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Entropie und Zeit

 
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Gott
Nietzsche ist tot!



Anmeldungsdatum: 11.03.2006
Beiträge: 46
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Beitrag(#434867) Verfasst am: 17.03.2006, 19:57    Titel: Entropie und Zeit Antworten mit Zitat

Entropie ist für den Menschen ein wichtiger Bestandteil der Physik, da sie eine Zeitrichtung
auszeichnet, da die Entropie in einem abgeschlossenen System nicht abnehmen kann sondern
nur zunehmen kann. So ist es für uns möglich zwischen einem vergangenen System und einem
dieswärtigen System zu unterscheiden. Für weitere Informationenen, hier der Wikipedia-Link
zum Thema Entropie.

Das Gesetz der Entropie ist allerdings wie jedes Gesetz in der Physik unabhängig von diesem
Zeitfpfeil, so dass man davon ausgehen muss, dass die Entropie in Richtung Zukunft und in Richtung
Vergangenheit ansteigt, wie es die Grafik hier zeigt.



Dies führt allerdings zur Annahme dass die Vergangenheit, die wir in unserer
Erinnerung haben, so nicht existiert haben kann, da die Entropie viel höher
gewesen sein muss.
Hingegen ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieser Augenblick in
diesem Universum mit all seiner Ordnung, seinen existierenden Lebewesen und seinen
Erinnerungen nur eine Fluktuation eines von hoher Entropie und Chaos gezeichneten
Systems ist, viel höher.

Dies ist eine sehr schockierende Erkenntnis.
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Deus ex Machina
registrierter User



Anmeldungsdatum: 14.03.2006
Beiträge: 789

Beitrag(#434872) Verfasst am: 17.03.2006, 20:09    Titel: Re: Entropie und Zeit Antworten mit Zitat

Gott hat folgendes geschrieben:
Das Gesetz der Entropie ist allerdings wie jedes Gesetz in der Physik unabhängig von diesem Zeitfpfeil


Sagt wer?

Wenn ich also ein System von zwei verschiedenen gasförmigen Stoffen betrachte, die in meiner Erinnerung einmal getrennt waren, sich nun aber auf Grund der Teilchenbewegung vermischt haben; dann war die Entropie in der Vergangenheit doch eindeutig geringer, bzw., weshalb sollte meine Erinnerung an den ursprünglichen Zustand falsch sein?
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Gott
Nietzsche ist tot!



Anmeldungsdatum: 11.03.2006
Beiträge: 46
Wohnort: Das wüsstet ihr gerne ;)

Beitrag(#434878) Verfasst am: 17.03.2006, 20:24    Titel: Antworten mit Zitat

Die grundlegenden Prinzipien der Physik sind zeitunkehrsymmetrisch, es gibt für
sie keine Möglichkeit zwischen dem, was der Mensch Zukunft und Vergangenheit
überhaupt eine Unterscheidung zu treffen.
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Deus ex Machina
registrierter User



Anmeldungsdatum: 14.03.2006
Beiträge: 789

Beitrag(#434881) Verfasst am: 17.03.2006, 20:34    Titel: Re: Entropie und Zeit Antworten mit Zitat

Meines Wissens ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik (in einem abgeschlossenen System nimmt die Entropie stets zu) gerade die grosse Ausnahme von dieser Regel. Du schreibst ja selbst:

Gott hat folgendes geschrieben:
Entropie ist für den Menschen ein wichtiger Bestandteil der Physik, da sie eine Zeitrichtung auszeichnet, da die Entropie in einem abgeschlossenen System nicht abnehmen kann sondern nur zunehmen kann. So ist es für uns möglich zwischen einem vergangenen System und einem dieswärtigen System zu unterscheiden.
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Shadaik
evolviert



Anmeldungsdatum: 17.07.2003
Beiträge: 26377
Wohnort: MG

Beitrag(#434883) Verfasst am: 17.03.2006, 20:43    Titel: Antworten mit Zitat

Gott hat folgendes geschrieben:
Das Gesetz der Entropie ist allerdings wie jedes Gesetz in der Physik unabhängig von diesem
Zeitfpfeil, so dass man davon ausgehen muss, dass die Entropie in Richtung Zukunft und in Richtung
Vergangenheit ansteigt.

