¿La mayoría de los físicos están de acuerdo con Richard Muller y Shaun Maguire en que la segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física?

No.

Ciertamente no.

Si esa es una declaración precisa de la opinión de esos autores sobre la segunda ley, y debo admitir que no he leído una palabra de lo que han escrito sobre el tema, entonces considero que es una opinión muy minoritaria entre los físicos que tener más que un conocimiento pasajero de la termodinámica y la mecánica estadística.

La segunda ley de la termodinámica es una ley empírica de la física que tiene exactamente el mismo estado que la primera ley de la termodinámica.

Todo el tema de la termodinámica se relaciona con los tipos de cambios que se observan y que se dice y se predice que son posibles, en sistemas macroscópicos, para los cuales en general no existe un conocimiento definitivo del estado interno completo del sistema – descrito en términos de, digamos, el estado de las partículas, o en un lenguaje más moderno, los campos que lo componen.

Ambas leyes son absolutamente esenciales para una formulación de la termodinámica en un sentido axiomático.

La primera axiomatización razonablemente rigurosa fue dada por Caratheodory a principios del siglo XX. Ha habido muchos más desde entonces. Pero todas las formulaciones necesitan la primera y la segunda ley: la primera ley se refiere a una propiedad aparentemente reversible de los cambios que ocurren en los sistemas macroscópicos. La segunda ley se refiere a una propiedad aparentemente irreversible de los cambios que se observan en los sistemas macroscópicos.

La primera ley es la de la conservación de la energía. La energía en el contexto de la termodinámica se presenta en tres formas: existe la energía térmica de un sistema macroscópico típicamente llamado Q, hay energía interna de un sistema macroscópico U y existe la energía del trabajo W, realizada por el sistema en su entorno. . U es una función bien definida del estado macroscópico: el estado termodinámico del sistema llamado energía interna. Será una función del volumen, la temperatura, etc.

Uno escribe en general, para sistemas macroscópicos no aislados.

[matemáticas] \ Delta Q = \ Delta U + \ Delta W [/ matemáticas]

Aquí hay algo de sutileza en la afirmación: se supone que los cambios implícitos ocurren en condiciones reversibles, lo que significa que el calor se agrega o elimina del sistema de manera reversible. Resulta que si bien [matemática] \ Delta Q [/ matemática] es una noción bien definida, no existe una función bien definida [matemática] Q [/ matemática] ya que hay una función bien definida [matemática] U . [/ math] El significado de esto se aclara en una rigurosa axiomatización del tema, tal como la que fue dada por Caratheodory.

La segunda ley tiene un carácter muy diferente.

Se basa en un hecho empírico fundamental sobre la forma en que se observa que los sistemas macroscópicos cambian. Es algo que todos los que han probado tales experimentos saben que son un hecho.

Si toma un objeto muy caliente y lo pone en contacto con un objeto muy frío, los dos sistemas están, en la medida de lo posible, aislados de todo lo demás en el mundo; entonces el sistema combinado siempre evoluciona posteriormente de la siguiente manera: el objeto caliente se enfría, el objeto frío se calienta y eventualmente los dos objetos alcanzan la misma “temperatura”.

La evolución de dicho sistema nunca hace que el objeto caliente se caliente y el objeto frío se enfríe.

Tenga en cuenta con mucho cuidado: esta no es una declaración obvia. ¿Por qué debería ser así? Claramente no es una consecuencia de la primera ley.

De esto Clausius deriva una declaración simple de la segunda ley, que sigue siendo la que más me gusta. La declaración de Kelvin es un poco más misteriosa para mí. Clausius simplemente escribe directamente el hecho observado anteriormente.

No existe un proceso termodinámico cuyo único efecto sea extraer una cantidad de calor de un depósito más frío y llevarlo a un depósito más caliente.

La segunda ley implicará en última instancia que se puede definir una cantidad llamada entropía [matemática] S [/ matemática], que al igual que la energía interna [matemática] U [/ matemática], pero a diferencia del calor [matemática] Q [/ matemática], es un función de estado de un sistema macroscópico.

Todo el tema de la termodinámica se deriva en última instancia de la mecánica estadística, en cierto sentido y hasta cierto punto, y luego hay múltiples definiciones posibles de entropía. También se aprende que la segunda ley puede ser violada por muy poco tiempo de manera probabilística. Incluso hay intentos de derivar la segunda ley de los principios de la mecánica: el teorema H de Boltzmann, en el contexto de que la teoría cinética de los gases es una de las primeras. Pero, en última instancia, el teorema H encalla en la reversibilidad básica en el tiempo de las leyes de la mecánica clásica. Para probar su teorema, que es bastante natural dada la formulación de Boltzmann de la entropía como relacionada con el volumen del espacio de fase ocupado por un sistema en un estado macroscópico dado, Boltzmann requirió una suposición adicional: el Stosszahlansatz: llamado la suposición del caos molecular, pero literalmente significa el número de colisión ansatz.

