WEBVTT

00:00:06.595 --> 00:00:10.303
Có một khái niệm quan trọng
trong hóa học và vật lý.

00:00:10.303 --> 00:00:14.963
Nó giúp giải thích tại sao quá trình
vật lý học chỉ xảy ra theo một hướng:

00:00:14.963 --> 00:00:16.689
tại sao đá tan chảy,

00:00:16.689 --> 00:00:18.989
tại sao kem lan tỏa trong cà phê,

00:00:18.989 --> 00:00:22.269
tại sao không khí xì ra 
khỏi lốp xe thủng.

00:00:22.269 --> 00:00:26.569
Đó là entropy,
và nó nổi tiếng là khó hiểu.

00:00:27.779 --> 00:00:31.699
Entropy thường được miêu tả
là thước đo sự hỗn độn.

00:00:31.699 --> 00:00:35.519
Đó là một hình ảnh thuận tiện,
nhưng không may lại gây hiểu lầm.

00:00:35.519 --> 00:00:38.341
Ví dụ, cái gì hỗn độn hơn -

00:00:38.341 --> 00:00:43.169
một cốc đá bào hay
một ly nước ở nhiệt độ phòng?

00:00:43.169 --> 00:00:45.173
Hầu hết mọi người sẽ nói là cốc đá,

00:00:45.173 --> 00:00:48.289
nhưng thực ra nó có ít entropy hơn.

00:00:48.869 --> 00:00:52.748
Sau đây là một cách nghĩ khác về
entropy thông qua xác suất.

00:00:52.748 --> 00:00:57.360
Cách này có thể khó hiểu hơn,
nhưng hãy dành thời gian nghiền ngẫm nó

00:00:57.360 --> 00:01:01.120
và bạn sẽ hiểu rõ hơn về entropy.

00:01:01.120 --> 00:01:03.571
Xem xét hai vật thể nhỏ,

00:01:03.571 --> 00:01:07.331
mỗi vật được tạo thành 
từ sáu liên kết nguyên tử.

00:01:07.331 --> 00:01:12.451
Trong mô hình này, năng lượng ở mỗi vật
được chứa đựng ở các liên kết.

00:01:12.451 --> 00:01:15.172
Điều này có thể được suy tưởng
như những hộp chứa đơn giản

00:01:15.172 --> 00:01:19.860
có khả năng giữ các đơn vị năng lượng
được gọi là lượng tử.

00:01:19.860 --> 00:01:23.931
Càng nhiều năng lượng, vật đó càng nóng.

00:01:24.831 --> 00:01:28.982
Thật ra có rất nhiều cách 
phân phối năng lượng

00:01:28.982 --> 00:01:30.442
trong hai vật thể

00:01:30.442 --> 00:01:34.362
mà vẫn giữ nguyên
tổng năng lượng ở từng vật.

00:01:34.362 --> 00:01:38.332
Mỗi lựa chọn này được gọi là 
"trạng thái vi mô".

00:01:38.332 --> 00:01:43.341
Cứ sáu lượng tử năng lượng ở Vật A
và hai lượng tử năng lượng ở Vật B,

00:01:43.341 --> 00:01:47.802
thì có 9,702 trạng thái vi mô.

00:01:47.802 --> 00:01:52.731
Tất nhiên, có những cách khác để sắp xếp
8 lượng tử năng lượng của chúng ta.

00:01:52.731 --> 00:01:57.833
Ví dụ, tất cả năng lượng có thể đặt
ở Vật A và không năng lượng ở Vật B,

00:01:57.833 --> 00:02:00.702
hoặc một nửa ở A và một nửa ở B.

00:02:00.702 --> 00:02:04.154
Nếu giả định rằng mỗi trạng thái vi mô
là như nhau,

00:02:04.154 --> 00:02:06.794
chúng ta có thể thấy 
vài cấu hình năng lượng

00:02:06.794 --> 00:02:10.363
có khả năng xảy ra cao hơn
những cái còn lại.

00:02:10.363 --> 00:02:14.054
Đó là nhờ số lượng lớn
trạng thái vi mô của chúng.

00:02:14.054 --> 00:02:19.353
Entropy là thước đo trực tiếp
cho mỗi khả năng của cấu hình năng lượng.

00:02:20.253 --> 00:02:23.123
Thứ chúng ta thấy là
cấu hình năng lượng

00:02:23.123 --> 00:02:26.573
có mức năng lượng
phát tán nhiều nhất giữa các vật thể

00:02:26.573 --> 00:02:28.844
thì cũng có mức entropy cao nhất.

00:02:28.844 --> 00:02:30.414
Vậy nên theo cách hiểu chung,

00:02:30.414 --> 00:02:34.693
entropy có thể được coi như
một thước đo của sự phát tán năng lượng.