Oehm, wie ist sie dann jemals auf das heutige Niveau gekommen?

Wobei die Gegenwart als wandernde Entropiesenke durchaus eine interessante Idee waere, aber mE der Wissenschaft an sich jede Grundlage entzeht, wenn die Vergangenheit nicht korrekt erinnert werden kann.
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Fische schwimmen nur in zwei Situationen mit dem Strom: Auf der Flucht und im Tode
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Yamato
Teeist



Anmeldungsdatum: 21.08.2004
Beiträge: 4548
Wohnort: Singapore

Beitrag(#434890) Verfasst am: 17.03.2006, 21:10    Titel: Antworten mit Zitat

Gott hat folgendes geschrieben:
Die grundlegenden Prinzipien der Physik sind zeitunkehrsymmetrisch, es gibt für
sie keine Möglichkeit zwischen dem, was der Mensch Zukunft und Vergangenheit
überhaupt eine Unterscheidung zu treffen.

Wikipedia hat folgendes geschrieben:
Zeitinversion T: Umkehr der Zeitrichtung. Die meisten fundamentalen Theorien sind auch T-invariant. Eine Ausnahme bildet auch hier wieder die schwache Wechselwirkung. Die Thermodynamik ist ebenfalls nicht T-invariant, da die Zunahme der Entropie eine Zeitrichtung auszeichnet (siehe auch: Zeitpfeil)

de.wikipedia.org/wiki/Symmetrie_(Physik)
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Bynaus
Stellar veranlagt



Anmeldungsdatum: 03.11.2003
Beiträge: 1888
Wohnort: Hinwil, CH, Erde

Beitrag(#434891) Verfasst am: 17.03.2006, 21:11    Titel: Antworten mit Zitat

Ich stimme Deus Ex Machina zu: Das Universum ist ein geschlossenes System, und in diesem nimmt die Entropie mit der Zeit zu, ist also nicht zeitsymetrisch.
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Gott
Nietzsche ist tot!



Anmeldungsdatum: 11.03.2006
Beiträge: 46
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Beitrag(#435047) Verfasst am: 18.03.2006, 15:23    Titel: Antworten mit Zitat

Die Verletzung der Zeitinvarianz wird doch nur in Kauf
genommen, da mit die Entropie weiterhin den
"gesunden Menschenverstand" entspricht, ich finde
dass ist ein schwaches Argument.
Zitat:
Oehm, wie ist sie dann jemals auf das heutige Niveau gekommen?

Göttliche Schöpfungskraft zwinkern ? Oder extrem großer Zufall?
Zitat:
Das Universum ist ein geschlossenes System, und in diesem nimmt die Entropie mit der Zeit zu, ist also nicht zeitsymetrisch

Ein geschlossenes Universum ist nicht erwiesen.

Ich will mit dem Post andeuten, dass die Wahrscheinlichkeit für die gerade erlebte Ge-
genwart als Entropiesenke viel höher ist, als dass die erlebte Vergangenheit existent
gewesen wäre.
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step
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Anmeldungsdatum: 17.07.2003
Beiträge: 22782
Wohnort: Germering

Beitrag(#435074) Verfasst am: 18.03.2006, 16:05    Titel: Antworten mit Zitat

Gott hat folgendes geschrieben:
Zitat:
Das Universum ist ein geschlossenes System, und in diesem nimmt die Entropie mit der Zeit zu, ist also nicht zeitsymetrisch
Ein geschlossenes Universum ist nicht erwiesen.

Erstens: Bezüglich der von Dir aufgeworfenen Frage können wir z.B. ein Untersuchungszimmer sehrwohl als nahezu abgeschlossenes System ansehen.

