Закон увеличения энтропии. Второй закон термодинамики
Возьмем какой-либо обратимый цикл (рис.8.13) и выделим в нем
Для рассматриваемого цикла
Если изменить направление перехода, то в силу обратимости процесса, каждое слагаемое суммы должно изменить знак. Так, если при направлении процесса от состояния (1) к состоянию (2) система получает от какого-то тела с температурой Т количество тепла Q, то при направлении процесса (2-1) на том же участке система должна отдавать этому же телу с температурой Т такое же количество Q, т.е. получить -Q.
Таким образом,
Исходя из неравенств (8.15) и (8.16), можно получить следующее соотношение:
Отсюда следует, что
т.е. сумма приведенных количеств тепла, полученных системой при обратимом переходе от одного состояния (начальное) в другое (конечное), не зависит от пути, по которому совершается переход и, следовательно, зависит только от начального и конечного состояний. Величины, изменения которых при переходе из одного состояния в другие не зависят от пути перехода, называются функциями состояния. Независимость суммы от пути, по которому совершается обратимый переход из состояния (1) в состояние (2) дает основание утверждать, что при обратимом процессе представляет собой приращение некоторой функции состояния. Эта функция была названа энтропией и обозначается буквой S.
Таким образом,
Согласно этому равенству, приращение энтропии равно элементарному количеству тепла, получаемому обратимо системой извне, отнесенному к температуре, при которой это тепло получается. Поскольку энтропия - функция состояния, сумма приращений энтропии должна быть равна разности значений энтропии в конечном и начальном состояниях:
Более того, суммы должны быть заменены интегралом
Итак, при обратимом процессе сумма приведенных количеств тепла равна приращению энтропии.
Выясним, в каком соотношении находятся сумма приведенных количеств тепла и приращение энтропии при необратимом процессе. Для этого рассмотрим цикл, состоящий из обратимой и необратимой ветвей
Разобьем эту сумму на две части, отнесенные к разным ветвям:
Вторая из этих сумм равна разности энтропий в состояниях 1 и 2 (8.17). Поэтому соотношение (8.18) можно записать в виде
Т.е. приращение энтропии больше или равна сумме приведенных количеств тепла.
Знак равенства соответствует любому обратимому переходу 12. Знак неравенства - любому необратимому переходу из состояния (1) в состояние (2). Температура Т означает температуру того тела, от которого система получает тепло Q.
При обратимом процессе эта температура совпадает с температурой системы. Если система изолирована, т.е. не обменивается теплом, то все Q будут равны нулю, вследствие чего
или, соответственно,
Таким образом, энтропия изолированной системы может только возрастать (если в системе протекает необратимый процесс), либо оставаться постоянной (если в системе протекает обратимый процесс). Убывать энтропия изолированной системы не может.
Если система обменивается теплом с внешней средой, ее энтропия может вести себя любым образом. В частности, если система отдает тепло внешним телам, энтропия системы уменьшается. Если неизолированная система совершает цикл, то ее энтропия возрастая на одних участках цикла и убывая на других, в конце цикла принимает первоначальное значение.
Энтропия - аддитивная величина. Это означает, что энтропия системы равна сумме энтропий отдельных ее частей.
Закон увеличения энтропии был сформулирован в 19 веке Клаузиусом. Возможно, это событие так и осталось бы незамеченным для широкой публики, но увеличение энтропии должно было привести к тому, что все температуры в мире когда-нибудь обязательно сравняются, тепловая энергия перестанет превращаться в механическую, весь мир замрет и наступит "тепловая смерть".
Больцман связал увеличение энтропии с увеличением вероятности осуществления данного макроскопического состояния системы. Энтропия увеличивается потому, что, имея выбор, система, как правило, переходит в более вероятное состояние. Шеннон ввел информационное определение энтропии, по которому она является мерой неопределенности. Чем больше у системы возможных состояний и чем они равновероятней, тем выше энтропия. Несмотря на общий принцип, два определения энтропии не идентичны. Термодинамическая энтропия системы, обусловлена уровнем неопределенности составляющих ее атомов. А вот информационная, в определении Шеннона, энтропия системы определяется только через возможные состояния всей системы в целом.
Чем больше свободы у атомов системы, тем выше ее термодинамическая энтропия. Если же перемещения атомов как-нибудь ограничить, то термодинамическая энтропия уменьшится. Поэтому энтропию стали считать мерой беспорядка, а увеличение энтропии стало означать движение к хаосу. Однако это не соответствовало наблюдаемому усложнению и структуризации человеческого сообщества. С сомнением у людей появилась надежда опровергнуть мрачное пророчество о "тепловой смерти" вселенной.