El teorema H encalló en la paradoja de Loschmidt.

Hay problemas profundos y aún no resueltos en mecánica estadística, relacionados con la relatividad especial y también con la relatividad general, y una discusión muy confusa ha resonado en los pasillos de los departamentos de física a lo largo de los años sobre termodinámica y mecánica estadística. No voy a intentar adentrarme en las profundas aguas matemáticas relacionadas con los fundamentos de la mecánica estadística que tienen que ver con la noción de ergodicidad.

Sin embargo, creo que la opinión de que la segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física no es una opinión muy extendida.

Las verdades físicas no están determinadas por consenso sino por sentido. Hay muchos físicos que están de acuerdo en que la segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física, y muchos piensan que sí. Para aquellos que no entienden por qué existe este desacuerdo, déjenme entrar en algunos detalles y alguna historia interesante. Esto no pretende ser una base para una votación. Lea mi análisis a continuación y vea si está convencido.

He enseñado termodinámica muchas veces en UC Berkeley, y mi declaración no fue casual, sino basada en un profundo conocimiento de la “ley”. El mismo Sir Arthur Eddington, el gran científico que fue el primero en proponer que la flecha del tiempo es impulsada por la segunda ley, reconoció que la segunda ley no es una “ley primaria” (como la conservación del impulso). Se refirió a ella como una “ley secundaria” que se deriva de otros principios más fundamentales.

Antes del trabajo de Boltzmann, se pensaba que la segunda ley era una ley de la física. Se basó en el trabajo de Carnot y sus seguidores. El cambio de entropía se definió como la integral del flujo de calor dividido por la temperatura. La segunda ley fue la afirmación de que el comportamiento de cualquier sistema complejo tendía a aumentar la entropía. No se conocía ninguna forma de derivar esto como consecuencia de otras leyes, por lo que se consideró (históricamente) como una ley fundamental de la física.

Aquí hay una cita de mi libro Now: The Physics of Time: “Carnot no acuñó el término entropía ; vino de uno de sus discípulos, Rudolf Clausius, quien tomó energía de y tropo , lo que significa “transformación” en el medio. Clausius escribió en 1865: «Propongo nombrar la cantidad S de la entropía del sistema, después de la palabra griega τροπη [ tropo ], la transformación. He elegido deliberadamente que la palabra entropía sea lo más similar posible a la palabra energía: las dos cantidades que se nombrarán con estas palabras están tan estrechamente relacionadas en significado físico que parece apropiada cierta similitud en sus nombres ”.

Entonces, si te encuentras confuso entropía y energía , puedes culpar a Clausius.

¿Es la segunda ley una ley real de la física? Piensa en otras leyes . En la física de la escuela secundaria, se nos enseña que un objeto cae a través de una distancia d , en gravedad g, mediante la fórmula [matemáticas] d = \ frac {1} {2} gt ^ 2 [/ matemáticas]. ¿Es esta una ley fundamental? En la escuela secundaria, nos dicen que sí. De hecho, ¡me dijeron que lo memorizara! Pero en la universidad aprendemos que es una aproximación para objetos cercanos a la superficie de la Tierra; puede derivarse de la ley de gravedad de Newton y de su ecuación F = ma mediante el cálculo. Entonces la “ley” resulta ser secundaria, solo una ecuación que se basa en principios más fundamentales. De hecho, excepto por razones pedagógicas en una introducción elemental, ningún físico argumentaría que la ecuación [matemáticas] d = \ frac {1} {2} gt ^ 2 [/ matemáticas] es en realidad una “ley de la física”. Es una fórmula que puede derivarse de dos leyes verdaderas.

Como dije, en tiempos de Carnot y Clausius, el aumento de la entropía se consideraba una ley de la física. Pero luego llegó Boltzmann y dedicó su vida a comprender los fundamentos de la entropía. Murió antes de que su teoría fuera generalmente aceptada; hasta que la teoría del movimiento browniano de Einstein se confirmó experimentalmente, y al principio no lo fue, la “teoría” de los átomos no fue ampliamente aceptada.

Lo que Boltzmann demostró fue que la entropía de Carnot y Clausius no era más que el logaritmo del número de estados accesibles de un sistema. Postuló que la probabilidad de un estado futuro era proporcional al número de configuraciones de ese estado, un postulado que llamamos “la hipótesis ergódica”. Con la hipótesis ergódica, la ley del aumento de la entropía, la “segunda ley de la termodinámica”, se convirtió en una ley secundaria. Simplemente dijo que el estado más probable en el futuro es el más probable. Por lo tanto, es casi una declaración trivial.