Zweitens: Sämtliche wesentlichen Phänomene in den Bereichen, in denen wir normalerweise Zukunft und Vergangenheit berechnen, werden durch die Quantenphysik ihrer Bestandteile erfolgreich beschrieben. Für diese wiederum ist die (makroskopisch!!) zeitunsymmetrische Form des 2.HS eine beweisbare Folge aus der Zustandsstatistik. Mikroskopisch gesehen gilt der 2.HS nicht, und in Systemen im TD-Gleichgewicht gibt es keinen "thermodynamischen Zeitpfeil".

Gott hat folgendes geschrieben:
Ich will mit dem Post andeuten, dass die Wahrscheinlichkeit für die gerade erlebte Ge-
genwart als Entropiesenke viel höher ist, als dass die erlebte Vergangenheit existent gewesen wäre.

Das verstehe ich nicht. Wenn wir die Vergangenheit oder Zukunft berechnen, so berechnen wir doch gerade nur die Anteile, die durch makroskopisch-gesetzmäßige Zusammenhänge hinreichend eindeutig sind. Niemand kann voraus- oder zurückberechnen, welcher Quantenzustände in einem Körper eingenommen wurden/werden, der gerade aus dem Fenster fällt. Aber man kann ungefähr berechnen, wo er herkam und wo er hinfällt.
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Was ist der Sinn des Lebens? - Keiner, aber Leere ist Fülle für den, der sie sieht.
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Bynaus
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Beiträge: 1888
Wohnort: Hinwil, CH, Erde

Beitrag(#435081) Verfasst am: 18.03.2006, 16:11    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ein geschlossenes Universum ist nicht erwiesen.


Wenn man vom geschlossenen Universum spricht, dann meint man damit in der Regel eines mit einer kosmologischen Konstante <= 0, also ein Universum, das früher oder später wieder in sich zusammenfällt oder dessen Expansion stehenbleibt.

Das Universum im Wortsinn ("alles was existiert") ist hingegen mit Sicherheit ein geschlossenes System, da nichts ausserhalb existiert, was hinein fliessen könnte bzw. nichts, wohin etwas abfliessen könnte.
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Gott
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Anmeldungsdatum: 11.03.2006
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Wohnort: Das wüsstet ihr gerne ;)

Beitrag(#435131) Verfasst am: 18.03.2006, 17:56    Titel: Antworten mit Zitat

step hat folgendes geschrieben:
Gott hat folgendes geschrieben:
Zitat:
Das Universum ist ein geschlossenes System, und in diesem nimmt die Entropie mit der Zeit zu, ist also nicht zeitsymetrisch
Ein geschlossenes Universum ist nicht erwiesen.

Erstens: Bezüglich der von Dir aufgeworfenen Frage können wir z.B. ein Untersuchungszimmer sehrwohl als nahezu abgeschlossenes System ansehen.

Zweitens: Sämtliche wesentlichen Phänomene in den Bereichen, in denen wir normalerweise Zukunft und Vergangenheit berechnen, werden durch die Quantenphysik ihrer Bestandteile erfolgreich beschrieben. Für diese wiederum ist die (makroskopisch!!) zeitunsymmetrische Form des 2.HS eine beweisbare Folge aus der Zustandsstatistik. Mikroskopisch gesehen gilt der 2.HS nicht, und in Systemen im TD-Gleichgewicht gibt es keinen "thermodynamischen Zeitpfeil".

Gott hat folgendes geschrieben:
Ich will mit dem Post andeuten, dass die Wahrscheinlichkeit für die gerade erlebte Ge-
genwart als Entropiesenke viel höher ist, als dass die erlebte Vergangenheit existent gewesen wäre.

