Обсуждения физики в интернете порой бывают очень запутанными.
Энтропия — одно из тех фундаментальных понятий, которые требуют широкого и доступного объяснения, но последствия ее существования ставят нас в тупик, когда мы задумываемся об этом. Энтропия — это мера беспорядка в системе, и в изолированной системе, такой как Вселенная, она всегда возрастает. То есть, всё самопроизвольно стремится к хаосу, и для уменьшения этого хаоса требуется энергия.
Классический пример: морозилка превращает жидкую воду в кубики льда, тем самым уменьшая энтропию внутри себя. Однако морозилка работает от двигателя, который потребляет энергию, выделяет тепло и тем самым обеспечивает соблюдение второго закона термодинамики. Общая энтропия Вселенной увеличилась, хотя внутри морозилки она временно уменьшилась.
Но сегодня наша тема — Солнце. Давайте поговорим о связи между нашей звездой и энтропией.
В интернете можно встретить два основных мнения, связывающих Солнце и энтропию. Рассмотрим их по порядку. Первое касается Солнца и его связи с жизнью на Земле. Жизнь поддерживает высокоупорядоченную систему, то есть обладает низкой энтропией. Конечно, со временем она может становиться более неупорядоченной — одна из причин, почему мы стареем, — но в целом жизнь представляет собой состояние с низкой энтропией.
В некоторых уголках интернета (и не только) это часто рассматривается как нарушение второго закона термодинамики и, следовательно, как доказательство ошибочности эволюции. Забавно, что некоторые люди считают, будто десятки тысяч учёных каким-то образом забыли об одном из самых известных законов Вселенной, и только какой-нибудь пользователь соцсети смог их об этом просветить.
На самом деле никакого нарушения нет. Энтропия всегда возрастает в изолированной системе. Земля — не изолированная система, а открытая. Энергия и материя попадают на нашу планету и покидают её. Жизнь на Земле может быть локальным уменьшением энтропии, потому что необходимая ей энергия поступает от Солнца, и это уменьшение энтропии носит временный характер — со временем жизнь превратится в хаос, когда Солнце вскипятит океаны и в конечном итоге уничтожит планету.
Но само Солнце также обладает низкой энтропией. Жизнь — лишь одна из множества вещей во Вселенной с низкой энтропией: звёзды, планеты и т. д. — все они обладают низкой энтропией. Это часто кажется парадоксальным. Мы привыкли думать о низкой энтропии как о кубике льда из приведённого выше примера, а о высокой — как о воде в лотке для кубиков льда. Но всё относительно; даже горячие объекты могут иметь низкую энтропию по сравнению с чем-то другим.
Солнце — это огромный шар плазмы, бурлящий, конвектирующий, выбрасывающий частицы, вспышки и извержения, особенно сейчас, когда оно находится в максимуме своей активности. Если бы оно было идеальным магическим кристаллом того же размера, оно было бы гораздо более упорядоченным. И оно должно было бы быть магическим, потому что физика не позволила бы ему существовать. Тем не менее, наше реальное Солнце намного более упорядочено, чем газовое облако, из которого оно образовалось.
Нарушает ли Солнце второй закон термодинамики? Ни в коем случае. Его образование потребовало от исходного газа излучения большого количества тепла: Солнце уменьшило беспорядок туманности, но общая энтропия Вселенной увеличилась. По сравнению с окружающей средой и возможным расположением своих компонентов, Солнце высокоорганизовано и обладает низкой энтропией.
Мораль сей басни такова: иногда горячие вещи всё ещё имеют низкую энтропию, и не стоит делать ставку на нарушения второго закона термодинамики.
Читайте также: Информационный парадокс черной дыры: глубже в кроличью нору