Incluso la ecuación derivada de Boltzmann, la que quería en su lápida, no es una verdadera ley de la física. La ecuación es esta: la entropía S puede escribirse como una constante ( k , ahora llamada “constante de Boltzmann”) multiplicada por el logaritmo del número de configuraciones indistinguibles, W. Su “ley” es S = k log W. Sin embargo, Boltzmann deriva esta ecuación aplicando estadísticas a la teoría atómica; Es una fórmula, no una ley separada. La fórmula es un resultado asombroso; Considero que esta fórmula es hermosa en su absoluta simplicidad. Adjunto una foto de su lápida, y puedes ver la fórmula en la parte superior. En mi nuevo libro describo la física y la historia de la entropía con cierto detalle, porque la historia es fascinante y porque necesito que realmente entiendas el concepto de entropía si vas a entender por qué Eddington estaba equivocado en su afirmación de que La flecha del tiempo está determinada por el aumento de la entropía.

Saltemos la parte sin sentido “si la mayoría o solo unos pocos físicos están de acuerdo”, pero en su lugar abordemos la verdadera pregunta:

“ ¿La segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física? ”

No, y en el extremo contrario, podría decirse que es una de las leyes más fundamentales de la física que solo podría igualarse con la ley de conservación de la energía.

Su argumento básicamente dice que debido a que esta segunda ley podría derivarse de la hipótesis ergódica, se convierte en una ley secundaria.

Puede haber olvidado que cuando Carnot concluyó esta segunda ley, Carnot no asumió ninguna sustancia específica ni ninguna máquina específica. Carnot de hecho mencionó sobre el calor, el trabajo y la temperatura, pero ninguno de los términos fue bien entendido ni definido en ese momento. Incluso la primera ley de la termodinámica aún no está establecida. En cambio, y es parte de su inteligencia , construyó sus argumentos principalmente basados ​​en dos hipótesis muy generales:

1. No hay tal cosa como una máquina perpetua;
2. Y una máquina imaginaria reversible.

Asumiendo que no hay una sustancia y máquina específicas, es una gran diferencia, al igual que la diferencia entre el enunciado de 2 x 3 = 3 x 2 y axb = bx a. Siendo ese el caso, podríamos, por ejemplo, reemplazar la máquina con una máquina gravitacional construida a partir de una tierra y una luna, y la sustancia con fuerza gravitacional. Podríamos reemplazar las palabras “temperatura” con energía potencial gravitacional, las palabras “calor” con energía cinética, y las palabras “trabajar” con “aplastar”. Entonces, cuando la segunda ley dice:

“ Uno no puede idear un proceso cuyo único resultado sea convertir el calor para que funcione a una sola temperatura. ”

Podríamos aplicar la segunda ley a un sistema de máquina gravitacional y decir:

“ Uno no puede idear un proceso cuyo único resultado sea usar energía cinética para aplastar cosas con una energía potencial gravitacional igual. ”

Lo cual sigue siendo absolutamente correcto.

Pero no podemos aplicar la hipótesis ergódica para decir lo mismo correcto para una máquina gravitacional. El ejemplo que mencionó, que [math] d = \ frac {1} {2} gt ^ 2 [/ math] se deriva de [math] F = ma [/ math], no está en el mismo nivel de generalidad del segunda ley Ese ejemplo supone una máquina más específica construida a partir de la masa y la fuerza gravitacional, por lo que podríamos concluir de manera segura y fácil que [math] F = ma [/ math] es una forma más general de [math] d = \ frac {1} {2 } gt ^ 2 [/ matemáticas]. Este ejemplo no es comparable a la segunda ley.

¿La mayoría de los físicos están de acuerdo con Richard Muller y Shaun Maguire en que la segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física?

¿Veamos la física, en lugar de la pregunta sin sentido de si A está de acuerdo con B sobre C?

Brevemente: la segunda ley de la termodinámica es una ley de la física porque podríamos imaginar que las leyes son de otra manera (el calor fluye de frío a calor, o el principio de descomposición detallada del equilibrio, ver más abajo). Sin embargo, la mecánica cuántica implica unitaridad, lo que implica la segunda ley.

Respuesta más larga:

Clásicamente, la segunda ley de la termodinámica se deriva del hecho u observación de que el calor fluye naturalmente de un objeto más caliente a uno más frío . En la teoría de Carnot, hacia 1830, el calor se veía como un fluido continuo, y su flujo de más caliente a más frío se veía como una propiedad fundamental del ” fluido calórico “ . Tal flujo de calor aumenta la entropía, por cierto, se definió la entropía. Entonces, la segunda ley era una ley fundamental de la física (¡o química, como se llamaba física en ese momento!)

