Entropija ir sudėtingumas

Ramesnės ir draugiškesnės diskusijos be politikos. Mažiau apie politines pažiūras, vertybes ar pan. bei labiau kurstomos smalsumo sau įdomia tema.
User avatar
Panzer
pradedantis
Posts: 216
Joined: 2012-09-03 18:18

2014-11-28 23:25

Panzer wrote:Ar apskritai yra kažkokia tendencija tokiam "nepaklusnumui"? Ne, nėra.
Yra. Ir tos nepaklusnios tendencijos yra kitos egzistuojančios sąveikos šalia gravitacijos. Nes pavyzdžiui, kad atsispirtumei nuo žemės paviršiaus šokdamas į orą, ar kad stovinti raketa nenugarmėtų per žemės mantiją iki pat jos branduolio, tau reikia ir elektromagnetizmo bei kitų dviejų branduolinių sąveikų. O jos ir yra atstumiančios, nepaklusnios gravitacijai.
User avatar
Panzer
pradedantis
Posts: 216
Joined: 2012-09-03 18:18

2014-11-28 23:28

Lionginas wrote:Ah, spėjai anksčiau už mane palyginti, 2 sekundėmis...

Geras, vienu metu sinchroniškai mąstėme ir rašėme apie tą patį dalyką. Visata tikrai yra įdomi. :D
User avatar
Panzer
pradedantis
Posts: 216
Joined: 2012-09-03 18:18

2014-11-29 01:13

Viliau, ar tik ne trečias bandymas kalbėti apie entropiją Sixty Simbols vloge tave inspiravo sukurti šią temą? :)
Vilius
emeritas
Posts: 6521
Joined: 2004-04-19 12:28

2014-11-29 07:08

Lionginas wrote:Aš manau, kad tokio principo nėra. Tiesiog yra per daug būdų tą tvarką sukurti, kad jie visi būtų paaiškinami kažkokiu vienu principu - nuo bukos gravitacijos iki, tarkime, žmogaus veiklos rezultatų.
Entropijai didėti irgi yra daug "būdų". Kartais ji padidėja, nes skyla atomas, kartais todėl, kad išyra sudėtinga molekulė, kartais dėl to, kad sprogsta perdegusi žvaigždė, o kartais dėl to, kad tornadas sugriauna tvarkingai pastatytą namą. Kaip ten bebūtų, už visų šių reiškinių slypi bendras principas - jų pasekoje entropija negali tapti mažesnė, nei buvo iki tol (bent jau statistiškai žiūrint). Iš principo niekas netrukdo egzistuoti ir bendram dėsniui už sudėtingumo. Net jei yra labai daug sudėtingų reiškinių, visų jų sudėtingumas gali būti paremtas vienu principu.

