เอนโทรปีคืออะไร? วัดความไร้ระเบียบของจักรวาล
เอนโทรปี (Entropy) เป็นปริมาณทางฟิสิกส์ที่ใช้วัดความไม่เป็นระเบียบของระบบ โดยทั่วไปแล้ว ระบบที่มีเอนโทรปีสูง จะมีความไม่เป็นระเบียบสูง โมเลกุลมีการกระจายตัวแบบสุ่ม และพลังงานกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ในทางตรงกันข้าม ระบบที่มีเอนโทรปีต่ำ จะมีความเป็นระเบียบสูง โมเลกุลมีการเรียงตัวแบบเป็นระเบียบ และพลังงานมีความเข้มข้นสูง
เอนโทรปีเกี่ยวข้องกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์:
กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์กล่าวว่า เอนโทรปีของระบบที่แยกตัวทางอุณหพลศาสตร์จะไม่ลดลง ยกเว้นในกรณีที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนพลังงานกับระบบอื่น ในทางปฏิบัติ หมายความว่า ระบบมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนจากสถานะที่มีระเบียบไปสู่สถานะที่ไม่เป็นระเบียบ ตัวอย่างเช่น น้ำแข็งจะละลายกลายเป็นน้ำ น้ำจะระเหยกลายเป็นไอน้ำ ไข่ที่ต้มแล้วจะไม่กลับมาเป็นไข่ดิบ
ตัวอย่างของเอนโทรปี:
- การละลายของน้ำแข็ง: น้ำแข็งมีโมเลกุลเรียงตัวเป็นระเบียบ เมื่อน้ำแข็งละลาย โมเลกุลจะกระจายตัวแบบสุ่ม ทำให้เอนโทรปีของระบบสูงขึ้น
- การต้มน้ำ: น้ำมีโมเลกุลกระจายตัวแบบสุ่ม เมื่อน้ำเดือด โมเลกุลจะได้รับพลังงานและเคลื่อนที่เร็วขึ้น ทำให้เอนโทรปีของระบบสูงขึ้น
- การทำอาหาร: อาหารมีโมเลกุลเรียงตัวเป็นระเบียบ เมื่อทำอาหาร โมเลกุลจะแตกตัวและกระจายตัว ทำให้เอนโทรปีของระบบสูงขึ้น
เอนโทรปีกับความร้อน:
ความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงาน ความร้อนมีแนวโน้มที่จะกระจายตัวจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ กระบวนการนี้ทำให้อุณหภูมิของระบบสม่ำเสมอมากขึ้น และเอนโทรปีของระบบสูงขึ้น
เอนโทรปีกับชีวิต:
สิ่งมีชีวิตมีเอนโทรปีต่ำ สิ่งมีชีวิตมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและต้องการพลังงานเพื่อรักษาโครงสร้างนั้น พลังงานนี้มาจากอาหาร เมื่อสิ่งมีชีวิตกินอาหาร พลังงานจะถูกเปลี่ยนแปลงเป็นรูปแบบต่างๆ และเอนโทรปีของระบบจะสูงขึ้น สิ่งมีชีวิตขับถ่ายของเสียออกจากร่างกาย ของเสียเหล่านี้มีเอนโทรปีสูง
เอนโทรปีกับจักรวาล:
จักรวาลมีเอนโทรปีสูง โมเลกุลในจักรวาลกระจายตัวแบบสุ่ม และพลังงานกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ นักฟิสิกส์หลายคนเชื่อกันว่า จักรวาลจะมุ่งสู่ภาวะที่มีเอนโทรปีสูงสุด หรือที่เรียกว่า “ความตายทางความร้อน” (heat death)
สรุปเอนโทรปี:
เอนโทรปีเป็นปริมาณทางฟิสิกส์ที่ใช้วัดความไม่เป็นระเบียบของระบบ ระบบมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนจากสถานะที่มีระเบียบไปสู่สถานะที่ไม่เป็นระเบียบ เอนโทรปีเกี่ยวข้องกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ความร้อน และชีวิต จักรวาลมีเอนโทรปีสูง และนักฟิสิกส์หลายคนเชื่อกันว่า จักรวาลจะมุ่งสู่ภาวะที่มีเอนโทรปีสูงสุด