Alrededor de 1900 las personas comenzaron a tomar la hipótesis atómica más en serio, y Boltzmann redefinió la entropía en términos de mecánica estadística , sobre dónde podrían estar los átomos no observables. Según esta definición, la segunda ley ya no era fundamental, sino que se seguía de varios supuestos sobre el comportamiento de los átomos y las moléculas, y las leyes de la probabilidad. Fue una época de grandes cambios en la física, y finalmente la teoría atómica se transformó en mecánica cuántica.

Cuánticamente, la segunda ley de la termodinámica se deriva del principio del equilibrio detallado , que se deriva de la unitaridad . En mecánica cuántica (y QFT), las amplitudes de transición, [matemática] T_ {ij} [/ matemática] toman el escenario central, que representa la probabilidad de pasar del estado i a j, por [matemática] P_ {ij} = T_ { ij} T_ {ij} ^ {*} [/ math] La conservación de la probabilidad requiere que la suma sobre los estados finales [math] \ sum_j T_ {ij} T_ {ij} ^ {*} = 1 [/ math]. El balance detallado requiere además que la suma sobre los estados iniciales , [math] \ sum_i T_ {ij} T_ {ij} ^ {*} = 1 [/ math]. La unitaridad, que es equivalente a [matemática] T_ {ji} ^ {- 1} = T_ {ij} ^ {*} [/ matemática], que a su vez se deriva de la naturaleza hermitiana del hamiltoniano, implica la conservación de la probabilidad y equilibrado detallado

Tanto clásica como cuánticamente, las leyes de la termodinámica y las condiciones de contorno (baja entropía comienzan en el Big Bang) son suficientes para establecer la flecha termodinámica del tiempo.

La pregunta se derrumbó de “¿Por qué Einstein, Feynman y Wikipedia no están de acuerdo con Richard Muller en que la segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física?” En mi humilde opinión, la pregunta debería ser por qué no está de acuerdo con Einstein, Feynman y segunda ley, etc …?

Para citar a Muller “La” segunda ley de la termodinámica “es una tautología, no realmente una ley de la física . La segunda ley, reformulada , dice: la ruta futura más probable de un sistema es la ruta más probable ”. La afirmación de que la entropía aumenta es simplemente una afirmación de que generalmente se produce el resultado más probable. Traducido, “Aumento de la entropía” simplemente significa “cambiar de un sistema menos probable a uno más probable”.

Reescribir-reinterpretar-renombrar-reestablecer para ajustarse o abandonar las Leyes de Física, Entropía, Matemáticas y la miríada de los otros errores exhibidos pueden resumirse mejor con la cita de Einstein sobre la diferencia entre estupidez y genio …

Se encuentra que un análisis más detallado de lo que el autor en cuestión ofrece como “tiempo creado” en relación con la “expansión del Hubble” carece de mérito en más de lo que se obtuvo.

Lo anterior es una imagen / diagrama del evento ‘Big Bang’ y sobre el presente 13.8 mil millones de años; representando el espacio ocupado en verso tiempo. La expansión continua, iniciada y existente desde el Big Bang, continúa (según se cree) hoy tal como está formulada por la “expansión del Hubble”.

La expansión de Hubble es en lo que el autor basa el tiempo ‘nuevo’ o ‘creado’, la idea novedosa de su nuevo / último libro … felicitaciones por el pensamiento fuera de la caja = novela … pero, 1-mantén presionada la tecla o 2- véndelo si / mientras puedas, depende de tu perspectiva …

1- Mantenga la perspectiva de la prensa : la relatividad general, las ciencias del astrocosmos, las matemáticas / física se suscriben a la máxima ‘Velocidad de la luz’, espacio-tiempo de ecuaciones GR, etc. bajo su propio riesgo. ¿La expansión del Hubble que iguala el tiempo ‘nuevo’ o creado hace qué a la Velocidad de la Luz o la luz dentro del espacio creado o viajando de lo no creado a / a través de creado, etc.?

Además, como se muestra en la imagen de arriba, los primeros tres minutos se abandonan la Velocidad de la Luz o los postulados de la luz, la Relatividad General y una miríada de otras Leyes de física y matemáticas. Abandonado al igual que el tiempo ‘creado’, abandona la comprensión y la lógica de la ciencia / GR o, como escribe una respuesta / cita de los físicos en Entropía, ‘es al menos una ley como la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Ohm, y si nosotros’ vamos a darles a esos el tratamiento de Plutón, ¿qué quedará?

