Социальная и биологическая организация систем

[Cow]

Возвращаюсь к дырке. Это - работа? Кто (что) ее сделает и почему?

Я  то  всего лишь подогнал схему эксперимента: 2 стакана друг над другом. В верхнем вода. После изготовления дырки в дне верхнего, вода оказывается в нижнем и без всякой внешней ложечки и работы по раскручиванию - уже раскрученной.
А всякого рода клапанов и задвижек уже сконструировано столько, что и смысла их обсуждать нет. Энергии срабатывания подобных приблуд могут быть вполне мизерными, даже в реальной реализации   для  стакана  .
Вот полагаю  и вполне возможным становится  сравнение   энтропии стакана ложечного и безложечного.. 

[василий андреевич]

Большой Взрыв, это реализация принципа распада.Гравитация (выделившаяся/обособившаяся самой первой из первичного взаимодействия), это реализация принципа синтеза.

Вначале о более раннем, о плотности, о отношении к объему. Плотность энергии, неважно в какой форме (тепло, энтальпия, работа) - это статическое давление. Но представим себе уплотнение беспорядка - получим увеличение порядка, именно в этом и есть нонсенс.

  Мы давно стали рабами такого стереотипа энтропии: организм деградирут продукты питания. Или еще круче: мы питаемся отрицательной энтропией. Именно отсюда растут ноги: все, что мы используем - это информация. Дескать, вкусили информативный плод и упорядочились.
  Т.е. налицо то же самое, что происходит с терминами сознание, мышление, психика - они стали столь широки, что прекратили быть понятными.
  Вспомним, что из опыта можно узнать только приращение энтропии, но не абсолютную величину энтропии до или после опыта. (не будем пока о теореме Нернста). Энтропия в термодинамике олицетворяет время, как неубывающую величину.

  Теперь Большой Взрыв. Это бесконечная плотность энергии, до взрыва в форме потенции, после взрыва в форме кинетики. Т.к. любая энергия уже содержит в себе временные координаты, то момент большого взрыва объявляется временем ноль.
  Принцип распада - от концентрации к рассеянию. Градиент рассеяния энергии (отношение энергии к возрастающей протяженности) - это сила. Вот эту силу и предлагаю брать в качестве мерила. Однако, вместо Большого Взрыва можно взять флуктуацию поменьше, которую удобно обозвать случайностью, случайной концентрацией. Естественный распад этой концентрации должен привести к идее естественной концентрации за счет расширения наших представлений о росте энтропии и снижении потенциального минимума.
  Рождение гравитации, как отрицательной формы энергии, приписывают свойству образования комковатостей плоского расширяющегося пространства. Лучше просто помнить о комковатостях, как фрактальности, но вместо гравитации "просто" говорить о отрицательной энергии, биологическая суть которой - природная ниша в потенциальном минимуме.

[василий андреевич]

Философы скажут, что это категория, которая фиксирует и обобщает:- результаты и процедуры измерений,- средства измерения, функционирующие как эталоны

Если в базу положить принцип рассеяния, то измерять придется привычную из классической динамики силу. Например, если мы знаем, что кирпичный дом разваливается как бы под действием силы Х1, то тростниковый дом будет разваливаться с силой Х2, много большей силы Х1. И пусть мы ничего не знаем откуда эти разваливающие силы берутся, главное, что они есть, как "действие" термодинамического времени.

[ArefievPV]

Но представим себе уплотнение беспорядка - получим увеличение порядка, именно в этом и есть нонсенс.

Почему же нонсенс? Уплотнением можно из аморфного углерода получить кристалл алмаза...
Под огромным давлением, вещество уплотняясь параллельно упорядочивается вплоть до кристаллической структуры. Таких примеров много.

Даже из газа получают жидкость. А в жидкости уже ближний порядок имеется...

[алексаннндр]

  Вот так мы все и запутываемся. А когда не получается "распутаться", просто объявляем, что жизнь антиэнтропийна, а потому невозможна без внешнего управления.

Это вы всех запутываете!
Непонятно, почему антиэнтропийная жизнь обязательно должна внешне управляться, вы так это и не проясняете, ну да пусть.
Антиэнтропийна не только жизнь, любой тепловой двигатель антиэнтропиен, поскольку он способен выполнять работу.
Вы скажете, что таки холодильник-то нагревается, и рано или поздно- ну мы вот тринадцать миллиардов лет ждём, пока холодильник нагреется, а он всё больше остывает и в прямом и в переносном смысле, может конечно остыть нагреватель, когда-то весь наличный водород галактик и доступный вообще превратится либо в излучение, либо в холодную материю, либо в чёрные дыры, те, испаряясь, превратят его всё равно в излучение, если распадаются протоны, то и тяжёлые элементы напрямую вместе с водородом тоже неминуемо превратятся в излучение, вселенная станет лептонной пустыней- есть такой сценарий, до него пока очень много лет, и тут есть такая заковыка, что мы, быть может, не всё знаем ещё о мире и так далее, за такое большое время, правда, у нас будет возможность узнать побольше, возможно, появятся другие сценарии и идеи.
Пока горит солнце на небе и вообще продолжается нынешний этап развития вселенной- у нас в принципе не стоят эти проблемы, ну не стоят они, в принципе...