Das verstehe ich nicht. Wenn wir die Vergangenheit oder Zukunft berechnen, so berechnen wir doch gerade nur die Anteile, die durch makroskopisch-gesetzmäßige Zusammenhänge hinreichend eindeutig sind. Niemand kann voraus- oder zurückberechnen, welcher Quantenzustände in einem Körper eingenommen wurden/werden, der gerade aus dem Fenster fällt. Aber man kann ungefähr berechnen, wo er herkam und wo er hinfällt.

Der Zuwachs an Entropie in Richtung Vergangenheit ist doch gerade statistisch begründet,
die Wahrscheinlichkeit höherer Entropie in der Vergangenheit ist doch viel höher,
wie es die Grafik zeigt, es sei den man spricht der Entropie die Zeitinvarianz ab,
wofür ich bis jetzt kein gutes Argument gefunden habe (, außer es entspricht nicht dem
"gesunden Menschenverstand" Mit den Augen rollen ).

Das mit der erlebten Gegenwart als Entropiesenke geht leider etwas in Richtung Philosophie,
ein Bewußtsein kann leider nicht unterscheiden, ob er seine Vergangenheit erlebt hat oder ob
er gerade in diesem Sekundenbruchteils des Augenblicks mit all seinen Erinnerungen ge-
schaffen wurde. Ein Doppelpfeil der Entropie würde allerdings für den zweiten Fall sprechen,
was ich sehr erstaunlich finde!

Für andere Argumente hinzüglich der Zeitasymmetrie bez. der Entropie bin ich
allerdings offen.
Zitat:
Wenn man vom geschlossenen Universum spricht, dann meint man damit in der Regel eines mit einer kosmologischen Konstante <= 0, also ein Universum, das früher oder später wieder in sich zusammenfällt oder dessen Expansion stehenbleibt.

Das Universum im Wortsinn ("alles was existiert") ist hingegen mit Sicherheit ein geschlossenes System, da nichts ausserhalb existiert, was hinein fliessen könnte bzw. nichts, wohin etwas abfliessen könnte.

Es spricht nichts dafür, dass die kosmolische Konstante sich im Bereich <= 0 befinden muss, derzeitige Messungen
sprechen für das Gegenteil.
Zitat:
Ab 1998 allerdings hat die kosmologische Konstante eine Renaissance erlebt: anhand der Helligkeit bzw. Rotverschiebung von entfernten Supernovae des so genannten Typs Ia meint man feststellen zu können, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt. Diese beschleunigte Expansion lässt sich sehr gut mit einer kosmologischen Konstanten beschreiben.

Das sagt Wikipedia.
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Bynaus
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Wohnort: Hinwil, CH, Erde

Beitrag(#435132) Verfasst am: 18.03.2006, 18:03    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Es spricht nichts dafür, dass die kosmolische Konstante sich im Bereich <= 0 befinden muss, derzeitige Messungen
sprechen für das Gegenteil.


Richtig. Das hat aber nichts mit dem Universum als geschlossenes System zu tun. Ich wollte dich nur darauf hinweisen, dass der Begriff "geschlossenes Universum" schon reserviert ist.

Die Zeitinvarianz der Entropie wiederspricht sowohl der Erfahrung (Entropie nimmt zu - wenn ich meinen Schreibtisch nicht aufräume, wird er immer unordentlicher) als auch der Erinnerung (ich erinnere mich, wann ich ihn das letzte Mal aufgeräumt hatte). Die Behauptung, die Entropie sei Zeitinvariant, ist also eine recht ausserordentliche Behauptung, und solche erfordern natürlich ausserordentliche Belege.