2- Véndelo : la perspectiva del autor

Lo siento, parecía haber dejado mi billetera en un lugar seguro …

douG

En cierto modo, supongo que sí, pero no como esperarías.

La segunda ley se considera un axioma más que una ley: es más fundamental que una ley.
5.2 Declaraciones axiomáticas de las leyes de la termodinámica y
Segunda ley de la termodinámica.
Muchas leyes solo existen en ciertas bandas de temperatura, rangos de presión, etc. La segunda ley existe en todas partes y en cada estado de fase Los experimentadores y teóricos lo usan consciente y subconscientemente para verificar que lo que están haciendo o pensando tiene sentido.

La mecánica estadística no era ni es necesaria para explorar la validez de la 2da Ley y, en muchos sentidos, la mecánica estadística puede considerarse como una forma de fuerza bruta para resolver ciertos tipos de problemas de física, y no solo eso, es fea.

Ahora, como Sir Arthur Stanley Eddington ha sido citado por uno de los encuestados aquí, veamos lo que dijo:

Si alguien le señala que su teoría favorita del universo está en desacuerdo con las ecuaciones de Maxwell, entonces mucho peor para las ecuaciones de Maxwell. Si se observa que la observación lo contradice, bueno, estos experimentadores a veces hacen cosas extrañas. Pero si se descubre que su teoría está en contra de la segunda ley de la termodinámica, no puedo darle ninguna esperanza; no hay nada más que colapsar en la más profunda humillación.

La excepción a todo esto, por supuesto, es la climatología, donde parece que la segunda ley no se aplica por razones que no están claras para mí y para muchos otros.
Ahora no me importa que la gente desafíe esa oración, pero antes de hacerlo, por favor, eche un vistazo a las diversas explicaciones (NASA, etc.) para el efecto invernadero. Entonces, por favor, eche un vistazo a los sistemas termodinámicos abiertos, cerrados y aislados: un buen lugar para comenzar es el sistema termodinámico

Estoy casi de acuerdo con Richard Muller. Yo diría que es una declaración de probabilidades más una hipótesis sobre la física.

Sin embargo, este no es un nuevo reclamo controvertido. El físico Arthur Eddington hizo exactamente la misma declaración en los años 30. Más recientemente, si nos fijamos en ‘Fabric of Cosmos’ de Brian Greene, dice exactamente lo mismo sobre la segunda ley de la termodinámica.

No es un tema de debate entre los físicos que trabajan.

Vi algunas de las respuestas a continuación que no están de acuerdo con esta declaración y puedo ver por qué hay cierta confusión sobre el tema. La razón detrás de esta confusión es histórica: la segunda ley de la termodinámica había comenzado su carrera como una ley de buena fe de la física. Pero más tarde, fue degradado a una simple declaración sobre las probabilidades. Veamos esta historia.

La termodinámica, el estudio de cómo el calor fluye de un cuerpo a otro y se convierte en trabajo, comenzó en el siglo XIX. En ese momento, nadie sabía cómo fluía el calor de un cuerpo a otro; nadie sabía que la materia estaba compuesta de átomos. Entonces, lo que hicieron fue tratar de encontrar relaciones empíricas entre el calor suministrado a un cuerpo y el trabajo realizado por él.

Encontraron varias relaciones empíricas. Una fue que el calor fluye entre dos cuerpos hasta que alcanzan la misma temperatura. Otra fue que no se puede construir una máquina de movimiento perpetuo. Estas son las primeras y cero leyes de la termodinámica, respectivamente.

Luego vino la segunda ley, que es la observación empírica de que “el calor nunca fluye de un objeto frío a uno caliente”. En este momento nadie tenía idea de por qué tenía que ser cierto. Por lo tanto, se le dio el estado de una “ley de la física”.

Más tarde se hizo evidente, particularmente con el trabajo de Boltzmann, que existe una base microscópica para el flujo de calor entre varios cuerpos. Todos los objetos materiales en realidad están formados por un gran número de átomos pequeños y es el movimiento de estos átomos lo que causa la transferencia de calor de un sistema a otro. Dado que cualquier objeto macroscópico tiene un gran número de átomos, se dio cuenta de que uno debe usar métodos estadísticos para estudiar su comportamiento. Las preguntas rentables que se formularían serían del tipo: ¿cuál es el comportamiento más probable de un sistema grande formado por cargas de átomos? Este enfoque se llamó Mecánica Estadística.

Resultó que todas las leyes de la termodinámica podrían derivarse de la Mecánica Estadística. Así que ahora teníamos una explicación microscópica de por qué algunas de estas leyes eran ciertas.

