Ébredj, mert jön a fekete entrópia!

 

 

Fizikus: A műtermedben, az ajtóval szemközti fal bal sarkában található pasztell képnek azt a címet adtad, hogy ÉBREDJ, MERT JÖN A FEKETE ENTRÓPIA! Nem tartod különösnek, ha művész a természettudományok fogalomtárából kölcsönöz címnek valót? Egyáltalán, mi indított az említett kép címadására?

Festő: Beszélgetéseink e témáról. Ahogyan Te bővíted az ismereteidet a művészeti élményekkel, hasonlóképp fordulok jómagam a természettudományok felé. Persze nem mint szakember hanem csak mint érdeklődő. Egy idő elteltével rá kell döbbenni, hogy Te is, Én is ugyanannak a problémának vagyunk rabjai, a világ megismerhetőségének. Amiben különbözünk az a megfogalmazás nyelvezete. A hírek nap mint nap taglalják a fenntartható fejlődés, az energiaválság, az üvegház hatás és más egyéb emberi cselekvéssel kapcsolatos gondjainkat, új fogalmakkal ismerkedem, közöttük szó esik az entrópiáról is, melyről sejtem, hogy az entrópia törvény behatárolja lehetőségeinket.

Fiz: A képed nekem azt mondja, hogy a természetnek törvényei vannak. Ezek behatárolják lehetőségeinket. A korlátok felismerésétől függ, hogy boldogan és szabadon élünk, vagy a korlátok által korlátozva.

Fes: Lehet, én a szorongásaimat és a reményeimet fogalmaztam meg képileg. Bevallom, hogy számomra az entrópia törvény nagyon pesszimista. Az egyirányúság, a romlás szinonimája. Az entrópia növekedése azt jelenti-e, hogy életminőségünk egyre rosszabb lesz? Te vagy a természettudományos szakember. Várom a magyarázataidat, miről is szólnak a napi híreink?

Fiz: A művészetekkel, a természettudományokkal foglalkozók valóban ugyanazt kutatják. Választ a világunkkal kapcsolatban feltehető miértekre és hogyanokra. Én, mint termodina- mikával foglalkozó fizikus válaszolok. Kezdjük az elején. Örülök, hogy érdeklődsz az entrópia iránt.

Mintegy ötven éve, hogy Snow A KÉT KULTÚRÁban azt írta, hogy a termodinamika II.-ik főtétele legalább annyira az emberi kultúra fontos eleme mint Shakespeare. Ugyanakkor nem tekinthető civilizált embernek az, aki nem ismeri Shakespeare-t. Viszont az entrópiát, a termodinamika II. főtételét csak kevesen ismerik (azóta is). És hogy érezzük a hasonlat mélységét tudomásul kell vennünk, hogy Shakespeare az örök emberi tapasztalatokat összegzi műveiben. És a második főtétel? Ugyanezt teszi, képlettel elbeszélve. Shakespeare-t sokan ismerik. De azért ma már sokan ismerik –ha csak közvetetten is- az entrópia szót is. Generációnk –a hatvannyolcasok- amerikai irodalmában az entrópia a hanyatlás, a romlás szinonimája. A posztmodern írók, mint Pynchon, Barthelme vagy Vonnegut és mások gondolatvilágának meghatározó eleme.

 

Fes: Igen, náluk is megfogalmazódik, hogy az entrópia növekedése a rend eltűnése, a rendetlenség növekedése. Az entrópia. a hanyatlás, a romlás. Ez valós tapasztalat!

Fiz: Gondold végig mit is állítottál. A rendetlenség olyan cselekvéssorok következménye melyeket naponta átélünk és gondolnád-e, hogy a rendetlenség a rend fogalmából következik? A könyveidet a polcon meghatározott rend szerint csoportosítod. Mégis előfordul, hogy egy elővett könyvet a renddel nem törődve rakod vissza más helyre. Több az olyan lehetőség amely a rendetlenség forrása, de csak egy az olyan amely a rendé. A mi rend-rendetlenség megkülönböztetésünk a természet számára közömbös.

Fes: Beszéltél a rend fogalmáról és arról, hogy e fogalom mit fed le. Tehát létezik lehetőség a rendnek a szubjektumtól független jellemzésére, ha jól szeretném sejteni: mérésére. Ez az entrópia?

Fiz: Nem

Fes: Ha nem a rendetlenség mértéke, akkor mi az entrópia? Először maga a szó jelentése kell. Entrópia? Megnéztem a görögszótárt, nincs benne.