Hast du einen Beleg?
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step
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Beiträge: 22782
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Beitrag(#435190) Verfasst am: 18.03.2006, 20:01    Titel: Antworten mit Zitat

@"Gott":

Ich denke, Du hast das Konzept der Zustandsraum-Statistik und der Zeit nicht verstanden. Deine Frage ist eigentlich, wie es kommt, daß wir einen thermodynamischen Zeitpfeil wahrnehmen, obwohl die physikalischen Gesetze zeitsymmetrisch sind. Ich versuche es nochmal mit einem physikalischen Modell:

Stell Dir einen Raumzeitschnappschuss bei (x0, t0) vor, der ein Häufchen Sand zeigt. Da das Häufchen aus sehr vielen Atomen besteht und eine Sandburg einen relativ hohen Ordnungsgrad hätte, gibt es relativ viele physikalisch mögliche Raumzeitschnappschüsse bei (t1), die einen Sandhaufen zeigen, aber nur wenige, die eine Sandburg zeigen. Greift man also einen physikalisch möglichen Schnappschus bei (t1) heraus, so ist es sehr unwahrscheinlich, daß man einen mit Sandburg erwischt. Deswegen, und NUR deswegen, sagt man: Der Haufen hat eine höhere Entropie. Es wäre übrigens möglich, daß man doch einen mit Sandburg erwischt, nur eben sehr unwahrscheinlich.

Beachte, daß ich nichts darüber gesagt habe, ob t1 "vor" oder "nach" t0 liegt. Obiges gilt nämlich erstmal für beliebiges t1! Es ist also ebenso unwahrscheinlich, daß ein beliebig herausgegriffener Schnappschuss in der Vergangenheit eine Sandburg zeigt, wie in der Zukunft.

Der nächste Schritt ist ohne QM etwas schwierig. In den "üblichen" physikalischen Bereichen herrscht Dekohärenz vor, d.h. die Anzahl physikalisch möglicher Schnappschüsse nimmt mit der Zeit stark zu. Umgekehrt kann man sagen, daß dies die Vorstellung einer Kausalität und eines Zeitflusses (die eigentlich falsch ist) erst nützlich macht. Bei Planckzeiten und mglw. auch bei schwarzen Löchern o.ä. ist dies nicht der Fall, und die Schnappschüsse hängen nicht mehr kausal (zeitgeordnet) zusammen.

Der gefühlte Unterschied zwischen unserer Zukunft und unserer Vergangenheit kommt also dadurch zustande, daß, durch physikalische Gesetze in unseren "Breiten" bedingt, es an einem der Zeitpunkte mehr mögliche Zustände gäbe/gibt, und wir diesen "die größere Zeit" nennen. Auch unser Gehirn spiegelt das wieder, indem wir Wissen bevorzugt über die sogenannte Vergangenheit haben. Und auch unser Entropiekonzept spiegelt das wieder, so daß es verständlich wird, warum wir makroskopisch meist keine Zeitinvarianz sehen.
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Beitrag(#435281) Verfasst am: 18.03.2006, 22:38    Titel: Antworten mit Zitat

step hat folgendes geschrieben:
@"Gott":

Ich denke, Du hast das Konzept der Zustandsraum-Statistik und der Zeit nicht verstanden. Deine Frage ist eigentlich, wie es kommt, daß wir einen thermodynamischen Zeitpfeil wahrnehmen, obwohl die physikalischen Gesetze zeitsymmetrisch sind. Ich versuche es nochmal mit einem physikalischen Modell:

Stell Dir einen Raumzeitschnappschuss bei (x0, t0) vor, der ein Häufchen Sand zeigt. Da das Häufchen aus sehr vielen Atomen besteht und eine Sandburg einen relativ hohen Ordnungsgrad hätte, gibt es relativ viele physikalisch mögliche Raumzeitschnappschüsse bei (t1), die einen Sandhaufen zeigen, aber nur wenige, die eine Sandburg zeigen. Greift man also einen physikalisch möglichen Schnappschus bei (t1) heraus, so ist es sehr unwahrscheinlich, daß man einen mit Sandburg erwischt. Deswegen, und NUR deswegen, sagt man: Der Haufen hat eine höhere Entropie. Es wäre übrigens möglich, daß man doch einen mit Sandburg erwischt, nur eben sehr unwahrscheinlich.