La segunda ley también tenía una explicación simple. Considere la siguiente imagen, que muestra las moléculas de un poco de gas en una caja. En este contexto, la segunda ley es equivalente a la afirmación de que después de algún tiempo, es más probable que las moléculas de gas se distribuyan como en la imagen marcada como Final, en lugar de como en Inicial. Esta declaración tiene dos partes.

La primera parte es que hay más formas en que se pueden distribuir los átomos, como en la imagen 2 que en la imagen 1. Esa es solo una declaración sobre las probabilidades. Está diciendo que las distribuciones aleatorias pueden suceder de más maneras.

La segunda parte es que lo más probable es que suceda realmente. Aquí es donde entra la física. Esta afirmación de que lo que puede suceder de más maneras también es más probable que suceda en tiempo real se llama hipótesis ergódica. Ahora bien, si las moléculas de gas no se movían, la configuración final más probable nunca podría alcanzarse. En ese sentido, la segunda parte es una declaración física.

Entonces, la segunda ley de la termodinámica no es más que una declaración sobre las probabilidades más una hipótesis física.

Hay una forma diferente de pensar sobre las probabilidades: la forma bayesiana. ET Jaynes formuló la segunda ley en ese idioma. En la formulación bayesiana, la segunda ley es simplemente una declaración sobre maximizar nuestra ignorancia sobre el futuro. Derivó la fórmula para la entropía y la segunda ley de este principio de maximizar la ignorancia. Desde este punto de vista, la segunda ley es una regla para hacer inferencias.

(Fuente de la imagen: benbest.com)

8.28.2016 – “¿La mayoría de los físicos están de acuerdo con Richard Muller y Shaun Maguire en que la segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física?” – Gracias por pedirme que responda esta pregunta.

Antes de la termodinámica estadística, la segunda ley de entropía se consideraba (a) una ley fundamental porque parecía describir parte de la naturaleza de los sistemas materiales (b) una ley universal porque parecía no tener excepciones.

Con la termodinámica estadística (a) se cuestiona la naturaleza fundamental porque la termodinámica clásica parece reducirse a mecánica y (b) se cuestiona la universalidad debido a la naturaleza estadística de la ley.

Sin embargo, la ley de entropía dice algo fundamental sobre la relación de estado de partículas en masa en nuestro universo empírico y es muy ampliamente aplicable (en otro ‘universo’, la relación micro-macro y la amplitud de aplicación podrían ser diferentes).

En este sentido, muchos físicos, químicos, biólogos e ingenieros consideran la segunda ley como una ley de la física y tienen alguna justificación para hacerlo.

Eso concluye mi respuesta a la pregunta. Reflexiones relacionadas siguen. Sigue leyendo si lo deseas.

La cuestión de la aplicabilidad universal permanece abierta y difícil en al menos tres frentes relacionados con la universalidad de la hipótesis ergódica. Fundamentalmente, las condiciones precisas para que se mantenga la hipótesis están abiertas: las condiciones se relacionan con la relación entre micro o macro estados o descripciones. En segundo lugar, perteneciente al universo entero durante largos períodos. Tercero, excepciones a pequeña escala como en sistemas ferromagnéticos y vidrio giratorio (Wikipedia [1]: hipótesis ergódica).

La cuestión de la naturaleza de la ley física también permanece abierta y difícil. Incluso si consideramos el universo empírico como el universo, hay leyes / teorías que son tan profundas (relatividad, teoría cuántica) que no conocemos más fundamentos. Y así, al pensar que son más que simples modelos, los llamamos fundamentales.

Pero si no tienen fundamento, ¿por qué los llamaríamos fundamentales? ¡Quizás sean ad hoc! Probablemente no podremos responder satisfactoriamente a tales preguntas sin el conocimiento o la teoría del universo entero, incluyendo lo que puede o no estar más allá de la cortina empírica. ¿Podemos soñar con eso? Mi respuesta general es que podemos hacer mucho más que soñar como en un borrador de un ensayo sobre metafísica filosófica que planeo publicar más adelante [2].

Notas al pie

[1] Hipótesis ergódica

[2] http://www.horizons-2000.org/1.% …

Ciertamente no puedo hablar por la mayoría de los físicos, pero yo mismo se lo he dicho a la gente. La segunda ley de la termodinámica no se trata realmente de física, se trata de estadísticas. De alguna manera, esto lo hace más fundamental que otras leyes: es más abstracto, una simple consecuencia de la lógica formal. También es, posiblemente, la ley más inquebrantable en física, a pesar de que no existe una física real que impida su incumplimiento. La física puede desempeñar un papel si tiene razones para descartar ciertos estados o pesarlos de manera diferente, pero todavía no diría que es una ley de ‘física’. Es extraño pensar que algo tan frecuente en nuestro mundo físico realmente no tenga ningún significado físico, pero supongo que se podría decir algo similar para todas las matemáticas (algo demasiado filosófico aquí). Nota al margen, tampoco creo que la entropía sea la flecha del tiempo.