Тогда как антиэнтропийно то, что подразумеваем под весьма спорным понятием - усложнение.
  Действительно, что бы собрать отдельные элементы в конструкцию, требуется производство внешней работы, а всякая работа связана с обесцениванием энергии.

Ну по отношению к жизни внешней работой является поток фотонов от солнца, это установлено экспериментально и вполне укладывается в теоретические построения.
Или вы хотите изолировать Землю от Солнца, но чтобы деревья продолжали расти, как если бы освещались солнечным светом?
Что вам надо-то?

Потому и слышим от Хокинга, что жизнь есть случайное обстоятельство в случайном уголке Вселенной, идущей к року тепловой смерти. Вот и шагают в разные стороны эволюция косного, как например, деградация Солнца, и эволюция жизни как прогресс самоупорядочиваний.

Ну случайно ли возникла жизнь- как минимум у нас маловато фактических данных, пока мы знаем только земную биосферу, узнаем другие биосферы- поглядим.
Случайность места- ну как минимум не очень случайно, вы всё это знаете, Василий Андреевич, масса звезды, обитаемая зона, каратационный радиус, где период галактического года совпадает с периодом вращения спирального рукава, может ещё какие есть фундаментальные необходимости, ну конечно звезда должна быть не первого поколения, и так далее.
И всё равно остаётся ещё большой массив неизвестного, поскольку мы ещё ни на одной планете толком не были.
Рок тепловой смерти- не так бы это должно называться всё-таки, лептонная пустыня- это немножко не в термодинамическом смысле тепловая пустыня.
Да, пока это видится почти безальтернативным сценарием, но до этого немножко долговато, пока беспокоиться нам с вами не о чем.

К тому же обратите внимание, сценарий лептонной пустыни, его можно рассматривать как тепловую смерть, но только обратим внимание- это не холодильник нагрелся до равновесной с нагревателем температуры
как было бы в случае с двумя камерами, в которых в одной горячий газ, в другой- холодный, при их объединении.
Это нагреватель остыл, стал излучением, температура коего стремится к нулю из-за ускоряющегося расширения пространства.
Холодильник-то остаётся у нас по условию холодным вечно, нагреватель расходует своё тепло...
А в обычном тепловом двигателе у нас как раз стоит задача уберечься от нагрева холодильника...

И я сомневаюсь, что мы с вами, человечество в целом, познали истину, всё может быть, тем более раз возможно кажущееся невозможным, в чём я убеждён, так о чём говорить.

  Не может быть у энтропии ни плотности, ни излишков.

Ну сравнительно- если есть система с большей энтропией и система с меньшей энтропией, например, газ сжат в цилиндре и расширен после хода поршня, и цилиндр с расширенным газом можно привести в первоначальное состояние, опять-таки с меньшей энтропией.

Берем водоворот в стакане. В самом общем виде в водовороте участвуют частицы, пребывающие и в состоянии упорядоченного поступательного движения, и в состоянии неупорядоченного колебательного движения. Если вместе с потоком пустить маленький градусник, то он покажет температуру только неупорядоченного движения.
  Теперь перенесем стакан с водоворотом в сосуд Дюара, и дадим потоку самопроизвольно остановиться за счет трения о стенки. Показание термометра вырастет за счет того, что порядок естественным образом перешел в тепло. И этот переход состоится только так, что приращение тепла будет больше приращения температуры.
  Никакого перетекания энтропии. Только самопроизвольный переход порядка в беспорядок. При самом переходе все разговоры о энтропии не имеют смысла, так теряют смысл работа, тепло, температура.

Не понимаю, как это приращение теплоты больше, чем приращение температуры?
В остальном- всё по классике, энтропия изолированной системы стремится к максимуму, водоворот же был как-то создан, вода не родилась в стакане волей провидения, водоворот был создан, после же изоляции он остановился, жидкость стала равномерно нагретой, энтропия системы повысилась.
Я не вижу никаких противоречий с теорией и практикой термодинамики.