Fiz: Clausius kreálta a szót. en+tropi, ami annyit jelent, hogy belső és változás. Az entrópia növekedést Farkas Gyula, Kolozsvárott dolgozó fizikus a XIX. század végén a változások mértékének nevezte magyarul.

 

Fes: Az entrópia a megtörtént változásokat méri, ezért mindig nő. Minden változás növeli az entrópiát. Eddig értem, csak azt nem értem, hogy mi az entrópia.

Fiz: Köszönöm a kérdést! Diák éveid alatt vajon hányszor hallottad ezt a mondatot: a hő nem megy magától hidegebb helyre?

Fes: Sokszor…

Fiz: Ez a termodinamika II. főtétele

Fes: Most már tudom…

Fiz: …és a jelentése világos?

Fes: Ha a hűtőszekrényemre nézek, akkor arra kell gondolnom, hogy amikor megfogalmazták a II főtételt ebben a formában, akkor még nem volt hűtőszekrény. Clausius még nem ismerhette.

 

Fiz: Magától hűt a hűtőszekrény?

Fes: Bekapcsolom, és utána automatikusan. Azaz magától szabályozza a hőmérsékletet.

Fiz: Csakhogy ott a hő nem magától megy a hidegebb helyről a melegebb felé, hanem az elektromos áram munkavégzése révén. Jegyezzük meg, hogy a II. főtétel csak az olyan hűtőszekrényt tiltja le, amely önmagától működik.. 

Fes:  ..mint a perpetuum mobile. A perpetuum mobile lehetetlensége az áram nélkül üzemelő hűtőszekrény lehetetlensége. Értem, de hogy lesz ebből entrópia?

Fiz: Hogyan lett, talán ez a helyesebb megfogalmazás. Galilei elkészítette az első hőmérőt 1600-ban, ettől kezdve nagyon sok tudós hozzájárulása kellett a törvény matematikai megfogalmazásához. Newton, Black, Lavoisier, Carnot, Joule, Helmholtz, Kelvin és Clausius hogy csak néhány nevet említsek. Clausius vezette be az entrópia, fogalmát és megmutatta, hogy a II. főtétel és az entrópia növekedése ugyanannak a jelenségnek különböző megfogalmazása. Az entrópikus megfogalmazás pedig azért jó, mert segítségével mérhető összefüggésekhez jutunk.

Fes: Ez magyarázat volt?

Fiz: Részben! De folytatom. Clausius eredménye az volt, hogy minden reálisan létező dologhoz (rendszerhez) objektíven hozzárendelhetünk egy számot (amelynek mértékegysége Joule/Kelvin). A fizika megadja azokat a szabályokat, amelyekkel ez a szám konkrét rendszerre kiszámítható.

Fes: Az én entrópiám is meghatározható? Mennyi?

Fiz: Elvileg pontosan is meghatározható, de hiányoznak hozzá az adatok. Egy nagyon durva becslést tudok adni. Nagyságrendileg 100 MJ/K.

Fes: és ahogy öregszem, úgy nő az entrópiám?

Fiz:  Az entrópiád állandóan nő, de csökken is. Amikor hőt adsz le, vagy izzadsz, akkor csökkented az entrópiádat.

Fes: Akkor mi a jelentése az entrópiámnak? Hogyan van bennem?

Fiz: Mint a szépség a képben. Az egészre jellemző.

Fes: Mint a hőmérséklet is. Amelynek mértékegységeit hosszú, kísérleti tapasztalatok alapján állapították meg.

Fiz: Ami a hőmérsékletet illeti, a hőmérsékleti skálát annak figyelembevételével határozták meg, hogy a magasabb hőmérsékletű test ad át hőt az alacsonyabb hőmérsékletű testnek. A pedig az a mennyiség, amely átmegy a magasabb hőmérsékletű testről az alacsonyabb hőmérsékletű testre.

Fes: Ez a definíció már tartalmazza a II. főtételt és ez tautológia! A II. főtétel triviálisan igaz, ha már a hőmérséklet mérésében benne van.

Fiz: Az ellenvetés nem helytálló hisz amit Te triviálisnak gondolsz, az önmagában két dolgot is jelent: Definíciót -ha nincs más-, és posztulátumot ha úgy nincs más, hogy a többi változás kompenzálódik. Például, ha felemelkedik egy labda és leesik, a fenti definíció a munkavégzés nélküli esetre vonatkozik. A II. főtétel, az irreverzibilitás teszi lehetővé ezt a definíciót ha nincs munkavégzés. Ez a definíció azonban önmagában még semmit sem mond arról az esetről, amikor munkavégzés is történik. A posztulátum viszont az egyszerű tapasztalatot általánosítja univerzális természettörvényként. Állapotot amely visszaáll a munkavégzés után, bármi módon is változik közben a világ, ha visszamegy kiinduló állapotába..

