1
00:00:06,875 --> 00:00:10,453
Существует понятие, которое имеет
первостепенную важность в химии и физике.

2
00:00:10,453 --> 00:00:15,293
Оно помогает объяснить, почему физические 
процессы протекают так, а не иначе:

3
00:00:15,293 --> 00:00:16,849
почему лёд тает,

4
00:00:16,849 --> 00:00:19,279
почему взбитые сливки
растворяются в горячем кофе,

5
00:00:19,279 --> 00:00:22,529
почему воздух выходит из пробитой шины.

6
00:00:22,529 --> 00:00:27,039
Это — энтропия, и разобраться в ней
бывает очень сложно.

7
00:00:27,039 --> 00:00:31,879
Энтропию часто описывают
как меру неопределённости.

8
00:00:31,879 --> 00:00:35,739
Это удобное определение, 
но оно, к сожалению, обманчиво.

9
00:00:35,739 --> 00:00:38,511
Например, что более неупорядочено:

10
00:00:38,511 --> 00:00:43,469
чашка колотого льда 
или стакан воды комнатной температуры?

11
00:00:43,469 --> 00:00:45,373
Большинство людей ответит, что лёд,

12
00:00:45,373 --> 00:00:49,069
но его энтропия ниже.

13
00:00:49,069 --> 00:00:52,898
Поэтому энтропию стоит рассматривать
с точки зрения вероятности.

14
00:00:52,898 --> 00:00:57,290
Возможно, это будет сложнее понять,
но вдумайтесь в него какое-то время,

15
00:00:57,290 --> 00:01:01,260
и вы лучше осмыслите понятие энтропии.

16
00:01:01,260 --> 00:01:03,661
Рассмотрим два малых твёрдых тела,

17
00:01:03,661 --> 00:01:07,541
каждое из которых состоит
из шести атомных связей.

18
00:01:07,541 --> 00:01:12,781
В нашем примере энергия в каждом
твёрдом теле содержится в этих связях.

19
00:01:12,781 --> 00:01:15,292
Их можно представить себе
простыми контейнерами,

20
00:01:15,292 --> 00:01:20,070
которые могут содержать неделимые
единицы энергии, известные как кванты.

21
00:01:20,070 --> 00:01:24,601
Чем больше энергии в твёрдом теле,
тем выше его температура.

22
00:01:24,601 --> 00:01:29,042
Оказывается, существует немало
вариантов распределения энергии

23
00:01:29,042 --> 00:01:30,682
в двух твёрдых телах,

24
00:01:30,682 --> 00:01:34,592
но при этом та же общая энергия 
будет сохраняться в каждом из них.

25
00:01:34,592 --> 00:01:38,502
Каждая из этих возможностей
называется микросостоянием.

26
00:01:38,502 --> 00:01:43,341
Для шести квантов энергии
в теле А и двух в теле В

27
00:01:43,341 --> 00:01:47,832
существует 9 702 микросостояний.

28
00:01:47,832 --> 00:01:52,861
Безусловно, существуют другие варианты
распределения наших 8 квантов энергии.

29
00:01:52,861 --> 00:01:57,833
Например, вся энергия может храниться
в теле А и её вообще не будет в теле В,

30
00:01:57,833 --> 00:02:00,872
или половина — в А и половина — в В.

31
00:02:00,872 --> 00:02:04,154
Если предположить, что каждое
микросостояние равновероятно,

32
00:02:04,154 --> 00:02:06,794
то мы увидим, что некоторые
конфигурации энергии

33
00:02:06,794 --> 00:02:10,543
более вероятны, чем другие.

34
00:02:10,543 --> 00:02:14,184
Это происходит из-за большего
у них числа микросостояний.

35
00:02:14,184 --> 00:02:20,143
Энтропия — это степень вероятности
каждой из конфигураций энергии.

36
00:02:20,143 --> 00:02:23,193
Мы видим, что конфигурация энергии,

37
00:02:23,193 --> 00:02:26,843
когда та наиболее рассеяна
между двумя твёрдыми веществами,

38
00:02:26,843 --> 00:02:28,924
имеет наивысшую энтропию.

39
00:02:28,924 --> 00:02:30,474
Поэтому в общем смысле

40
00:02:30,474 --> 00:02:34,853
энтропией можно называть
меру рассеивания энергии.

