Entropi - en liten fysikkleksjon


Bjørn Vassnes henviser i sin vitenskapsspalte den 23.2 til C.P. Snows berømte "de to kulturer" og etterlyser mer kunnskap på tvers av kløftene. Det kan jeg i og for seg være enig i.

Ikke bare kan samfunnsvitere og humanister ha godt av grunnleggende kjennskap til naturvitenskap, men likeledes kan mange teknologer og naturvitere ha godt av kjennskap til humanistiske og samfunnsvitenskapelige fagfelt - ikke minst når det gjelder å erkjenne at viktige kunnskapsområder ikke lar seg redusere til entydige mekanismer som gir klare svar.

Vassnes trekker fram termodynamikkens andre lov, den som omhandler entropi. Han gjengir den riktig - i et isolert system (som ikke mottar energi), vil entropien (graden av uorden) aldri minke. Han bruker den derimot feil - når han bruker den til å snakke om situasjoner på jorden f.eks. - at "fattigdom er naturens orden" og som et argument om at "når noe går galt" skyldes det ikke f.eks. "feil politikk", men likeledes at det er et naturlig fenomen siden politikerne ikke kan "stanse all entropi, bare begrense dens virkninger".

Her har Vassnes dessverre glemt hva han selv har skrevet bare noen avsnitt før. Termodynamikkens andre lov gjelder nemlig kun isolerte systemer, og jorden er ikke et isolert system - tvert imot. I løpet av en og en halv time tilføres jorda mer energi fra sola (480 EJ*) enn hele menneskehetens energibruk i løpet av et år. Termodynamikkens andre lov er altså i utgangspunktet slett ikke gyldig for jorda som system.** Hadde den vært det, ville liv aldri vært utviklet (noe som altså skjedde helt naturlig), menneskelige sivilisasjoner hadde heller aldri vært utviklet (helt naturlig). Det er dermed heller ikke noe mer naturlig med fattigdom og kaos enn det er med sosial likhet og orden.

Termodynamikkens andre lov kan ikke brukes til å motbevise Nordahl Griegs tese, "Edelt er mennesket, jorden er rik! Finnes her nød og sult, skyldes det svik!" Mye nyere (og en del eldre) evolusjonsforskning tyder på at edelhet (solidaritet, selvoppofrelse, samarbeid) har vært en god evolusjonær tilpasning for mennesker, og dermed faller oss helt naturlig. Det er heller ingenting unaturlig med utviklingen av ideer og politikk for sosial likhet innad i de menneskelige sivilisasjonene som er utviklet.

Der Vassnes her et poeng, er at vi mennesker har en betydelig tendens til å se (onde) handlende aktører der hvor det er tilfeldighetenes spill som er i omløp, men det handler neppe om at man har for liten kunnskap om termodynamikk. Det er nok også en høyst naturlig evolusjonær tilpasning. Det er tross alt bedre å snu seg og kikke en gang for mye, enn å unnlate å snu seg for å bli stukket i ryggen (også i overført betydning). Den evolusjonære kostnaden ved å overse en ond aktør er mye større enn den ved å se en som ikke finnes.

Innlegg i Klassekampen 28.2.2017. Faksimile under:

* 480 EJ = 480 Exajoule = 480 x 10^18 Joule. Kilde: Solar FAQs, http://www.sandia.gov/~jytsao/Solar%20FAQs.pdf

** Dette er ikke en helt uvanlig misforståelse når det gjelder entropi. Den har f.eks. stått sentralt i amerikanske krasjonismedebatter hvor konservative kristne har forsøkt å bruke entropi som et bevis på at evolusjon er umulig.

Dersom du vil dukke inn i den debatten og/eller syntes teksten over var for umusikalsk kan jeg anbefale MC Hawkings Entropy, i videoformat under:

OPPDATERT: Debatten fortsetter her: http://venstresida.net/?q=node/3859

Kjelsberg skriver at «Termodynamikkens andre lov gjelder nemlig kun isolerte systemer ...» ...og ... « ...er altså i utgangspunktet slett ikke gyldig for jorda som system.»

Jeg har ikke lest Vassnes sin artikkel, og kan ikke kommentere hva han skriver. På den annen side er det noen misforståelser og tvilsomme påstander i Kjelsbergs «fysikkleksjon» som er verdt en kommentar.

Kjelsberg hevder at termodynamikkens andre lov («entropiloven») kun gjelderfor isolerte systemer, og at den i utgangspunktet ikke er gyldig for et åpent system som den planeten vi bebor. Dette er ikke sant. Stråling fra sola hindrer ikke en universell naturlov i å også gjelde for vår planet.

Nobelprisvinner i kjemi, Ilya Prigogine (1917-2003), utformet på 1970-tallet en termodynamikk for åpne systemer. I den forbindelse brukte han begrepet “dissipative structures” for å beskrive selvorganiserende strukturer som dannes i åpne systemer som utveksler stoff og energi med omgivelsene.

Denne terminologien kan anvendes på dynamiske systemer av ulik skala. Felles for disse systemene er at de er åpne, langt fra likevekt (mellom orden og kaos i Stuart Kauffmans terminologi), utveksler stoff og energi med omgivelsene (en betingelse for at de skal kunne danne sine karakteristiske strukturer), samtidig som de bidrar til å øke entropien i omgivelsene. Orden og uorden skapes alltid samtidig.

Energi og stoffskiftet gjør at selvorganiserende (dissipative) strukturer fremstår som øyer av orden i et hav av uorden, og de kan kun opprettholde og øke sin orden på bekostning av økt uorden (entropi) i omgivelsene. Eksempelvis tar levende organismer inn strukturer av høy orden (mat, lav entropi) fra miljøet sitt, bruker dem som ressurser for sitt stoffskifte, mens de avgir strukturer av lavere orden (avfall, høy entropi) til miljøet.

Kjelsbergs formulering om at det «... er dermed heller ikke noe mer naturlig med fattigdom og kaos enn det er med sosial likhet og orden»er litt uklar for meg, men den gir en anledning tilå nevne Leslie White (1943) sine to lover for kulturell utvikling:

Other things being equal, the degree of cultural development varies directly as the amount of energy per capita per year harnessed and put to work.

Other things being equal, the degree of cultural development varies directly as the efficiency of the technological means with which the harnessed energy is put to work.

Termodynamikkens andre lov gjelder selvsagt ikke på jorden, all den tid at det i selve formuleringen av loven (også i den form Vassnes brukte den) presiseres at det er snakk om lukkede systemer.

Det betyr selvsagt ikke at entropien ikke spiller en rolle på jorda. Det ser man hver gang man forsøker å kaste glasskår i gulvet og skuffende må innse at de ikke blir til et helt glass igjen. Men det blir helt feil å framstille de energikrevende prosessene som skaper "orden" (i denne betydningen) på en planet som blir kontinuerlig tilført energi som noe "unaturlig". Det er selvsagt helt naturlig i en slik situasjon.

Skriv ny kommentar

Innholdet i dette feltet blir ikke vist for andre.
  • E-postadresser og URLer vises automatisk som linker.
  • Allowed HTML tags: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd>
  • Linjer og paragrafer brytes automatisk.

Mer informasjon om formatering