Fes: Hérakleitoszra gondolsz, aki szerint kétszer nem léphetsz ugyanabba a folyóba? Neki ezt a tapasztalat súgta. Ezért, ahogy most pontosítottad a II. főtételt, az tényleg nagyon igaz. A világ nem mehet vissza ugyanabba az állapotba.?

Fiz: Nem. A lehetetlen dolgok többféleképen nem létezhetnek. Nem létezhetnek aktuálisan vagy potenciálisan. A tapasztalat mondatja ki, hogy ténylegesen a világ nem mehet vissza ugyanabba az állapotba, de egy része tetszőleges pontossággal visszavihető. Erre az estre vonatkozik a II. főtétel, hogy ilyenkor sem, azaz potenciálisan sem lehet olyan változás amikor minden az eredeti állapotába visszaáll csak a különbség nő.

Fes: Ha ilyen létezne, akkor nem lehetne hőmérő sem. Ez a törvény tehát azt jelenti, hogy minden különbség eltűnik…?

Fiz: Igen!

Fes: De ez csak a fizikában igaz. A képeim folyamatos változásokon mennek át az elkészülésükig A világunkra is a folyamatos változás a jellemző. A biológiai, a gazdasági evolúció azt mutatja, hogy újabb és újabb struktúrák alakulnak ki és eközben a különbségek is nőnek

Fiz: A posztulátum nem így igaz a fizikában sem. A különbségek csak izolált (mindentől elzárt) rendszerben tűnnek el. Például, ha a hűtőszekrény működik, a hő a hidegebb helyről (a hűtőszekrényből) megy a melegebb helyre (a konyhába).

A posztulátum csak az izolált rendszerekre mondja ki a különbség eltűnését. A nyílt rendszerek változása a külső és a belső feltételektől függ. A hetvenes évektől kezdve óriási változáson ment át a struktúrák kialakulásának, önszerveződésének a vizsgálata. Prigogine munkássága óta már felismertük, hogy  a II. főtétel a nyílt, egyensúlytól távoli rendszerekben nem tiltja, hanem megköveteli a struktúrák kialakulását, létezését. Egyszerűbb modellrendszerekben már értjük is a szerveződés megjelenését.

Fes: Jelen beszélgetésünk keretei között kevésnek érezhetem a posztulátumot ha csak a hőmérsékletkülönbség nem nőhet, hiszen például eltűnik a nyomáskülönbség és a feszültség-különbség is.

Fiz: Valóban! És ez a II. főtételből következik. Gondolatkísérlettel könnyen igazolhatjuk, hogy a nyomáskülönbség spontán megjelenése esetén szerkeszthetnénk egy olyan gépet, melynek az lenne a jellemzője, hogy a hő a hidegebb helyről a melegebb helyre megy. De ha a hő nem mehet magától a melegebb helyre akkor a nyomáskülönbség sem nőhet magától.

Fes: De még sem tetszik a II. főtétel megfogalmazása. Nem úgy hangzik, mint egy komoly természettörvény! Evvel az erővel posztulálhatnánk azt is, hogy „Lefelé folyik a Tisza, nem folyik az többé vissza”, vagy hogy a nehéz testek leesnek, pedig a lefelé való mozgás a gravitáció következménye.

A kérdésem pedig arra vonatkozik, hogy két hasonló tapasztalat megfogalmazása közben két teljesen különböző fizikai kép keletkezik? Az egyiket az entrópia növekedésével társítjátok, a másikat pedig a gravitáció törvényével? Ezek szerint minden új jelenséghez új fizika járul! Fiz: A kérdés jó, a válasz nem! Ugyanazt a jelenséget több féle fizikai elmélettel is tárgyal-hatjuk. Ha csak a mechanikai mozgásra vagyok kíváncsi, akkor azt a gravitációval írom le. El-hanyagoljuk, vagy apránként építjük be a súrlódást, a közegellenállást, a felhajtó erőt. Viszont a másik leírásban ezeket mindig jelenlevőknek és fontosnak tekintjük. Történelmi (tudománytörténeti) oka van annak, hogy a II. főtétel kimondása a hő tulajdonságaival történt. Talán azért, mert a hőt nem lehetett és nem lehet a mechanikai szemlélettel teljesen értelmezni.

