3. Entropia: wszystko dąży do nieuporządkowania

3. Entropia: wszystko dąży do nieuporządkowania

Wszystko, to wszystko. Twoje biurko też?
Prawo Murphy’ego mówi: „Wszystko, co może pójść źle, pójdzie źle”. Entropia jest czymś w rodzaju prawa Murphy’ego, zazwyczaj stosowanego do puzzli, ogrodu, relacji między ludźmi, silników w samochodach. Wszystkiego. Tyle, że dotyczy systemów zamkniętych.

Ciąg dalszy – pod reklamą.

Doświadczenia

Wykorzystanie technologii cyfrowej jest konieczne (a z PASCO – także łatwe).

Kodowanie

Naukę programowania najlepiej oprzeć o zjawiska obserwowane na co dzień.

STEM

Jak metodę STEM stosować w szkole wszędzie, nie tylko na informatyce?

PASCO w szkole

Obejrzyj krótkie filmiki przedstawiające różne aspekty nauczania w szkole.

Entropia jest miarą nieuporządkowania. Druga zasada termodynamiki głosi, że w każdym układzie izolowanym entropia nie maleje. Oznacza to, że jeśli w pewnym miejscu układu zwiększa się porządek (czyli zmniejsza entropia), musi to nastąpić kosztem zwiększenia entropii w innym miejscu tego układu.

Zdjęcie galaktyki spiralnej ilustrujące koncepcję entropii rosnącej w czasie.

Nie istnieje żadna tajemnicza siła powodująca zwiększenie entropii układu. Większa entropia jest po prostu statystycznie bardziej prawdopodobna. Nazywamy to termodynamiczną strzałką czasu, bo skoro entropia zawsze rośnie, to wyznacza zwrot osi czasu (mniejsza entropia = wcześniej, większa entropia = później). Dlatego herbata w kubku w końcu dostosuje temperaturę do temperatury otoczenia, a powietrze z przebitej opony uchodzi. Odwrotny proces jest niemożliwy. Podobnie, nikt nigdy nie widział, by kamień sam podskoczył do góry, chociaż składa się z cząstek drgających w przypadkowych kierunkach, więc wydaje się, że kiedyś mogłyby przypadkiem wszystkie drgnąć w tę samą stronę.

Entropia pozostaje stała tylko w takich procesach, które są odwracalne.

Zasad termodynamiki jest wiele. W szkole uczymy się o trzech (zerowa, pierwsza i druga), fizycy sformułowali także trzecią i czwartą, ale to właśnie DRUGA ma fundamentalne znaczenie dla opisu rzeczywistości.

Niektórzy próbują nawet dowodzić, że wynika z niej hipoteza śmierci cieplnej Wszechświata. Po odpowiednio długim czasie miałoby dojść do globalnej równowagi termodynamicznej, czyli każdy jego punkt będzie miał taką samą temperaturę i zaniknie wszelka wymiana energii. Jednak jest to nadinterpretacja, gdyż druga zasada termodynamiki ma zastosowanie do obserwowalnych zjawisk makroskopowych, a nie w kosmologii, do rozrzedzającego się Wszechświata, rządzącego się nie do końca jeszcze znanymi nam prawami fizyki.

Teraz już wiadomo, dlaczego porządkownie domu jest tak męczące. Pozostawiony sam sobie, zakurzyłby się, wprowadziłyby się do niego pająki, większe zwierzęta, zagościłyby rośliny. W końcu rozpadłby się. I wydaje się, że w lśniącym domu entropia wynosi 0. Niestety, zwiększamy ją w koszu na śmieci, a ostatecznie na wysypisku.

Jest więc, podobnie jak w finansach, gdzie każda transakcja wiąże się z podatkiem. Mikrobiolog z Uniwersytetu Waszyngtońskiego Franklin Harold lubił nazywać to “Bożym podatkiem energetycznym”.

Popularne powiedzenie “nic w życiu nie jest pewne oprócz śmierci i podatków” nabiera ożywczego ,nowego znaczenia.

„Obwiniam entropię.”. Źródło: New Yorker.

„Prawo, w którym entropia zawsze wzrasta, utrzymuje, jak sądzę, najwyższą pozycję wśród praw Natury. Jeśli twoja teoria okaże się sprzeczna z drugim prawem termodynamiki, nie dam Ci żadnej nadziei; nie ma na to nic innego, jak tylko zapaść się w najgłębsze upokorzenie”.
Sir Arthur Eddington (The Nature of the Physical World, 1915).

Udostępnij: