All
 
|
 
 


Interpretation of the Several Corollaries of the Second Law of Thermodynamics in the Context of Relevant Physical Research
 
PIIS004287440004794-8-1
DOI10.31857/S004287440004794-8
Publication type Article
Status Published
Authors
Ivan Karpenko 
Affiliation: School of Philosophy, National Research University Higher School of Economics
Address: Russian Federation, Moscow
Journal nameVoprosy filosofii
EditionIssue 4
Pages58-68
Abstract

The article focuses on an analysis of the possible connection between the second law of thermodynamics and time. The growth of entropy as a physical process – mostly its technical side – has been well studied but in fact there is no philosophical interpretation of this phenomenon according to the current research, in particular, regarding the inflation model, black holes, the holographic principle, the quantum gravity, etc. Article enhances the role of the second law in its precise connection with these promising areas of theoretical physics, which allow us to take a fresh look at law`s significance and corollaries.

In an effort to achieve this task the contexts of history of science, philosophy and modern physical research are involved. The article proposes two ways of handling the low-entropic initial state (in connection with the concept of “time arrow”). The first one is based on the assumption that if there is a selected time reference point when it should have relatively low entropy (because of its distinguishability and uniqueness). Another approach is based on the fact that gravity plays the role of a low-entropy factor which is able to explain the initial state and the observed increase in entropy in the selected direction over time.

Keywordssecond law of thermodynamics, entropy, time, arrow of time, gravity, locality, nonlocality
AcknowledgmentThe article was prepared within the framework of the Academic Fund Program at the National Research University Higher School of Economics (HSE) in 2017–2018 (grant № 17-01-0029) and by the Russian Academic Excellence Project «5-100».
Received17.04.2019
Publication date17.05.2019
Number of characters32365
Cite  
100 rub.
When subscribing to an article or issue, the user can download PDF, evaluate the publication or contact the author. Need to register.
Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной

Table of contents

Постановка проблемы
Сущность второго закона
Энтропия и время
Два пути решения проблемы начального состояния
Заключение
1 Второму закону термодинамики посвящено немало работ1. Однако по большей части в этих исследованиях проблема изучается с физических позиций, и какая-то интерпретация, которая бы устанавливала смысл и значение явления с философской точки зрения, часто отсутствует2. Второй закон и следствия из него не получают, как правило, раскрытия в историко-философском контексте. 1. Вот некоторые из наиболее актуальных монографий, в которых рассматривается как история вопроса, так и современное значение закона и его приложения: [Attard 2012; Blundell, Blundell 2009; Borgnakke, Sonntag 2012; Grandy 2008; Greven, Keller, Warnecke (eds.) 2003].

2. Речь идет о том, что часто имеющимся работам не хватает философского бэкграунда. Например, см. [Morin 2014; Smolin 2013],
2 Результатом второго закона является рост энтропии, принцип, в соответствии с которым, говоря поверхностно, качественная энергия неизбежно переходит в некачественную. Порядок с течением времени переходит в хаос (здесь очень важна проблематика времени и возможная связь энтропии со временем, о чем будет сказано отдельно3). Однако и хаос при определенных обстоятельствах переходит в порядок. Энтропию можно определять, как меру упорядоченности (или беспорядка). Поскольку очевидно, что само по себе понятие беспорядка является неопределенным и умозрительным, то его можно попытаться определить как минимальную степень упорядоченности (фактически ее отсутствие). Но в таком случае нужно, конечно, выяснить во избежание тавтологичных определений, что же означает упорядоченность. 3. Отдельно о проблеме времени в физике см. [Аршинов 2013, 4–24; Владимиров 2014; Севальников 2018, 73–77; Karpenko 2016; Landes 2000].
3 Следует также установить возможные донаучные представления о явлении, некие философские интуиции, которые предшествовали научному открытию Второго закона и в некотором смысле соответствовали ему. Важно это, потому что в истории философии и науки всегда есть определенные связи и преемственность, без нахождения которых корректная интерпретация явления становится затруднительной, если не невозможной.
4 Таким образом, основная цель – понять, каково значение основных следствий из второго закона, и дать их корректную интерпретацию, что позволит сделать предположения о его связи со временем в свете проблемы начального состояния и о возможных новых путях в развитии современной физики, в частности, создании квантовой теории гравитации.
5

Постановка проблемы
6 Сложно говорить об энтропии, не связывая ее со временем, потому что все физические процессы протекают во времени. Притом не ясно, является ли оно физическим процессом, так как не существует четкого и однозначного определения времени. Связь в сильном смысле означает, что это одно и то же или одно является следствием другого. Вероятность такой связи существует. Дело в том, что понятие «время» является исключительно умозрительным, отражающим формировавшиеся с древности представления человека о чем-то меняющемся и преходящем в течение жизни, о разрушении и самоорганизации, а в действительности оно, возможно, было интуитивным представлением об энтропии и эволюции. Это очень смелое заявление, и я не намерен его отстаивать, но хочу лишь сказать, что научным открытиям могут предшествовать более ранние интуиции, которые в некой обобщенной и примитивной форме обозначают сложные явления, которые впоследствии получают математический анализ и экспериментальное описание.