Fes: A II. főtételt nem levezetjük, hanem a korlátozott tapasztalataink alapján mondjuk ki. Soha eddig nem tapasztaltuk azt, hogy hő magától menne alacsonyabb hőmérsékletről magasabb hőmérsékletre, de kimondhatjuk-e, hogy ilyen sohasem történhet meg.

A történelem során gyakran megtörtént, hogy kimondtunk törvényeket melyekről később kiderült, hogy nem is azok. Tudásom szerint ugyanaz az Akadémia mondta ki a perpetuum mobile lehetetlenségét mint amely kimondta azt, hogy a levegőnél nehezebb tárgy nem emelkedhet a levegőbe. Ennek alapján nem jelenthető-e ki, hogy az ember előtt nincs lehe-tetlen? Ha a repülőgép felemelkedhet a földről akkor egy zseniális felfedező vajon megé-pítheti majd a perpetuum mobilét is…

Fiz: …amely az ember örök vágyálma. Sajnos azt kell mondanom, hogy a perpetuum mobile építők nem túl sokat, hanem túl keveset tudnak. Általában kihagynak valamit a számításból, vagy rosszul tudják az elméletet.

Fes: Igen, ez a konzervatív tudósok véleménye.

Fiz: Igen,  akik azt mondják, hogy a perpetuum mobile lehetetlenségén alapuló elmélet eredményeit felhasználó számítás csak hibás lehet, ha a végeredmény sérti az alapelvet.

De térjünk vissza a II. főtételhez amely nemcsak egy egyszerű törvény, hanem a világunk kormányzó elve. Rendezi a folyamatokat, megadja az irányokat.

Ennél a gondolatnál érdemes megpihenni, elábrándozni egy olyan világról amelyben nem létezik a II. főtétel. Ahol ha vacsorát készítenék nem kellene használnom a gáztűzhelyt mert magától is megfőhet az étel, de főznöm sem kellene, hisz a szervezetem reverzibilisen működne és emiatt a táplálékban rejlő energiára sem lenne szükségem. Ha pedig nem kell ennem az talán az elképzelhető mennyország de sajnos…idegen a földi világunkhoz képest amely határokat szab az álmodozásunknak.

Fes: Álmodozni a művész, a költő álmodozhat.

Fiz: A természettörvények nem az álmok eredményei. A triviálisan igaz megfigyelésből azáltal lesz természettörvény, hogy a meg nem vizsgált esetekre is érvényesnek mondjuk ki. Például az irreverzibilitás posztulálása nem banalitás hanem egy új, nem-newtoni fizikai elmélet megalkotása. Univerzális elvként lehet és kell a különbségek csökkenését elfogadni. Ez Clausius posztulátumának tartalma, mely ellentétben áll a Newtoni fizika reverzibilitásával. A mechanikában, megfordítva a sebességeket fordított irányban ismétli meg a pályát a mozgás, így visszajuthatunk a kiinduló állapotba. Viszont a hőmérséklet különbség kiegyenlítődésének folyamatában ez csak külső hatásra történhet meg. Tehát újra elő kell állítani a kiegyenlítődés előtti különbségeket.

De félreértés ne essék…a termodinamika nincs ellentmondásban a mechanikával, csak a mechanikailag lehetséges folyamatok közül kizárja azokat, amelyekben a különbségek nőnének. A termodinamika ezért a mechanikától eltérően nem normatív hanem regulatív, nem prediktív vagy deskriptív hanem restriktív tudomány. Csak a lehetetlent tiltja le. A főtételeknek van olyan megfogalmazása is amelyben mindegyik úgy kezdődik, hogy „lehetetlen”. A posztulátum tartalma az, hogy a mechanikában elképzelhető folyamatok durván két csoportra oszthatók: valóságos (lehetséges vagy más néven természetes) folyamatokra és lehetetlen (természetellenes, nem létező) folyamatokra. A lehetetlen folyamatokat az jellemezné, hogy általuk a különbségek nőnének és egy ilyen folyamatban a rendszer magától távolodna az egyensúlyi állapottól. De a hétköznapi tapasztalatunk az, hogy ilyen folyamatok nem léteznek. Ezeknek a tapasztalatoknak az összefoglalása a posztulátum és kimondására a matematikai keretek kidolgozása miatt van szükség.

 

Fes: Ezt értelmezzem úgy, hogy a clausiusi posztulátum egy pesszimista posztulátum? Ha a hőmérsékletkülönbség egy magárahagyott rendszerben mindig csökken akkor egy idő múlva minden különbség eltűnik? Hogyan is mondjam…meghal a rendszer?

