dokowski
17.03.05, 16:55
Już w liceum irytowało mnie popularne sformułowanie tej zasady, że entropia
wzrasta w układzie, czy czymś tam, odizolowanym od otoczenia. Wtedy
oczywiście nie miałem jeszcze wiedzy tak rozległej i rozumienia fizyki tak
czystego jak mam dzisiaj, miałem tylko swój geniusz i intuicję racjonalisty,
ale mimo to już wtedy sformułowanie to mi się nie podobało, ponieważ
przeczuwałem przynajmniej tyle, że nie istnieje przecież nic takiego, co
byłoby odizolowane od otoczenia, nie mówiąc już o czymś takim jak układ.
Teraz rozumiem, że właśnie z II zasady termodynamiki wynika, że nie może
istnieć układ odizolowany od otoczenia. Powiem więcej, co mi tam, to nie
wykład, więc rzucę bez dowodu, jako równoważne, takie oto sformułowanie II
zasady: „Nie istnieje układ odizolowany od otoczenia”. Tak więc
sformułowanie: „W układzie odizolowanym od otoczenia entropia rośnie” - jest
oczywistym gwałtem zadawanym niewinnemu umysłowi ucznia, który nawet nie
rozumie, że jest gwałcony. Nic dziwnego, że po tego rodzaju urazach uczniowie
jakoś nie radzą sobie z przyswajaniem fizyki.
Mnie osobiście bardzo podoba się moje sformułowanie II zasady: „W miarę
upływu czasu różnice temperatur między ciałami się zmniejszają, chyba że
ciało chłodniejsze znajduje się w lodówce (przechłodzoną ciecz też nazywam
lodówką)”. Taka zasada nie mąciłaby uczniom w głowach a ponadto wywołałaby
zdrowe zainteresowanie: dlaczegóż to prawa fizyki nie obowiązują w lodówkach?
Uczniowie chcieliby zrozumieć, jak działa zwykła lodówka, a wtedy
przekonaliby się, że gdzieś tam w środku lodówki zasada wyrównywania
temperatur wciąż obowiązuje. Dopiero by się zainteresowali, jakim to cudem
zamarzająca woda nagle sama się ogrzewa, skoro nie jest w żaden sposób
odizolowana od jeszcze zimniejszego otoczenia.
A najśmieszniejsze w tym wszystkim jest to, że jeśli potraktować poważnie
pojęcie „układu odizolowanego”, to okazuje się, że w ogóle nie mamy do
czynienia z II zasadą termodynamiki, ale z prawem tak trywialnym, że nic się
z niego nie da wyprowadzić, poza, być może, wnioskiem, że Wszechświat się
rozszerza. Otóż jeśli spróbujemy wyobrazić sobie układ naprawdę odizolowany,
to od razu widać, że taki układ rozszerza się z prędkością światła we
wszystkich (prawie) kierunkach, bo skoro jest odizolowany, to nic nie może
powstrzymać jego promieniowania elektromagnetycznego czy grawitacyjnego.
Entropia takiego układu oczywiście musi rosnąć w sposób trywialny z powodu
wzrostu objętości układu. Jeżeli dwa takie układy w końcu się spotkają, to
już nie są odizolowane, ale wtedy oba stworzą nowy układ odizolowany, który
oczywiście nadal rozszerza się z prędkością światła chociaż być może już nie
tak „symetrycznie”.
Tak więc z opisu układów odizolowanych nie wynika nic, co nas naprawdę
interesuje, czyli co się dzieje w obszarach o stałej w miarę objętości.
Oczywiście każdy fizyk to wszystko dobrze rozumie, co napisałem wyżej, a mimo
to nadal w liceach uczą głupot, które ogłupiają uczniów. A może nie wszyscy
to rozumieją?
Na koniec napiszę o czymś jeszcze bardziej egzotycznym. Wyobraźmy sobie jeden
szczególny układ odizolowany – starą wystygłą gwiazdę hiperonową, bliską zera
bezwzględnego, nierotującą, znajdującą się w najniższym możliwym stanie,
czyli z najlepszą proporcją kwarków dziwnych do niedziwnych. Jest to chyba
jedyny możliwy układ naprawdę odizolowany, który nawet niczego nie
promieniuje w pusty zimny Wszechświat. Tylko czy taki Wszechświat jest
możliwy?