Sakykim (čia aš totaliai fantazuoju, jei ką), kas nors apskaičiuotų, kad tam tikrais atvejais sistemai yra daugiau būdų būti sudėtingai, nei būti paprastai. Ar tokiu atveju sutiktumėte, kad sistema turės polinkį tapti sudėtingesnė? Štai jums ir dėsnis. Aš nesakau, kad reikia paaiškinti visus įmanomus mechanizmus, kaip sistema gali būti sudėtinga. Man užtektų ir paaiškinti, kodėl ji turi polinkį į sudėtingumą.
Lionginas wrote:Man net pats klausimas atrodo blogas. Štai analogija. Tarkime, turime gravitacijos dėsnį, teigiantį, kad masyvūs kūnai traukia vienas kitą. Tačiau taip pat žinome, kad ne visuomet tokie kūnai artėja vienas prie kito. Pavyzdžiui, raketa tolsta nuo žemės, vėjo pakelti labai pakyla nuo jos, ir panašiai. Ar yra koks nors bendras "nepaklusimo" gravitacijai principas, nulemiantis visus šiuo reiškinius? Ar apskritai yra kažkokia tendencija tokiam "nepaklusnumui"? Ne, nėra.
Nėra vienos priežasties nepaklusti gravitacija. Tačiau naudodamiesi Niutono fizika, mes galime aprašyti bendrą principą: norint nugalėti gravitaciją, kūnas turi gauti pakankamą impulsą, kad galėtų pabėgti nuo kito kūno traukos, tipo kosminiai greičiai, ir pan. Ir visai nesvarbu, ar tą impulsą suteiks raketa, šaunamasis ginklas, ar aš mesiu kamuoliuką ranka, žinodami tam tikrus parametrus, mes gana tiksliai galime prognozuoti kūno judėjimą, ir kaip jam gerai seksis kovoti su gravitacija.
Lionginas wrote:Lokaliai Visata gali tapti sudėtingesnė. Gravitacija ar kitos jėgos bei reiškinai sukuria tokias tendencijas. Bet apskritai Visatoje entropija tik auga.
Lokaliai, ar ne - nesvarbu. Klausimas yra toks: ar jūs sutinkate, kad visata nuo jos pradžios iki dabar tapo sudėtingesnė. T.y. ar norint aprašyti dabartinę visatą, jums reikėtų ilgesnės programos (Kolmogorovas and stuff), nei pradžioje?
Panzer wrote:Viliau, ar tik ne trečias bandymas kalbėti apie entropiją Sixty Simbols vloge tave inspiravo sukurti šią temą? :)
Šiuo konkrečiu atveju - ne, bet aš kartais pažiūriu jų filmukus, tame tarpe ir apie entropiją esu kažką matęs.
Panzer wrote:Uždarų sistemų entropija tik didėja, apie tai ir yra antrasis dėsnis, vadinasi, visata turi tendenciją tik paprastėti (perspektyvoje iki šiluminės mirties, ar kaip ten).
Čia ir yra mano klausimo esmė. Jei visata turi tendenciją paprastėti, tai kodėl ji iš viso yra sudėtinga?
User avatar
fizikanas
senbuvis
Posts: 5791
Joined: 2004-05-27 19:45

2014-11-29 14:25

Vilius wrote:Čia ir yra mano klausimo esmė. Jei visata turi tendenciją paprastėti, tai kodėl ji iš viso yra sudėtinga?
Nes visose kitose visatose, kurios nebuvo sudetingos, nebuvo galimybiu atsirasti mastanciam organizmui, kuris uzduotu toki klausima.
User avatar
Panzer
pradedantis
Posts: 216
Joined: 2012-09-03 18:18

2014-11-29 15:27

Vilius wrote:Čia ir yra mano klausimo esmė. Jei visata turi tendenciją paprastėti, tai kodėl ji iš viso yra sudėtinga?
Tai čia klausimas neturintis nieko bendra su entropija (nes ji nedraudžia jokio sudėtingumo). Ir išvis čia ne vienas klausimas o daug: kodėl ir kaip susidaro žvaigždės, kristalai, smegenys, etc. Ir kiekvienu atveju bus vis kitas atsakymas.
User avatar
VYTS
senbuvis
Posts: 1303
Joined: 2008-08-04 22:51

2014-11-29 15:34

Panzer wrote:Viliau, ar tik ne trečias bandymas kalbėti apie entropiją Sixty Simbols vloge tave inspiravo sukurti šią temą?
Vilius wrote:Sakykim (čia aš totaliai fantazuoju, jei ką), kas nors apskaičiuotų, kad tam tikrais atvejais sistemai yra daugiau būdų būti sudėtingai, nei būti paprastai. Ar tokiu atveju sutiktumėte, kad sistema turės polinkį tapti sudėtingesnė? Štai jums ir dėsnis. Aš nesakau, kad reikia paaiškinti visus įmanomus mechanizmus, kaip sistema gali būti sudėtinga. Man užtektų ir paaiškinti, kodėl ji turi polinkį į sudėtingumą.)
Tame video minėjo kad jei sistemoje yra daugiau tvarkingų būsenų, nei tvarkingų, tai ji iš pradinės netvarkingos būsenos pereis į tvarkingesnę ir entropija nėra tas pats kaip netvarka (Entropy Confusion). Tad matyt taip.
***
fizikanas wrote:Nes visose kitose visatose, kurios nebuvo sudetingos, nebuvo galimybiu atsirasti mastanciam organizmui, kuris uzduotu toki klausima.
1. Ar tikrai yra kitų visatų? Jei taip, tai kodėl multivisata yra tokia, kurioje yra visatų, kuriose yra sąlygos atsirasti mąstantiems organizmams? Pvz Tegmark'as sako kad viskas kas sau neprieštarauja egzistuoja (parafrazuoju pagal savo supratimą). Už/prieš?
2. Ką manote apie Boltzmano smegenų idėją?
Vilius
emeritas
Posts: 6521
Joined: 2004-04-19 12:28

