Druga zasada termodynamiki

W swym oryginalnym sformułowaniu Druga Zasada odnosiła się do procesu, w którym nadająca się do użytku energia w postaci różnicy temperatur między dwoma ciałami rozprasza się jako ciepło przepływające z cieplejszego do chłodniejszego ciała. Kiedy już zrozumiano, że ciepło nie jest niewidzialnym płynem, ale ruchem cząsteczek, nabrała kształtu bardziej ogólna, statystyczna wersja Drugiej Zasady. Teraz porządek można było opisywać w kategoriach zestawu mikroskopijnie odległych od siebie stanów układu: z wszystkich tych stanów, te, które uważamy za użyteczne, zajmują maleńki skrawek możliwości, podczas gdy stany nieuporządkowane lub bezużyteczne stanowią olbrzymią większość. Z tego wynika, że każde zakłócenie układu, czy jest to losowe potrząśnięcie jego częściami, czy uderzenie z zewnątrz, pchnie – zgodnie z prawami prawdopodobieństwa – układ w kierunku nieporządku lub bezużyteczności. Jeśli odejdziesz od zamku z piasku, nie będzie go tam już następnego dnia, ponieważ kiedy wiatr, fale, mewy i małe dzieci przemieszczają ziarna piasku, jest bardziej prawdopodobne, że ułożą je w jedną z olbrzymiej liczby konfiguracji, które nie wyglądają jak zamek, niż w te kilka, które to robią.

Uznajemy Drugą Zasadę Termodynamiki w życiu codziennym, w powiedzeniach takich jak “... w proch się obrócisz”, “rzeczy rozpadają się”, “wszystko rdzewieje”, „nieszczęścia chodzą po ludziach”, „nie zrobisz jajka z jajecznicy”, „co może się zepsuć, to się zepsuje” i (zasłyszane od prawodawcy z Teksasu, Sama Rayburna”: „Byle osioł może rozwalić stodołę, ale potrzeba cieśli, by ją zbudować”).

Naukowcy dobrze wiedzą, że Druga Zasada Termodynamiki to coś znacznie więcej niż wyjaśnienie naszych codziennych uciążliwości; jest to podstawa naszego zrozumienia wszechświata i naszego miejsca w nim. W 1915 r. fizyk Arthur Eddington napisał:

Prawo, że entropia zawsze wzrasta, zajmuje, jak sądzę, najwyższą pozycję w Naturze. Jeśli ktoś pokazuje ci, że twoja ukochana teoria o wszechświecie nie zgadza się z równaniem Maxwella – tym gorzej dla równania Maxwella. Jeśli okazuje się, że jest sprzeczna z obserwacjami – no cóż, ci eksperymentatorzy czasami partaczą. Jeśli jednak okaże się, że twoja teoria jest sprzeczna z drugim prawem termodynamiki, nie mogę dawać ci żadnej nadziei; pozostaje ci tylko skulić się w najwyższym upokorzeniu.  

W słynnym wykładzie z 1959 r. “Dwie kultury i rewolucja naukowa”, naukowiec i pisarz C. P. Snow komentował lekceważenie nauki wśród wykształconych Brytyjczyków swoich czasów:

Wiele razy bywałem w towarzystwie ludzi, którzy według standardów tradycyjnej kultury są uważani za wysoko wykształconych i którzy ze znacznym zapałem wyrażali niedowierzanie wobec nieoczytania naukowców. Raz lub dwa razy sprowokowało mnie to i zapytałem zebranych, ilu z nich potrafi opisać drugą zasadę termodynamiki. Odpowiedź była chłodna; czasem negatywna. A przecież pytałem o coś, co jest naukowym ekwiwalentem pytania: „Czy czytał pan coś z dzieł Szekspira?”.

A psycholodzy ewolucyjni John Tooby, Leda Cosmides i Clark Barrett zatytułowali niedawną pracę o podstawach nauki o umyśle: The Second Law of Thermodynamics is the First Law of Psychology [Druga zasada termodynamiki jest pierwszym prawem psychologii].

Dlaczego taki respekt dla Drugiej Zasady? Druga Zasada definiuje ostateczny cel życia, umysłu i ludzkiego dążenia: użycie energii i informacji do odpierania fal entropii i wykrawywanie schronień zbawiennego porządku. Niedocenianie wewnętrznej tendencji do nieporządku i niezdolność doceniania cennych nisz porządku, jakie stworzyliśmy, są głównym źródłem ludzkiego szaleństwa.

Na początek, Druga Zasada oznacza, że nieszczęście może nie być niczyją winą. Największym przełomem rewolucji naukowej było anulowanie intuicji, że wszechświat przepojony jest celem: że wszystko dzieje się z jakiegoś powodu. W tym prymitywnym rozumieniu, kiedy zdarzają się złe rzeczy – wypadki, choroby, głód – ktoś lub coś musiał chcieć, by się zdarzyły. To z kolei skłania ludzi do znajdowania oskarżonego, demona, kozła ofiarnego lub czarownic, by je ukarać. Galileusz i Newton zastąpili ten kosmiczny moralitet mechanicznym wszechświatem, w którym wydarzenia są spowodowane warunkami w teraźniejszości, nie zaś celami w przyszłości. Druga Zasada pogłębia to odkrycie: wszechświat nie tylko nie dba o nasze pragnienia, ale w naturalnym ciągu wydarzeń wydaje się, jak gdyby starał się je zniweczyć, ponieważ jest o tyle więcej sposobów, na jakie sprawy mogą przybrać zły obrót niż dobry. Domy palą się, okręty toną, bitwy są przegrane z powodu braku gwoździa.

Także bieda nie potrzebuje wyjaśnienia. W świecie rządzonym przez entropię i ewolucję jest ona standardowym stanem ludzkości. Materia nie układa się sama w schronienie lub ubranie, a żywe stworzenia robią wszystko, co mogą, żeby nie zostać żywnością. Wyjaśnienia natomiast potrzebuje zamożność. Niemniej wszystkie dyskusje na temat biedy składają się ze sporów o to, kogo należy obwinić.

Bardziej ogólnie, niedocenianie Drugiej Zasady kusi ludzi do widzenia każdego nierozwiązanego problem społecznego jako oznaki, że kraj jest spychany w przepaść. Jest samą naturą wszechświata to, że życie stwarza problemy. Lepiej jest znaleźć sposób ich rozwiązania – zastosować informację i energię do rozszerzenia naszej przystani dobroczynnego porządku – niż rozpoczynać pożogę i mieć nadzieję, że wyłoni się z niej porządek.

The Second Law of Thermodynamics

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska