1
00:00:06,875 --> 00:00:10,453
Pewna koncepcja odgrywa
w chemii i fizyce kluczową rolę.

2
00:00:10,453 --> 00:00:15,293
Pomaga wyjaśnić działanie
procesów fizycznych.

3
00:00:15,293 --> 00:00:16,849
Dlaczego lód topnieje,

4
00:00:16,849 --> 00:00:19,279
śmietanka miesza się z kawą,

5
00:00:19,279 --> 00:00:22,529
a z przebitej opony
wydostaje się powietrze.

6
00:00:22,529 --> 00:00:27,039
To entropia, zjawisko
bardzo trudne do zrozumienia.

7
00:00:27,039 --> 00:00:31,879
Entropia jest często opisywana
jako miara nieuporządkowania.

8
00:00:31,879 --> 00:00:35,739
To wygodne określenie
jest niestety mylące.

9
00:00:35,739 --> 00:00:38,511
Co jest bardziej nieuporządkowane?

10
00:00:38,511 --> 00:00:43,469
Szklanka pokruszonego lodu
czy wody o temperaturze pokojowej?

11
00:00:43,469 --> 00:00:45,373
Większość powie, że szklanka z lodem,

12
00:00:45,373 --> 00:00:49,069
ale tak naprawdę ma ona niższą entropię.

13
00:00:49,069 --> 00:00:52,898
Do opisania entropii
można użyć prawdopodobieństwa.

14
00:00:52,898 --> 00:00:57,290
Może być to trudniejsze do zrozumienia,
ale porządnie przetwórzcie te informacje,

15
00:00:57,290 --> 00:01:01,260
a zrozumiecie entropię o wiele lepiej.

16
00:01:01,260 --> 00:01:03,661
Wyobraźmy sobie dwie bryły.

17
00:01:03,661 --> 00:01:07,541
Każda składa się
z sześciu wiązań atomowych.

18
00:01:07,541 --> 00:01:12,781
W tym modelu energia każdej bryły
jest przechowywana w wiązaniach.

19
00:01:12,781 --> 00:01:15,292
Można je sobie wyobrazić
jako proste pojemniki

20
00:01:15,292 --> 00:01:20,070
mieszczące niepodzielne
jednostki energii, czyli kwanty.

21
00:01:20,070 --> 00:01:24,601
Im więcej energii w bryle,
tym jest ona cieplejsza.

22
00:01:24,601 --> 00:01:29,042
Energia może być dystrybuowana
na wiele sposobów

23
00:01:29,042 --> 00:01:30,552
w tych dwóch bryłach

24
00:01:30,552 --> 00:01:34,592
i wciąż mieć w każdej
taką samą wartość całkowitą.

25
00:01:34,592 --> 00:01:38,502
Każda z tych opcji to stan mikroskopowy.

26
00:01:38,502 --> 00:01:43,341
Dla sześciu kwantów energii
w Bryle A i dwóch kwantów w Bryle B

27
00:01:43,341 --> 00:01:47,832
istnieje 9702 stanów mikroskopowych.

28
00:01:47,832 --> 00:01:52,861
Te osiem kwantów
można też rozłożyć inaczej.

29
00:01:52,861 --> 00:01:57,833
W Bryle A może być
cała energia, a w Bryle B nic

30
00:01:57,833 --> 00:02:00,872
albo po połowie w każdej z nich.

31
00:02:00,872 --> 00:02:04,154
Zakładając, że każdy stan mikroskopowy
jest tak samo prawdopodobny,

32
00:02:04,154 --> 00:02:06,794
widać, że niektóre rozkłady energii

33
00:02:06,794 --> 00:02:10,543
mają wyższe prawdopodobieństwo
wystąpienia niż inne.

34
00:02:10,543 --> 00:02:14,184
Wynika to z dużej liczby
obecnych stanów mikroskopowych.

35
00:02:14,184 --> 00:02:20,143
Entropia to bezpośredni wskaźnik
prawdopodobieństwa rozkładu energii.

36
00:02:20,143 --> 00:02:22,883
Rozkład energii,

37
00:02:22,883 --> 00:02:26,843
w którym energia jest najbardziej
rozłożona między bryłami,

38
00:02:26,843 --> 00:02:28,924
ma najwyższy wskaźnik entropii.

39
00:02:28,924 --> 00:02:30,474
Ogólnie rzecz biorąc,

40
00:02:30,474 --> 00:02:34,853
entropia może być pojmowana
jako miernik rozłożenia tej energii.

41
00:02:34,853 --> 00:02:37,893
Niski poziom entropii
oznacza skupienie energii.