  Когда у нас есть кусок угля с этикеткой о его калорийности, то это не значит, что калории содержатся в куске, но при сжигании/окислении можно получить калории в форме тепла. А уже переводом этого тепла через тепловую машину к холодильнику можно получить калории в форме работы/порядка. И энтропию можно считать не по наличию порядка, а по наличию начального беспорядка в газах сожженного угля и газах в холодильнике.

Можно считать по-разному, но уголь был наработан с помощью фотосинтеза, который сидит на потоке солнечного света из смеси углекислого газа и воды, энтропия изначальной смеси была выше, чем угля плюс кислород, плюс что там ещё у нас будет, уголь не так удобно рассматривать, как кусок глюкозы.

  Водоворот в открытом океане или атмосфере очень интересное образование, похожее на жизнь в способности к самоорганизации. Представим, воду на поверхности как смесь легких молекул и массивных примесей. По закону сохранения импульса после многократных соударений легкие молекулы обретут большую скорость, нежели массивные. Если будет хоть малейший случайный вихрик, то легкие молекулы выстроятся вдоль движения с большим радиусом, а массивные будут тяготеть к эпицентру. И вихрь будет разворачиваться в масштабный круговорот до тех пор, пока в эпицентре будут идти передача кинетики от массивных частиц к легким.
  Но это перераспределение означает, что на внешних окраинах водоворота, где движение затихает, происходит перераспределение порядка в хаос и, как следствие, рост температуры. Т.е. в эпицентре температура ниже, чем на окраине.
  Таким образом, становится совершенно очевидно, что об энтропии круговорота судить бессмысленно. Потому что круговорот совершает работу по температурному разделению на потенциальные нагреватели и холодильник. Самоочевидно, что условный холодильник легче принимает тепло из среды, но перераспределяет это тепло к окраинам. И самоочевидно же, что такое перераспределение не может быть бесконечным, обязательно есть предел, когда водоворот придет к разрушению с выделением значительной неупорядоченной энергии в атмосферу, организуя в ней циклонические потоки.

Водоворот возникает не сам по себе, он возникает опять же как двигатель, работающий на потоке энергии, тропический циклон возникает на перепаде температур от тропического океана к космосу, пока тропический циклон гуляет по тропическому горячему морю, он может существовать сколько угодно, так же и с водоворотами так или иначе.

Наглядный пример с вечным мегациклоном- красное пятно, он конечно как бы исчезал, ну даже на Юпитере наверное бывают глобальные перемены погоды, но потом восстанавливался.
В любом случае он существует явно дольше, чем требовалось бы ему на наработку собственного разрушения, если это было бы именно закономерно в данном случае.

  Еще раз, необходимо очень чутко улавливать, где работа, а где ее антипод - тепло. Есть работа - нет возможности судить о энтропии. Закончилась работа, можно приступать к вычислению энтропии до и после работы.

Может и так, но это ровным счётом ничего не меняет, на мой взгляд.
Ну посчитаем энтропию до работы и после работы, жалко что ли, результат один и тот же.

[алексаннндр]

  Мы давно стали рабами такого стереотипа энтропии: организм деградирут продукты питания. Или еще круче: мы питаемся отрицательной энтропией. Именно отсюда растут ноги: все, что мы используем - это информация. Дескать, вкусили информативный плод и упорядочились.

Не понимаю я, что вам надо, Василий Андреевич, в который раз пишу уже.
Но мы правда деградируем продукты питания, растения правда сидят на солнечной реке и крутят своё великое колесо фотосинтеза, это правда так, уже есть концентрация энергии в центре солнечной системы, которая рассеивается, и на этом рассеянии мы все живём.

Да, когда-то не пойми как возникла концентрация энергии в виде того, что мы называем сингулярностью большого взрыва, мы не знаем, как она возникла, но пока все основные космологические процессы вполне объяснимы с точки зрения рассеяния этой концентрации энергии, пока объяснимы.

[Evol]

Давайте тогда уточнять. Коли все ратуют за физику.
Первое: что такое сложность? В контексте текущей полемики? Тут, кстати, не раз поминали алгоритм. И то, что любая работа выполняется согласно алгоритму. Хорошо. С этой точки зрения получается, что сложность - это функция зависимости объёма работы, которая выполняется в ходе реализации некоторого алгоритма, от общего объема входных данных. Говоря проще, ресурсной базы.

[Evol]

Второе. Говоря об обесценивании энергии, какую энергию имеем в виду? Скорее всего, внутреннюю. Не вдаваясь в условность понятия, просто согласимся, что внутренняя энергия должна пониматься как часть полной энергии, которая, при выполнении работы, превращается в другие ее виды.