Lo que pasa con las “leyes” de física es que puede usar cualquiera de varios conjuntos diferentes para describir el mismo sistema. ¿Son las tres leyes de Newton las reglas básicas para los sistemas clásicos o es el principio de menor acción? ¿Qué pasa con el principio de Hamilton? La cuestión es que puedes derivar uno del otro y viceversa. Puede derivar los principios de conservación de la energía y el impulso de las leyes de Newton, pero también puede ser al revés. ¿Qué conjunto son las verdaderas “leyes fundamentales” para un sistema clásico?

También está la cuestión de qué “leyes” son más convenientes. Puede analizar un circuito usando las ecuaciones de Maxwell, pero nadie querría hacer eso. Más bien, el método consiste en derivar nuevas reglas que, de alguna manera, son igual de básicas pero mucho más simples cuando se aplican al sistema que se está estudiando y, en su lugar, se usan.

La entropía es exactamente lo mismo. En termodinámica, donde no nos importa lo que sucede microscópicamente, la entropía es una ley fundamental. En mecánica estadística, donde se aplican diferentes reglas, puede derivar entropía en función de la configuración de estados microscópicos. Ambos describen sistemas similares pero partiendo de supuestos muy diferentes. ¿Cuál es “fundamental”?

Hasta donde yo sé, la mayoría de los físicos no son conscientes de la afirmación de Richard Muller y Shaun Maguire de que la segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física. Por lo que supongo, no muchos físicos y otros científicos estarían de acuerdo con la afirmación de Richard Muller y Shaun Maguire.

La introducción de la primera y segunda leyes de la termodinámica fue un gran paso adelante en un momento en que muchos científicos y tecnócratas ambiciosos intentaban fabricar máquinas de calor “perpetuas”. Estas leyes nos han estado ayudando al evitar el desperdicio de esfuerzos y recursos.

La segunda ley de la termodinámica es una declaración sobre el rendimiento. La explicación de Richard Muller en forma de ergodicidad es una declaración sobre la estructura. El rendimiento y la estructura son como las dos caras de una sola moneda. La verdad de una declaración de estructura no implica automáticamente la falsedad de una declaración de rendimiento.

Así como una ley de los EE. UU. Tiene una jurisdicción limitada de los EE. UU. Y una ley de China tiene una jurisdicción limitada de China, la mayoría [no todas] las llamadas leyes de la física tienen jurisdicciones limitadas, que están implícitas en sus contextos y aproximaciones utilizadas.

La segunda ley de la termodinámica es válida dentro de una jurisdicción muy grande y es utilizada por una comunidad muy grande de físicos y no físicos. En estas circunstancias, será un ejercicio inútil decir que la segunda ley no es una ley, solo porque no es válida donde no pretende ser válida.

Me sorprende leer que el libro de texto o maestro de la escuela de Richard Muller llamaba d = (1/2) (g) (t ^ 2) una ley, cuando se deriva de la definición de aceleración. Algunos libros de texto y maestros son demasiado casuales en sus declaraciones.

¡La respuesta es no! La gran mayoría de los físicos, especialmente los GRANDES, NO están de acuerdo con Richard Muller.

Para empezar, lea el Gran RP Feynman sobre el tema:

Las leyes de la termodinámica

Las leyes de la termodinámica

44-2 La segunda ley

Ahora, ¿qué pasa con la segunda ley de la termodinámica? Sabemos que si trabajamos contra la fricción, digamos, el trabajo perdido para nosotros es igual al calor producido. Si trabajamos en una habitación a temperatura

T [matemática] T [/ matemática], y hacemos el trabajo lo suficientemente lento, la temperatura ambiente no cambia mucho, y hemos convertido el trabajo en calor a una temperatura dada. ¿Qué pasa con la posibilidad inversa? ¿Es posible volver a convertir el calor en trabajo a una temperatura dada? La segunda ley de la termodinámica afirma que no lo es. Sería muy conveniente poder convertir el calor en trabajo simplemente invirtiendo un proceso como la fricción. Si consideramos solo la conservación de la energía, podríamos pensar que la energía térmica, como la de los movimientos vibratorios de las moléculas, podría proporcionar un buen suministro de energía útil. Pero Carnot asumió que es imposible extraer la energía del calor a una sola temperatura. En otras palabras, si todo el mundo estuviera a la misma temperatura, uno no podría convertir ninguna de su energía térmica en trabajo: mientras que el proceso de hacer que el trabajo se caliente puede tener lugar a una temperatura determinada, no se puede revertir para obtener trabajar de nuevo. Específicamente, Carnot asumió que el calor no puede ser absorbido a cierta temperatura y convertido en trabajo sin ningún otro cambio en el sistema o los alrededores.