42
00:02:37,893 --> 00:02:41,623
Wysoki poziom entropii
oznacza większe rozłożenie energii.

43
00:02:41,623 --> 00:02:45,765
Żeby zrozumieć przydatność entropii
w wyjaśnianiu procesów samoistnych,

44
00:02:45,765 --> 00:02:48,075
jak schładzanie się gorących przedmiotów,

45
00:02:48,075 --> 00:02:52,434
trzeba spojrzeć na układ dynamiczny,
w którym porusza się energia.

46
00:02:52,434 --> 00:02:54,935
W rzeczywistości
energia nie stoi w miejscu.

47
00:02:54,935 --> 00:02:58,065
Ciągle porusza się między
sąsiadującymi wiązaniami.

48
00:02:58,065 --> 00:03:00,206
Podczas ruchu energii

49
00:03:00,206 --> 00:03:02,955
jej rozkład może ulec zmianie.

50
00:03:02,955 --> 00:03:05,085
Rozłożenie stanów mikroskopowych sprawia,

51
00:03:05,085 --> 00:03:09,836
że istnieje 21% szans na to,
że w późniejszym rozkładzie układu

52
00:03:09,836 --> 00:03:13,595
energia będzie maksymalnie rozłożona,

53
00:03:13,595 --> 00:03:17,357
13% szans, że powróci do punktu wyjścia

54
00:03:17,357 --> 00:03:22,857
i 8%, że energia w Bryle A wzrośnie.

55
00:03:22,857 --> 00:03:26,935
Większa liczba sposobów
uzyskania rozproszonej energii

56
00:03:26,935 --> 00:03:30,026
i wysokiej wartości entropii
niż energii skupionej

57
00:03:30,026 --> 00:03:32,558
prowadzi do rozkładania się energii.

58
00:03:32,558 --> 00:03:35,509
To dlatego umieszczenie
gorącego przedmiotu obok zimnego

59
00:03:35,509 --> 00:03:40,420
sprawia, że zimna rzecz
ogrzewa się, a gorąca stygnie.

60
00:03:40,420 --> 00:03:41,867
Nawet w tym przykładzie

61
00:03:41,867 --> 00:03:47,116
jest 8% szans na wzrost
temperatury gorącego przedmiotu.

62
00:03:47,116 --> 00:03:51,427
Dlaczego nigdy się tak nie dzieje?

63
00:03:51,427 --> 00:03:54,177
Chodzi o rozmiar układu.

64
00:03:54,177 --> 00:03:58,057
Nasze hipotetyczne bryły
miały tylko po sześć wiązań.

65
00:03:58,057 --> 00:04:03,938
Powiększmy liczbę wiązań do 6 tysięcy,
a jednostek energii do 8 tysięcy

66
00:04:03,938 --> 00:04:07,527
i stwórzmy układ, w którym
trzy czwarte energii jest w Bryle A,

67
00:04:07,527 --> 00:04:10,127
a jedna czwarta w Bryle B.

68
00:04:10,127 --> 00:04:13,757
Bryła A ma znikome szanse

69
00:04:13,757 --> 00:04:17,247
na samoistne pozyskanie większej energii.

70
00:04:17,247 --> 00:04:22,038
Przedmioty codziennego użytku
mają o wiele większą liczbę cząsteczek.

71
00:04:22,038 --> 00:04:25,920
Prawdopodobieństwo, że temperatura
gorącego przedmiotu wzrośnie,

72
00:04:25,920 --> 00:04:28,011
jest tak niewielkie,

73
00:04:28,011 --> 00:04:30,409
że wzrost praktycznie
nigdy nie ma miejsca.

74
00:04:30,409 --> 00:04:31,528
Lód topnieje,

75
00:04:31,528 --> 00:04:32,918
śmietanka miesza się z kawą,

76
00:04:32,918 --> 00:04:34,676
a opony tracą powietrze,

77
00:04:34,676 --> 00:04:39,942
bo stany te mają więcej
rozproszonej energii niż stany pierwotne.

78
00:04:39,942 --> 00:04:43,630
Nie istnieje tajemnicza siła
powodująca zwiększenie entropii układu.

79
00:04:43,630 --> 00:04:48,928
Większa entropia jest po prostu
statystycznie bardziej prawdopodobna.

80
00:04:48,928 --> 00:04:52,480
To dlatego entropię
nazywa się strzałką czasu.

81
00:04:52,480 --> 00:04:56,380
Energia rozkłada się,
kiedy tylko ma taką możliwość.