وهذا ما سنجيب عليه فى السطور القادمة بإذن الله..........
القانون الاول من الديناميكا الحرارية خاص بصور الطاقة وتحولها من صورة الى آخرى مثلاً تحول الطاقة الحركية الى كهربائية والعكس وتحول الطاقة الكهربائية الى حرارية ... وهكذا..........
أما القانون الثانى من الديناميكا الحرارية وهو مربط الفرس..ينص على أنه لا يمكن استغلال الطاقة فى القيام بشغل الا ويتحقق ذلك ولكن يكون هناك جزء من الطاقة مفقود لايتم استغلاله فى الشغل وذلك لزيادة العشوائية أو الفوضى اومانسميه فى الفيزياء بالانتروبيا Entropy............
مثلاً لماذا يفقد كوب الشاي الساخن حرارته إلى الجو المحيط وليس العكس.. ولماذا تفقد البالون هواؤها إلى الجو وليس العكس...........
هذا لأن درجة الانتظام فى وجود الهواء داخل البالون والحرارة فى الشاى اكبر من درجة انتظامهما لو فقدوا إلى الجو المحيط لذا فالانتروبيا عكس الانتظام فهى معامل رياضى يقيس مقدار الفوضى في منظومة معينة ............
لذا فإذا زادت الفوضى فى منظومة معينة زادت الانتروبيا....
القانون الاول من الديناميكا الحرارية خاص بصور الطاقة وتحولها من صورة الى آخرى مثلاً تحول الطاقة الحركية الى كهربائية والعكس وتحول الطاقة الكهربائية الى حرارية ... وهكذا..........
أما القانون الثانى من الديناميكا الحرارية وهو مربط الفرس..ينص على أنه لا يمكن استغلال الطاقة فى القيام بشغل الا ويتحقق ذلك ولكن يكون هناك جزء من الطاقة مفقود لايتم استغلاله فى الشغل وذلك لزيادة العشوائية أو الفوضى اومانسميه فى الفيزياء بالانتروبيا Entropy............
مثلاً لماذا يفقد كوب الشاي الساخن حرارته إلى الجو المحيط وليس العكس.. ولماذا تفقد البالون هواؤها إلى الجو وليس العكس...........
هذا لأن درجة الانتظام فى وجود الهواء داخل البالون والحرارة فى الشاى اكبر من درجة انتظامهما لو فقدوا إلى الجو المحيط لذا فالانتروبيا عكس الانتظام فهى معامل رياضى يقيس مقدار الفوضى في منظومة معينة ............
لذا فإذا زادت الفوضى فى منظومة معينة زادت الانتروبيا....
وبما أن الكون يتجه إلى العشوائية فإن الانتروبيا فى الكون تزيد ولا تنقص..........
وللانتروبيا قانون معين يحسبها وضع نتيجة أبحاث علماء الفيزياء ومنهم بولتزمان الذى أجرى أبحاثه عن حركة الغازات........
ولتوضيح ذلك القانون نجرى تجربة بسيطة لتوضيح القانون وايضا مزيد من التوضيح للانتروبيا .........
اذا رمينا أربعة عملات نقدية وسالتك ايها سيكون صورة وايها كتابة فماذا ستقول؟....
الاحتمال الأول أن كلهم صورة..وعدد الاحتمالات ١.
الاحتمال الثانى أن كلهم كتابة ...وعدد الاحتمالات أيضاً ١.
الاحتمال الثالث أن واحدة صورة والثلاثة الآخرين كتابة ...وعدد الاحتمالات ٤.
الاحتمال الرابع أن واحدة كتابة والثلاثة الآخرين صورة...وعدد الاحتمالات ٤.
الاحتمال الاخير أن إثنين صورة واثنين كتابة..وعدد الاحتمالات ٦.
فإذا أردت أن تكون اجابتك صحيحة فستختار الاختيار الأقرب للحدوث وهو الأخير حيث تبلغ احتماليته ٦/١٦وهو الرقم الأكبر بين كل الاحتمالات.........
وهذا ما يحدث للانتروبيا حيث الفوضى هى ماتزيد وماتحدث والاحتمال الاخير هو ما به عشوائية أكثر حيث احتمالاته اكبر وهو الأقرب للحدوث...........
وتسمى الإحتمالات ال٦بالمايكروستات Microstates.......
ولذا فإن قانون الانتروبيا هو
S=K ln W
حيث k هو ثابت بولتزمان وln wهو اللوغاريتم الطبيعى لعدد الاحتمالات الأرجح أو ال Microstates..........
وبعد الأبحاث الكثيرة فى الفيزياء عن الانتروبيا وتأكد العلماء من أن الانتروبيا تزيد ولا تنقص فى المنظومات الكونية......
خرج العالم الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل بتجربة جديدة وهى أنه إذا كان لدينا مكانين لجزيئات غازين متجاورين فى حجرتين صغيرتين وعدد الجزيئات متساوية فى الحجرتين وطاقةالمنظومتين متساوية.. وهناك فى كل غاز جزيئات حرارتها وطاقتها عالية وجزيئات بطاقة وحرارة منخفضة متساوية فى الغازين.......
وإذا سمحنا لعفريت أو شبح بفتح فتحة ضئيلة بين الحجرتين ليسمح بمرور الجزيئات ذات الطاقة العالية من الغاز الأول إلى الثانى ويمنع الجزيئات ذات الطاقة المنخفضة.. وايضا يسمح بمرور الجزيئات ذات الطاقة المنخفضة من الغاز الثاني إلى الأول ويمنع مرور الجزيئات ذات الطاقة العالية............
لذا فسيتكون عندنا حجرة بجزيئات ذات طاقة عالية وحجرة بجزيئات ذات طاقة منخفضة فى نهاية المطاف مع أن طاقة المنظومتين لم تتغير ولذا ستصبح الانتروبيا منخفضة وليست عالية ولا تزيد إذن الانتروبيا يمكن أن تنخفض..........
ظل هذا الأمر محيرا لعلماء الفيزياء وقت طويل حتى جاء أحد علماء الفيزياء الفرنسيين وفسر الأمر وذلك فى القرن العشرين حيث أوضح أن الانتروبيا تزيد فقط ولكن ماحدث هو تغير فى المعلومات بتدخل خارجى حيث لا يمكن أن تقل الانتروبيا إلا بتدخل خارجى..وحتى التدخل الخارجى يمكن أن ينقص الانتروبيا داخل منظومة معينة الا أنها ستزيد فى الكون بشكل عام..............
ولذا فإن أزمة الطاقة العالمية واحدة من نتائج الانتروبيا أو زيادة الفوضى في الكون وايضا من آثار الانتروبيا على المدى البعيد هى نهاية الكون..........
فالانتروبيا هى من أهم المفاهيم الفيزيائية فى القرون الثلاثة الماضية التى تبلورت بناء على تجارب الكثير من علماء الفيزياء الذين بحثوا في مفهومها ومازالوا حتى الآن.........
وللانتروبيا قانون معين يحسبها وضع نتيجة أبحاث علماء الفيزياء ومنهم بولتزمان الذى أجرى أبحاثه عن حركة الغازات........
ولتوضيح ذلك القانون نجرى تجربة بسيطة لتوضيح القانون وايضا مزيد من التوضيح للانتروبيا .........
اذا رمينا أربعة عملات نقدية وسالتك ايها سيكون صورة وايها كتابة فماذا ستقول؟....
الاحتمال الأول أن كلهم صورة..وعدد الاحتمالات ١.
الاحتمال الثانى أن كلهم كتابة ...وعدد الاحتمالات أيضاً ١.
الاحتمال الثالث أن واحدة صورة والثلاثة الآخرين كتابة ...وعدد الاحتمالات ٤.
الاحتمال الرابع أن واحدة كتابة والثلاثة الآخرين صورة...وعدد الاحتمالات ٤.
الاحتمال الاخير أن إثنين صورة واثنين كتابة..وعدد الاحتمالات ٦.
فإذا أردت أن تكون اجابتك صحيحة فستختار الاختيار الأقرب للحدوث وهو الأخير حيث تبلغ احتماليته ٦/١٦وهو الرقم الأكبر بين كل الاحتمالات.........
وهذا ما يحدث للانتروبيا حيث الفوضى هى ماتزيد وماتحدث والاحتمال الاخير هو ما به عشوائية أكثر حيث احتمالاته اكبر وهو الأقرب للحدوث...........
وتسمى الإحتمالات ال٦بالمايكروستات Microstates.......
ولذا فإن قانون الانتروبيا هو
S=K ln W
حيث k هو ثابت بولتزمان وln wهو اللوغاريتم الطبيعى لعدد الاحتمالات الأرجح أو ال Microstates..........
وبعد الأبحاث الكثيرة فى الفيزياء عن الانتروبيا وتأكد العلماء من أن الانتروبيا تزيد ولا تنقص فى المنظومات الكونية......
خرج العالم الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل بتجربة جديدة وهى أنه إذا كان لدينا مكانين لجزيئات غازين متجاورين فى حجرتين صغيرتين وعدد الجزيئات متساوية فى الحجرتين وطاقةالمنظومتين متساوية.. وهناك فى كل غاز جزيئات حرارتها وطاقتها عالية وجزيئات بطاقة وحرارة منخفضة متساوية فى الغازين.......
وإذا سمحنا لعفريت أو شبح بفتح فتحة ضئيلة بين الحجرتين ليسمح بمرور الجزيئات ذات الطاقة العالية من الغاز الأول إلى الثانى ويمنع الجزيئات ذات الطاقة المنخفضة.. وايضا يسمح بمرور الجزيئات ذات الطاقة المنخفضة من الغاز الثاني إلى الأول ويمنع مرور الجزيئات ذات الطاقة العالية............
لذا فسيتكون عندنا حجرة بجزيئات ذات طاقة عالية وحجرة بجزيئات ذات طاقة منخفضة فى نهاية المطاف مع أن طاقة المنظومتين لم تتغير ولذا ستصبح الانتروبيا منخفضة وليست عالية ولا تزيد إذن الانتروبيا يمكن أن تنخفض..........
ظل هذا الأمر محيرا لعلماء الفيزياء وقت طويل حتى جاء أحد علماء الفيزياء الفرنسيين وفسر الأمر وذلك فى القرن العشرين حيث أوضح أن الانتروبيا تزيد فقط ولكن ماحدث هو تغير فى المعلومات بتدخل خارجى حيث لا يمكن أن تقل الانتروبيا إلا بتدخل خارجى..وحتى التدخل الخارجى يمكن أن ينقص الانتروبيا داخل منظومة معينة الا أنها ستزيد فى الكون بشكل عام..............
ولذا فإن أزمة الطاقة العالمية واحدة من نتائج الانتروبيا أو زيادة الفوضى في الكون وايضا من آثار الانتروبيا على المدى البعيد هى نهاية الكون..........
فالانتروبيا هى من أهم المفاهيم الفيزيائية فى القرون الثلاثة الماضية التى تبلورت بناء على تجارب الكثير من علماء الفيزياء الذين بحثوا في مفهومها ومازالوا حتى الآن.........
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق