Wat is entropie?
Op Wikipedia lezen we daarover het volgende...: "Entropie (S) is een belangrijk begrip in de thermodynamica. Het is op het fundamenteelste niveau een maat voor de wanorde of de ontaarding in een systeem, of liever de waarschijnlijkheid, als het aantal mogelijke moleculaire configuraties van een macroscopische toestand (in termen van macroscopische grootheden druk, temperatuur, etc.) gedeeld door het totale aantal mogelijke moleculaire configuraties. Een toestand waarin macroscopische grootheden als druk en temperatuur ongelijk verdeeld zijn over een volume heeft in het algemeen veel minder realisatiemogelijkheden dan één met een gelijkmatige verdeling. De ongelijke verdeling van macroscopische grootheden in een geïsoleerd systeem (dat wil zeggen met een vast volume, zonder dat er energie in of uit kan) neigt dus op statistische gronden tot afvlakken van die ongelijkmatigheden. Een formele manier om dit uit te drukken is de tweede wet van de thermodynamica. Het begrip entropie werd geïntroduceerd door Rudolf Clausius."
Duidelijk? Misschien... Voor iedereen begrijpbaar? Ik betwijfel het....
'Tossen met de kosmos: over entropie en de statistiek van het heelal' is een interessant boekje in zakformaat waarvan de inhoud jou de mogelijkheid geeft het fenomeen 'entropie' beter te kunnen begrijpen.
Op de website van 'New Scientist' stond er een prachtig artikel over, waarin Tamara van 't Woud een interview afnam van de voormalige New Scientist-redacteur George van Hal, de auteur van het boekje...
Waarom een boekje over dit onderwerp?
‘In de onderwerpen waarover ik de afgelopen jaren heb geschreven bleek entropie, de hoofdrolspeler uit dit boekje, steeds opnieuw een rol te spelen. Het lijkt erop dat het de sleutel is naar de vele mysteriën in de kosmos. Bij vrijwel elke kwestie uit de moderne natuurkunde duikt entropie weer op – van ‘wat speelt zich af in het binnenste van zwarte gaten?’ tot ‘waaruit kan donkere energie bestaan?’. Daarom wilde ik er meer van weten, en ben ik er dieper ingedoken. In eerste instantie gewoon voor de lol, maar uiteindelijk heeft dat ook tot dit boekje geleid.’
Wat verraste je het meest toen je er dieper indook?
‘Een van de eerste keren dat ik met het onderwerp in aanraking kwam, was toen ik jaren geleden Erik Verlinde interviewde. Zelf heb ik een achtergrond in de sterrenkunde, maar toch moest ik flink graven om zijn ideeën te kunnen begrijpen. Toen moest ik me onderdompelen in dit vakgebied. Hij bouwt voort op dezelfde ideeën die ik nu in dit boekje beschrijf en geeft er een eigen draai aan. Die draai is controversieel, maar de achterliggende begrippen spelen bij alle grote fysicavraagstukken een rol.’
In de inleiding schrijf je over het extreme abstractieniveau van de huidige theoretische natuurkunde. Is dit dan wel een boekje voor een breed publiek?
‘Klopt, de theoretische natuurkunde is verschrikkelijk abstract. Maar dat betekent niet dat het bredere publiek niets van die diepgravende wiskundige analyses meekrijgt. In New Scientist, de Volkskrant en andere media wordt bijvoorbeeld weleens geschreven over de hypothese dat het heelal een groot hologram is. Er staan stukken in over zwarte gaten, met theorieën over hoe informatie daarin verdwijnt en al dan niet weer kan ontsnappen. Die worden gelezen door een vrij breed publiek, terwijl op de achtergrond entropie steeds aan de touwtjes trekt.
‘In nieuwsberichten en zelfs in achtergrondverhalen ontbreekt doorgaans de ruimte om die achterliggende natuurkunde goed uit te leggen. Daarom leek het me een goed idee om dit boekje te schrijven. Ik denk dat er genoeg mensen zijn die willen weten hoe het zit. Voor hen heb ik dit boekje geschreven, zodat je de nieuwsberichten over theoretische natuurkunde beter kunt plaatsen. En als je er de tijd voor neemt, valt wel mee hoe ingewikkeld het is.’
Entropie wordt vaak omschreven als de ‘maat van wanorde’. Dekt dat de lading?
‘Uiteindelijk is dat te kort door de bocht. In een nieuwsartikeltje schrijf je als wetenschapsjournalist al snel dat entropie de maat is van wanorde. Dat heb ik zelf ook weleens gedaan, omdat je het op die manier in twee regels kunt uitleggen. Maar als je er meer over gaat nadenken, blijkt die omschrijving juist verwarrend. Entropie is beter te begrijpen door te kijken naar waar de grootheid vandaan komt: uit de statistiek. Als je twee keer met een muntje tost, hoe groot is de kans dan dat je beide keren ‘kop’ gooit? Aan de hand van zulke voorbeeldjes uit de kansrekening leg ik entropie uit. Vandaar dat de titel van het boekje 'Tossen met de kosmos' is.’
Waarom kun je entropie beter begrijpen vanuit de achtergrond?
‘Ten tijde van de industriële revolutie is het begrip entropie ontstaan in de thermodynamica. Het is bedacht om het gedrag van warmte in stoommachines te beschrijven. De achterliggende statistiek bleek niet alleen van toepassing op de thermodynamica, maar ook op andere vakgebieden. Denk aan informatiestromen en computers. Later bedachten weer andere natuurkundigen dat entropie ook een rol speelt bij grote kwesties in de kosmos. Dezelfde soort statistische mechanismes duiken steeds weer op. Ik vind dat heel wonderlijk. Dat iets dat bedacht is om stoommachines te beschrijven, ook van toepassing is op de kosmos.’
- Meer info over 'Tossen met de kosmos: over entropie' vind je in onze rubriek 'Boekrecensies' - of, klik op deze link.