عبدالحفيظ العمري
29/08/2009, 11:21 PM
ارجو ملاحظاتكم ونقدكم
Arrow of Time
Phenomena in our life follow an arrow of time. A cup of hot water with a piece of ice displays melting of the ice–the ice does not spontaneously reform again; heat
always flows from a hotter object to a cooler one, and not the reverse. An egg breaks when it hits the floor, but it cannot be reformed from the floor. These and similar
phenomena are described by the most powerful law, or what Arthur Eddington called the “supreme law of Nature”–the second law of thermodynamics.
In one way it describes the arrow of time. In another way, it tells us about the content of information–there is a natural tendency for systems in change to become less ordered or
more disordered. A measure of this change is called entropy which is defined as a negative measure of information. Entropy always increases (or at best does not change), order decreases, information decreases, and complexity decreases. But this loss of information and increase in entropy is for the so-called closed systems (the ice and hot water form a closed system). In some cases, order is created of disorder, and it appears at first that this is in violation of the law of entropy.
The tree is a good example–light from the sun, soil and water, and by photosynthesis we have an ordered tree. The Earth is not a closed system and is a part of the solar system–the local decrease in entropy for the tree is compensated for by the way solar (and other) energy change its entropy, and for the solar system on a whole, entropy is increasing according to the second law.
If entropy is always increasing in our universe and the arrow of time is well defined from past to future, why do individual particles, constituents of matter, follow trajectories that are symmetric in time? Put another way, why for a collection of particles each obeying timereversal symmetry the ensemble as a whole defines an arrow of time? Imagine a box divided into two halves with a partition, one half contains a gas and the other is empty. If we remove the partition the gas will move and fill the whole box. Entropy increased and it appears that we can never reverse the process–we cannot make the gas go into one half and then reinstall the partition to acquire the originally ordered state. In the gas box each
particle has a trajectory that follows Newton’s mechanics. With time being symmetric, why then does the collection of these particles make the time unsymmetrical? This is a debatable subject and there are different views, one I find particularly interesting.
الترجمة
سهم الزمنِ
تتبع الظواهرُ في حياتِنا سهمَ الزمنِ. فكأس من الماءِ الحارِ مَع قطعة ثلجِ يظهرُ ذَوَبان الثلجِ - الثلج لا يعاد تشكله بشكل آني ثانيةً؛ الحرارة دائماً تتدفق مِنْ جسم اكثرحرارةّ إلى واحد اكثر برودة، ولَيسَ العكسَ. تَنكسرُ بيضةُ عندما تَضْربُ الأرضيةَ، لَكنَّه لا يُمْكن أنْ بعد تشكلها مِنْ الأرضيةِ. هذه الظواهرِ ومماثلاتها مَوْصُوفة بالقانونِ الأقوى، أَو الذي دَعاة آرثر ادنجون “ القانون الأسمى للطبيعةِ ” - القانون الثاني للديناميكا الحراريةِ.
الوجه الاول يَصِفُ سهمَ الزمن.في الوجهِ الآخرِ، يُخبرُنا عن المعلومات المحتواهِ بان هناك ميل طبيعي للأنظمةِ في النحول الى أَنْ تصبحَ أقل تنظما أَو أكثر اضطرابا. المقياس لهذا التغييرِ يُدْعَى الانتروبي والذي يُعَرَّفُ كطريقة سلبية للمعلوماتِ. يَزِيدُ الانتروبي دائماً (أَو في أحسن الأحوال لا يَتغيّرُ)، النظام يَقل و المعلومات تقل والتعقيدِ يقل. لكن هذه الخسارةِ مِنْ المعلوماتِ والزيادةِ في الانتروبي هي لما تسمّى بالأنظمةِ المُغلقةِ (الثلج ونموذج الماءِ الحارِ نظام مغَلقًَ). في بَعْض الحالاتِ، النظام ينشأ من الفوضى، وهو يَظْهرُ في باديء الأمر بأنهّ إنتهاكِ لقانونِ الانتروبي .