Пригожин и Стингерс попробовали доказать, что отдельные подсистемы могут уменьшать свою энтропию отдавая ее другим подсистемам. Александр Хазен предположил, что за энтропию мы склонны принимать ее прирост. И когда мы говорим о низкой энтропии сверхорганизованного современного общества, то подразумеваем низкий ее прирост, в то время как абсолютное значение энтропии растет. Сергей Хайтун настаивает на том, что энтропию нельзя противопоставлять сложности и организованности, так как последние понятия субъективные и четкому исчислению не подлежат. Он также утверждает, что рост энтропии - цель эволюции и прогресса. Причем существует механизм, который постоянно принуждает материю увеличивать свою энтропию.
Сегодня множество исследователей в разных областях знаний сомневаются в истинности закона увеличения энтропии. Андрей Швец доказывает, что энтропия системы может, как увеличиваться, так и уменьшаться. Если внутри системы поместить робота или устройство, в чью задачу будет входить уменьшение энтропии, то она будет уменьшаться. А если научить робота воспроизводить себя, то энтропия никогда не будет увеличиваться. Тем более, что энергию можно получать не только за счет взаимного перемещения частиц. Все зависит от цели. Если у системы ее нет, то она будет перемещаться к наиболее вероятным состояниям, постоянно увеличивая свою термодинамическую энтропию. Цель - признак жизни, вернее сознания. Поэтому сознание может и увеличивать и уменьшать энтропию системы в зависимости от поставленной цели.
Заменим понятие "термодинамическая энтропия" на "энтропия микроуровня" и еще раз взглянем на зловещий феномен "тепловой смерти", которым он грозил миру полтора века. Энтропия микроуровня системы увеличивается, движения атомов становятся более неопределенными. В то время как энтропия макроуровня уменьшается и приближается к нулю. "Тепловая смерть" наступает при нулевом уровне энтропии системы на макроуровне. В этом случае у системы остается только одно возможное состояние, из которого оно уже не выйдет. И пугает нас именно нулевое, а не максимальное значение энтропии. Нас страшит отсутствие вариантов, отсутствие даже надежды на изменение - все то, что несет нулевая энтропия. Таким образом, разные уровни системы могут иметь разные энтропии. И так же естественно как может увеличиваться энтропия на микроуровне, также естественно может уменьшатся энропия системы на макруровне.
Нулевая энтропия пугает, а большая - привлекает. Швец утверждает, что энтропия, является еще мерой свободы и мерой ценности. На этом основании он строит свою теорию стоимости. И это есть, по сути, новый закон: задача прогресса и эволюции - увеличение энтропии на всех уровнях. Но это задача для сознания, которое знает, что такое цель и что такое свобода. Сознание может и ошибиться и ошибка может привести к уменьшению энтропии.
Жизнь и цивилизация - способы передачи энтропии с более низкого уровня системы на более высокий. Из всех возможных вариантов развития человеческое общество отбирает то, которое сулит больший рост энтропии. Что приводит к еще большему росту числа возможных состояний. Поэтому развитие носит прогрессивный, экспоненциальный характер. Однако люди могут ошибаться, делая выбор, несмотря на свои предпочтения. В этом отличие нового закона от старого. Старый считает, что рост энтропии - беда и это неизбежно, новый же, что рост энтропии - благо, но это не неизбежно.
Остался еще один вопрос. Как может расти энтропия при явном росте новых связей в обществе? В одном каком-нибудь институте, в каком-то аспекте деятельности энтропия при появлении новых связей и ограничений, действительно уменьшается. Но если при этом создаются новые институты и новые возможности, то число новых возможных состояний для каждого члена общества растет и, следовательно, растет его энтропия. Мы не можем, как дикари разгуливать голышом, где попало, и это ограничивает наши возможности по сравнению с ними, но зато нам доступен выбор, которого не было у них. Мы можем выбирать работу, менять увлечения, ходить в театр, изучать науки, играть в компьютерные игры, путешествовать по миру, нажатием кнопки менять ландшафт и т.д. Мы свободней, наша энтропия несоизмеримо выше. А некоторые при этом еще и ходят голышом!
Второй закон термодинамики. Энтропия.
Второй закон связан с понятием энтропии, являющейся мерой хаоса (или мерой порядка). Второй закон термодинамики гласит, что для вселенной в целом энтропия возрастает.
