שינויים

{{מושג בסיסי}}

{{מושג בסיסי}}

'''אנטרופיה''' (Entropy) היא מושג המשמש בתחומים שונים ביניהם [[פיזיקה]] (ב[[תרמודינמיקה]] וב[[מכניקה סטטיסטית]]), ב[[תורת המידע]], [[מתמטיקה]], ב[[מערכות מורכבות]] וב[[ביולוגיה]].  

'''אנטרופיה''' (באנגלית: '''Entropy''') היא מושג המשמש בתחומים שונים ביניהם [[פיזיקה]] (ב[[תרמודינמיקה]] וב[[מכניקה סטטיסטית]]), ב[[תורת המידע]], [[מתמטיקה]], ב[[מערכות מורכבות]] וב[[ביולוגיה]].  

ההגדרה המקובלת להגדרת אנטרופיה בכל התחומים האלה היא:

ההגדרה המקובלת להגדרת אנטרופיה בכל התחומים האלה היא:

כאשר S הוא הסמל המקובל לאנטרופיה, הסכום רץ על פני כל המיקרו-מצבים שקיימים במאקרו-מצב, ו-P_i הוא ההסתברות של מיקרו-מצב i. קבוע הפרופורציה k תלוי ביחידות בהן בוחרים לייצג את S. כאשר בוחרים את יחידות SI הוא מייצג את קבוע בולצמן. אם היחידות הן ביטים, K הוא קבוע אחר.  

כאשר S הוא הסמל המקובל לאנטרופיה, הסכום רץ על פני כל המיקרו-מצבים שקיימים במאקרו-מצב, ו-P_i הוא ההסתברות של מיקרו-מצב i. קבוע הפרופורציה k תלוי ביחידות בהן בוחרים לייצג את S. כאשר בוחרים את יחידות SI הוא מייצג את קבוע בולצמן. אם היחידות הן ביטים, K הוא קבוע אחר.  

בלשון חיי-היום-יום, מקובל היה לתאר את האנטרופיה היא דרך לביטוי אי-הסדר במערכת. קיימים הסברים טכניים לאנטרופיה במערכות פיזיקליות ומערכות מידע. כיום יש נטיה להסביר את האנטרופיה כדבר הקשור בפיזור ספונטני של [[אקסרגיה]].

בלשון חיי-היום-יום, מקובל היה לתאר את האנטרופיה היא דרך לביטוי אי-הסדר במערכת. קיימים הסברים טכניים לאנטרופיה במערכות פיזיקליות ומערכות מידע. כיום יש נטייה להסביר את האנטרופיה כדבר הקשור בפיזור ספונטני של [[אקסרגיה]].

[[החוק השני של התרמודינמיקה]] קובע כי במערכת מבודדת (מערכת שלא נכנסים אליה זרמים של [[אנרגיה]] או חומר) האנטרופיה עולה תמיד. דוגמא למערכת כזו היא טיפת צבע בתוך כוס מים. עם הזמן הטיפה תלך ותתפשט ורמת "אי הסדר" במערכת תגדל. ניתן להקטין את אי הסדר על ידי השקעת אנרגיה שתאפשר ליצור סדר חדש. במקרה של טיפת הצבע, זיקוק התמיסה יאפשר הפרדה מחודשת של הצבע מהמים.

[[החוק השני של התרמודינמיקה]] קובע כי במערכת מבודדת (מערכת שלא נכנסים אליה זרמים של [[אנרגיה]] או חומר) האנטרופיה עולה תמיד. דוגמא למערכת כזו היא טיפת צבע בתוך כוס מים. עם הזמן הטיפה תלך ותתפשט ורמת "אי הסדר" במערכת תגדל. ניתן להקטין את אי הסדר על ידי השקעת אנרגיה שתאפשר ליצור סדר חדש. במקרה של טיפת הצבע, זיקוק התמיסה יאפשר הפרדה מחודשת של הצבע מהמים.

==הגדרות ותאור==

==הגדרות ותיאור==

במדע, המונח "אנטרופיה" מפורש לרוב ב-3 דרכים נפרדות אבל קשורות זו לזו - מנקודת המבט המאקרו-סקופית (תרמודינמיקה קלאסית), נקודת המבט המיקרוסקופית (תרמודינמיקה סטטיסטית) ונקודת מבט של מידע ([[תורת המידע]]. ההגדרה הסטטיסטית של אנטרופיה היא ההגדרה שנחשבת ליסודית בגלל שניתן לגזור ממנה את 2 ההגדרות האחרות, אבל לא להפך. כל התכונות הקשורות לאנטרופיה (כולל [[החוק השני של התרמודינמיקה]]) נובעים מהגדרה זו.