إنّ الشجرةَ مثال جيد - فضوء مِنْ الشمسِ وتربةِ وماءِ، وتمثيل ضوئي يصبح عِنْدَنا شجرةُ منظّمةُ. الأرض لَيستْ نظاما مغلقا ً وهي جزء من النظام الشمسي - النقصان المحليّ في الانتروبي للشجرةِ يعوض بطريقة شمسية (وأخرى) تُغيّرُ طاقةَ لانتربيها، و بالنسبة للنظام الشمسي إجمالا , الانتروبي يَزِيدُ طبقاً للقانونِ الثانيِ.
إذا كان الانتروبي متزايد دائماً في كونِنا وسهمِ الزمن معرف بشكل واضح مِنْ الماضي إلى المستقبل ِلماذا الجزيئاتُ المفردة المكونة للمادة تتبع مسارات المتماثلة لمرور الزمن؟ بشكل أخر لماذا تطيع كل واحدة من مجموعة الجزيئاتِ تناظرِ التعاكس الزمني فالطاقم جملة معرف في سهم الزمن؟ يَتخيّلُ صندوق مقسم إلى نصفينِ فنِصْف يَحتوي غاز والآخر فارغُ. إذا ازلنا التقسيمَ الغازَ سَيُحرّكُ ويَمْلأُ كامل الصندوقَ. الانتروبي زادَ ويظهر بإِنَّنا لا يُمْكِنُنا أبَداً عَكْس العمليةِ - نحن لا نَستطيعُ جَعْل الغازِ يدخل الى النِصْف وبعد ذلك يُركّبُ المجزء ثانية للحصول على الحالةِ المنظّمةِ أصلاً. في صندوقِ الغازَ كُلّ جزيئة لَها مسار الذي يخضع لميكانيكا نيوتن. بتماثل الزمن لماذا لا تجعل مجموعةُ هذه الجزيئاتِ الزمن غير متماثلَ؟ هذا موضوع قابل للنقاش وهناك وجهات نظر مختلفة، واحد أَجِدُها مثيرةَ جداً.
Arrow of Time
Phenomena in our life follow an arrow of time. A cup of hot water with a piece of ice displays melting of the ice–the ice does not spontaneously reform again; heat
always flows from a hotter object to a cooler one, and not the reverse. An egg breaks when it hits the floor, but it cannot be reformed from the floor. These and similar
phenomena are described by the most powerful law, or what Arthur Eddington called the “supreme law of Nature”–the second law of thermodynamics.
In one way it describes the arrow of time. In another way, it tells us about the content of information–there is a natural tendency for systems in change to become less ordered or
more disordered. A measure of this change is called entropy which is defined as a negative measure of information. Entropy always increases (or at best does not change), order decreases, information decreases, and complexity decreases. But this loss of information and increase in entropy is for the so-called closed systems (the ice and hot water form a closed system). In some cases, order is created of disorder, and it appears at first that this is in violation of the law of entropy.
The tree is a good example–light from the sun, soil and water, and by photosynthesis we have an ordered tree. The Earth is not a closed system and is a part of the solar system–the local decrease in entropy for the tree is compensated for by the way solar (and other) energy change its entropy, and for the solar system on a whole, entropy is increasing according to the second law.
If entropy is always increasing in our universe and the arrow of time is well defined from past to future, why do individual particles, constituents of matter, follow trajectories that are symmetric in time? Put another way, why for a collection of particles each obeying timereversal symmetry the ensemble as a whole defines an arrow of time? Imagine a box divided into two halves with a partition, one half contains a gas and the other is empty. If we remove the partition the gas will move and fill the whole box. Entropy increased and it appears that we can never reverse the process–we cannot make the gas go into one half and then reinstall the partition to acquire the originally ordered state. In the gas box each
particle has a trajectory that follows Newton’s mechanics. With time being symmetric, why then does the collection of these particles make the time unsymmetrical? This is a debatable subject and there are different views, one I find particularly interesting.