Существует два классических определения второго закона термодинамики:
Кельвина и Планка
- Клаузиуса
Не существует циклического процесса, который извлекает количество теплоты из резервуара при определенной температуре и полностью превращает эту теплоту в работу. (Невозможно построить периодически действующую машину, которая не производит ничего другого, кроме поднятия груза и охлаждения резервуара теплоты)
Не существует процесса, единственным результатом которого является передача количества теплоты от менее нагретого тела к более нагретому. (Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара)
Оба определения второго закона термодинамики опираются на первый закон термодинамики, утверждающий, что энергия убывает.
Второй закон связан с понятием энтропии (S) .
Энтропия порождается всеми процессами, она связана с потерей системы способности совершать работу. Рост энтропии - стихийный процесс. Если объем и энергия системы постоянны, то любое измение в системе увеличивает энтропию. Если же объем или энергия системы меняются, энтропия системы уменьшается. Однако, энтропия вселенной при этом не уменьшается.
Для того, чтобы энергию можно было использовать, в системе должны быть области с высоким и низким уровнями энергии. Полезная работа производится в результате передачи энергии от области с высоким уровнем энергии к области с низким уровнем энергии.
- 100% энергии не может быть преобразовано в работу
- Энтропия может вырабатываться, но не может быть уничтожена
Эффективность теплового двигателя
Эффективность теплового двигателя, действующего между двумя энергетическими уровнями, определена в пересчете на абсолютные температуры
η = (T h - T c) / T h = 1 - T c / T h
η = эффективность
T c = нижняя граница температуры (K)
Для того, чтобы достичь максимальной эффективности T c должна быть на столько низкой, на сколько это возможно. Чтобы эффект был 100% -м, T c должна равнятся 0 по шкале Kельвина. Практически это невозможно, поэтому эффективность всегда меньше 1 (менее 100%).
- Изменение энтропии > 0
Необратимый процесс - Изменение энтропии= 0
Двусторонний процесс (обратимый) - Изменение энтропии < 0
Невозможный процесс (неосуществимый)
Энтропия определяет относительную способность одной системы влиять на другую. Когда энергия двигается к нижнему энергетическому уровню, где уменьшается возможность влияния на окружающую среду, энтропия увеличивается.
Определение энтропии
Энтропия определяется как:
T = абсолютная температура (K)
Изменение энтропии системы вызвано изменением содержания темпла в ней. Изменение энтропии равно изменению темпла системы деленной на среднюю абсолютную температуру (T a):
Сумма значений (H / T) для каждого полного цикла Карно равна 0. Это происходит из-за того, что каждому положительному H противостоит отрицательное значение H.
- Тепловой цикл Карно
Цикл Карно— идеальный термодинамический цикл.
В тепловом двигателе, газ (реверсивно) нагревается (reversibly heated), а затем охлаждается. Модель цика следующая: Положение 1 --() --> Положение 2 --() --> Положение 3 --(изотермическое сжатие) --> Положение 4 --(адиабатическое сжатие) --> Положение 1
Положение 1 - Положение 2: Изотермическое расширение
Изотермическое расширение. В начале процесса рабочее тело имеет температуру T h , то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты Q H . При этом объём рабочего тела увеличивается. Q H =∫Tds=T h (S 2 -S 1) =T h ΔS
Положение 2 - Положение 3: Адиабатическое расширение
Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение. Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура уменьшается до температуры холодильника.
Положение 3 - Положение 4: Изотермическое сжатие
Изотермическое сжатие. Рабочее тело, имеющее к тому времени температуру T c , приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься, отдавая холодильнику количество теплоты Q c . Q c =T c (S 2 -S 1)=T c ΔS
Положение 4 - Положение 1: Адиабатическое сжатие
Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие. Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя.
При изотермических процессах температура остаётся постоянной, при адиабатических отсутствует теплообмен, а значит, сохраняется энтропия.
Поэтому цикл Карно удобно представить в координатах T и S (температура и энтропия).
Законы термодинамики были определены эмперическим путем (эксперементально). Второй закон термодинамики - это обощение экспериментов, связанных с энтропией. Известно, что dS системы плюс dS окружающей среды равно или больше 0.
- Энтропия адиабатически изолированной системы не меняется!