Fiz: Valóban! És ezt a végső állapotot nevezik „hőhalál”-nak. Csakhogy a Földünk nem magára hagyott rendszer. A Nap és a világűr között helyezkedik el. Tehát a változások állandóak. A Földön, amíg süti a Nap, nem kell tartanunk a hőhaláltól. A hőmérsékletkülönbségek pedig állandóan keletkeznek és eltűnnek.

 

Fes: Miért jó az a számunkra, ha elfogadjuk általános természettörvénynek a hőmérsékletkie-gyenlítődést? Származik-e ebből hasznunk? Igaz-e, hogy aki ezt nem tudja, az fontos dolgot nem tud? Ténylegesen értékelni lehet vele a természeti korlátokat?

Fiz: Ez a legrobusztusabb természettörvényünk, minden cselekedetünket meghatároz mert megszabja a változások, folyamatok irányát és lehetőségét. Vegyük számításba, hogy az emberi tevékenységnek mindig van egy termodinamikai aspektusa is. Egy fenntartható társadalomban a jövő generáció számára is biztosítani kell az erőforrások elérhetőségét és az ökoszféra produkciós, valamint asszimilációs kapacitását. Eközben sem a teljes természeti tőkét, sem annak változását nem tudjuk pontosan meghatározni. A különböző fizikai jellemzők aggregálható mérőszámokat adnak, amelyek a természeti tőkének illetve változásának csak egy-egy aspektusát jellemezhetik. A posztulátum kimondása teszi lehetővé az irreverzibilis jelenségek megértését és matematikai elméletének kidolgozását ami egysze-rűsíti annak tárgyalását, illetőleg mérhetővé –számszerűsíthetővá- teszi a természeti korlá-tokat.

Fes:  Ez jó, de nem válasz a kérdésemre. Eszembe jutott, egy versrészlet: József Attilai gyöngyszem 1925.-ből, (Keserű).

            „Kár, kár miértünk is.

            de éljenek a köszörűs inasok, akik fütyörésznek

            és nem tudják, hogy az égbolt fejünk fölül

                        elvitorlázott a pénztárcánkba.”

Régebben számomra ez a vers az eltékozolhatót vagy a már eltékozolt hiányát énekelte meg. Most újra olvasva nem tudok szabadulni az ózonlyuk asszociációtól. Szükséges rossz a környezetszennyeződés, a fejlődés velejárója? Az entrópia törvény még mindig ezt sugallja nekem.

Mi mindennel is fog-lalkoztok Ti természettudósok? Hallani tőletek reverzibilitásról, irreverzibilitásról, newtoni és nem-newtoni fizikáról, a győzedelmes emberről, folyók folyásirányát fordítjátok meg, újabb és újabb találmányokkal lepitek meg az emberiséget de gyakran úgy tűnik mintha azokhoz kívánnátok igazítani az rajtatok keresztül megismert természettörvényeket.

Fiz: Köszönöm a példát és a kritikát, Én is említhetném Mednyánszkyt marakodó farkasaival amely kép Szerbia megszemélyesítője. De kanyarodjunk vissza a természeti törvényekhez, amelyek mint már említettem, a hétköznapi tapasztalat összegzései. S hogy ezeket miért is kell posztulálni?

Fes: Inkább azt mondjad meg, hogy hogyan lehetne megszabadulni az entrópiától?

Fiz: Nem az entrópiától kell megszabadulni. Ahogy te hőként leadod a termelt entrópiádat, a Föld is lead állandóan entrópiát. A kisugárzott hő viszi magával. Ne az entrópiától akarjunk megszabadulni hisz az csak a már végbement változásokat méri. Ezért a jelenből nézett múltat ne akarjuk eltörölni. Ránk a nehezebbik lehetőség vár: a lehetőségeinkkel szükséges gazdálkodnunk.

Fes: Most már két kérdésem is van. Miért hívod termodinamikának ezt a fizikai diszciplínát, hiszen nem csak a név által sugallt hővel, hanem tulajdonképpen minden természeti jelenséggel foglalkozik.

A másik, ha az entrópia számértéke nem határozható meg, és nem is jelent semmit  önmagában, akkor miért is beszélünk róla.