2014-11-29 18:23

VYTS wrote:Tad matyt taip.
Šios idėjos nėra naujos - aš apie jas esu skaitęs keliose skirtingose vietose, tačiau to filmuko nebuvau matęs. Dabar pažiūrėjau. Jis ten sako, daugmaž tai, apie ką mes čia jau kalbėjome - kad entropija gali sumažėti lokaliai. Su tuo aš neturiu problemų. Mano klausimas yra, kodėl sudėtingumas padidėja vėl, ir vėl, ir vėl, kol sistemos tampa absurdiškai sudėtingos (kaip pvz. mūsų smegenys).
VYTS wrote:2. Ką manote apie Boltzmano smegenų idėją?
Dėkoju, apie šitą nebuvau girdėjęs.
Vilius
emeritas
Posts: 6521
Joined: 2004-04-19 12:28

2014-11-29 19:11

Vikipedija apie 'Boltzmann brain' wrote:Even in a near-equilibrium state, there will be stochastic fluctuations in the level of entropy. The most common fluctuations will be relatively small, resulting in only small amounts of organization, while larger fluctuations and their resulting greater levels of organization will be comparatively more rare. Large fluctuations would be almost inconceivably rare, but are made possible by the enormous size of the universe and by the idea that if we are the results of a fluctuation, there is a "selection bias": we observe this very unlikely universe because the unlikely conditions are necessary for us to be here, an expression of the anthropic principle.
Jo, tas daugmaž paaiškina, ką aš norėjau sužinoti šioje temoje. Dėkoju.

Jei entropiją įsivaizduoti kaip lauką, užpildantį visatą, kuris kažkiek svyruoja, tada visai natūralu tikėtis, kad vieni nukrypimai bus didesni už kitus. Tas sudėtingumas, kurį aš matau aplink save, yra tiesiog didelis lokalus entropijos nukrypimas. O toliau viską paaiškina antropinis principas. Tas nukrypimas yra toks didelis, nes jei būtų mažesnis nebūtų manęs, kuris galėtų užduoti šį klausimą.

Visgi, ar nebūtų miela turėti geresnę teoriją apie to entropijos lauko pasiskirstymą ir kitimą. Sakykim, žinoti, kad entropija nuo normos nukrypsta tiek-ir-tiek su tokia-ir-tokia tikimybe. Ar ji gali nukrypti be galo toli? Jei ne, tai kiek daugiausiai? Kas būna po to, kai entropija labai toli nukrypsta į apačią? Ar ji palaipsniui grįžta atgal? O gal staiga sugriūna kaip kortų namelis?

Mums turėtų rūpėti šie klausimai, nes mes esame vienas iš lokalių ekstremumų tame lauke (bent jau mes nesame matę jokio reiškinio visatoje, sudėtingesnio už mūsų pačių civilizaciją). Žinodami apie to lauko kitimus, gal net galėtume tiksliau pasiskaičiuoti, kiek mums liko gyvuoti šioje visatoje. Kita vertus, jei dar yra kur tapti sudėtingesniais, tas irgi nėra labai geros naujienos mums - kaip mirtingiems žmonėms, nes sudėtingos sistemos paprastai nebūna labai sentimentalios dėl savo sudedamųjų dalių. Tas gal net leistų paaiškinti kai kuriuos socialinius reiškinius mūsų visuomenėje. Tarp daugybės kitų dalykų.

