Beth yw ymennydd Boltzmann?

Yr awydd mwyaf yr holl ddynoliaeth o amser cofnodol oedd ateb cyfrinachau'r bydysawd. Mae llawer o wahanol ddamcaniaethau a damcaniaethau'n troi meddyliau gwyddonwyr ledled y byd. Beth yw ymennydd Boltzmann a pham ei fod yn cael ei ystyried yn y rhagolwg mwyaf rhyfedd ac annymunol yn hanes cosmoleg?

Ludwig Boltzmann a'i ddamcaniaethau

Roedd Ludwig Boltzmann yn ffisegydd sy'n arbenigo mewn mecaneg ystadegol, sy'n cysylltu gronynnau ffisegol Newton mewn thermodynameg. Nid yw theori cinetig Boltzmann yn esbonio sut mae gwres, gwaith ac egni yn gysylltiedig â'i gilydd. Rhoddodd hefyd ddiffiniad clir o entropi. Er ei ymennydd Boltzmann ac yn troi syniadau traddodiadol am y bydysawd, mae ei syniadau, er gwaetha'r anawsterau yn eu dealltwriaeth, hefyd yn haeddu sylw.

Pwysau, tymheredd a chyfaint yw prif nodweddion y nwy. Gan eu bod yn penderfynu ar leoliadau a chyflymder yr holl atomau neu'r moleciwlau, mae Boltzmann wedi eu cymharu â chyflwr nwy bach lle mae pob gronyn ficrosgopig yn cyd-fyw. Mae sawl ffordd o wneud atomau'n symud. Er bod cyflymder cyfartalog yr holl atomau tua'r un peth, bydd pwysedd, tymheredd a chyfaint y nwy hefyd mewn cydbwysedd.

Mae hyn yn golygu bod llawer o ficrostatau cyfatebol ar gyfer nwy. Daeth Boltzmann i'r casgliad bod entropi system mewn cyflwr penodol yn dibynnu ar nifer y microstatau cyfatebol sydd ganddo. Gelwir gwyddonydd y bydysawd hefyd set o microstatau.

Dirgelwch Amser

Er gwaethaf y nifer o ddarganfyddiadau a wneir gan bobl yn hanes bodolaeth, bydd llawer o gyfrinachau yn parhau heb eu datrys ers amser maith. Er enghraifft, mae cwestiwn dwfn a hen o ddiddordeb mawr: pam mae amser yn mynd mewn un cyfeiriad yn unig?

Esboniodd Boltzmann hyn gan y saeth amser fel y'i gelwir, lle na all entropi, mesur anhrefn neu ynni gwag byth leihau yn y fath system gau fel y Bydysawd. Mae hyn i gyd yn anodd iawn, ac nid oes un bywyd yn ddigon i'w datrys i gyd.

Y Bydysawd Boltzmann

Ymennydd Boltzmann yw meddwl y bydysawd. Trwy gydol oes, mae popeth yn bosibl. Yn ôl Boltzmann, roedd y bydysawd yn ôl pob tebyg yn bodoli. Seryddwyr modern yn gwadu'r fersiwn hon. Fe'i ganed o ganlyniad i'r Big Bang, tua 14 biliwn o flynyddoedd yn ôl. Mae'r egni y mae gofod wedi'i gronni ers amser maith, yn gallu dianc allan, ac yn raddol, yn hytrach na'r anhrefn sylfaenol, adferwyd gorchymyn.

Ymennydd Boltzmann a thermodynameg

Nawr, gadewch i ni siarad am gysylltiad y gwrthrych damcaniaethol dan ystyriaeth gyda thermodynameg. Beth sy'n gwneud y brains Boltzmann mor ddiddorol? Fel un o'r damcaniaethau am greu a bodolaeth y meddwl cyffredinol, maent yn helpu i astudio'r agweddau mwyaf rhyfedd a dirgel o theori ffisegol y tarddiad. Mae'r cwestiwn diddorol a chymhleth hwn yn gallu dod i ben i'r bwrdd. Peidiwch â deall y theori yn llythrennol. Mae'n syml y gellir ei ddychmygu fel arbrawf meddwl mewn thermodynameg.

