Was ist Entropie?
Entropie wird of alt ein Maß für die Unordnung in einem System beschrieben. Aus einer gewissen Perspektive ist das auch richtig.
Diese Grafik ist ein Beispiel dafür. Die Entropie im unteren Bereich ist größer als im oberen. Oben sind alle roten Punkte auf der linken Seite eingeordnet.
Die Betrachtung von Entropie als Unordnung ist ausreichen, wenn man solche Systeme betrachtet, aber nicht immer sind Ordnung und Unordnung einfach zu unterscheiden.
Ein Beispiel: Mehrere Bälle liegen zufällig verteilt auf einem Tisch. Jetzt kommt die Katze und wirft alle Bälle auf den Boden, aber da der Boden leicht schräg ist, rollen sie alle in eine Ecke.
Auch wenn die Haushälter unter uns der Meinung sein werden, dass Dinge auf dem Fußboden Unordnung sind, lässt sich für die faulen Menschen unter uns dieser Raum mit allen Bällen an einer Stelle gesammelt doch eigentlich nur als besser geordnet beschreiben. Trotzdem hat die Entropie zugenommen.
Entropie lässt sich hier besser mit Energie beschreiben. Energie ist ja das Potential eines Objekts Arbeit zu verrichten. Aber damit Energie auch in nutzbare Arbeit umgesetzt werden kann, muss es, wenn man so will, ein Energiegefälle geben.
Entropie ist in diesem Fall ein Maß dafür, wie gleichmäßig die Energie in einem System verteilt ist. je gleichmäßiger die Energie verteilt ist, desto weniger “Energiegefälle” gibt es, und desto weniger Energie in dem System kann wirklich Arbeit verrichten.
Die Bälle in unserem Beispielraum haben am Anfang potentielle Energie und spätestens an der Tischkante gibt es ein ziemliches Gefälle, so dass die potentielle Energie sehr viel Arbeit verrichten kann. Nachdem die Bälle aber alle in der Ecke liegen und sich die kinetische Energie in Wärme umgewandelt hat und sich die Wärme im Raum verteilt hat ist die Energie noch immer da, aber sie ist nicht nutzbar, sie kann keine Arbeit mehr in diesem Raum verrichten.
Gleiche Energiemenge und weniger Potential Arbeit zu verrichten heißt höhere Entropie.
Ich hoffe das war irgendwie verständlich.
Das Beispiel zeigt aber auch etwas anderes, nämlich, dass die Zuname von Entropie trotzdem zu einer Zunahme an Ordnung in einem Teil von Systemen führen kann, nämlich solange Energie aus einem Teil des System herausfließen kann, kann auch Entropie in diesem Teil des Systems abnehmen.
Organismen machen sich das zunutze. Sie nehmen Energie in einer gut nutzbaren Form auf und geben Energie in einer schlechter nutzbaren Form wieder ab (meist in Form von Wärme) wodurch gleichzeitig Entropie aus der Zelle entfernt wird.
Entropie kann aber auch im informationtheoretischen Sinn verstanden werden. Wenn man sich das Bild oben ansieht, und die Position der roten Punkte innerhalb der großen Box beschreiben will, dann braucht man unten mehr Information als im oberen Fall, denn die Punkte oben können nur die Hälfte der möglichen vertikalen Positionen haben. Die Informationsmenge in einem System mit höherer Entropie ist also auch höher. Tatsächlich ist Entropie in dieser Betrachtungsweise die mittlere Informationsmenge in einer Nachricht. Einige Physiker haben sich dieses Maß der Entropie zum Beispiel genommen um daraus eine Theorie eines holographischen Universums zu beschreiben.