٨٫٢٢ فرضيّات المنظور في الميكانيكا الإحصائيّة والديناميكا الحراريّة

الصفحة الرئيسية ／ ٨ نظرياتُ النموذج التي تتحدّاها نظرية خيوط الطاقة

ما الذي تتناوله هذه الفقرة:

• يبيّن الإطار المدرسي أنّ الأساس يقوم على ثلاثة أعمدة هي الإرجوديّة وتعظيم الإنتروبيا وبداية منخفضة الإنتروبيا.
• يوضّح لماذا تتعرّض هذه الأعمدة للضغط عندما نتعامل مع مواد أكثر واقعيّة ونوافذ رصد أطول.
• يشرح كيف تحافظ نظرية خيوط الطاقة على نجاحات جوار التوازن وتعيد إدراج البعيد عن التوازن وسهم الزمن في عمليات ملموسة قابلة للاختبار.

أولًا الصورة المدرسيّة الشائعة

• فرضية الإرجوديّة
  على أزمنة طويلة بما يكفي يساوي المتوسط الزمني للمنظومة متوسطًا على جميع الحالات الميكرويّة ذات الطاقة نفسها في فضاء الحالات. وعند معرفة الطاقة والقيود يمكن استخدام الأوزان الإحصائيّة للتنبؤ بالكميات المرصودة.
• مبدأ تعظيم الإنتروبيا
  نختار التوزيع الذي يعظّم الإنتروبيا تحت قيود محددة مثل طاقة متوسطة أو عدد الجسيمات. ينتج عن ذلك الأنسامبلات المعروفة ومعادلات الحالة وتدخل ثوابت مثل ثابت بولتسمان ودرجة الحرارة في حساب واحد متّسق.
• سهم الزمن وزيادة الإنتروبيا
  المعادلات الميكرويّة قابلة للعكس بينما السلوك الماكروي يظهر زيادة للإنتروبيا. يَرده الشرح المدرسي إلى بداية منخفضة الإنتروبيا وإلى اعتماد على التصغير الخشن بحيث تؤدي بداية عالية الانتظام إلى تاريخ يميل غالبًا نحو مزيد من اللانتظام.

ثانيًا أين تتراكم الأكلاف وحدود الصورة

1. لا إرجوديّة ومزج بطيء
   ضمن نوافذ رصد واقعيّة لا تجوب منظومات كثيرة جميع الحالات الممكنة. ديناميات شبيهة بالزجاج والشيخوخة والهسترة والذاكرة الطويلة والانسداد في الأوساط الساكنة والناشطة تكشف أنّ نطاق الوصول محدود ولذلك لا يتطابق المتوسط الزمني مع متوسط الأنسامبل.
2. مجال صلاحية أضيق لمبدأ تعظيم الإنتروبيا
   عند وجود تآثرات بعيدة المدى أو تسريع مستمر أو ضخ من الحدود أو شبكات قيود محكمة أو بُنى طويلة العمر ينحرف التوزيع الأرجح على نحو منهجي
   • تذبذبات بذيل ثقيل وتقطع زمني.
   • تباين موضعي يتجاور مع ترابطات بعيدة المدى.
   • معاملات النقل تعتمد على التاريخ والمسار لا على الحالة الآنية وحدها.
3. إرجاع السهم إلى الشروط الابتدائية فقط مكلف
   الاكتفاء بماضٍ منخفض الإنتروبيا يُغفل عتبات وانهدامات وإعادة تنظيم واحتكاك تجعل العمليات اليومية غير قابلة للعكس عمليًا. كثيرًا ما يتعذر الرجوع لأننا عبرنا عتبات بنيويّة صلبة لا لأن النتيجة كانت أرجح إحصائيًا فحسب.
4. كثرة المعاملات الفعّالة وضآلة الصورة الفيزيائيّة
   تضيف التقريبات العملية أزمنة ارتخاء ودرجات حرارة فعّالة وشدّات للضجيج. وهي نافعة لكنها نادرًا ما تحدد أين تدفع المادّة الثمن مما يبقي الجدل قائمًا حول الطبيعيّة.