41
00:02:34,853 --> 00:02:37,893
Низкая энтропия означает,
что энергия сконцентрирована.

42
00:02:37,893 --> 00:02:41,623
Высокая энтропия — что она рассеяна.

43
00:02:41,623 --> 00:02:45,765
Чтобы понять, почему энтропия полезна
при объяснении естественных процессов,

44
00:02:45,765 --> 00:02:48,075
как то остывание горячих объектов,

45
00:02:48,075 --> 00:02:52,434
мы должны рассмотреть динамическую
систему, в которой перемещается энергия.

46
00:02:52,434 --> 00:02:54,935
В реальности энергия 
не лежит «мёртвым грузом».

47
00:02:54,935 --> 00:02:58,065
Она постоянно движется
между соседними связями.

48
00:02:58,065 --> 00:03:00,206
Когда энергия движется,

49
00:03:00,206 --> 00:03:02,955
конфигурация энергии может изменяться.

50
00:03:02,955 --> 00:03:05,085
Вследствие распределения микросостояний

51
00:03:05,085 --> 00:03:09,836
существует вероятность, равная 21%,
что система окажется в конфигурации,

52
00:03:09,836 --> 00:03:13,595
при которой энергия максимально рассеяна,

53
00:03:13,595 --> 00:03:17,357
13% того, что она вернётся
в своё изначальное состояние,

54
00:03:17,357 --> 00:03:22,857
и всего 8%, что тело А приобретёт энергию.

55
00:03:22,857 --> 00:03:26,935
Мы снова видим, что поскольку
вариантов с рассеянной энергией

56
00:03:26,935 --> 00:03:30,026
и высокой энтропией больше,
чем с сосредоточенной энергией,

57
00:03:30,026 --> 00:03:32,558
она имеет тенденцию рассеиваться.

58
00:03:32,558 --> 00:03:35,509
Поэтому, если вы поставите рядом
горячий и холодный предметы,

59
00:03:35,509 --> 00:03:40,420
холодный нагреется, а горячий охладится.

60
00:03:40,420 --> 00:03:41,867
Но даже в этом примере

61
00:03:41,867 --> 00:03:47,116
существует вероятность, равная 8%, 
что горячий объект станет ещё горячее.

62
00:03:47,116 --> 00:03:51,427
Почему же этого никогда 
не происходит в реальной жизни?

63
00:03:51,427 --> 00:03:54,177
Всё зависит от размеров системы.

64
00:03:54,177 --> 00:03:58,057
У наших гипотетических веществ
было всего по шесть связей.

65
00:03:58,057 --> 00:04:03,938
Давайте увеличим их число
до 6 000 связей и 8 000 единиц энергии,

66
00:04:03,938 --> 00:04:07,527
у системы вначале будет
три четверти энергии в теле А

67
00:04:07,527 --> 00:04:10,127
и одна четверть в теле В.

68
00:04:10,127 --> 00:04:14,337
Теперь вероятность того, что А
спонтанно приобретёт больше энергии,

69
00:04:14,337 --> 00:04:17,247
вот настолько мала.

70
00:04:17,247 --> 00:04:22,308
У знакомых нам повседневных предметов
во много, много раз больше частиц.

71
00:04:22,308 --> 00:04:25,920
Шанс того, что горячий объект
в реальном мире станет горячее,

72
00:04:25,920 --> 00:04:28,011
настолько ничтожен,

73
00:04:28,011 --> 00:04:30,409
что этого никогда не происходит.

74
00:04:30,409 --> 00:04:31,528
Лёд тает,

75
00:04:31,528 --> 00:04:32,918
сливки растовряются,

76
00:04:32,918 --> 00:04:34,676
шины сдуваются,

77
00:04:34,676 --> 00:04:39,942
потому что эти состояния обладают более 
распределённой энергией, чем изначальные.

78
00:04:39,942 --> 00:04:41,482
Не существует волшебной силы,

79
00:04:41,482 --> 00:04:43,630
«толкающей» систему 
к более высокой энтропии.

80
00:04:43,630 --> 00:04:48,928
Просто более высокая энтропия
статистически более вероятна.

81
00:04:48,928 --> 00:04:52,480
Поэтому энтропию называют стрелой времени.

82
00:04:52,480 --> 00:04:56,999
Если у энергии есть шанс рассеяться,
то это обязательно произойдёт.