Также см. Содержание
Книга в работе: Осмысление энтропии в свете свечи. По мере написания список заметок ниже будет переводиться в содержание книги. В настоящий момент это сделано для классической термодинамики и статистической механики.
Заметки по физике вне термодинамики: Физика
- Термодинамики
- Классическая термодинамика
- Cтатистическая механика
- Термодинамика в философии и культуре
- Странные приложения термодинамики
- Теория вычислений
- TDLIB
- Рецензии
Термодинамики
- Джеймс Максвелл: см. разделы ‘Термодинамика‘ и ‘Молекулярно-кинетическая теория‘.
- Людвиг Больцман: Молекулярно-кинетическая теория. Флуктуационная гипотеза. Философия науки. Разное.
- Герман Гельмгольц: см. раздел ‘Физика‘.
- Пьер Дюгем: см. раздел ‘Термодинамика‘.
- Илья Пригожин: Неравновесная термодинамика и стрела времени. Диссипативные структуры и самоорганизация. Принцип максимума производства энтропии. Пригожин vs. Моно: случайность в биологии.
Классическая термодинамика
Введение: Эйнштейн о феноменологических и фундаментальных теориях физики. Проблема координации и экспериментальная наука. Теория физики. Механика сплошных сред. Статистическая механика. План книги.
Дополнительная информация: Раздел ‘Проблема координации‘ в ‘Бас ван Фраассен‘, ‘Законы физики и экспериментальная наука‘, ‘Экспериментальная наука и экстраполяционизм‘
Часть 1. Классическая термодинамика: Рассмотрение термодинамических фаз на примере горящей свечи. Описание рисунка из книги Сади Карно, который будет использован в этой части. Краткое описание содержания глав.
Дополнительная информация: Физическая величина и эмпирический факт
Глава 1. Температура и термическое уравнение состояния: Максвелл о температуре. Термическое уравнение состояния. Из истории термометрии. Идеальный газ и абсолютная температурная шкала. Математика уравнения состояния. От температуры к температурному полю.
Информация: ‘Установление равновесия и минус первый закон термодинамики‘, ‘Температура, термометр и практическая температурная шкала‘, ‘Хасок Чанг: Изобретение температуры‘, ‘Уравнение состояние идеального газа‘, ‘Проблема координации. Температура как физическая величина‘
Глава 2. От теории теплорода к термодинамике. Паровые машины. Теплота и калориметрия. Основные этапы становления термодинамики — цикл Карно, тепловой эквивалент работы. Первый и второй законы термодинамики. Равновесные и обратимые процессы.
Информация: ‘Теплота и калориметрия‘, ‘От паровой машины Ньюкомена к модели идеальной тепловой машины‘, ‘От теории теплорода к термодинамике‘, ‘Обратимые процессы в классической термодинамике‘
Дополнительная информация: ‘Анри Пуанкаре: Термодинамика‘, ‘Обратимый процесс теплообмена между двумя брусками с разными температурами‘
Глава 3. Термодинамические свойства веществ: Калориметр и функции состояния. Основное уравнение термодинамики. Преобразование Лежандра и новые функции состояния — энтальпия, энергия Гельмгольца, энергия Гиббса. Термодинамические таблицы.
Информация: Энтальпия и энергия Гиббса: математика и физика
Дополнительная информация: Калорическое уравнение состояния: опыты Гей-Люссака и Джоуля-Томсона
Глава 4. Неравенство Клаузиуса как критерий равновесия: Неравенство Клаузиуса для изолированной системы. Простейший пример тепловой смерти. Основное неравенство термодинамики. Локальное и глобальное равновесие. Построение термодинамики.
Информация: ‘Законы термодинамики. Простейший пример тепловой смерти‘, ‘Неравенства в классической термодинамике‘
Дополнительная информация: ‘Неравенство Клаузиуса, второй закон и стрела времени‘, ‘Клиффорд Трусделл и классическая термодинамика‘, ‘Глобальное и локальное тепловое равновесие в классической термодинамике‘
Глава 5. Адиабатическая температура пламени: Общая постановка задачи. Расчет температуры пламени при полном протекании реакции. Расчет равновесного состава при заданных температуре и давлении. От цикла Карно к химической термодинамике.
