]که حالتی از انرژی

0:02:23.193,0:02:26.843
که در آن انرژی بیشترین میزان[br]توزیع میان دو جامد را داشته باشد

0:02:26.843,0:02:28.924
حداکثر میزان آنتروپی را دارد.

0:02:28.924,0:02:30.474
پس بطور کلی،

0:02:30.474,0:02:34.853
میتوان آنتروپی را به عنوان میزان[br]توزیع انرژی تصور کرد.

0:02:34.853,0:02:37.893
آنتروپی کم یعنی[br]انرژی متمرکز شده است.

0:02:37.893,0:02:41.623
آنتروپی زیاد یعنی پخش شده است.

0:02:41.623,0:02:45.765
برای آنکه بفهمیم چرا آنتروپی [br]برای تعریف فرآیندهای خود به خودی

0:02:45.765,0:02:48.075
مثل سرد شدن اجسام گرم مفید است،

0:02:48.075,0:02:52.434
باید ببینیم که در یک سیستم دینامیک[br]انرژی به کجا حرکت میکند.

0:02:52.434,0:02:54.935
در واقع، انرژی در یکجا نمیماند.

0:02:54.935,0:02:58.065
دائما میان پیوندهای کناری حرکت میکند.

0:02:58.065,0:03:00.206
همینطور که انرژی حرکت میکند،

0:03:00.206,0:03:02.955
ترکیب انرژی میتواند تغییر کند.

0:03:02.955,0:03:05.085
به دلیل توزیع ریز حالتها،

0:03:05.085,0:03:09.836
٪۲۱ احتمال دارد که سیستم بعداً در حالت

0:03:09.836,0:03:13.595
توزیع حداکثر انرژی قرار گیرد،

0:03:13.595,0:03:17.357
٪۱۳ احتمال دارد به شکل اولیه برگردد،

0:03:17.357,0:03:22.857
و ۸٪ احتمال دارد که A[br]درواقع انرژی دریافت کند.

0:03:22.857,0:03:26.935
دوباره، میبینیم که چون[br]در مقایسه با تمرکز انرژی

0:03:26.935,0:03:30.026
راههای بیشتری برای پراکنده شدن [br]انرژی و آنتروپی بیشتر وجود دارد،

0:03:30.026,0:03:32.558
انرژی تمایل به پخش شدن دارد.

0:03:32.558,0:03:35.509
و به این دلیل است که اگر جسم داغی را [br]در کنار جسمی سرد بگذاری،

0:03:35.509,0:03:40.420
آنکه سرد است گرم [br]و آنکه گرم است سرد میشود.

0:03:40.420,0:03:41.867
اما در همین مثال هم،

0:03:41.867,0:03:47.116
۸٪ احتمال دارد تا جسم گرم، گرمتر شود.

0:03:47.116,0:03:51.427
چرا این هیچوقت در دنیای واقعی[br]اتفاق نمیافتد؟

0:03:51.427,0:03:54.177
در کل دلیل آن اندازه سیستم است.

0:03:54.177,0:03:58.057
اجسام فرضی ما هر کدام [br]تنها شش پیوند داشتند.

0:03:58.057,0:04:03.938
بگذارید اجسامی را با ۶۰۰۰ پیوند [br]و ۸۰۰۰ واحد انرژی در نظر گیریم،

0:04:03.938,0:04:07.527
و مجدداً سیستمی را بررسی کنیم[br]که سه چهارم انرژی در A

0:04:07.527,0:04:10.127
و یک چهارم در B باشد.

0:04:10.127,0:04:14.337
حالا میبینیم که احتمال آنکه A[br]خود به خود انرژی بیشتری دریافت کند

0:04:14.337,0:04:17.247
عددی بسیار کوچک است.

0:04:17.247,0:04:22.308
اجسام آشنای روزمره اجزای بسیار[br]بسیار بیشتری از این دارند.

0:04:22.308,0:04:25.920
احتمال اینکه جسم داغ[br]در دنیای واقعی داغتر شود

0:04:25.920,0:04:28.011
بینهایت کوچک است،

0:04:28.011,0:04:30.409
هیچوقت اتفاق نمیافتد.

0:04:30.409,0:04:31.528
یخ آب میشود،

0:04:31.528,0:04:32.918
شیر ترکیب می شود،

0:04:32.918,0:04:34.676
و لاستیک کم باد میشود

0:04:34.676,0:04:39.942
چون این وضعیتها انرژی پخش شدهتری[br]نسبت به حالت اول دارند.

0:04:39.942,0:04:43.630
هیچ نیروی مرموزی سیستم را[br]به سوی آنتروپی بیشتر فشار نمیدهد.

0:04:43.630,0:04:48.928
تنها به این دلیل است که آنتروپی بیشتر[br]تنها از دید آماری محتمل تر است.

0:04:48.928,0:04:52.480
به این دلیل است که آنتروپی [br]پیکان زمان نامیده میشود.

0:04:52.480,0:04:56.739
اگر انرژی فرصتی برای پخش شدن پیدا کند،[br]حتما این کار را میکند.