¿La comunidad científica considerar la Loschmidt paradoja se resuelve? Si es así ¿qué es la resolución?

Question

¿La comunidad científica considerar la Loschmidt paradoja se resuelve? Si es así ¿qué es la resolución?

Nunca he visto la disipación explicó, aunque lo he visto mucho en las descripciones de disipación (es decir, más detallado de las vías o mecanismos para sistemas específicos). Normalmente se introduce axiomas de la disipación por ejemplo:

la entropía $S(t_1) \geq S(t_0) \Leftrightarrow t_1 \geq t_0$ (más a menudo en las palabras)

Estos axiomas (basado en la abrumadora evidencia/observaciones) son tristemente a menudo se considera pruebas. Yo no tengo ningún problema con el útil axiomas (y yo ciertamente creo que son de verdad), pero me pregunto si puede ser probada en términos de otra (más profundo y ya presente) axiomas. I. e. es el axioma realmente independiente? o es una corrollary más profundo de los axiomas de la lógica (pero no necesariamente que en el fondo).

(mi opinión es que es una prueba tendría como axiomas algunos adecuada definición de tiempo (basado en la conexión entre microscópicas y macroscópicas grados de libertad))

Answer 1

Loschmidt la paradoja es que las leyes de la termodinámica son el tiempo asimétrica debido a que la entropía siempre aumenta, pero la subyacente leyes de la física son simétricas en virtud de inversión de tiempo. Por tanto, no debería ser posible obtener la segunda ley de la termodinámica a partir de primeros principios. Opiniones en la comunidad científica difieren en cuanto a si esto ha sido resuelto (lo que implica que no se ha resuelto) que comúnmente se sostuvo la opinión de que la entropía aumenta sólo porque era de baja en el big bang, pero que no sabemos por qué tenía que ser de bajo al principio. Hay otras explicaciones posibles, algunos de los cuales también tienen un importante apoyo.

Un punto a tener en cuenta es que la física no es acerca de los axiomas y de las pruebas. Estos pertenecen a las matemáticas que pueden ser utilizados para entender los modelos de la física y de las teorías, pero no tiene sentido declarar los axiomas de la física. Cualquier modelo debe ser probado contra experimento y nada es tan absoluto en la ciencia como un axioma. La termodinámica, en particular, es un estadístico de la ciencia, por lo que sus leyes sólo se aplican en los sistemas cerrados, de muchos grados de libertad de movimiento entre los estados de equilibrio.

Algunas personas todavía piensan que Boltzman H teorema explica por qué la entropía siempre aumenta, pero como Loschmidt la paradoja implica, debe tener un escondido tiempo asimétrica hipótesis de trabajo. Usted no puede obtener soluciones asimétricas de ecuaciones simétricas a menos que exista un mecanismo de ruptura espontánea de simetría (que el teorema de H no tiene) Boltzmann supone que el estado inicial de baja entropía y que no hay nada para restringir el futuro estados de baja entropía. Esto deja abierta la pregunta de por qué el estado inicial del universo, de baja entropía. Ya que aún no tenemos una teoría completa del estado inicial del universo, no podemos esperar a ser capaz de responder a esta pregunta todavía.

Hay otras maneras en que la paradoja puede resolverse con diferentes grados de apoyo de los físicos. Aquí están tres de ellos:

• CPT es más probable que una simetría exacta de la naturaleza, sino CP y T no lo son. Podría ser que esta pequeña asimetría de las unidades de la segunda ley de la la dinámica de salir del universo dominado por la materia, en lugar de la anti-materia.

• Podría ser que el tiempo de la asimetría del universo es impulsado por el las leyes de la mecánica cuántica a través de la medición del proceso de el tiempo-asimétrica.

• En la teoría de la inflación eterna espacio-tiempo está siempre en expansión. Esto es en sí mismo el tiempo-asimétrica y podría ser considerado como un mecanismo de espontánea la ruptura de simetría que las unidades de la flecha del tiempo.

Answer 2

Primero de todo, es curioso cómo el OP de los saltos Loschmidt "paradoja" a la disipación. Esto hace que sea muy claro lo que él o ella está preguntando, porque la disipación no tiene ninguna relación directa a la Loschmidt "paradoja", salvo que ambos son cuestiones de que se trate con la irreversibilidad en la física estadística y termodinámica. La existencia de disipación es indiscutible y demostrables, y todos los axiomas o no-los axiomas de la física tienen que estar de acuerdo con esta existencia.

