1
00:00:06,875 --> 00:00:10,453
موضوعی حیاتی در شیمی و فیزیک وجود دارد.

2
00:00:10,453 --> 00:00:15,293
که توضیح میدهد چرا فرایندهای فیزیکی
در یک جهت حرکت میکنند و نه از سوی دیگر:

3
00:00:15,293 --> 00:00:16,849
چرا یخ آب میشود،

4
00:00:16,849 --> 00:00:19,279
چرا شیر در قهوه پخش میشود،

5
00:00:19,279 --> 00:00:22,529
چرا باد از یک لاستیک سوراخ خارج میشود.

6
00:00:22,529 --> 00:00:27,039
نامش آنتروپی است،
و بدبختانه فهمیدنش سخت است.

7
00:00:27,039 --> 00:00:31,879
آنتروپی معمولا به عنوان اندازه گیری
بی نظمی تعریف میشود.

8
00:00:31,879 --> 00:00:35,739
این تصویری ساده است،
اما متاسفانه گمراه کننده.

9
00:00:35,739 --> 00:00:38,511
برای مثال، کدام بیشتر بینظم است؟

10
00:00:38,511 --> 00:00:43,469
فنجانی از یخ خرد شده یا لیوانی از
آب در دمای اتاق؟

11
00:00:43,469 --> 00:00:45,373
بیشتر مردم میگویند یخ،

12
00:00:45,373 --> 00:00:49,069
اما در واقع آنتروپی آن کمتر است.

13
00:00:49,069 --> 00:00:52,898
به شکل دیگری هم از طریق احتمالات
میتوان آن را تصور کرد.

14
00:00:52,898 --> 00:00:57,290
ممکن است فهمیدنش سخت تر باشد،
اما برای درکش به خود فرصت بده

15
00:00:57,290 --> 00:01:01,260
تا فهم بسیار کاملتری
از آنتروپی داشته باشی.

16
00:01:01,260 --> 00:01:03,661
دو جسم جامد کوچک را در نظر بگیر

17
00:01:03,661 --> 00:01:07,541
که هرکدام از شش پیوند اتمی
تشکیل شدهاند.

18
00:01:07,541 --> 00:01:12,781
در این مدل، انرژی هر جسم در 
پیوندهایش ذخیره شده.

19
00:01:12,781 --> 00:01:15,292
میشود آنها را مانند مخزنهایی ساده
تصور کرد،

20
00:01:15,292 --> 00:01:20,070
که میتوانند واحدهایی از انرژی نامرئی
به نام کوانتا را ذخیره کنند.

21
00:01:20,070 --> 00:01:24,601
هرچقدر انرژی جسم بیشتر باشد،
داغتر است.

22
00:01:24,601 --> 00:01:29,042
مشخص شده که راههای بیشماری
برای توزیع انرژی

23
00:01:29,042 --> 00:01:30,552
در دو جسم جامد وجود دارد

24
00:01:30,552 --> 00:01:34,592
تا هر کدام همان مجموع انرژی کلی را
داشته باشند.

25
00:01:34,592 --> 00:01:38,502
هر کدام از این امکانها یک 
ریز حالت نام دارد.

26
00:01:38,502 --> 00:01:43,341
برای شش کوانتا انرژی در جامد A
و دو کوانتا انرژی در جامد B،

27
00:01:43,341 --> 00:01:47,832
۹۰۷۲ ریز حالت وجود دارد.

28
00:01:47,832 --> 00:01:52,861
مسلماً، راههای دیگری برای مرتب کردن
هشت کوانتا انرژی وجود دارد.

29
00:01:52,861 --> 00:01:57,833
مثلا، تمام انرژی در جامد A باشد
و چیزی در B نباشد،

30
00:01:57,833 --> 00:02:00,872
یا نصفش در A و نصف دیگر در B،

31
00:02:00,872 --> 00:02:04,154
اگر فرض کنیم هر ریز حالت
با دیگری مشابه است،

32
00:02:04,154 --> 00:02:06,794
میتوانیم ببینیم که
بعضی از ترتیبهای انرژی

33
00:02:06,794 --> 00:02:10,543
نسبت به سایرین احتمال وقوع بیشتری دارند.

34
00:02:10,543 --> 00:02:14,184
که به دلیل ریزحالتهای بیشتر است.

35
00:02:14,184 --> 00:02:20,143
آنتروپی سنجش مستقیم
احتمال هر ترکیب انرژی است.

36
00:02:20,143 --> 00:02:23,193
آنچه میبینیم این است
که حالتی از انرژی

37
00:02:23,193 --> 00:02:26,843
که در آن انرژی بیشترین میزان
توزیع میان دو جامد را داشته باشد

38
00:02:26,843 --> 00:02:28,924
حداکثر میزان آنتروپی را دارد.

39
00:02:28,924 --> 00:02:30,474
پس بطور کلی،

40
00:02:30,474 --> 00:02:34,853
میتوان آنتروپی را به عنوان میزان
توزیع انرژی تصور کرد.