Fiz: A termodinamika szónak történelmi magyarázata van. A technikai fejlődés csúcsát a XVIII. század végén a XIX. század elején a gőzgép jelentette. A termodinamika kialakulásában alapvető fontossága volt a termikus jelenségek magyarázatának. Helytelen azonban hőtannak fordítani. A termodinamika nemcsak a termikus folyamatokkal foglalkozik. Helyesebbnek tűnik az irreverzibilis folyamatok megközelítés. Az eltűnő különbségek irreverzibilitást jelentenek, hiszen az ellenkező folyamat a növekvő különbségek megjelenése magától nem mehet végbe. A valóságos, ember léptékű folyamatok mind irreverzibilisek. Csak a gondolat kísérletek lehetnek reverzibilisek.

 

A második  kérdés alatt azt értetted, hogy nincs egy jobban érthető, használható megfogalmazás. Mi rendeltük az entrópiát jellemzőként a rendszerekhez, nem lehet más jellemzőt találni.

 

Fes: Igen, ez az

 

Fiz: És megismerkednünk egy újabb fogalommal az extrópiával.

Míg az entrópia az elmúlt, a már végbement változásokat méri, addig az extrópia a jövőbeni változásokat, a lehetőségeket. Ha egy rendszer egyensúlyban van a környezetével, tehát nem különbözik tőle, akkor az extrópiája zérus. Minél nagyobb az eltérés, annál nagyobb az extrópia. A II. főtétel tartalma az is, hogy ha nem a lehetőségeinkkel élünk akkor az extrópia magától is eltűnik, hisz Gaia csak egy bizonyos mennyiségű extrópiát bocsát rendelkezésünkre. Ha nem használjuk fel mind, akkor szegényebbek leszünk annál mint amit lehetőségeink biztosítanak, ha pedig többet használunk fel –de ez csak rövid távon lehetséges- akkor a jövőnket fogyasztjuk, tehát a jövőben leszünk majd szegényebbek.

 

Amiről pedig most, a végén beszélek az nem ördöngösség és ha annak a néhány képlet tartalmát is elsajátítod, nem fogod megbánni, hogy eddigi ismereteidet újabb megvilágítással egészítheted ki.

Amikor a rendszer egyensúlyban van a környezetével, nem különbözik tőle, akkor az extrópiája zérus. Minél nagyobb az eltérés, annál nagyobb az extrópia. Míg az entrópia az elmúlt, a végbement változásokat méri, addig az extrópia a jövőbeli változásokat, a lehetőséget. A II. főtétel tartalma az, hogy ha nem élünk a lehetőséggel, akkor az magától is eltűnik.

A definíció értelmében  PBE >0, és  Pki >0. A rendszer extrópiája csak akkor nem csökken valamilyen anyag vagy energia leadásnál, amikor a leadott anyag extrópiája zérus. Azaz a kibocsátott anyag a környezettel egyensúlyban van. Ez felel meg a hulladékmentes működésnek. Az entrópia produkció, nem lehet negatív a termodinamika II. főtétele miatt. Minden valódi változás, minden reális folyamat pozitív entrópia termelést jelent. Az extrópia mindig csökken. Ha eszünk, ha alszunk, ha termelünk, ha fogyasztunk, ha takarítunk, azaz, ha csinálunk valamit, ennek ára az lesz, hogy extra extrópia csökkenés lép fel. Az extrópia teljes mennyisége ténylegesen csökken az átalakulási folyamat alatt, de új formák is (vagyis magasabb rendezettség) megjelenhetnek. Nem igaz az, hogy struktúra a II. főtételnek ellentmondóan keletkezik. Éppen ellenkezőleg, valószínűleg ez a törvény felelős az élet létezésért és a rendezett struktúrákért az Univerzumban (Prigogine 1989). Kenneth Boulding mondta, hogy a II. főtétellel az a baj, hogy nagyon negatív a tartalma. Az extrópiával kiemelhető a pozitív jelentése is. Amíg a rendszernek van extrópiája, azaz   P> 0, addig a rendszer nem halott, valami történik benne. A hajtóerő, a folyamatok irányát megszabó természettörvény az extrópia csökkenése. Mindaddig lesznek változások, amíg az extrópia nagyobb, mint zérus. Az extrópiatörvény tehát nem egyszerűen a pusztulás törvénye. Olyan, mint Shiva, a hindu isten: mind a pusztulásért, mind a teremtésért felelős. Jó, mert biztosítja a változások, és így a fejlődés lehetőségét. Rossz, mert minden megtörtént esemény egyben a további változások lehetőségének csökkenése. Miatta lettünk, miatta vagyunk, és miatta tűnünk el.