Irreversibilidad "paradoja"

El Loschmidt "paradoja" fue una objeción que Johann Loschmidt que se plantea en contra (de su joven colega) Ludwig Boltzmann sus declaraciones acerca de la estadística origen de la entropía. En particular, Loschmidt afirmó que Boltzmann no debería ser capaz de demostrar el H-teorema – la tendencia al aumento de la entropía, un matemático de la encarnación de la segunda ley de la termodinámica (que implica un futuro-pasado asimetría, el llamado de la termodinámica de la flecha del tiempo) – desde los microscópicos leyes que son invariantes bajo la inversión de tiempo.

Sin embargo, como Boltzmann entendido, la objeción es realmente válido porque todos razonamiento probabilístico en la física inevitablemente depende de la denominada lógica de la flecha del tiempo – que en realidad dice que el futuro es (completamente o estadísticamente pero como era de esperarse), determinado por el pasado, pero no en la otra manera alrededor. Por ejemplo, se desprende de la lógica pura aplicado a los eventos en el tiempo que si no se $N_0$ inicial microstates y $N_1$ final microstates, la probabilidad de obtener a partir de la inicial de conjunto para la final de conjunto debe ser promediados a lo largo de la inicial microstates pero sumada sobre el final microstates.

Esta realidad de la siguiente manera a partir de la lógica pura; no hay otro físico suposición es necesario. Tenemos la suma de las probabilidades sobre los estados finales, porque no tenemos el cuidado que de ellos va a ocurrir y $P(A{\rm\,\,or\,\,} B)=P(A)+P(B)$ para que se excluyen mutuamente los resultados. Tenemos una media de las probabilidades sobre los estados iniciales, debido a que no saben cuál de ellos era el de la derecha y sus probabilidades previas han de satisfacer $P(A)+P(B)+\dots = 1$. La asimetría entre la inicial (pasado) el estado y la final (futuro) el estado no depende de los detalles de la dinámica; es pura lógica. La lógica de la flecha del tiempo. Todo se reduce a la asimetría que la hipótesis sobre el pasado y las reivindicaciones sobre el juego el futuro en la fórmula de Bayes. Implicaciones en la lógica, $A\Rightarrow B$, no son simétricas en $A,B$.

Tenga en cuenta que la probabilidad de transición es, por tanto, $$ {\rm Prob} = \sum_{i=1}^{N_0} \sum_{f=1}^{N_1} \frac{1}{N_0} {\rm Prob} (i\to f) $$ Los factores de $N_0$ $N_1$ entrar de forma asimétrica. El hecho de que sólo $1/N_0$ es añadido es la razón por la que la evolución de las que prefiere un mayor número de estados finales relativamente a los estados iniciales. Uno puede calcular la probabilidad de que el tiempo revertir el proceso (o CPT-revertir el proceso, para ser más precisos en QFT), y el factor de se $1/N_1$ lugar. La relación de estas probabilidades es, por tanto,$N_1/N_0$$\exp[(S_1-S_0)/k]$: y este cociente de probabilidades, que es muy grande para cualquier macroscópica del sistema de garantías de que sólo la evolución en la dirección donde la entropía es el aumento puede ocurrir con una forma detectable distinto de cero probabilidad; revertidas proceso es imposible. Aunque algunas personas no lo entienden, las reglas para retrodiction son completamente diferentes de las reglas de predicción: retrodiction es una forma de (Bayesiano) inferencia de que, a diferencia de las predicciones, siempre depende, hasta cierto punto, arbitraria y subjetiva de los priores. Algunas personas están haciendo retrodictions de acuerdo a las reglas que sólo se mantiene para las predicciones – y luego se sorprenden de que ellos acaben con conclusiones absurdas.

Ludwig Boltzmann organizado la prueba de manera diferente, pero comprendió muy bien que su prueba era en realidad una prueba de que la flecha termodinámica del tiempo es inevitablemente se correlaciona con la lógica de la flecha del tiempo. La gente descubrió la mecánica cuántica y un montón de nuevas reformulaciones de estos argumentos y de las pruebas fueron escritos, pero la esencia no ha cambiado. Todos los físicos que entender y tomar la física estadística en serio entender que la Loschmidt "paradoja" ya fue resuelto por Boltzmann y no hay ninguna paradoja. Pero como hace 100 años, existen personas que no entienden la lógica detrás de las pruebas semejantes en física estadística y que se mantenga en la repetición de conceptos erróneos que existe una Loschmidt "paradoja". Esto es puramente social, fenómeno que probablemente no va a desaparecer; hace 100 años, la física se ha convertido simplemente en tan avanzado y abstracto que la mayoría de la gente, incluso aquellos que logran conseguir "algo" educación en física, son ya incapaces de estar a la vanguardia (e incluso "no tan de vanguardia"). La situación es aún más llamativo en el caso de la mecánica cuántica.