במדע, המונח "אנטרופיה" מפורש לרוב ב-3 דרכים נפרדות אבל קשורות זו לזו - מנקודת המבט המאקרו-סקופית (תרמודינמיקה קלאסית), נקודת המבט המיקרוסקופית (תרמודינמיקה סטטיסטית) ונקודת מבט של מידע ([[תורת המידע]]. ההגדרה הסטטיסטית של אנטרופיה היא ההגדרה שנחשבת ליסודית בגלל שניתן לגזור ממנה את 2 ההגדרות האחרות, אבל לא להפך. כל התכונות הקשורות לאנטרופיה (כולל [[החוק השני של התרמודינמיקה]]) נובעים מהגדרה זו.

האינטרפטציה הכללית ביותר של אנטרופיה היא מדידת אי-הוודאות שלנו לגבי מערכת. מצב שיווי המשקל של המערכת ממקסם את האנטרופיה ובו אנו מאבדים את כל המידע שהיה לנו מקיום התנאים הראשוניים, מלבד לגבי מצבם של משתנים נשמרים: מיקסום האנטרופיה ממקסם את הבורות שלנו על פרטי המערכת. זו לא אי-וודאות במובן היומיומי הסובייקטיב שלה, אלה אי-וודאות אינהרנטית למתודת הניסוי ולמודל המפרש.  

האינטרפטציה הכללית ביותר של אנטרופיה היא מדידת אי-הוודאות שלנו לגבי מערכת. מצב שיווי המשקל של המערכת ממקסם את האנטרופיה ובו אנו מאבדים את כל המידע שהיה לנו מקיום התנאים הראשוניים, מלבד לגבי מצבם של משתנים נשמרים: מיקסום האנטרופיה ממקסם את הבורות שלנו על פרטי המערכת. זו לא אי-וודאות במובן היומיומי הסובייקטיב שלה, אלה אי-וודאות אינהרנטית למתודת הניסוי ולמודל המפרש.  

המודל המפרש משחק תפקיד מרכזי בקביעת גודל האנטרופיה. המשפט "עבור סט נתון של ערכי משתנים מאקרו-סקופיים" הוא בעל השלכות עמוקות. אם שני צופים משתמשים ב-2 אוספים שונים של משתנים מאקרו-סקופיים, הם יבחינו באנטרופיות שונות. לדוגמה אם צופה A משתמש במשתנים U ,V ו-W ואילו צופה B משתמש במשתנים U,V,W ,X אזי על ידי שינוי של משתנה X, צופה B יכול לגרום לאפקט שנראה כמו הפרה של החוק השני של התרמודינמיקה עבור צופה A במילים אחרות, אוסף המשתנים המאקרו-סקופיים שאותם בוחרים חייב לכלול את כל מה שעשוי לשנות את הניסוי, אחרת צופה כלשהו עלול לראות ירידה ספונטנית באנטרופיה.

המודל המפרש משחק תפקיד מרכזי בקביעת גודל האנטרופיה. המשפט "עבור סט נתון של ערכי משתנים מאקרו-סקופיים" הוא בעל השלכות עמוקות. אם שני צופים משתמשים ב-2 אוספים שונים של משתנים מאקרו-סקופיים, הם יבחינו באנטרופיות שונות. לדוגמה אם צופה A משתמש במשתנים U ,V ו-W ואילו צופה B משתמש במשתנים U ,V ,W ,X אזי על ידי שינוי של משתנה X, צופה B יכול לגרום לאפקט שנראה כמו הפרה של החוק השני של התרמודינמיקה עבור צופה A במילים אחרות, אוסף המשתנים המאקרו-סקופיים שאותם בוחרים חייב לכלול את כל מה שעשוי לשנות את הניסוי, אחרת צופה כלשהו עלול לראות ירידה ספונטנית באנטרופיה.

==גישות להבנת אנטרופיה==

==גישות להבנת אנטרופיה==

===דוגמאות לא טובות לאנטרופיה===

===דוגמאות לא טובות לאנטרופיה===

האתר http://www.entropysite.com טוען כי מספר דוגמאות הנמצאות בשימוש רווח להסבר מושג האנטרופיה יסודן בטעות. בין הדוגמאות הללו: ערבוב של חפיסת קלפים, חדר ההולך ומתבלגן. בדוגמאות אלו לא חל שום שינוי באנטרופיה של העצמים המדוברים. זאת, מכיוון שלא ייתכן שינוי באנטרופיה של גופים פיזיקליים ברמת המקרו. מצבה הראשוני של חפיסת הקלפים אינו מצב מסודר יותר ממצבה לאחר ערבוב. המקום בו כן אירע שינוי באנטרופיה הוא מה שלא מתואר בדוגמאות הללו: היד המערבבת את הקלפים והרוח הנכנסת לחדר. בתוך שני סוכני שינוי אלו חלו שינויים באנטרופיה: שריפת אנרגיה כימית בשריר וניצול אנרגיה ליצירת הרוח.

האתר http://www.entropysite.com טוען כי מספר דוגמאות הנמצאות בשימוש רווח להסבר מושג האנטרופיה יסודן בטעות. בין הדוגמאות הללו: ערבוב של חפיסת קלפים, חדר ההולך ומתבלגן. בדוגמאות אלו לא חל שום שינוי באנטרופיה של העצמים המדוברים. זאת, מכיוון שלא ייתכן שינוי באנטרופיה של גופים פיזיקליים ברמת המאקרו. מצבה הראשוני של חפיסת הקלפים אינו מצב מסודר יותר ממצבה לאחר ערבוב. המקום בו כן אירע שינוי באנטרופיה הוא מה שלא מתואר בדוגמאות הללו: היד המערבבת את הקלפים והרוח הנכנסת לחדר. בתוך שני סוכני שינוי אלו חלו שינויים באנטרופיה: שריפת אנרגיה כימית בשריר וניצול אנרגיה ליצירת הרוח.

למעשה, שתי הדוגמאות הללו מתארות שימוש ב[[אקסרגיה]] ליצירת סדר חדש במערכת נתונה תוך ייצוא האנטרופיה למערכת גדולה יותר.  

למעשה, שתי הדוגמאות הללו מתארות שימוש ב[[אקסרגיה]] ליצירת סדר חדש במערכת נתונה תוך ייצוא האנטרופיה למערכת גדולה יותר.  

===אנטרופיה והחיים===

===אנטרופיה והחיים===

{{הפניה לערך מורחב|החוק השני של התרמודינמיקה בביולוגיה}}

{{הפניה לערך מורחב|החוק השני של התרמודינמיקה בביולוגיה}}

במשך כ-150 שנה, בעקבות מזכר של רודולף צלזיוס (Rudolf Clausius) משנת 1863 "על הריכוז של קרני אור וחום, ועל גבולות של פעילותו" נתקיים מחקר רב על הקשר בין אנטרופיה, תרמודינמיה והתפתחות החיים. הטיעון כי החיים מוזנים על [[אנטרופיה שלילית]] או Negentropy שהוצג בספר משנת 1944 על ידי הפיזיקאי [[ארווין שרדינגר]] (Erwin Schrödinger) "מהם החיים" גרם לעידוד נוסף למחקר בנושא. כותבים מהתקופה המודרנית יותר השתמשו במונח "אנרגיית גיבס חופשית" (Gibbs freeenergy) כשהם מתייחסים לנושא.  

במשך כ-150 שנה, בעקבות מזכר של רודולף צלזיוס (Rudolf Clausius) משנת 1863 "על הריכוז של קרני אור וחום, ועל גבולות של פעילותו" נתקיים מחקר רב על הקשר בין אנטרופיה, תרמודינמיקה והתפתחות החיים. הטיעון כי החיים מוזנים על [[אנטרופיה שלילית]] או Negentropy שהוצג בספר משנת 1944 על ידי הפיזיקאי [[ארווין שרדינגר]] (Erwin Schrödinger) "מהם החיים" גרם לעידוד נוסף למחקר בנושא. כותבים מהתקופה המודרנית יותר השתמשו במונח "אנרגיית גיבס חופשית" (Gibbs freeenergy) כשהם מתייחסים לנושא.  

