¿Cuál es la relación entre Energía , Entropía e Información ?
Leí esto: ¿Qué es la energía? ¿De dónde vino? - y la respuesta superior dice que 'energía' es un número abstracto que es una propiedad de la naturaleza que resulta que se conserva porque las 'operaciones' en la naturaleza son simétricas en el tiempo (simetría traslacional del tiempo).
La otra ley de conservación (he oído) para un número abstracto que es una propiedad de la naturaleza es la Información, como en 'Los agujeros negros deben comportarse de esta manera porque de lo contrario violarían la conservación de la información'. Pero no sé por qué se conserva.
El tercer número abstracto que es una propiedad de la naturaleza, pero que NO obedece a la conservación en la dirección del tiempo - 'Entropía'. ¿Por qué esta no se conserva si las otras dos sí?
¿Cómo se relacionan estos tres? Nuevamente, no puedo seguir matemáticas complejas, pero estas deben estar fundamentalmente relacionadas con cada derecho.
La entropía es una medida del orden/desorden durante la transformación del estado de un sistema y se define como la variación total de energía a una temperatura definida. Desde el punto de vista de la mecánica estadística, esta variación de energía se genera a partir de transiciones estadísticas de los estados internos del sistema. En este sentido, la entropía puede medir qué tan fácil es llegar a un estado definido del sistema. Ahora, imagina un flujo de texto que te llega carácter por carácter en una pantalla. Si el texto no tiene sentido, entonces todos los caracteres tienen la misma probabilidad de aparecer y, por lo tanto, la entropía es máxima porque este desorden es máximo. Si desea transferir información, debe gastar un poco de energía en ordenar los caracteres porque esto no sucede espontáneamente. El estado final del sistema está más ordenado con respecto al anterior, por lo que la entropía es menor que la entropía del texto aleatorio. Esto significa que, si desea reducir la entropía para transferir información, debe gastar energía.
Voy a abordar la cuestión de por qué la energía y la información tienen propiedades de conservación simétricas en el tiempo mientras que la entropía no las tiene.
Según la entrada de Wikipedia sobre entropía: "La entropía de un sistema aislado nunca disminuye, porque los sistemas aislados evolucionan espontáneamente hacia el equilibrio termodinámico, que es el estado de máxima entropía".
Por lo tanto, la entropía solo aumentará con el tiempo en un sistema aislado si no ha alcanzado el equilibrio termodinámico. El universo es un sistema aislado que tuvo un estado de entropía muy bajo en el pasado, es decir, en o poco después del Big Bang. Por lo tanto, está en proceso de acercarse al equilibrio termodinámico. Por tanto es una circunstancia del estado de nuestro universo que hace que la entropía aumente con el tiempo, en este momento. No es una ley.
La conservación de la energía y la información son leyes. El aumento de la entropía es una circunstancia. Por eso son diferentes.
Espero que esto ayude. Es difícil encontrar respuestas directas a esta pregunta, lo que sugiere que todavía no sabemos la respuesta.
La entropía aumenta precisamente porque se conserva la energía. Mantener un sistema de partículas en un estado ordenado requiere energía. Esto se cuantifica en la energía potencial del sistema. Esa energía debe haber venido de alguna parte (porque la energía se conserva), y cualquier otro sistema de partículas siempre que esa energía experimente un aumento de entropía correspondiente (en circunstancias ideales) a la cantidad de energía que ha perdido. Por eso la entropía no disminuye. En la práctica, la transferencia de energía no es perfecta y se pierde algo de energía. Por eso se observa que la entropía aumenta.
gatsu