En cualquier caso, la respuesta es que la parte competente de la comunidad científica (especialmente la mayoría de las personas que están física estadística expertos) está de acuerdo en que la Loschmidt "paradoja" ya fue abordado y resuelto hace más de 100 años, mientras que un más amplio de la "comunidad" está dividida acerca de este problema.

Answer 3

Creo que la mayoría de la gente diría que la paradoja se resuelve, pero, como de las respuestas a esta pregunta, dejan en claro que no necesariamente están de acuerdo acerca de quién se ha solucionado o lo que precisamente la resolución. Para mi el dinero de la paradoja fue elegantemente resuelto por Edwin Jaynes en esta 1965 papel. En Jaynes el argumento, la simetría se rompe por el hecho de que nosotros, como investigadores, tienen la capacidad de intervenir directamente en las condiciones iniciales de un (aislado) del sistema, pero nosotros sólo puede afectar a las condiciones finales indirectamente, por el cambio de las condiciones iniciales.

Por supuesto, esto deja abierta la pregunta de por qué nuestra capacidad para interactuar con los sistemas físicos, es asimétrica de esta manera. Esto no es una paradoja sino un hecho físico en la necesidad de explicación. Así, mientras que el misterio no está totalmente resuelto por Jaynes el argumento de, al menos, el aparrent paradoja puede ser compartida con el resto.

Answer 4

El Loschimidt paradoja no estatales que reversibles leyes del movimiento no puede implicar procesos irreversibles, que suena como una objeción filosófica. Más bien se observa que Boltzmann H-Teorema nos lleva a la siguiente físico contradicción: Adoptar un sistema que se inicia en H_1 y evoluciona a H_2 y, finalmente, a H_3. El teorema establece que H_3 < H_2 < H_1. Ahora toma el microestado que corresponden a H_2 y revertir la dirección de todas las velocidades. Todos debemos estar de acuerdo en el hecho de que en ese punto nos gustaría observar el sistema volviendo a H_1. Por desgracia, el H-teorema de los estados que el sistema se vaya a H_3 independientemente de nuestra intervención en las velocidades. Esto es no tener sentido a todo, y esta es la razón por la Loschmidt paradoja es una verdadera paradoja, y no resuelve la paradoja. Un resuelto la paradoja no es una paradoja. La reacción de Boltzmann, de hecho, fue la de no tratar de convencer a nadie de que esta paradoja puede resolverse. Su reacción fue salir de la H-teorema en favor de una nueva prospectivo basado en la combinatoria argumento. Considerar el clásico de Gibbs libro, por ejemplo, no encontramos nada similar a la H-teorema en su teoría. Lo que usted encuentra en su lugar es la observación de que en el fin de describir procesos irreversibles, es necesario hacer caso omiso de la naturaleza de la mecánica expresada por el Teorema de Liouville, y usted necesidad de introducir un enfoque diferente basado en el de grano grueso.. que es la misma idea que Boltzmann había después de Loschmidt objeción.

Answer 5

Tiempo asymetry aparece en la solución de la ecuación de Boltzmann, porque de su solución depende exponientally en las condiciones iniciales. Después de unos característico de los tiempos de relajación, las condiciones iniciales se vuelve exponencialmente pequeño. Así que, aunque las partículas microscópicas obedecen a la dinámica Hamiltoniana (con trayectorias dependiendo de las condiciones iniciales), como un conjunto de este Hamiltoniano característica desaparece y una nueva dinámica parece que para el gas neutro está bien modelized por la ecuación de Boltzmann. Es fundamental comprender que la física estadística de que uno no puede pensar en términos de una sola prueba de la partícula. Una partícula es un conjunto con cero mesure que es irrelevante. Hay una más problemático teorema: la del teorema de Poincaré que a grandes rasgos dice que cualquier sistema mecánico vuelve a su estado inicial. Sin embargo, el tiempo que se necesita para hacerlo es para sistema de gran tamaño, mucho mayor que la edad del universo.