41
00:02:34,853 --> 00:02:37,893
آنتروپی کم یعنی
انرژی متمرکز شده است.

42
00:02:37,893 --> 00:02:41,623
آنتروپی زیاد یعنی پخش شده است.

43
00:02:41,623 --> 00:02:45,765
برای آنکه بفهمیم چرا آنتروپی 
برای تعریف فرآیندهای خود به خودی

44
00:02:45,765 --> 00:02:48,075
مثل سرد شدن اجسام گرم مفید است،

45
00:02:48,075 --> 00:02:52,434
باید ببینیم که در یک سیستم دینامیک
انرژی به کجا حرکت میکند.

46
00:02:52,434 --> 00:02:54,935
در واقع، انرژی در یکجا نمیماند.

47
00:02:54,935 --> 00:02:58,065
دائما میان پیوندهای کناری حرکت میکند.

48
00:02:58,065 --> 00:03:00,206
همینطور که انرژی حرکت میکند،

49
00:03:00,206 --> 00:03:02,955
ترکیب انرژی میتواند تغییر کند.

50
00:03:02,955 --> 00:03:05,085
به دلیل توزیع ریز حالتها،

51
00:03:05,085 --> 00:03:09,836
٪۲۱ احتمال دارد که سیستم بعداً در حالت

52
00:03:09,836 --> 00:03:13,595
توزیع حداکثر انرژی قرار گیرد،

53
00:03:13,595 --> 00:03:17,357
٪۱۳ احتمال دارد به شکل اولیه برگردد،

54
00:03:17,357 --> 00:03:22,857
و ۸٪ احتمال دارد که A
درواقع انرژی دریافت کند.

55
00:03:22,857 --> 00:03:26,935
دوباره، میبینیم که چون
در مقایسه با تمرکز انرژی

56
00:03:26,935 --> 00:03:30,026
راههای بیشتری برای پراکنده شدن 
انرژی و آنتروپی بیشتر وجود دارد،

57
00:03:30,026 --> 00:03:32,558
انرژی تمایل به پخش شدن دارد.

58
00:03:32,558 --> 00:03:35,509
و به این دلیل است که اگر جسم داغی را 
در کنار جسمی سرد بگذاری،

59
00:03:35,509 --> 00:03:40,420
آنکه سرد است گرم 
و آنکه گرم است سرد میشود.

60
00:03:40,420 --> 00:03:41,867
اما در همین مثال هم،

61
00:03:41,867 --> 00:03:47,116
۸٪ احتمال دارد تا جسم گرم، گرمتر شود.

62
00:03:47,116 --> 00:03:51,427
چرا این هیچوقت در دنیای واقعی
اتفاق نمیافتد؟

63
00:03:51,427 --> 00:03:54,177
در کل دلیل آن اندازه سیستم است.

64
00:03:54,177 --> 00:03:58,057
اجسام فرضی ما هر کدام 
تنها شش پیوند داشتند.

65
00:03:58,057 --> 00:04:03,938
بگذارید اجسامی را با ۶۰۰۰ پیوند 
و ۸۰۰۰ واحد انرژی در نظر گیریم،

66
00:04:03,938 --> 00:04:07,527
و مجدداً سیستمی را بررسی کنیم
که سه چهارم انرژی در A

67
00:04:07,527 --> 00:04:10,127
و یک چهارم در B باشد.

68
00:04:10,127 --> 00:04:14,337
حالا میبینیم که احتمال آنکه A
خود به خود انرژی بیشتری دریافت کند

69
00:04:14,337 --> 00:04:17,247
عددی بسیار کوچک است.

70
00:04:17,247 --> 00:04:22,308
اجسام آشنای روزمره اجزای بسیار
بسیار بیشتری از این دارند.

71
00:04:22,308 --> 00:04:25,920
احتمال اینکه جسم داغ
در دنیای واقعی داغتر شود

72
00:04:25,920 --> 00:04:28,011
بینهایت کوچک است،

73
00:04:28,011 --> 00:04:30,409
هیچوقت اتفاق نمیافتد.

74
00:04:30,409 --> 00:04:31,528
یخ آب میشود،

75
00:04:31,528 --> 00:04:32,918
شیر ترکیب می شود،

76
00:04:32,918 --> 00:04:34,676
و لاستیک کم باد میشود

77
00:04:34,676 --> 00:04:39,942
چون این وضعیتها انرژی پخش شدهتری
نسبت به حالت اول دارند.

78
00:04:39,942 --> 00:04:43,630
هیچ نیروی مرموزی سیستم را
به سوی آنتروپی بیشتر فشار نمیدهد.

79
00:04:43,630 --> 00:04:48,928
تنها به این دلیل است که آنتروپی بیشتر
تنها از دید آماری محتمل تر است.

80
00:04:48,928 --> 00:04:52,480
به این دلیل است که آنتروپی 
پیکان زمان نامیده میشود.

81
00:04:52,480 --> 00:04:56,739
اگر انرژی فرصتی برای پخش شدن پیدا کند،
حتما این کار را میکند.