Второй закон термодинамики. Энтропия

В середине XIX века был открыт второй закон (второе начало) термодинамики, который определяет общее направление превращений энергии в нашем мире. Среди других фундаментальных физических законов он стоит несколько особняком.

Во-первых, наиболее фундаментальные законы физики — это, как правило, законы сохранения той или иной физической величины (энергии, импульса, электрического заряда и т.д.). Сохранение, постоянство чего-либо означает эквивалентность прошлого и будущего, их полную симметричность. В неизменном мире классической физики только такие законы и имели право на существование. Второй же закон термодинамики можно сформулировать как утверждение о невозможности сохранения определенной физической величины (см. п. 2.2.3).

Во-вторых, известно много формулировок второго закона. Они полностью эквивалентны в смысле формальной логики, то есть любая из них влечет за собой все остальные формулировки как следствия. Однако каждая раскрывает действие закона со своей, подчас довольно неожиданной и глубокой точки зрения. Мы рассмотрим несколько важнейших формулировок второго закона термодинамики, опуская доказательства их эквивалентности. Вот наиболее общая из них.

Существует физическая величина — энтропия, — которая
в замкнутой системе с течением времени может только возрастать.

Этого утверждения, ничего пока не говорящего о том, что такое энтропия, уже достаточно, чтобы признать прошлое и будущее физически различными. Поэтому второй закон термодинамики можно рассматривать как физическое утверждение о направленности времени.

Понятие энтропии, как и неразрывно связанное с ним второе начало термодинамики, имеет чрезвычайно много граней и смыслов.