 

Egy rendszer extrópiáját a bejövő áramokkal növelheti csak, és ez más - extrópiával rendelkező - rendszerből származhat. A termodinamika II. főtételéből átfogalmazható: egy rendszer csak befogad, megsemmisít, vagy átalakít extrópiát. Egy rendszer nem képes spontán módon extrópiát termelni. Az extrópiaáramot egy másik rendszer biztosítja. Ez lehet "adomány", amikor az input egy másik rendszer outputja. Például a Föld extrópiaáramát a Naptól kapja. Az élőlények jellemzője viszont, hogy "megszerzik" a bemenetet, "megdolgoznak" érte. A farkas megszerzi az ennivalóját, extrópiaáramát. Az emberi lét feltétele az állandó extrópia input, és ezért a bemenetért meg kell dolgozni.

 

Fes:  Hogyan változik a Föld extrópiája, és ennek milyen következményei vannak? Növekszik, vagy csökken a Föld extrópiája az emberi tevékenység hatására?

 

Fiz: Hajlamosak vagyunk arra, hogy a pesszimista jövőképünket a Föld entrópiájának növekedésével támasszuk alá. A Föld alatt, most természetesen csak a Földnek az ember által hozzáférhető részét tekintjük.

 

A Föld felszíne másodpercenként r = 1.2 * 1017 J energiát kap. A sugárzás hőmérséklete 5704 K. Ahhoz, hogy a Föld állandó hőmérsékleten maradjon ugyanennyi energiát kell kisugározni. Ez átlagban 287 K felszíni hőmérsékleten történik. Az anyagáram elhanyagolható. A Föld extrópia mérlegegyenlete:

dP/dt = Pbe  - Pki  - S

A Földre beáramló és a Földről kimenő extrópiaáramok különbsége:

 P eredő = r/287 - r/5704  = 4*1014 J/K.

A Föld a napsugárzás hatására másodpercenként ennyivel távolodna el az egyensúlyi állapottól, ha nem lennének kiegyenlítődési folyamatok. Állandósult állapotban el kell fogyasztani a bejövő extrópiát. Stacioner állapotban biztosítani kell az entrópia produkciót ahhoz, hogy a Föld állandósult állapotban maradjon 

S = P eredő

entrópia produkciónak kell előállnia a Földön másodpercenként. Az entrópia produkció és a P  között kapcsolat van:

            - Ha P = 0, akkor az entrópia produkció is zérus.

            - Ha a  P növekszik, akkor  S‑nak szintén növekednie kell.

 

Fes: Mi történik, ha a Földön nem termelődik elég entrópia?

Fiz: Ha  S < P eredő, azaz az entrópia produkció kisebb, mint az extrópiaáram, akkor a teljes földi extrópia nő. Az extrópia növekedéssel együtt jár az entrópia produkció növekedése. Az extrópia növekedés addig tart, amíg el nem érjük a  S = P eredő egyenlőséget. Amikor  S > P eredő, akkor az entrópia produkció nagyobb, mint az extrópiaáram. A teljes földi extrópia csökkenni fog. Az extrópia csökkenéssel együtt jár az entrópia-produkció csökkenése. Az extrópia fogyása addig tart, amíg újra el nem érjük a  S = P eredő egyenlőséget. Más szavakkal extrópia nélkül, nem-egyensúlyi szerkezet hiányában nem lehetséges a Föld stacioner állapotban. Gaia biztosítja az állandó entrópia produkciót, s így egy extrópia értéket is. (A gondolatmenet természetesen csakis az állandó extrópiaáram mellett érvényes!) Gaia azért hozta létre a nemegyensúlyi rendszereket a Földön, hogy azok termeljék az entrópiát, és mindig biztosítja a megfelelő extrópiát. Ebben a vonatkoztatásban az emberiség feladata az, hogy entrópiát termeljen. De nem mind­egy, hogy miből, mennyit és hogyan. Gaia számára nem vagyunk fontosak, emberiség, gazdaság nélkül is kialakul az entrópia termelést biztosító extrópia. Gaia lehetővé tette (és lehetővé teszi), hogy ezen entrópia termelés lehetőség egy részével mi gazdálkodjunk. Ki kell lesni Gaia titkát, mi­lyen lehetőséget biztosít számunkra. Meg kell ismernünk, hogy Gaia mennyi extrópiát ad számunkra. Ha kevesebbet használunk fel, akkor szegényebbek leszünk annál, mint amilyenek lehetőségeink alapján lehetnénk. Ha többet, akkor a jövőnket esszük meg. A jövő generáció lehetőségeit csökkentjük.

 

Fes: De most nem tudod megmondani s számokat

Fiz: Az elmúlt évtizedben már nagyon sok adat összegyűlt, de még kevés

Fes: Mi a veszélyes hulladék? Tudsz-e erre mondani valamit?