***

- Fantazija, pas mane. Geras šuo.
Buvau truputį paleidęs palakstyti. Sako, kad sveika.
User avatar
Lionginas
senbuvis
Posts: 5553
Joined: 2011-10-03 09:35

2014-12-01 07:32

Panzer wrote:
Panzer wrote:Ar apskritai yra kažkokia tendencija tokiam "nepaklusnumui"? Ne, nėra.
Yra. Ir tos nepaklusnios tendencijos yra kitos egzistuojančios sąveikos šalia gravitacijos. Nes pavyzdžiui, kad atsispirtumei nuo žemės paviršiaus šokdamas į orą, ar kad stovinti raketa nenugarmėtų per žemės mantiją iki pat jos branduolio, tau reikia ir elektromagnetizmo bei kitų dviejų branduolinių sąveikų. O jos ir yra atstumiančios, nepaklusnios gravitacijai.
Bet, pavyzdžiui, Mėnulis nenukrenta and Žemės dėl visai kitų priežasčių.
User avatar
Lionginas
senbuvis
Posts: 5553
Joined: 2011-10-03 09:35

2014-12-01 07:57

Vilius wrote:
Lionginas wrote:Lokaliai Visata gali tapti sudėtingesnė. Gravitacija ar kitos jėgos bei reiškinai sukuria tokias tendencijas. Bet apskritai Visatoje entropija tik auga.
Lokaliai, ar ne - nesvarbu. Klausimas yra toks: ar jūs sutinkate, kad visata nuo jos pradžios iki dabar tapo sudėtingesnė. T.y. ar norint aprašyti dabartinę visatą, jums reikėtų ilgesnės programos (Kolmogorovas and stuff), nei pradžioje?
Programos reikės ilgesnės, bet tai nereiškia, kad tvarkos daugiau. Juk norint aprašyti chaotišką dujų debesį, irgi reikės labai ilgos programos, kuri atsižvelgtų į kiekvieną to debesies atomą. Nuliniu laiko momentu Visatos "programa" būtų trumpa ir aiški, nes Visata tuomet buvo maža ir tolygi. Jai plečiantis, programa neišvengiamai ilgėtų nepriklausomai nuo to, ar susiformuotų galaktikos ir žvaigždės, ar ne. Kuo daugiau galimų būsenų gali įgyti elementariosios dalelės, kuo didesnė entropija - tuo ilgesnė programa. Jei imti pavyzdį iš tavo duoto linko apie Kolmogorovą, čia būtų Visata nuliniu laiko momentu:
abababababababababababababababab
Čia būtų mūsų dabar matoma Visata:
aabcaabcaabcddfgddfgddddgyyyyiiss
Čia būtų visata po šiluminės mirties:
4c1j5b2p0cv4w1x8rx2y39umgw5q85s7
Žinoma, aš čia apie viską kalbu iš antrojo termodinamikos dėsnio perspektyvos, kuris yra apie kvantines dalelių būsenas. Pilnavrtė programa turėtų atsižvelgti į visas potencialias būsenas, taigi neišvengiamai turėtų būti ilgesnė. Tačiau žiūrint į viską iš kitų perpektyvų, į šias būsenas neatsižvelgiant, karvei aprašyti reikės ilgesnės programos, nei dujų debesiui. Bet tuomet jau nebereikėtų kalbėti apie entropiją ir antrą termodinamikos dėsnį, tai būtų visai kita tema.
User avatar
fizikanas
senbuvis
Posts: 5791
Joined: 2004-05-27 19:45