Информация: Больцман, Эйнштейн и Гейзенберг о феноменологической термодинамике
Дополнительная информация: ‘Замерзание переохлажденной воды‘, ‘Парадокс Гиббса в классической термодинамике‘
Глава 6. Энтропия неравновесных состояний: Энтропия в классической термодинамике. Неравновесные состояния в прерывных системах. От температурного поля к неравновесной термодинамики. Границы применимости классической термодинамики.
Информация: От неравенства Клаузиуса к обобщенной неравновесной термодинамике
Дополнительная информация: ‘Низкоэнтропийная энергия Солнца и жизнь‘, ‘Релятивистская температура: Диссонанс Отта-Планка‘
Статистическая механика
Часть 2. Статистическая механика: Введение во вторую часть книги. От классической к квантовой статистической механике. Квазиклассическое приближение. Неравенство Клаузиуса и стрела времени. Информационная энтропия. Назад к Больцману.
Глава 1. Мысленные модели статистической механики: Классическая статистическая механика. Квантовая статистическая механика. Приближение Борна-Оппенгеймера. Молекулярная механика и молекулярная динамика. Квантовые эффекты в квазиклассическом приближении.
Глава 2. Равновесная статистическая механика: Основные события становления статистической механики. Распределение вероятности и фазовое пространство. Микроканоническое и каноническое распределение. Сумма по состояниям идеального многоатомного газа.
Дополнительная информация: Теорема о равномерном распределении энергии против атомизма 19-ого века, Излучение черного тела и появление неразличимых частиц, Потенциал Леннарда-Джонса и появление леннард-джонсиума
Глава 3. Стрела времени в статистической механике: Эволюция взглядов Людвига Больцмана. Парадокс Лошмидта. Самоубийство Больцмана. Статистическая интерпретация второго закона. Статистическая энтропия Гиббса. Перемешивание в фазовом пространстве.
Дополнительная информация: Мозг Больцмана в равновесной Вселенной
Глава 4. Энтропия, незнание и информация: Максвелл и Гиббс о роли восприятия. Теория информации Шеннона. Распространение информации на статистическую механику. Принцип максимума энтропии Эдвина Джейнса. Карнап за объективность энтропии.
Информация: История появления информационной физики, Принцип максимум информационной энтропии Эдвина Джейнса в статистической механике
Глава 5. Демон Максвелла и информация: Демон Максвелла. Броуновское движение и второй закон. Смолуховский: натурализация демона Максвелла. Демон Сциларда. Бриллюэн: негэнтропийный принцип информации. Ландауэр и термодинамика вычислений.
Дополнительная информация: Теодор Сведберг и существование молекул, Леон Бриллюэн: Наука и теория информации
Глава 6. Неравновесные состояния в статистической механике: Назад к Больцману! Энтропия макросостояния. Неравновесные макросостояния и микросостояния. Энтропия неравновесных состояний и кинетика. Неравновесная статистическая механика на практике.
Информация: Стрела времени по Больцману
Заметки, не включенные в книгу
- Пригожин и Стенгерс: Порядок из хаоса: Рассмотрение противоречия между стрелой времени и обратимостью законов физики. Разные взгляды физиков.
- Шон Кэрролл об энтропии и обратимых законах физики: О книге ‘Вечность. В поисках окончательной теории времени‘. Гипотеза о прошлом как принцип согласования обратимых законов физики со стрелой времени. Разные значения термина информация в физике.
- И. Р. Пригожин: Конец определенности: Пригожин о необратимости и законах физики. Время становится фундаментальной величиной; стрела времени вводится путем отказа от траектории микросостояния и переходу к плотности вероятности.
- Признание реальности молекул в начале 20-ого века: Обсуждение признания физиками реальности атомов. По материалам книги Смита и Сета ‘Броуновское движение и действительность молекул‘. Критерий эмпирического обоснования теории физики ван Фраассена.
