При изучении различных материалов и прочтении научно-популярных заметок можно встретить такой термин, как энтропийная сила. Это очень интересное понятие, хотя бы потому, что выходит за рамки и стандартного школьного курса, и даже институтского, но при этом может помочь объяснить такие важные явления, как гравитация.
По определению из английской википедии:
Энтропийная сила, действующая в системе - это эмерджентное явление, возникающее в результате статистической тенденции всей системы
Тут сразу появляется очень много новых терминов. Например, слово "эмерджентное". Признаться, я сам только узнал, что существует такое понятие. На практике оно означает оказывается свойство, которое присуще системам и не возникает в отдельности.
Для простоты понимания тут можно представить велосипедное колесо. Колесо без покрышки поедет слишком жестко. Но одна покрышка без колеса не сможет ехать вообще, так как будет постоянно деформироваться и менять форму. Значит, собранное велосипедное колесо - это эмерджентная система, где каждый компонент в отдельности не обладает ожидаемым свойством.
Применительно к энтропийной силе это обстоятельство важно подчеркнуть, поскольку без эмерджентности энтропийная сила может и не возникнуть. Зато сочетание факторов может стать причиной её появления и существования.
Термин энтропия мы уже с вами разбирали отдельно. В простом понимании так называется свойство, которое характеризует стремление системы прейти из менее вероятного состояния в более вероятное. Например, остывание воды - это проявление увеличения энтропии.
И вот теперь, исходя из понимания силы как таковой в физике, которая описывается как мера воздействия одного объекта на другой и зная что такое энтропия, вполне несложно предположить смысл и энтропийной силы.
Это такая сила, которая в результате сложения достаточных факторов (обычно никто не знает сколько их и даже какие они) способна оказать воздействие на окружающее пространство или окружающие объекты.
Исходя из этого определения может сложиться ложное впечатление, что или абсолютно все силы такие, или таких сил в природе не существует вообще.
Давайте посмотрим, на существующие примеры энтропийных сил.
Сразу вспоминаем про идеальный газ. Это такой газ, взаимодействием между частичками которого можно пренебрегать. Несмотря на то, что этот газ такой идеальный, а в реальности похожих примеров найти практически невозможно и его используют как физическую модель, этот газ может находиться под давлением. Давление газа зависит от ряда параметров, но в данном случае в виду отсутствия взаимодействия между частицами, главный параметр - это температура. Температура изменяется в следствии энтропийных процессов. Значит, тут имеет место энтропийная сила. Эмерджентное состояние проявляется тут в том, что не будь газ идеальным, подобное поведение было бы невозможным.
Следующий пример - это осмос. Так называется явление самопроизвольного перехода молекул чистого растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Несложно догадаться, что это диффузионные процессы. Система старается сначала уравновешиваться, а после уравновешивания происходит рост беспорядка в ней. Вот только в случае осмоса области разграничены и мы понимаем, что с разных сторон мембраны мы получим разные вещества. Обычную диффузию нельзя считать энтропийной силой, а вот явление осмоса под эту логику подходит.
Получается, что энтропийные силы встречаются в нашем окружении и даже чаще, чем это кажется на первый взгляд. В одной из следующих статей на канале я расскажу, как можно рассматривать гравитацию как энтропийную силу. Это один из интересных нестандартных примеров описания природы гравитации, который наделал немало шума.
Пожалуйста, подпишитесь и обязательно возвращайтесь за новым контентом на проект! Возврат подписчика сейчас очень важен для существования канала!
Присоединяйся к моей телеге
Статьи по теме на канале:
Каталог публикаций моего канала с рубриками есть тут