2014-12-01 13:25

VYTS wrote:
fizikanas wrote:Nes visose kitose visatose, kurios nebuvo sudetingos, nebuvo galimybiu atsirasti mastanciam organizmui, kuris uzduotu toki klausima.
1. Ar tikrai yra kitų visatų? Jei taip, tai kodėl multivisata yra tokia, kurioje yra visatų, kuriose yra sąlygos atsirasti mąstantiems organizmams? Pvz Tegmark'as sako kad viskas kas sau neprieštarauja egzistuoja (parafrazuoju pagal savo supratimą). Už/prieš?
2. Ką manote apie Boltzmano smegenų idėją?
1. Beveik turbut tikrai yra, juk jas numato tiek kvantine mechanika, jei atmesime mistiska bangos kolapsavimo prielaida, tiek string theory. Taippat multivisata paaiskina fine-tuninga ir siuo atveju, jei norime - maza entropija visatos pradzioje.

2. Paimkime pati paprasciausia visatos pradzios modeli - indas kurio vienoje puseje yra visos daleles ir kitoje puseje nera nei vienos daleles. Tokia sistema galima sukurti dviem budais - pirmas tai paimti visa inda, pripildyti duju ir laukti kol atsitiktinumo deka jos visos susikaups vienoje puseje. Antras varaintas suspausti jas i dvigubai mazesni turi ir tada inda isplesti. Pirma atveji atmeta bolcmano smegenu argumentas, nes kol taip atsitiks, tai greiciau susidarys smegenis is niekur. Tuo tarpu antras atvejis yra daug "paprastesnis" uz is niekur atsirandancias smegenis, bet reikalauja kad visata nebutu uzdara, ty lieka neatsakytas klausimas kaip ir kodel prasidejo ta infliacija.
Vilius
emeritas
Posts: 6521
Joined: 2004-04-19 12:28

2014-12-12 19:38

Lionginas wrote:Programos reikės ilgesnės, bet tai nereiškia, kad tvarkos daugiau.
Sutinku, kad čia Kolmogorovo sudėtingumas daugiau pasako apie tą pačią entropiją, nei sudėtingumą, kaip aš jį bandau suformuluoti. Tačiau ar mes iš viso turime teoriją aprašyti sudėtingumui išsamiau, nei "ai čia lokaliai sumažėjusi entropija"?

Ir man vis tiek nedaeina šita vieta: sumažėjusi entropija ne būtinai yra kažkas sudėtingo - tai pilnai galėtų būti skirtingo tirštumo visatos stufo sriuba. Gal tiesiog prie kažkokio tankumo tas stufas susigrupuotų į reguliarius ale kristalinius darinius (kaip tame modelyje, kurį rodė 60 symbols filmuke), kurių entropija yra praktiškai minimali. Man iš čia vis tiek neišplaukia, kam reikia formuotis tokioms sudėtingoms struktūroms, kokias mes matome aplink.
User avatar
Panzer
pradedantis
Posts: 216
Joined: 2012-09-03 18:18

2014-12-12 22:25

Vilius wrote:Man iš čia vis tiek neišplaukia, kam reikia formuotis tokioms sudėtingoms struktūroms, kokias mes matome aplink.
O čia kartais ne klausimas: kodėl yra kažkas (maža entropija) o ne niekas (didelė entropija)?
Vilius
emeritas
Posts: 6521
Joined: 2004-04-19 12:28

2014-12-13 06:30

Panzer wrote:O čia kartais ne klausimas: kodėl yra kažkas (maža entropija) o ne niekas (didelė entropija)?
Nu gal. Man labiau patinka formuluoti klausimą taip: "Kodėl yra sudėtingumas?" Nes "sudėtingumas" skamba rimčiau, nei "kažkas" :)

Be to, maža entropija savaime nereiškia, kad sistema taps sudėtinga. Ji gali būti tvarkinga, bet paprasta (tipo kristalas, ar kažkokia kita tanki bet stabili būsena). Man kartais atrodo, kad yra kažkoks kitas subtilus, tačiau fundamentalus dėsnis, kuris verčia dalykus tapti sudėtingesniais dėl kokios nors (galbūt) labai paprastos matematinės priežasties. Kitaip sakant, aš manau, kad sistemos savaime turi polinkį tapti sudėtingomis. Ir aš norėčiau sužinoti būtent tai - ar yra toks dėsnis, ir jei yra - koks jis.
User avatar
Panzer
pradedantis
Posts: 216
Joined: 2012-09-03 18:18

