سیستم باز چیست؟ | ویژگی‌های سیستم باز و چند مثال

۱۵۲ نظر برای سیستم باز چیست؟ | ویژگی‌های سیستم باز و چند مثال

پرطرفدارترین دیدگاه به انتخاب متممی‌ها در این بحث

نویسنده‌ی دیدگاه : محمدرضا شعبانعلی



راستش را بخواهید، من جملهٔ «آنتروپی و انرژی سیستم با هم وضعیت فیزیکی یک سیستم را مشخص می‌کنند» را متوجه نشدم.

انتروپی یک کمیت عددی قابل‌محاسبه است (البته بسته به تعریف و نوع مدل‌سازی مقدار آن تغییر می‌کند).

اما «وضعیت فیزیکی سیستم» دقیقاً به چه معناست؟ من اساساً کلمهٔ «وضعیت فیزیکی سیستم» را متوجه نمی‌شوم. مثلاً الان ماشین خاموش است. آن را استارت می‌زنیم. وضعیت فیزیکی سیستم چه شده؟ ۱/۵۳۴ بالاتر رفته؟ ۵/۴۴۲۵ کمتر شده؟ در ۵ ضرب شده؟ 

«انتروپی و انرژی سیستم» با هم دقیقاً چه چیزی را تعیین می‌کنند؟

‌
اگر در نظریهٔ سیستم‌ها از افول صحبت می‌شود، این یک اصطلاح ادبی نیست. یک روند برگشت‌ناپذیر با معیارهای کمّی مشخص است. یعنی وقتی انتروپی سیستم الان بیشتر از قبل است، می‌گویند سیستم افول پیدا کرده است. چیزی که باعث می‌شود ما قائل به یک‌طرفه بودن بردار زمان باشیم. و نیز همان‌طور که جهان - در پذیرفته‌شده‌ترین «مدل» موجود - به سمت گرمامرگی می‌رود.

و طبیعتاً یکی از تفسیر‌های در دسترس از Aging و کهنسالی در موجودات زنده هم این است که بگوییم سیستم توانایی حفظ سطح انتروپی خود را از دست داده است.

‌
من حدس می‌زنم چیزی که دربارهٔ انتروپی و انرژی مطرح کردید، بر پایهٔ خاطره‌ای از فرمول انتروپی در ترمودینامیک است (مرتبط با دما و انرژی و تعریف‌شده در سطح ماکروسکوپی). انتروپی در نظریهٔ سیستم‌ها با فرمول بولتزمن محاسبه می‌شود که لگاریتم تعداد وضعیت‌های قابل‌تصور سیستم است و روش محاسبهٔ آن ناظر به سطح میکروسکوپی است. البته که در حالت‌های خاص، انرژی هم می‌تواند در آن لحاظ شود. اما شما می‌توانید از سیستمی حرف بزنید که شاخص‌های انرژی در آن وجود ندارد، در عین حال انتروپی در آن معنا دارد.

‌مثلاً انتروپی اجتماعی یا Social Entropy یا انتروپی در خطوط انتقال داده که بیشتر به محتوای اطلاعاتی پیام و میزان نویز ربط دارد و انرژی در آن محلی از اعراب پیدا نمی‌کند). وقتی از انتروپی جامعه حرف می‌زنیم یا انتروپی فرهنگ، طبیعتاً به رویکرد کلان‌تر از انتروپی نزدیک‌تریم تا مفهومی که از آن در ترمودینامیک تدریس می‌شود.

چنان‌که اگر پیام‌رسانی وجود داشته باشد که هیچ ارتباطی با جهان خارج نداشته باشد، انتروپی ارتباطی درون آن پیام‌رسان به تدریج افت پیدا می‌کند. چنان‌که می‌بینید در چنین سیستمی، ما از ورودی و خروجی اطلاعات حرف می‌زنیم و نه انرژی. این مثال من، جدید نیست. همان‌طور که می‌دانید، تبادل اطلاعات از مثال‌های کلاسیک بنیان‌گذاران نظریهٔ عمومی سیستم‌ها هم بوده است.

جالب این‌جاست که حتی مسیر تعریف انتروپی هم در ترمودینامیک و نظریهٔ اطلاعات و نظریهٔ سیستم‌ها، جداگانه طی شده و بعداً مشخص شده که این‌ها ماهیتی مشابه دارند.

پی‌نوشت:
دوستانی که به موضوع انتروپی سیستم‌ها (به شکل عمومی و فراتر از ترمودینامیک) علاقه‌مند هستند، به سادگی می‌توانند با کلمات کلیدی مانند Information Entropy و Social Entropy و Network Entropy به مقالات و معادلات این بحث برسند.
اما برای عزیزانی که آشنایی کمتری با این حوزه دارند و فعلاً هم فرصت ندارند یا اولویت‌‌شان مطالعه در این حوزه نیست، یک مثال ساده‌شده می‌زنم تا نشان دهم مرگ سیستم بسته اطلاعاتی و شبکه‌ای بدون ارتباط با محیط بیرونی (بدون نیاز به دخیل کردن مفاهیمی مثل انرژی) به چه معناست (بر مبنای یک جوک قدیمی که حتماً شنیده‌اید):
‌
فرض کنید ده دوست با هم در ارتباط هستند و هیچ دوست دیگری ندارند و با جهان بیرون هم در ارتباط نیستند (مثلاً در یک کشتی گیر افتاده‌اند و با هم دوست شده‌اند). آن‌ها به جوک گفتن علاقه دارند و مدام برای هم جوک تعریف می‌کنند.
در ابتدا، هر کس جوک‌های متفاوتی بلد است. اما در ارتباط‌ها دو نفره، سه نفره و بزرگ‌تر، به تدریج جوک‌ها با هم تبادل می‌شود. اگر به اندازهٔ کافی به این جمع مهلت دهید، زمانی می‌رسد که همه، جوک‌های هم را بلدند. پس از آن، دیگر لازم نیست جوک‌ها را تعریف کنند. فقط می‌گویند جوک ۱۷ و همه بلند بلند می‌خندند. در طول زمان، طبیعتاً انگیزهٔ خندیدن به جوک‌ها هم کمتر می‌شود.
این پدیده، بسیار شبیه گرمامرگی در عالم است. در حال حاضر دما در نقاط مختلف عالم متفاوت است. اما به تدریج این هم‌دمایی بیشتر و بیشتر و بیشتر می‌شود تا روزی که دیگر گرادیان دما وجود ندارد. همه جا سرد، و همه‌جا هم‌دما.
وقتی از افول سیستم حرف می‌زنیم، از پدیده‌ای مشخص و قابل‌سنجش حرف می‌زنیم که مصداق‌های فراوان دارد و به مفاهیم ترمودینامیک سنتی محدود نیست.

 
تمرین‌ها و نظرات ثبت شده روی این درس صرفاً برای اعضای متمم نمایش داده می‌شود.
.