Пример - Энтропия при нагревании воды
Процесс нагревания 1 кг воды от 0 до 100 o C (273 до 373 K)
При 0 o C = 0 кДж/кг (удельная - на единицу массы)
При 100 o C = 419 кДж/кг
Изменение удельной энтропии:
dS = dH / T a
= ((419 кДж/кг) - (0 кДж/кг)) / ((273 К + 373 К)/2)
= 1.297 кДж/кг*К
Пример - Энтропия при испарении воды
Процесс превращения 1 кг воды при 100 o C (373 K) в насыщенный пар при 100 o C (373 K) при нормальных условиях.
Удельная энтальпия пара при 100 o C (373 K) до испарения = 0 кДж/кг
100 o C (373 K) при испарении = 2 258 кДж/кг
Изменение удельной энтропии:
dS = dH / T a
= (2 258 - 0) / ((373 + 373)/2)
= 6.054 кДж/кг*К
Полное изменение удельной энтропии испарения воды - это сумма удельной энтропии воды (при 0 o C) плюс удельная энтропия пара (при температуре 100 o C).
Страница
2
Преуспевающим фирмам угрожает опасность того, что когда в системе происходит что-нибудь серьезное, они рискуют превратить благодатный цикл в порочный. Как это может произойти? Первый случай связан с парадоксом накопления - у вас может оказаться слишком много хорошего.
Достаточно большой успех делает вас высокомерными, самодовольными или алчными. Вы игнорируете новую технологию, потенциал которой позволяет предоставлять лучшие или более дешевые услуги, потому что ваш успех построен на старой технологии. Вы получаете такие значительные прибыли, что ваши менеджеры или профсоюзы увеличивают статьи расходов фирмы намного больше, чем конкуренты. Вы перестаете прислушиваться к потребителям; вы и так знаете, чего они хотят, к тому же они так назойливо мешают вам. Вы перестаете привлекать новые таланты или нанимаете талантливых людей, но не даете им сделать ничего нового.
Вы повышаете размеры, сложность, гетерогенность (неоднородность) фирмы, делаете ее менее управляемой и все менее похожей на родовую общину.
Если вы совершаете хотя бы одну из этих ошибок, можете распрощаться с надеждой на успех. В этом и состоит парадокс накопления.
Парадокс накопления в бизнесе - верный признак моральной порочности. Но второй из наших трех предупреждающих законов силы, закон энтропии, познакомит вас с аморальной физической силой, всегда готовой свести на нет любой из наших благородных порывов.
Закон энтропии
Понятие "энтропия" ввел немецкий физик Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус для обозначения тенденции вещей к изнашиванию.
Люди стареют. Дома рушатся. Звезды сгорают. Утесы оседают в море.
Мир изменяется, и чтобы сохранить то, что у нас было раньше, мы должны сделать больше, чем сделали вчера. Вещи можно содержать в порядке или даже улучшить (краска на доме может выцвести, но дом можно покрасить снова еще лучше, чем раньше), но эта задача требует новых действий. Энергия системы разряжается и теряется, поэтому жизнь требует вливаний новой энергии.
Поддержание успеха требует постоянных усилий. Естественное состояние природы не равновесие, а энтропия. Конкурентное положение компании основывается на сложных взаимосвязях уникальных ресурсов и отношений, живых и беспокойных. Так же как любые системы и любые отношения, эти взаимосвязи, если о них не заботиться, не подкреплять и не обновлять, слабеют и распадаются. Противостоять энтропии вполне возможно. Но эта задача требует постоянных инноваций и улучшенного использования имеющейся в наличии энергии.
Закон непредусмотренных последствий
Третий общепринятый способ превращения успеха в поражение связан с непредусмотренными последствиями действий, предпринятых из лучших побуждений. Вот пример простейшего просчета, основанного на непонимании принципов работы систем.
Дитрих Дернер, профессор психологии Бамбергского университета в Германии, написал увлекательную книгу "Логика неудачи", в которой рассматривается вопрос, почему разумные люди и серьезные учреждения могут действовать осторожно и с наилучшими намерениями и все равно получать катастрофические результаты. Он говорит, что проблема заключается в наших моделях мышления, которые характеризуются линейностью, очередностью обдумывания деталей и привязанностью к причинно-следственным отношениям. В силу нашего неумения мыслить на языке систем и их взаимоотношений мы не можем охватить взглядом всю картину целиком и нагромождаем одни мелкие ошибки на другие, что в конечном итоге приводит нас к непредусмотренным и часто трагическим последствиям.).