00:02:34.693 --> 00:02:37.783
Mức entropy thấp nghĩa là
năng lượng được tập trung.

00:02:37.783 --> 00:02:41.563
Mức entropy cao nghĩa là 
năng lượng được phát tán.

00:02:41.563 --> 00:02:45.605
Để thấy tại sao entropy quan trọng trong 
việc giải thích các quá trình tự nhiên,

00:02:45.605 --> 00:02:47.915
như hiện tượng vật nóng nguội đi,

00:02:47.915 --> 00:02:52.264
chúng ta cần nhìn vào
hệ thống động nơi năng lượng di chuyển.

00:02:52.264 --> 00:02:54.795
Trong thực tế, 
năng lượng không đứng yên.

00:02:54.795 --> 00:02:58.185
Nó không ngừng di chuyển giữa
các liên kết xung quanh.

00:02:58.625 --> 00:03:00.206
Khi năng lượng di chuyển,

00:03:00.206 --> 00:03:02.805
mô hình năng lượng có thể thay đổi.

00:03:02.805 --> 00:03:05.085
Bởi sự phân bổ của 
các trạng thái vi mô,

00:03:05.085 --> 00:03:09.836
có 21% khả năng là hệ thống
sẽ tồn tại ở mô hình

00:03:09.836 --> 00:03:13.475
mà năng lượng 
phát tán nhiều nhất,

00:03:13.475 --> 00:03:17.357
13% khả năng là nó sẽ
trở về điểm xuất phát,

00:03:17.357 --> 00:03:22.607
và 8% khả năng là A 
sẽ có thêm năng lượng.

00:03:22.607 --> 00:03:26.935
Một lần nữa, chúng ta thấy 
vì có nhiều cách để có năng lượng phát tán

00:03:26.935 --> 00:03:30.026
và mức entropy cao 
hơn là có được năng lượng tập trung

00:03:30.026 --> 00:03:32.368
nên năng lượng có xu hướng phát tán.

00:03:32.368 --> 00:03:35.459
Đó là lí do tại sao nếu bạn đặt
một vật nóng cạnh vật lạnh,

00:03:35.459 --> 00:03:39.350
vật lạnh sẽ ấm lên
và vật nóng sẽ nguội đi.

00:03:40.200 --> 00:03:41.827
Nhưng thậm chí trong ví dụ này,

00:03:41.827 --> 00:03:46.846
có 8% khả năng vật nóng
sẽ nóng lên.

00:03:46.846 --> 00:03:50.027
Tại sao trong thực tế
điều này không bao giờ xảy ra?

00:03:51.257 --> 00:03:53.947
Đó là do kích thước của hệ thống.

00:03:53.947 --> 00:03:57.937
Vật thể giả định của chúng ta 
chỉ có sáu liên kết ở mỗi vật.

00:03:57.937 --> 00:04:03.658
Hãy nâng các vật lên tới 6,000 liên kết
và 8,000 đơn vị năng lượng,

00:04:03.658 --> 00:04:07.397
và một lần nữa bắt đầu hệ thống 
với ba phần tư năng lượng ở A

00:04:07.397 --> 00:04:09.827
và một phần tư năng lượng ở B.

00:04:09.827 --> 00:04:14.317
Giờ chúng ta thấy khả năng A 
có thêm năng lượng một cách tự nhiên

00:04:14.317 --> 00:04:17.037
là con số cực nhỏ như thế này.

00:04:17.037 --> 00:04:22.308
Thông thường, các vật dụng hàng ngày
còn có nhiều phần nhỏ hơn nữa.

00:04:22.308 --> 00:04:25.920
Khả năng một vật nóng
trong thực tế nóng lên

00:04:25.920 --> 00:04:27.831
là cực kỳ nhỏ,

00:04:27.831 --> 00:04:30.169
đến mức không bao giờ xảy ra.

00:04:30.169 --> 00:04:31.328
Đá tan,

00:04:31.328 --> 00:04:32.718
kem lan tỏa,

00:04:32.718 --> 00:04:34.506
và lốp xì hơi

00:04:34.506 --> 00:04:39.702
là bởi những trạng thái này có nhiều 
năng lượng phát tán hơn năng lượng gốc.

00:04:39.702 --> 00:04:43.630
Không có thế lực thần bí nào
đẩy hệ thống lên mức entropy cao hơn.

00:04:43.630 --> 00:04:48.648
Chỉ là mức entropy cao luôn
có xác suất xảy ra cao hơn.

00:04:48.648 --> 00:04:52.328
Đó là lí do vì sao
entropy được gọi là mũi tên thời gian.

00:04:52.328 --> 00:04:56.798
Nếu năng lượng có cơ hội phát tán,
thì nó sẽ xảy ra như vậy.