[Evol]

Сразу поясню, чтобы не было недопонимания. На всякий случай. Природа внутренней энергии термодинамикой не рассматривается и детали ее превращения в другие виды не детализируются. Если говорить о качестве, то такие виды энергии, как механическая и электромагнитная обладают им в высшей степени, поскольку сами обращаются во внутреннюю независимо от температуры системы. Почему наиболее широко и используются на практике.

[василий андреевич]

Почему же нонсенс? Уплотнением можно из аморфного углерода получить кристалл алмаза...

Еще раз. Если энтропия мера беспорядка, то как оказывается, что много беспорядка в одном месте - это уже порядок?
  Сжать, значит совершить целенаправленную работу, следовательно именно работа является мерой порядка. Кстати для алмаза надо не просто сжать, а еще и отвести выделяющееся тепло, которое и есть мера беспорядка. Потому иногда не корректно говорят: выработать энтропию, т.е. удалить беспорядок из системы.

[василий андреевич]

Не понимаю, как это приращение теплоты больше, чем приращение температуры?

Сказал для упрощения, что бы не учинять точных разборок. Потому что иногда пользуются безинтегральной формулой: отношение приращения тепла к приращению температуры есть величина положительная. Это не правильная форма записи, но ей, если понимаете ее, можно пользоваться в рассуждениях. Далее сами уточняйте, если хотите, чем энтропия отличается от теплоемкости, есть формула энтропии, в которую входит теплоемкость.
  Об всем остальном, что в Вашем посте, говорить пока не хочу, раз Вас устраивает - то пусть так и будет.

[Evol]

Третье. если говорить о качестве внутренней энергии, то оно тем выше, чем выше температура тела, в котором эта самая внутренняя энергия запасена. Теплообмен, являясь при установленной разности температур двух тел необратимым процессом, понижает качество внутренней энергии прежде более нагретого из тел, обесценивая ее.
На практике это означает следующее. Вся теплота, полученная нагревателем обесценится, перейдя в окружающую среду в том же количестве, но при более низкой температуре. Система в целом, может поиметь от этого выигрыш, увеличив разнообразие и количество слагающих ее элементов. Как прежде ледяная комната, при подведении энергии к нагревателю, согревается до комфортных для нас температур и представляет уже объект, привлекательный для заселения.

[Evol]

Тут вот писали о внутренних планетах Солнечной системы. Непосредственной передачи тепла от Венеры к Земле и далее - к Марсу, не происходит. Но, если взглянуть на ряд этих планет, как на модель, можно увидеть следующее. Земля представляет из себя часть общей системы, в которой температуры тел с полярно различными температурами на их поверхности как бы уравнены или усреднены, если нравится так. Разница между температурами полярно нагретых поверхностей рассчитывается, почему делаем вывод о необратимом характере процесса, направление которого совпадает с направлением излучения.

[василий андреевич]

Природа внутренней энергии термодинамикой не рассматривается и детали ее превращения в другие виды не детализируются.

Да, потому часто вместо понятия внутренняя энергия используют работа системы. Тогда первый принцип читается: энтальпия равна сумме внешней и внутренней работ. А потом сразу огорошивают - работа среды над системой положительна, а работа системы над средой отрицательна (по определению). Вот по определению лучше и действовать, что бы тупо считать, а уже после анализировать, прикладывая к тем процессам, о которых мы знаем.

  Переписываем для изолированной формации Э+А1-А2=0, энтальпия, плюс, работа системы, минус, работа среды есть величина постоянная до аддитивной. И делаем "сногсшибательное" заявление - энтальпия и есть то эмерджментное (синергия) свойство, которое связано с жизнью. Т.е. лишаем живое всякого налета мистики. Но тут же уточняем, что энтальпия и работы - это не процессы, а параметры состояния, иначе, точки в координатах энергия-протяженность. Всего три точки, положительные Э, А1 над горизонтальной осью протяженности, отрицательная А2 под осью. Все на одной вертикали, т.е. в одном (локальном) месте. Формулируем - жизнь есть совместная траектория трех точек вдоль оси протяженности. Если кому нравится - жизнь есть триединство энтальпии, работы системы и работы среды.
  И пока ни слова о времени и его перевоплощении в энтропию.

  Если кто-то помнит, что родился в начале координат, возмужал на удалении от начала и осознает что умрет где-то дальше, то пусть попробует вычертить траекторию энтальпии в виде растущего, а потом снижающегося "холма-горба".

  Даже о векторе рассеяния я пока не сказал, а он играет ключевую роль...

[Evol]

Ну да, внешняя работа связана с изменением давления и объема. Умножаем одно на другое, плюсуем внутреннюю энергию, получаем энтальпию.
Ну и четырехмерная система координат рисуется - энтропия-энтальпия-работа системы-работа среды.