2014-12-13 23:47

Vilius wrote:]Nu gal. Man labiau patinka formuluoti klausimą taip: "Kodėl yra sudėtingumas?" Nes "sudėtingumas" skamba rimčiau, nei "kažkas" :)
Taigi mes apie tai jau šnekėjome su Lionginu: tą kiekvieną "sudėtingumą" (sunkųjį elementą, ląstelę, akį, visuomenę, žvaigždę, galaktiką ir t.t.) valdo konkretūs mums žinomi ir dar galbūt nežinomi dėsniai. Tu šnekėjai apie kažkokį bendrą visiems atvejams dėsnį... Nu, bet nežinau, kuo tau čia padėti tada. :) Nebent klausti: kodėl egzistuoja tie dėsniai. Bet čia gi filosofija jau.
Augustas
senbuvis
Posts: 3165
Joined: 2012-05-03 18:44

2014-12-14 12:03

Vilius wrote:
Panzer wrote:O čia kartais ne klausimas: kodėl yra kažkas (maža entropija) o ne niekas (didelė entropija)?
Nu gal. Man labiau patinka formuluoti klausimą taip: "Kodėl yra sudėtingumas?" Nes "sudėtingumas" skamba rimčiau, nei "kažkas" :)
...
Kitaip sakant, aš manau, kad sistemos savaime turi polinkį tapti sudėtingomis. Ir aš norėčiau sužinoti būtent tai - ar yra toks dėsnis, ir jei yra -koks jis.
Viliau, bet entropija reikštų ar bent jau turėtų reikšti, kad sistemos savaime polinkio sudėtingėti neturi? :ax: Nes entropija pagal apibrėžimą ir yra sistemų savybė supaprastėti. Hm, gauname (bent jau šiuo metu neišsprendžiamą) paradoksą? :ax:
Vilius
emeritas
Posts: 6521
Joined: 2004-04-19 12:28

2014-12-14 13:55

Panzer wrote:Taigi mes apie tai jau šnekėjome su Lionginu: tą kiekvieną "sudėtingumą" (sunkųjį elementą, ląstelę, akį, visuomenę, žvaigždę, galaktiką ir t.t.) valdo konkretūs mums žinomi ir dar galbūt nežinomi dėsniai.
Iš visatos pusės būtų truputį neekonomiška išgalvoti po atskirą veikimo mechanizmą kiekvienam reiškiniui. Aš jos vietoje pabandyčiau apsieiti su vienu mechanizmu.
Panzer wrote:Nu, bet nežinau, kuo tau čia padėti tada. :)
Na, šiame etape ir mandagus išklausymas yra nebloga pagalba :)
Augustas wrote:Viliau, bet entropija reikštų ar bent jau turėtų reikšti, kad sistemos savaime polinkio sudėtingėti neturi? :ax: Nes entropija pagal apibrėžimą ir yra sistemų savybė supaprastėti. Hm, gauname (bent jau šiuo metu neišsprendžiamą) paradoksą? :ax:
Aš (maždaug) tą sakiau temos pradžioje - entropijos didėjimas turėtų neleisti susidaryti sudėtingumui. Tačiau paskui mes sutarėme, kad entropija gali sumažėti lokaliai (su sąlyga, kad kažkur kitur ji turi padidėti labiau). Taigi, čia problemos nebėra - entropija sumažėjo lokaliai, kas sudarė sąlygas rastis sudėtingumui. Visgi čia man atrodo, kad maža entropija yra tik pakankama, bet ne būtina prielaida sudėtingumui, nes yra daug pavyzdžių, kur entropija maža, bet sudėtingumo nėra (pvz., tvarkingai išsirikiavę atomai kristale).
Post Reply