Дернер приводит множество примеров катастроф. Почему высококвалифицированные инженеры, которые проектировали Асуанскую плотину и простая цель которых состояла в том, чтобы дать Египту дешевую электроэнергию, не осознали, что они прекратят ежегодные разливы реки, в течение тысячелетий обеспечивавшие богатство и плодородие долины Нила? Почему планировщики программ здравоохранения в бедных странах не учли, что увеличение численности населения приведет к резкому возрастанию потребности в пищевых продуктах и что без дополнительного производства пищи улучшение здравоохранения обернется для людей недоеданием, а порой и голодом?
Как избежать непредусмотренных последствий
Дитрих Дернер предлагает следующие рецепты:
Устанавливайте четкие, точные, позитивные и множественные цели. По возможности, цели должны быть конкретными. (Если мы этого не можем, то лучше делать что-нибудь кое-как, чем не делать ничего.)
Выстраивайте гипотезы и проверяйте их. Если мы сделаем х, то в результате получим а, b и с. Если нас устраивают а, b и с, то мы можем попробовать сделать х. Если ожидаемый результат получен не будет, по крайней мере, у нас останется дополнительная информация. Неправильные гипотезы можно исправить.
Используйте аналогии, чтобы прийти от того, что мы знаем, к тому, чего мы не знаем.
Думайте обо всем как о системе и постарайтесь идентифицировать все важные системные элементы. Постройте модель системы. Вы можете начать с одного элемента, но затем подумайте о его контексте. В примере с прудом можно начать с рыбки. Рыбка дышит, ест, испражняется. Ей нужен кислород. Что будет с отходами? Постепенно мы увидим, как стыкуются все элементы системы.
Думайте о проблемах, которые в данный момент не стоят перед вами, но могут появиться как побочные эффекты ваших действий. Подумайте о том, что может случиться через какое-то время. Вообразите потенциальные ловушки.
Не торопитесь приписывать все, что происходит, одной главной причине. Так бывает крайне редко.
Стройте симуляторы. Играя в игры, где на систему воздействует множество переменных величин, вы узнаете, как работает система, и сможете совершать ошибки, рискуя лишь воображаемыми наказаниями.
Одно обстоятельство, о котором не упомянул Дернер, но которое кажется мне очевидным, заключается в том, что самым эффективным лекарством от непредусмотренных последствий является человеческая изобретательность и адаптивность. Непредусмотренные последствия возникают, потому что мы живем в условиях нелинейных систем, совершаем изменения, действуем.
Резюме
Устойчивый успех строится на благодатном цикле. Но успех часто содержит семена саморазрушения. Благодатный цикл может превратиться в порочный, если успех меняет условия, которые привели вас к нему. В этом парадокс накопления: богатство разъедает желание радовать потребителей. Преуспевающие фирмы становятся вялыми и сложными. Там, где властвуют алчность, самодовольство и высокомерие, нет места успеху.
Помимо такого этического краха, вас подстерегают еще две опасности: энтропия и непредусмотренные последствия. Так же как все остальное, элементы бизнеса - идеи, технологии, отдельные люди, команды и корпорации - подвержены энтропии. Без технического обслуживания и обновления заводная пружина у этих элементов скоро ослабеет. Бизнес постоянно ощущает все более сильную нехватку энергии. Энтропия сильнее всего поражает вчерашних победителей. Успех нужно постоянно изобретать сначала, а прошедший успех затрудняет процесс достижения нового успеха. Самые тяжелые осложнения эта болезнь вызывает у фирм, которые поглощают больше стоимости, чем добавляют; их источник сотрудничества иссякает.
Универсальным законом, признанным всеми научными дисциплинами. Этот закон утверждает, что замкнутые системы (каковой может быть наша вселенная) в конечном итоге деградируют.
Первый закон физики состоит в том, что энергия замкнутой системы постоянна. Второй закон касается «свободной энергии», которая в физике означает энергию, способную совершать работу. Когда система, так сказать, «успокоилась», вся ее энергия могла превратиться в теплоту, и свободной энергии для работы не осталось.
Впервые узнав об этом законе во время своей учебы в Масачузетском технологическом институте, я сразу же начал размышлять о том, как его изменить. Я знал, что он применим к нашей физической вселенной (если считать ее замкнутой системой, не обладающей сознанием), но применим ли он к нашим телам, симптомам и процессу старения? Давайте подумаем об энтропии.
Энтропия является мерой (не)доступной энергии, а также беспорядка в системе. Когда беспорядок возрастает, энтропия увеличивается. Второй закон термодинамики гласит, что в общепринятой реальности материальная вселенная, как замкнутая система, движется в направлении неупорядоченности.
