Entroopia statistiline definitsioon

Termodünaamika defineerib entroopia soojuse ja temperatuuri kaudu, mis ütleb, kuidas seda arvutada, kuid mitte seda, mis see on. Boltzmanni vastus on, et entroopia loendab. Fikseeri see, mida süsteemi kohta näed — selle energia, ruumala, osakeste arv — ja selle kirjeldusega on kooskõlas tohutu hulk mikroskoopilisi paigutusi. Entroopia on selle arvu logaritm: S = k ln W.

Kui seda nii lugeda, lakkab teine seadus olemast salapärane nool ja muutub aritmeetikaks. Süsteemid triivivad makroskoopiliste olekute poole, mida saab realiseerida rohkemal viisil, lihtsalt seetõttu, et neisse sattumiseks on rohkem viise. Gaas täidab anuma mitte seetõttu, et molekulid tõukuvad — ideaalses gaasis nad vaevu vastastikmõjustuvad — vaid seetõttu, et kogu ruumala peale laotunud paigutusi on ühte nurka surutud paigutustest rohkem teguri võrra, mis on nii tohutu, et sellel puudub kasulik nimi. Miski ei keela gaasil nurka koguneda; see on lihtsalt ülekaalukalt ebatõenäoline ja makroskoopilise molekulide arvu juures tähendab "ülekaalukalt", et seda ei ole universumi vanuse jooksul kordagi täheldatud.

Kaks hoiatust. "Korratus" on kaotustega tõlge: korras tuba ei ole termodünaamiline olek ja see intuitsioon eksitab sama sageli, kui aitab — mõtle pigem sellest, kui mitu paigutust näevad väljastpoolt ühesugused välja. Ja teine seadus piirab kogusummat, mitte iga osa eraldi. Külmkapp vähendab oma sisu entroopiat iga päev ilma raskusteta; see lihtsalt paiskab kööki rohkem entroopiat, kui toidult ära võtab, mistõttu ta ka soojendab tuba tervikuna, mitte ei jahuta seda.