ثالثًا كيف تعيد نظرية خيوط الطاقة الصياغة وما دلائل الاختبار

1. خريطة حدسيّة موحّدة
   تُرى المنظومة وسطًا يمكن شده أو إرخاؤه تتولّد داخله نُسُج موجهة وبنى مغلقة أو شبه مغلقة. تمتزج الاضطرابات المجهريّة وتتوافق وتتفتح أقفالها وتُعاد وصلاتها. نعتمد اصطلاحات عربية مستقرة هي خيوط الطاقة وبحر الطاقة والكثافة والشد وتدرج الشد والمسار ونافذة الاتساق والانزياح نحو الأحمر والخلفية الكونية الميكروية.
2. ثلاث قواعد للعمل تحفظ المرتبة الصفرية وتصحّح المرتبة الأولى
   • قاعدة الإرجوديّة الفعّالة
     الإرجوديّة تقريب مشروط بزمن النافذة وكلفة المسار لا ضمان مطلق. عندما يكون الشد شبه متجانس وتعيش البنى زمنًا قصيرًا ويجري المزج أسرع من نافذة الرصد يقترب المتوسط الزمني من متوسط الأنسامبل. ومع البنى طويلة العمر وشبكات القيود لا يتم المزج إلا داخل مناطق يمكن بلوغها ويجب وزن الإحصاء بحسب الأجزاء لا جمع كل شيء دفعة واحدة.
   • قاعدة تعظيم الإنتروبيا المشروط
     يتحقق المظهر صفريّ المرتبة حين تجتمع مزج سريع ودفع ضعيف وقيود مستقرة. وحال ظهور اقترانات بعيدة أو ضخ حدودي أو عتبات لفتح الأقفال وإعادة الوصل ينبغي أن يعكس التوزيع كلفة المسار وسعة القنوات فتظهر أذيال ثقيلة وتباينات واتساعات ذاكرية.
   • أصول مادية لسهم الزمن
     السهم لا ينبع من ماضٍ منخفض الإنتروبيا فقط بل من عتبات غير عكوسة تُجتاز الآن مثل الانهدام والاحتكاك والانزلاق اللاصق والخضوع اللدن والتفاعلات الطاردة للحرارة وتقدّم حدود الطور. هذه العمليات تقلب توافق الطور القابل للعكس إلى تبدل بنيوي عسير الرجوع وتجعل توليد الإنتروبيا محليًا وحاضرًا قابلاً للقياس.
3. دلائل قابلة للاختبار تنقلنا من الشعار إلى العملية
   • مسح نافذة الرصد في المنظومة نفسها مع تغيير زمن الملاحظة وشدة الدفع. إذا ظهر انتقال متماسك حيث تقارب النوافذ القصيرة تعظيم الإنتروبيا بينما تكشف النوافذ الطويلة لا إرجوديّة فهذا يدعم الإرجوديّة الفعّالة.
   • التدريب والذاكرة عبر دورات التحميل والتفريغ حيث تتكرر حلقات الهسترة ومنحنيات الذاكرة بما ينسجم مع أحداث فتح الأقفال فتشير إلى شبكات عتبات تحكم السهم.
   • قنوات ذات وزن عالٍ عندما تتوافق أذيال التذبذب الثقيلة أو المتقطعة مع هندسة قنوات النقل بدل Gaussian مثالي فذلك يعني أنّ سعة القناة تصحّح تنبؤات تعظيم الإنتروبيا.
   • انجراف مشترك بين الحدود والبعيد إذ يبدَّل خشَن الحدود أو ضخّها فتتحرك معاملات النقل وإحصاءات البعيد الاتجاه نفسه بلا اعتماد ترددي مما يدل على أنّ اللّاعكوسيّة تشكّلها الحدود والحجم معًا لا الشروط الابتدائيّة وحدها.

رابعًا آثار على المنظور وتلخيص مرحلي

• من إرجوديّة غير مشروطة إلى إرجوديّة ذات نافذة حيث تُعامل كقرب مشروط. ومع محدودية المزج وطول عمر البنى نعتمد إحصاءً بحسب المناطق أو الطبقات.
• من يكفي تعظيم الإنتروبيا إلى تعظيم الإنتروبيا مع أوزان القنوات إذ تأتي تصحيحات المرتبة الأولى من كلفة المسار وسعة القناة وتزويد الحدود.
• من سهم يساوي ماضيًا منخفض الإنتروبيا إلى سهم تخلقه عتبات حاضرة على الدوام حيث تولد اللّاعكوسيّة اليومية باستمرار عبر العتبات البنيويّة وارتخاء الطاقة ويصير مقدار السهم مقدارًا يقاس آنياً.
• من معاملات مريحة إلى عدّادات مادية مرئيّة إذ تُربط أزمنة الارتخاء ودرجات الحرارة الفعّالة بعدد الأحداث مثل فتح الأقفال وإعادة الوصل وأطوار الاحتكاك فتتقلص حرية الضبط الاعتباطي.

خامسًا خلاصة

تظل الميكانيكا الإحصائيّة والديناميكا الحراريّة قويّتين لأنهما تفسّران الكثير بقليل من الفرضيات. وتظهر نقطة الضعف حين نعتمد إلى حد مفرط على انتظار لا نهائي وماضٍ شديد الانتظام لشرح متى يحدث المزج ولماذا تبقى اللّاعكوسيّة. نحافظ هنا على نجاحات المرتبة الصفرية وننقل انحرافات المرتبة الأولى إلى عمليات مادية ملموسة. فعندما يصبح المزج قائمًا على نافذة وتحمل القنوات وزنًا وتُعبر العتبات في الحاضر يستمر تعظيم الإنتروبيا في توجيه جوار التوازن بينما تتقدّم بعيدًا عنه دفاتر ثلاثة هي البنية والحدود والدفع. وبذلك تغدو زيادة الإنتروبيا وسهم الزمن مقادير يمكن عدّها ورؤيتها واختبارها لا شعارات إحصائيّة فحسب.