Y thermodynameg yw, yn ei hanfod, astudio gwres a'i lifoedd. Mae gwres yn eiddo o fater sy'n ymddwyn fel math o hylif, gan symud o un lle i'r llall. Gan fod popeth yn y bydysawd wedi'i gysylltu rywsut â swyddogaethau'r defnydd o wres, mae llawer o ymchwil wedi'i wneud ar bwnc thermodynameg i ddeall yn well sut mae egni thermol yn ymddwyn .

Equilibrium thermodynamig

Un o egwyddorion sylfaenol thermodynameg yw'r syniad o gydbwysedd. Os byddwch yn taflu ciwb o rew mewn gwydraid o ddŵr, bydd y graddiad tymheredd sy'n deillio o hyn yn gyfartal yn raddol, bydd gwres y dŵr yn dechrau toddi'r iâ ac yn y pen draw bydd yr holl hylif yn cyrraedd tymheredd unffurf.

Un o gasgliadau diddorol y syniad o gydbwysedd thermodynamig yw nad yw'r system bob amser yn llwyddo i ddod o hyd i'r cydbwysedd angenrheidiol, mae'n cael ei ystyried yn hynod annhebygol, felly gellir tybio yn ddiogel na fydd hyn byth yn digwydd. Nid oes unrhyw gyfraith gorfforol a fydd yn caniatáu i'r dŵr yn y gwydr y mae'r ciwbiau'n cael eu taflu, yn ddigymell oer ac yn troi'n iâ.

Paradocs Arfer Dynol

Dyn yw'r set o fater mwyaf cymhleth a strwythuredig sydd erioed wedi bodoli mewn natur. Er gwaethaf holl gyfreithiau thermodynameg, mae pobl yn bodoli, er bod ymennydd Boltzmann ( ffuglen wyddoniaeth naill ai'n realiti, nid yw'n glir hyd yn hyn) yn awgrymu nad yw bodolaeth dynol yn ddim mwy na paradocs. Mae ymddangosiad dynolryw yn ymddangos hyd yn oed yn fwy anhygoel na ciwb iâ wedi'i ffurfio mewn dŵr yn syth ar ôl iddo gael ei dywallt o dap.

Roedd Ludwig Boltzmann yn dychryn gan fodolaeth mor amhosibl o safbwynt thermodynameg pethau fel bodau dynol. Mynegodd y syniad mai pobl yn unig yw ciwbiau iâ sy'n cael eu ffurfio'n ddigymell. Ond yn y bydysawd anfeidrol nid oes dim yn amhosibl ac yn annhebygol.

Syniad Gwreiddiol

Cyflwynodd ffisegwyr y 19eg a'r 20fed ganrif nifer o syniadau gwreiddiol yn ystod y cyfnod hwn, ond roedd y cysyniad o "ymennydd Boltzmann" (meddwl y bydysawd) yn rhagori ar bob un ohonynt, gan awgrymu bod endidau addysgiadol ac ymwybodol yn cael eu ffurfio'n ddigymell yn y gofod allanol. Mae hyn i gyd yn cymryd llawer iawn o amser.

Mae ymennydd Boltzmann yn arddangosiad nad oes gan y Bydysawd oes anghyfyngedig. Mae'r rhan fwyaf o fodelau yn y dyfodol yn rhagweld y bydd yn helaeth yn helaeth yn esboniadol.

Y Bydysawd Byw: Brains of Boltzmann

Hefyd, mae'r rhagdybiaeth y gall fod nifer anghyfyngedig o brifysgolion. Mae'r holl brifysgolion hyn hefyd yn cynyddu'n gyson ar gyfradd anhygoel. Mae theori yr aml-destun yn parhau i fod yn ddadleuol, oherwydd oherwydd ei gymhlethdod mae'n anodd ei brofi. Mae'r bydysawd byw yn rhagdybiaeth am endidau ymwybodol sy'n cael eu cynhyrchu o amrywiadau ar hap yn y meinweoedd o le ac amser.

Mae hyn yn golygu y gall osciliadau stochastig ar lefel entropi (anhrefn) yn y Bydysawd greu rhywbeth cymhleth yn ddamcaniaethol os rhoddir digon o amser. Dangosodd y ffisegydd o'r 19eg ganrif, Ludwig Boltzmann, am y tro cyntaf fod hyn yn debyg o safbwynt mathemategol.