Согласно термодинамике, теплота, материя и свет не могут ни проникать в замкнутую систему, ни выходить из нее. Напротив, в открытой системе, теплота, материя и свет приходят и уходят, как им заблагорассудится.
(Надписи на рисунке, слева направо, сверху вниз: Окружающая среда; Открытая система; Замкнутая система; теплота; свет; материя)
В физике, наши тела считаются открытыми системами (даже когда мы говорим, что «закрыты» для новых идей). Замкнутые системы со временем деградируют. Подумайте о чашке черного чая, сразу после того, как вы налили туда немного молока, как об относительно замкнутой системе. Сперва вы видите красивый узор, образованный молоком, которое клубится в чае. Но очень скоро энтропия этой чашки возрастает, так что красивый узор смешивается с остальным чаем и упорядоченность в чашке уменьшается. Не прибегая к надуманным определениям порядка, позвольте своей интуиции сказать, что мы имеем в виду под «упорядоченностью».
Законы природы предсказывают, что со временем чай станет неупорядоченным. Согласно статистической физике существует один шанс из многих миллиардов, что упорядоченность вернется к первоначальному узору. Однако, даже если бы вы в течение своей жизни налили миллиард чашей чая, подобное чудо вряд ли произошло бы.
Второй закон как раз и говорит нам, что в замкнутой системе количество информации убывает с развитием системы во времени. Количество общепринятой информации и упорядоченности становится меньше.
Заметьте, что в последней фразе я добавил слово «общепринятых», поскольку законы физики касаются общепринятой или измеримой упорядоченности. Однако терапевты знают - то, что считается упорядоченностью для большинства людей, может быть беспорядком (расстройством) для какого-то одного человека.
Научная формулировка второго закона имеет дело с вселенной, как замкнутой системой (включая любое количество подсистем и их окружений ). Второй закон гласит, что энтропия замкнутой вселенной всегда возрастает; общее количество энтропии или общепринятой неупорядоченности увеличивается . Неупорядоченность растет со временем
В замкнутых системах все происходящее ведет к возрастанию энтропии. С точки зрения порядка, второй закон термодинамики означает, что во вселенной (или в любой замкнутой системе) общее количество порядка не может возрастать, а должно уменьшаться. Известные структуры распадаются!
Возможно, все в вас восстает против этого закона, и действительно, с тех пор, как Клаузиус (1822–1888) первоначально сформулировал этот второй закон, против него восставали многие ученые. Однако до сих пор никому не удавалось его опровергнуть. Все замкнутые вселенные подвержены старению и деградации! В чем-то второй закон соответствует здравому смыслу. Если вы оставите мокрую машину в закрытом гараже, то через сто лет она вся проржавеет и развалится. Это обыденный пример действия второго закона термодинамики.
Тем не менее, всегда находится бунтарь, который отказывается признавать справедливость этого закона. «Должен существовать локальный и временный порядок; в конце концов, жизнь является упорядоченной и содержательной! Человеческий род служит примером возрастающего порядка. Эволюция создает порядок! Даже Дарвин говорил, что мы эволюционируем!»
Но физики отвечают: «Нет! Локальный порядок носит лишь временный характер. Локальный порядок на земле оплачивается беспорядком во всей остальной неупорядоченной вселенной. Мы с вами и весь остальной человеческий род, наша эволюция и эволюция других видов - все это примеры открытых систем, живущих на планете, которую согревает солнце. Временный порядок оплачивается за счет солнца!
Поскольку земля представляет собой открытую систему, пронизываемую лучистой тепловой энергией солнца (а также энергией, приходящей от всей остальной вселенной), то она использует энергию солнца для увеличения своего собственного порядка.
(Надписи на рисунке, сверху вниз слева направо: Порядок Земли стоит беспорядка Солнцу . Солнце платит за порядок на Земле; Солнце; Термоядерная энергия; Земля)
Если мы на мгновение представим себе, что земля и солнце образуют замкнутую систему, то согласно второму закону, порядок на земле приводит к сгоранию солнца. Наша эволюция, развитие, творческие идеи и новые орудия все основаны на снижении термоядерной энергии солнца. Мы - лишь оазис порядка. Использование меньшего количества топлива и уменьшение материального потребления только откладывает неизбежную тепловую смерть солнца и, в конечном итоге, земли. Наша преходящая жизнь связана со смертью солнца.