Number of purchasers: 3, views: 2186

Readers community rating: votes 0 

1. Arshinov, Vladimir I. (2013) ‘Time – Ñommunication – Universe’, Kazytinski, I.O. (ed.), Metaverse, space, time, Institut filosofii RAN, Moscow, pp. 4–24 (in Russian).
2. Attard, Phil (2012) Non-equilibrium Thermodynamics and Statistical Mechanics: Foundations and Applications, Oxford University Press, Oxford.
3. Barton, Zwiebach (2009) A First Course in String Theory, Cambridge University Press, Cambridge.
4. Belavkin, Viacheslav P. (2000) ‘Dynamical Solution to the Quantum Measurement Problem,
5. Causality, and Paradoxes of the Quantum Century’, Open Systems and Information Dynamics, 7 (2), pp. 101–129.
6. Blundell, Stephen J., Blundell, Katherine M. (2009) Concepts in thermal physics, Oxford University Press, Oxford.
7. Braginsky, Vladimir B., Khalili, Farid Y., Thorne, Kip S. (ed.) (1992) Quantum Measurement, Cambridge University Press, Cambridge.
8. Caratheodory, Constantin C. (1919) ‘Ueber den Wiederkehrsatz von Poincare’, Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften, pp. 580–584.
9. Feynman, Richard (1949) ‘The Theory of Positrons’, Physical Review 76 (6), pp. 749–759.
10. Greenstein, George S., Zajonc, Arthur G. (2005) The Quantum Challenge: Modern Research on The Foundations of Quantum Mechanics, Jones & Bartlett Learning, Burlington.
11. Guth, Alan (1998) The Inflationary Universe: The Quest For A New Theory of Cosmic Origins, Basic Books, New York.
12. Hawking, Stephen W. (1974) ‘Black Hole Explosions?’, Nature, 248 (5443), pp. 30–31.
13. Hamber, Herbert (2009) Quantum Gravitation: The Feynman Path Integral Approach, Springer Publishing, New York.
14. Karpenko, Alexander S. (2015) ‘In search of reality: Disappearance’, Filosofija nauki, Vol. 20, pp. 36–72 (in Russian).
15. Karpenko, Ivan A. (2016) ‘What is Time in Modern Physics?’, Epistemology and Philosophy of Science, Vol. 49, No. 3, pp. 105–124.
16. Karpenko, Ivan A. (2018) ‘Philosophical interpretation of modern approaches to the creation of quantum theory of gravity’, Filosofija nauki i tehniki, Vol. 23, No. 1, pp. 54–67 (in Russian).
17. Koyre, Alexander (1964) ‘Notes sur les paradoxes de Zeno’, Etudes d'histoire de la pensee philosophique, Gallimard, Paris.
18. Landes, Davis (2000) Revolution in Time: Clocks and the Making of the Modern World, Harvard University Press, Cambridge.
19. Maldacena, Juan (1999) ‘The Large N Limit of Suðerconformal Field Theories and Suðergravity’, International Journal of Theoretical Ðhysics, Vol. 38, No. 4, ðð. 1113–1133.
20. Morin, Edgar (1977) La methode 1. La Nature de La Nature, editions du Seuil, Paris.
21. Nagashima, Yorikiyo (2013) Elementary Particle Physics: Foundations of the Standard Model, Volume 2, Wiley, New York.
22. Oriti, Daniele (ed.) (2009) Approaches to Quantum Gravity. Toward a New Understanding of Space, Time and Matter, Cambridge University Press, Cambridge.
23. Poincare, Henri (1890) ‘Sur le probleme des trois corps et les equations de la dynamique. Divergence des series de M. Lindstedt’, Acta Mathematica, 13 (1–2), pp. 1–270.
24. Porus, Vladimir N. (2018) ‘Contextualism in the philosophy of science’, Epistemology and Philosophy of Science, vol. 55, no. 2, pp. 75–93 (in Russian).
25. Schulman, Lawrence S. (1978) ‘Note on the quantum recurrence theorem’, Physical Review A, 18 (5), pp. 2379–2380.
26. Schwartz, Matthew D. (2013) Quantum Field Theory and the Standard Model, Cambridge University Press, Cambridge.
27. Sevalnikov, Andrew Yu. ‘Time in Quantum Theory’, Metafizika, no.1 (27), pp. 73–77 (in Russian).
28. Smolin, Lee (2013) Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe, Houghton Mifflin Harcourt, Boston.
29. Susskind, Leonard (1995) ‘The World as a Hologram’, Journal of Ìathematical Ðhysics, Vol. 36, No. 11, ðð. 6377–6396.
30. 't Hooft, Gerard (1993) ‘Dimensional Reduction in Quantum Gravity’, 1993 [httðs://arxiv.org/ðdf/ gr-qc/9310026v2.ðdf].
31. Frignanni, Vincent (ed.) (2012) Classical and Quantum Gravity: Theory, Analysis and Applications (Physics Research and Technology), Nova Science Pub Inc., New York.
32. Vladimirov, Yuri S. (2014) The Nature of Space and Time, URSS, Moscow (in Russian).
33. Wheeler, John A., Zurek, Wojciech H. (eds.) (2014) Quantum Theory and Measurement, Princeton University Press, Princeton.
34. Witten, Edward (1995) ‘String theory dynamics in various dimensions’, Nuclear Physics B, Vol. 443, No. 1, pp. 85–126.
35. Yau, Shing-Tung, Nadis, Steve (2010) The Shape of Inner Space: String Theory and the Geometry of the Universe's Hidden Dimensions, Basic Books, New York.

Система Orphus

Loading...
Up