Beachte, daß ich nichts darüber gesagt habe, ob t1 "vor" oder "nach" t0 liegt. Obiges gilt nämlich erstmal für beliebiges t1! Es ist also ebenso unwahrscheinlich, daß ein beliebig herausgegriffener Schnappschuss in der Vergangenheit eine Sandburg zeigt, wie in der Zukunft.

Der nächste Schritt ist ohne QM etwas schwierig. In den "üblichen" physikalischen Bereichen herrscht Dekohärenz vor, d.h. die Anzahl physikalisch möglicher Schnappschüsse nimmt mit der Zeit stark zu. Umgekehrt kann man sagen, daß dies die Vorstellung einer Kausalität und eines Zeitflusses (die eigentlich falsch ist) erst nützlich macht. Bei Planckzeiten und mglw. auch bei schwarzen Löchern o.ä. ist dies nicht der Fall, und die Schnappschüsse hängen nicht mehr kausal (zeitgeordnet) zusammen.

Der gefühlte Unterschied zwischen unserer Zukunft und unserer Vergangenheit kommt also dadurch zustande, daß, durch physikalische Gesetze in unseren "Breiten" bedingt, es an einem der Zeitpunkte mehr mögliche Zustände gäbe/gibt, und wir diesen "die größere Zeit" nennen. Auch unser Gehirn spiegelt das wieder, indem wir Wissen bevorzugt über die sogenannte Vergangenheit haben. Und auch unser Entropiekonzept spiegelt das wieder, so daß es verständlich wird, warum wir makroskopisch meist keine Zeitinvarianz sehen.

Im Bereich der gequantelten Zeit liegen wirklich Entropiesenken zwischen Entropie-
plateaus, die für uns als makroskopische Betrachter keinen kausalen Zusammenhang hätten.

Makroskopisch betrachtet überlagern sich die unterschiedliche Zustände der Entropie, aber auf Grund der Dekohärenz werden von unserem Bewusstsein meistens die Zeitpunkte geringerer Entropie auf Grund der kleineren Anzahl von Zuständen als "vorher" indentifiziert und die größere Entropie als "nachher", kannst du mir das näher erläutern dass mit "die Anzahl physikalisch möglicher Schnappschüsse nimmt mit der Zeit stark zu" verstehe ich auch nicht ganz.
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step
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Anmeldungsdatum: 17.07.2003
Beiträge: 22782
Wohnort: Germering

Beitrag(#435295) Verfasst am: 18.03.2006, 23:18    Titel: Antworten mit Zitat

Gott hat folgendes geschrieben:
... kannst du mir das näher erläutern dass mit "die Anzahl physikalisch möglicher Schnappschüsse nimmt mit der Zeit stark zu" verstehe ich auch nicht ganz.

Habe Deinen Satz nicht ganz verstanden, aber den letzten Teil kann ich erläutern: Z.B. zerfällt ein quantenmechanischer Überlagerungszustand in eines von n möglichen Meßergebnissen. Aus einem Zustand werden n mögliche (von denen aber nur einer gemessen wird), also ist bei (t1) ein höheres Phasenraumvolumen.
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Arno Gebauer
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Anmeldungsdatum: 30.01.2005
Beiträge: 698

Beitrag(#439499) Verfasst am: 28.03.2006, 13:26    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo, Freigeister,

es ist doch so, daß die Zeit nur an Veränderungen von Materie festgemacht werden kann.
Im absoluten Vakuum kann sich nichts verändern. In diesem Vakuum gibt es keine Zeit!
Mit Hilfe der Entropie kann man Veränderungen, also die Zeit messen. Diese Zeitmessung
basiert allerdings nicht auf dem Konstrukt der Zeiteinteilung von zyklischen Planetenumläufen
um ein Zentralgestirn.
Der ständige Veränderung der Materie im Kosmos bezieht sich auf einen immer größer
werdenden Raum, wodurch die Annahme gemacht werden kann, daß durch die Kosmosausdehnung
eine konstante maximale Entropie existiert.

Viele Grüße
Arno Gebauer
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