الترجمة
سهم الزمنِ
تتبع الظواهرُ في حياتِنا سهمَ الزمنِ. فكأس من الماءِ الحارِ مَع قطعة ثلجِ يظهرُ ذَوَبان الثلجِ - الثلج لا يعاد تشكله بشكل آني ثانيةً؛ الحرارة دائماً تتدفق مِنْ جسم اكثرحرارةّ إلى واحد اكثر برودة، ولَيسَ العكسَ. تَنكسرُ بيضةُ عندما تَضْربُ الأرضيةَ، لَكنَّه لا يُمْكن أنْ بعد تشكلها مِنْ الأرضيةِ. هذه الظواهرِ ومماثلاتها مَوْصُوفة بالقانونِ الأقوى، أَو الذي دَعاة آرثر ادنجون “ القانون الأسمى للطبيعةِ ” - القانون الثاني للديناميكا الحراريةِ.
الوجه الاول يَصِفُ سهمَ الزمن.في الوجهِ الآخرِ، يُخبرُنا عن المعلومات المحتواهِ بان هناك ميل طبيعي للأنظمةِ في النحول الى أَنْ تصبحَ أقل تنظما أَو أكثر اضطرابا. المقياس لهذا التغييرِ يُدْعَى الانتروبي والذي يُعَرَّفُ كطريقة سلبية للمعلوماتِ. يَزِيدُ الانتروبي دائماً (أَو في أحسن الأحوال لا يَتغيّرُ)، النظام يَقل و المعلومات تقل والتعقيدِ يقل. لكن هذه الخسارةِ مِنْ المعلوماتِ والزيادةِ في الانتروبي هي لما تسمّى بالأنظمةِ المُغلقةِ (الثلج ونموذج الماءِ الحارِ نظام مغَلقًَ). في بَعْض الحالاتِ، النظام ينشأ من الفوضى، وهو يَظْهرُ في باديء الأمر بأنهّ إنتهاكِ لقانونِ الانتروبي .
إنّ الشجرةَ مثال جيد - فضوء مِنْ الشمسِ وتربةِ وماءِ، وتمثيل ضوئي يصبح عِنْدَنا شجرةُ منظّمةُ. الأرض لَيستْ نظاما مغلقا ً وهي جزء من النظام الشمسي - النقصان المحليّ في الانتروبي للشجرةِ يعوض بطريقة شمسية (وأخرى) تُغيّرُ طاقةَ لانتربيها، و بالنسبة للنظام الشمسي إجمالا , الانتروبي يَزِيدُ طبقاً للقانونِ الثانيِ.
إذا كان الانتروبي متزايد دائماً في كونِنا وسهمِ الزمن معرف بشكل واضح مِنْ الماضي إلى المستقبل ِلماذا الجزيئاتُ المفردة المكونة للمادة تتبع مسارات المتماثلة لمرور الزمن؟ بشكل أخر لماذا تطيع كل واحدة من مجموعة الجزيئاتِ تناظرِ التعاكس الزمني فالطاقم جملة معرف في سهم الزمن؟ يَتخيّلُ صندوق مقسم إلى نصفينِ فنِصْف يَحتوي غاز والآخر فارغُ. إذا ازلنا التقسيمَ الغازَ سَيُحرّكُ ويَمْلأُ كامل الصندوقَ. الانتروبي زادَ ويظهر بإِنَّنا لا يُمْكِنُنا أبَداً عَكْس العمليةِ - نحن لا نَستطيعُ جَعْل الغازِ يدخل الى النِصْف وبعد ذلك يُركّبُ المجزء ثانية للحصول على الحالةِ المنظّمةِ أصلاً. في صندوقِ الغازَ كُلّ جزيئة لَها مسار الذي يخضع لميكانيكا نيوتن. بتماثل الزمن لماذا لا تجعل مجموعةُ هذه الجزيئاتِ الزمن غير متماثلَ؟ هذا موضوع قابل للنقاش وهناك وجهات نظر مختلفة، واحد أَجِدُها مثيرةَ جداً.