Сравнение превращает вселенную в хаос

Беспорядок, описываемый вторым законом термодинамики, называется энтропией, и его не так легко понять, как беспорядок в спальне вашего ребенка.

Энтропия в физике — это мера энергетического заряда, распределяемого между частицами в замкнутой системе.

Если в замкнутой системе, например в золотом сплаве, существует энергетическое равновесие, то все молекулы в ней имеют одинаковую среднюю энергию. Но они всегда передают энергию друг другу, поэтому маловероятно, что они все имеют одинаковую энергию в любое время. Также маловероятно, что одна молекула может нести всю энергию.

Молекулы любят расстройство

Представьте, что золотой слиток состоит из трех молекул и только трех единиц энергии, тогда каждая молекула может содержать по одной единице, одна молекула может содержать все три и так далее. Всего здесь возможно десять комбинаций.

Однако в реальном золоте миллиарды молекул и триллионы возможных комбинаций, и статистически маловероятно, чтобы все единицы энергии содержались в одной молекуле.

На самом деле энергия сама по себе будет распределяться равномерно по всем молекулам — энтропия будет максимально высокой.

В холодном слитке золота они лишь слегка дрожат. Им трудно обмениваться энергией, а энтропия очень низка.

Теперь мы берем горячий золотой слиток, частицы которого вибрируют, а энтропия высока, и кладем его поверх холодного слитка. Автоматически энтропия будет увеличиваться. Верхняя полоса передает тепло нижней полосе, так что температура выравнивается.

Энтропия немного уменьшается в горячем слитке, но увеличивается в ранее холодном слитке золота, где молекулы теперь могут вибрировать более свободно.

В общем, теперь энергию можно распределять по-разному и таким образом увеличивать энтропию. Процесс точно следует второму закону термодинамики.

Это никогда не может пойти другим путем. Если мы положим ледяной слиток золота поверх двух других, они станут холоднее, и энтропия уменьшится, но холодный слиток оставит еще больший беспорядок в другом месте: морозильник, в котором слиток охлаждался, отдал тепло окружающему воздуху, где энтропия теперь немного больше.

Поскольку энтропия не может уменьшиться, теоретически все частицы во Вселенной в конце концов смешаются в одну большую ледяную массу. К счастью, это медленно. Расчеты показывают, что полный хаос не продлится до десяти часов.²⁶ год.