Fiz: Minél nagyobb a szemét extrópiája, annál veszélyesebb. A ciánnak nagyobb, mint a . Érdekes, hogy minél nagyobb az extrópia, annál hasznosabb lehet a gazdaságban, ha fel tudjuk használni. A szemét tehát a tudatlanság és a rossz gazdálkodás eredménye.

Fes: Ez nekem nagyon leegyszerűsített gondolatmenet. Ahol gyalulnak, ott hullik a forgács

Fiz: Kiskoromban egy faluban laktam, ahol nem volt szemét,

A  hulladék nem fizikai, hanem gazdasági fogalom. Az extrópia szempontjából a felbontás önkényes, mint ahogy ezt a technikai fejlődés is mutatja. Amikor petróleumot használtak világításra, akkor a benzin egy felesleges melléktermék volt! Mégis, természettörvénynek érezzük, hogy a termelés mindig hulladék termeléssel jár együtt. Nem lehet elérni, hogy a bemenet (alapanyagok) összetétele pontosan megegyezzen a hasznos kimenetével (termékkel), így a hulladék mindig megjelenik. A hulladék mennyiségét a gyártási folyamat, a technológia rögzíti. Azonban a hulladék extrópiája tetszőlegesen kicsiny lehet. A minimális érték zérus. Ez akkor következik be, amikor a környezetnek leadott energia és anyag a környezettel egyensúlyi állapotban van. Ekkor a hulladék output entrópiája maximális. πsz=0 azt jelenti, hogy a hulladék megkülönböztethetetlen a környezettől. A maximális entrópiájú hulladék egyensúlyban van a környezettel! Ez a hulladék nem szemét! Nem lehet ártalmas, nem változtatja a környezetet. A hulladék output akkor lesz szemét, akkor lesz veszélyes a környezetre, amikor más lesz, mint a környezet. Nem az a baj a szeméttel, hogy nagy az entrópiája. Ellenkezőleg, minél kisebb az entrópia, annál ártalmasabb a szemét. (Egységnyi anyagmennyiségre vonatkoztatva!) Minél kisebb az entrópia, annál nagyobb az extrópia - annál több változást indukálhat, annál ártalmasabb a szemét. Természetesen a termodinamika értékmentes. A termodinamika elveiből nem következik, hogy a hulladék extrópia output által indukált változások hátrányosak az embernek. Csak annyit mondhatunk, hogy a hulladék a természetben változásokat indukál. Ennek mértéke az extrópia. A hulladék extrópia méri azokat a fizikai, kémiai változásokat, amelyeket a szemét a környezetben indukálhat. Így a környezet módosító hatás mérőszámát adja. De tudjuk, hogy ami elromolhat, az el is romlik. A hulladék extrópiája a környezeti hatások termodinamikai mértékének tekinthető.

 

A környezetet visszavonhatatlanul módosítja a π nem megújuló felhasználása és a hulladék kibocsátása. Ezek tényleg csökkentik a jövőbeli esélyeinket! Termodinamika azonban nem tiltja, hogy ezek zérus értékűek legyenek. Az élővilág megoldotta, hogy jó közelítéssel zárt ciklusok alakuljanak ki. Az effektív bemenet a napsugárzás π-je, míg a kimenet a 287K sugárzás extrópiája. Ezért létezhet az élet ilyen régóta. A termelésnél csak a tudatlanság és a rosszul értelmezett gazdaságosság tiltja. Gazdasági irányító, szabályzó rendszerünk az ipari forradalom terméke. Ekkor a πnem megújuló korlátlannak tűnt, és hasonlóan nem éreztük a Föld asszimilációs kapacitásának végességét. A hulladék magától eltűnt. Egyetlen korlátos termelési tényező volt, a munkaerő. Természetesen a tőke mellett. Gazdasági irányításunk a munkaerővel takarékoskodik - eredmény a munkanélküliség, és a környezetszennyezés és a környezet kizsákmányolása

 

Fes: A kukánk tartalma tehát a butaságunkkal arányos

Fiz: és a kiszolgáltatottságunkkal, hiszen egy jelentős részét kéretlenül dobják be a postaládánkba.

 

Fes: Ébredj, mert jön a fekete entrópia?

 

Fiz: Látod, nem is olyan bonyolult kérdések ezek, ezért hasznos lenne ha mind többen értenék meg a figyelmeztetést, hogy ébresztő, mert valóban jöhet a fekete entrópia!