Entiendo que mucha gente en Quora creerá a Richard sobre Feynman, Einstein, Fermi, Dirac, Boltzman, Heisenberg Pauli, Bohr, Schrodinger, Planck y Maxwell, pero imagino que este último ganará con el tiempo. 🙂

Como Kepler y da Vinci declararon, “La verdad es la hija del tiempo”.

Por encima de Richard escribe: “Hay muchos físicos que están de acuerdo en que la segunda ley de la termodinámica no es una ley de la física, y muchos que piensan que sí lo es. ”Esto es, en el mejor de los casos, engañoso y, en el peor, una mentira absoluta.

Los que piensan que la segunda ley de la termodinámica es una ley de la física son Feynman, Einstein, Fermi, Dirac, Boltzman, Heisenberg, Pauli, Bohr, Schrodinger, Planck y Maxwell.

Los que piensan que no es una ley son los “físicos” que votaron a favor de todo lo que Muller dice mientras comercializa diligentemente su libro.

No tengo idea de lo que piensan, pero no estoy convencido de que esa opinión sea ampliamente aceptada. Hay muchas pruebas de que los físicos retienen el juicio y no desprecian algo que parece que puede ser fundamental.

Por ejemplo, las teorías de la decoherencia cuántica parecen ser un enfoque fértil para sugerir nuevos experimentos cuánticos. También se ha sugerido que la decohencia producida por las superposiciones que se enredan con el medio ambiente es una fuente de irreversibilidad, que difícilmente es un efecto estadístico clásico.

En todo caso, la teoría cuántica nos ha enseñado que, en lugar de simplemente seguir los datos, pueden estar en el asiento del conductor, y que los conceptos estadísticos agregan una dimensión completamente nueva a los espacios matemáticos abstractos.

La objeción de que la flecha no es completamente “explicada” por la termodinámica no es en realidad una objeción física, es una objeción filosófica que simplemente afirma que esto no tiene por qué ser el final del asunto, y una objeción sobre la semántica del término “explicar “. O sobre el alcance de lo que podría llegar a ser la termodinámica.

No. Al menos las personas que realmente enseñan mecánica estadística no lo hacen.

No sé a qué nivel estás. Probablemente esto esté sobre su cabeza, pero un tratamiento serio de los fundamentos de la mecánica estadística moderna es la teoría de la información y la mecánica estadística, por ET Jaynes, Phys. Rev.106, 620 (1957).

No se trata de física , en absoluto, sino de la psicología de auto-promoción política ha-beens.

Laws of Physics salió por la puerta giratoria con el advenimiento de QM y la relatividad. Succionado por un arenque rojo, se.

Lo que sucede aquí no tiene nada que ver con la física real, pero obtendría un puntaje alto con los psiquiatras . Incluso puede haber una tesis doctoral disponible para aquellos que buscan convertirse en miembros de esta secta. Sé que estaría saltando con el cambio para explorar esta cuña de la psicosis humana.

La segunda ley de la termodinámica es una consecuencia de la mecánica estadística.

No es una “ley fundamental”, ya que puede deducirse matemáticamente de otras premisas.

Sin embargo, solo es cierto en el sentido estadístico. La mecánica estadística proporciona una imagen más precisa y detallada (si está mucho más involucrada matemáticamente).

Si la gente está de acuerdo es irrelevante, sin embargo, creo que una vez más, la pregunta implícita depende de cómo se define la “ley”.

Para mí, nunca he visto que el calor fluye espontáneamente de frío a calor. Nunca he visto moléculas alinearse y causar movimiento espontáneo mientras se enfría. Entonces, cuando tengo una declaración que aparentemente nunca se viola, me complace llamarla ley. Si alguien más lo llama de otra manera, realmente no me importa, siempre y cuando acepten la verdad implícita en la segunda ley.

No son ley, sino una descripción de que la materia y el movimiento son eternos (1º) y que los átomos se combinarán y desarmarán espontáneamente eternamente (2º). El desmontaje conduce al desorden que conduce a nuevas combinaciones y así hasta el infinito.

Esta pregunta es engañosa, porque parece implicar que no creen que la segunda ley de la termodinámica haga predicciones correctas.

Al menos en el caso de Richard Muller, está claro que él cree que sí. Su argumento era semántico, simplemente que la segunda ley debería considerarse una tautología más que una ley.

Entonces no está discutiendo sobre su corrección, solo que no debería llamarse una ley porque se reduce a “el resultado más probable es el resultado más probable”.