Bydysawd Amhenodol

Mae'r Bydysawd Amhenodol, lle gall ffurfweddiadau gronynnau ar hap ymddangos yn ddigymell ac yn diflannu'n ddigymell, yn ymgynnull mewn ymennydd yn y gofod allanol - mae hyn i gyd mor anodd ei ddeall, gan ei fod yn ffinio ar lefel wych gyda syniadau gwych am y byd hwn.

Mae gwrthrych a ddewisir ar hap yn y bydysawd, sy'n meddu ar y meddwl, yn fwy tebygol o fod yn ganlyniad i amrywiadau na chynnyrch esblygiad. Dyma'r paradocs. Gellir dod o hyd i'r ymennydd Boltzmann mewn gwirionedd gyda llai o debygolrwydd na chynnyrch esblygiad, gan fod dwysedd tebygolrwydd cynnyrch esblygiad yn uwch na hynny.

Yn ôl gwyddonwyr, mae ymwybyddiaeth yn rhith a grëwyd o ganlyniad i ryngweithio nifer fawr o elfennau syml. Yn yr ymennydd dynol, mae'r rhain yn niwronau, y mae gan bob person oddeutu 86 biliwn.

Sut y gall cyfrifiadur ddefnyddio cyfrifiadau syml i adeiladu systemau cymhleth, felly mae'r ymennydd yn adeiladu camau ac atgofion o ganlyniad i ryngweithio neuronau. Ac felly mae'r ymennydd Boltzmann rhyfedd yn fwy o arbrawf meddwl a gynlluniwyd i gwestiynu tybiaethau dynol am strwythur y bydysawd. Ac fel y rhan fwyaf o arbrofion sy'n effeithio ar anfeidredd ac anferth, mae'n eithriadol.

Mae'r gorffennol yn rhith

Dywedir bod ymennydd Boltzmann yn galw atgofion rhyfeddol a phrofiadau blaenorol. Mae'r person yn credu bod y profiad cronedig o wyddonwyr yn rhoi tystiolaeth gref fod y byd yn ymddangos o ganlyniad i'r Big Bang. Mae'r holl ddata arbrofol ar gyfer pob gwyddor yn gof ffabrigedig.

Peidiwch â ystyried theori Boltzmann fel dadl hyfyw. Hyd yn hyn, mae gan wyddoniaeth ddigon o dystiolaeth i wrthod rhai damcaniaethau gwych. Ond mae'r ffaith bod y rhagdybiaethau yn wreiddiol a diddorol, yn anymarferol.

Tybiaeth ddyfeisgar

Gallwch geisio dychmygu am gyfnod y bydd y bydysawd (yr ymennydd Boltzmann yn wrthrych a ffurfiwyd yn ddigymell ynddo) yn dod i gydbwysedd thermol. O safbwynt y cyfansoddiad moleciwlaidd, mae cydbwysedd yn ddeinamig. Mae'r nwy, er enghraifft, wedi'i ddosbarthu'n gyfartal yn y gofod sydd ar gael iddo. Fodd bynnag, gall symudiadau moleciwlaidd ar hap ei arwain yn brydlon i gyflwr mwy dwys mewn un lle ac yn llai canolbwyntio yn y llall.

Mae amrywiadau mwy hefyd yn bosibl. Gall amrywiad gormodol arwain at gywasgu nwy. Mae tebygolrwydd cywasgiad mor ddigymell yn fach. Gall cyfaint arferol nwy gael 1,024 moleciwlau yn symud yn annibynnol ar ei gilydd. Mae'r tebygolrwydd y gall pob un ohonynt fod mewn un lle yn anhygoel ac yn annhebygol, ond o safbwynt corfforol nid yw mor amhosibl.

Ond beth os oedd y bydysawd yn ddiddiwedd, lle mae amser ar gyfer amrywiadau ar hap yn amrywio? Yna, ar yr adeg iawn, gall unrhyw beth godi yn y lle iawn, boed hynny'n bobl, anifeiliaid, peiriannau neu'r super-feddwl cyffredinol. Fel y credodd ffisegydd a dad enwog thermodynameg Ludwig Boltzmann, mae popeth yn bosibl mewn bydysawd anfeidrol.