לדוגמה, בספר לימוד משנת 1982, "עקרונות בביוכימיה" שנכתב על ידי הביוכימאי האמריקאי Albert Lehninger, נטען כי "סדר" שנוצר בתוך תאים במהלך הגדילה וההתחלקות שלהם, הוא קטן יותר יחסית ל"אי-סדר" שהם יוצר בסביבה שלהם. בקיצור לפי Lehninger "היצורים החיים שומרים את הסדר הפנימי שלהם על ידי לקיחה של אנרגיה חופשית מהסביבה שלהם, בצורה של חומרי הזנה או אור שמש, ומחזירים לסביבה כמות שווה של אנרגיה בצורה של חום ואנטרופיה.  

לדוגמה, בספר לימוד משנת 1982, "עקרונות בביוכימיה" שנכתב על ידי הביוכימאי האמריקאי Albert Lehninger, נטען כי "סדר" שנוצר בתוך תאים במהלך הגדילה וההתחלקות שלהם, הוא קטן יותר יחסית ל"אי-סדר" שהם יוצר בסביבה שלהם. בקיצור לפי Lehninger "היצורים החיים שומרים את הסדר הפנימי שלהם על ידי לקיחה של אנרגיה חופשית מהסביבה שלהם, בצורה של חומרי הזנה או אור שמש, ומחזירים לסביבה כמות שווה של אנרגיה בצורה של חום ואנטרופיה.  

מונחים בביולוגיה המתייחסים לנושא:

מונחים בביולוגיה המתייחסים לנושא:

* [[Negentropy]] - מונח המבטא אנטרופיה שלילית.  

* [[Negentropy]] - מונח המבטא אנטרופיה שלילית.  

* [[Ectropy]] - מדד של הנטייה של מערכת דינמית לבצע עבודה מועילה ולהפוך להיות יותר מסודרת.  

* [[Ectropy]] - מדד של הנטייה של מערכת דינמית לבצע עבודה מועילה ולהפוך להיות יותר מסודרת.  

* [[Syntropy]] - נטייה לקראת סדר, קומבינציות סימטריות, ועיצובים שיש להם יותר יתרונות ודפוסים מסודרים.  

* [[Syntropy]] - נטייה לקראת סדר, קומבינציות סימטריות, ועיצובים שיש להם יותר יתרונות ודפוסים מסודרים.  

* [[Extropy]] - מונח מטאפורי המגדיר את המידה שבה מערכת חיה או מאורגנת היא בעלת אינטליגנציה, סדר פונקציונליות, חיונית, אקסרגיה, חיים, נסיון וקיבולת והנעה לעבור לכיוון של שיפור וגידול.  

* [[Extropy]] - מונח מטאפורי המגדיר את המידה שבה מערכת חיה או מאורגנת היא בעלת אינטליגנציה, סדר פונקציונליות, חיונית, אקסרגיה, חיים, ניסיון וקיבולת והנעה לעבור לכיוון של שיפור וגידול.  

* [[Ecological Entropy]]  מדד של מגון המינים במחקר של אקולוגיה ביולוגית.

* [[Ecological Entropy]]  מדד של מגון המינים במחקר של אקולוגיה ביולוגית.

==ראו גם==

==ראו גם==

*[[מודל זרמים ומאגרים]]

* [[מודל זרמים ומאגרים]]

*[[כלכלת מערכות]]

* [[כלכלת מערכות]]

*[[דיילי: כלכלה אקולוגית, פרק 4, חוקי התרמודינמיקה]]

* [[דיילי: כלכלה אקולוגית, פרק 4, חוקי התרמודינמיקה]]

*[[אמרגיה]]

* [[אמרגיה]]

*[[ספינת החלל כדור הארץ - מבט אנרגטי]]

* [[ספינת החלל כדור הארץ - מבט אנרגטי]]

*[[תאוריית הערך של האנטרופיה]]

* [[תאוריית הערך של האנטרופיה]]

*[[חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי (ספר)]]

* [[חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי (ספר)]]

==קישורים חיצוניים==

==קישורים חיצוניים==

*[http://en.wikipedia.org/wiki/Entropy אנטרופיה] בוויקיפדיה האנגלית

* [http://en.wikipedia.org/wiki/Entropy אנטרופיה] בוויקיפדיה האנגלית

 

==הערות שוליים==

==הערות שוליים==