Entropia w fizyce to wielkość, która mierzy związek między energią cieplną a temperaturą, to znaczy, ile energii użytecznej jest w systemie do wykonywania pracy.
Entropia wywodzi się z badań termodynamiki w celu wyjaśnienia, dlaczego pewne zjawiska, które respektują zasadę zachowania energii, nie materializują się w rzeczywistości.
Aby to wyjaśnić w prosty sposób, wyobraźmy sobie pokój, który jest podzielony na dwie części oddzielone ścianą. Załóżmy teraz, że jedna z dwóch przegród w pomieszczeniu zawiera sprężony gaz. Więc gdyby ściana się zawaliła, gaz rozprzestrzeniłby się po całym pomieszczeniu.
Entropia w termodynamice
To wtedy Rudolf Clausius podniósł drugą zasadę termodynamiki: „Niemożliwe jest, aby autonomiczna maszyna bez pomocy czynnika zewnętrznego przekazywała ciepło z jednego ciała do cieplejszego”.
Oznacza to, że kontynuując poprzedni przykład, widzimy, jak gaz rozszerza się w całym pomieszczeniu, ale nie widzimy, jak spontanicznie kompresuje się tylko w jedną stronę.
Po podejściu Clausiusa Ludwig Boltzmann znalazł w 1877 sposób matematycznego wyrażenia tego pojęcia i opracował następującą formułę:
Entropia we współczesnej definicji
Entropia, w bardziej nowoczesnej definicji, może być rozumiana jako liczba równoważnych mikrostanów dla tego samego makrostanu systemu. To znaczy na ile możliwych sposobów można umieścić elementy, aby obserwator mógł zmierzyć tę samą rzecz makroskopowo.
Patrząc z innej strony, entropia mierzy prawdopodobieństwo znalezienia stanu ze względu na mnogość kombinacji dających ten sam wynik.
Innymi słowy, stan o wysokiej entropii to stan o dużym prawdopodobieństwie wystąpienia. Na przykład, dla dwóch losowo rzuconych kości, suma 7 jest wyższym stanem entropii niż suma 12.
Ale jak ten system prawdopodobieństwa ma się do prawa termodynamiki, które przytoczyliśmy na początku? Podsumowując, to co obserwujemy jest stanem największej entropii.
Wracając do przykładu gazu, prawdopodobieństwo, że jego cząsteczki przylgną do jednej strony pomieszczenia, jest tak nieskończenie małe, że obserwator nigdy go nie zobaczy.
Entropia i ekonomia
Pojęcie entropii może być używane jako synonim nieporządku, do którego dąży system gospodarczy, gdy nie zostały ustanowione niezbędne regulacje. Oznacza to, że bez interwencji państwa system gospodarczy, według niektórych autorów, miałby tendencję do chaosu, prowadząc do kryzysów, takich jak ten, który obserwowaliśmy podczas Wielkiej Recesji.
To właśnie z powodu tej tendencji do entropii, niektórzy analitycy twierdzą, że w obliczu kryzysów, takich jak ten z 2008 roku, ekspansywna polityka monetarna była również potrzebna Rezerwie Federalnej. Jeśli nie, to spekuluje się, że bardziej ucierpiałaby gospodarka amerykańska.