- П. Эткинс: Порядок и беспорядок в природе: Обсуждение книги. Критикуется связь энтропии с порядком и хаосом. Предлагаются альтернативные аналогии и метафоры, которые можно было бы использовать при обсуждении энтропии.
- Вернер Гейзенберг об уровнях организации: От классической физики к химии: Цитаты из книги ‘Порядок действительности‘. Вгляд на уровни организации со стороны познания. Общность рассмотрения температуры и квантовой механики — распределение вероятности как мера понимания.
- Квантовое происхождение жизни: Иерархический подход — обобщение витализма и редукционизма.
Термодинамика в философии и культуре
- Энтропия как мировое зло: Цитаты из книги Николы Кайтеза ‘Философия энтропии‘. Негэнтропийная перспектива. Интеллектуалы всех стран, соединяйтесь на борьбу с энтропией!
- Энтропия и культура: История народной любви к энтропии. Информация из статей ‘Энтропия как беспорядок: история недоразумения‘ и ‘Несколько кратких рассуждений о популярности энтропии как метафоры‘. Цитаты из рассказа Пинчона ‘Энтропия‘.
- Термопоэтика: Термодинамика для поэтов: згляд на развитие термодинамики с точки зрения истории культуры 19-ого века. Лорд Байрон знал о тепловой смерти в 1816 году. Гуманитарии способствовали вхождению энергии в лексикон физики.
- Рудольф Арнхэйм: Энтропия и искусство: Выразительная цитата из книги, которая показывает запутанность рассуждений о беспорядке, энтропии и информации. Также обсуждения про энтропию и информацию в ЖЖ.
- Карл Поппер: За пределами поиска инвариантов: см. разделы ‘Классическая vs. статистическая термодинамика‘ и ‘Броуновское движение и классическая термодинамика‘.
- Стивен Пинкер: Второй закон как основа просвещения: Высказывания Пинкера о втором законе — вот к чему привел призыв Сноу к гуманитариям ознакомиться со вторым законом. Во втором разделе цитаты про энтропию из книги ‘Эволюция личности‘.
- Описание заметок по теме Тепловая смерть (См. раздел Культура и тепловая смерть)
Странные приложения термодинамики
- В. А. Лефевр: Космический субъект: Аналитическая модель субъекта. Термодинамическая модель сознания. Космический разум в виде магнитных плазмоидов. Цитаты из книги.
- Многоуровневое обучение как основа теории эволюции: О статьях физиков Ванчурина и Кацнельсона и биолога Кунина, в которых эволюция рассматривается как обучение. Обучение в свою очередь связывается с термодинамикой (энтропия как информация).
- Термодинамика 2.0: Мост между естественными и социальными науками: Краткое описание статей конференции Термодинамика 2.0 — тематический выпуск является движением в направлении, в котором мы рассматриваем единство науки в рамках языка термодинамики.
Теория вычислений
- Физические процессы как вычисления: Как найти вычисления среди физических процессов? Ответ понятен, когда человек проводит вычисления, но без человека вопрос остается открытым.
- Алан Тьюринг: Автоматическая вычислительная машина: Информация о проекте по разработке компьютера в конце сороковых годов, в котором участвовал Тьюринг. Цитаты из статьи Тьюринга. Память, дискретность, ошибки округления, автоматизация.
- Вычисления на любой вкус: О статье ‘Естественные морфологические вычисления как основа способности к обучению у людей, других живых существ и интеллектуальных машин‘. Приведены цитаты про вычисления на разных уровнях.
- Гипервычисления: Рассмотрено понятие гипервычислений на примере бесконечно ускоряющейся машиной Тьюринга. Идея: физический процесс позволяет выполнить бесконечное количество счетных шагов за конечное время.
TDLIB
- Расчет фазовых диаграмм с TDLIB: Краткое введение в библиотеку термодинамических расчетов TDLIB. Чистые вещества. Регулярный раствор. Объект фазовые равновесия. Уравнивание химических реакций. Программа VCS из книги Smith&Missen.