Kniha s nízkou entropií

recenze

Většina z nás si z hodin fyziky matně vybavuje, že termodynamika souvisí s parním strojem. Vnímavějším vytane na mysli Carnotův cyklus či první a druhá věta termodynamická. Tím se dostáváme k hranicím poznání, neboť popularizace fyziky se věnuje převážně mnohem „atraktivnějším“ tématům souvisejícím s vesmírem.
Peter Atkins se rozhodl o termodynamice napsat knihu pro pokud možno nejširší okruh čtenářů. Odvážný, ale chvályhodný, krok. Svoji knihu přiléhavě nazval „Čtyři zákony, které řídí vesmír“, byť je nutno dodat, že toto konstatování je pohled na poznání člověka v daném čase. Člověk potřebuje vlastnosti a chování přírody formulovat pomocí zákonitostí, aby si tak usnadnil jejich pochopení. Snaží se celek popsat formou diskrétních formulací – zákonů –, aby u některých z nich po čase zjistil, že to nejsou diskrétní entity, ale velmi související a provázané skutečnosti, a v mnoha případech jde o paralelní popis a definici jednoho a toho samého.
Termodynamika v tomto slova smyslu spatřila světlo světa v 19. století, kdy vyvstala potřeba porozumět principům jevů, které zprvu měly ryze praktický a technický charakter v podobě parních strojů. Potřeba zvýšit jejich účinnost stojí za zrodem termodynamiky. Fyzikové brzo zjistili, že zákonitosti termodynamiky neplatí jen pro ocelové oře, nýbrž že jde o obecné fyzikální principy platné v celém známém universu.
Atkins čtenáře s těmito zákony seznamuje a odkrývá jejich význam. Při tom se odpoutává od umouněných mašin 19. století a dotýká se technologií, jako jsou tepelná čerpadla, či naznačuje význam termodynamiky v oblasti fyzikální chemie a chemického inženýrství.
Kniha je věnována čtyřem zákonům termodynamiky, z nichž dva (poněkud nelogicky v češtině nazývány jako První a Druhá věta termodynamiky) bývají součástí školních osnov, zatímco Nultý a Třetí zákon bývají občas jsou prezentovány spíše jen okrajově a mnohdy jim ani není přiřazen status fyzikálního zákona. Členění knihy čtyřem zákonům odpovídá kniha je rozdělena do kapitol věnovaným jednotlivým zákonům.
Nultý zákon v podstatě zavádí pojem teploty a říká, že teplota všech systémů, které se nacházejí v termodynamické rovnováze, je stejná. První zákon je svým způsobem vyjádřením zákona zachování energie a zavádí pojem vnitřní energie. Druhý zákon zavádí veličinu entropie a spolu s ní popisuje nevratné termodynamické děje, které mohou probíhat pouze jedním směrem. Takovým dějem je například samovolný přechod tepla z teplejšího tělesa na chladnější, který opačným směrem samovolně nikdy nemůže nastat. Třetí zákon, zjednodušeně řečeno, říká, že není možno dosáhnout nulové termodynamické teploty.
Atkins při popisu termodynamiky ctí chronologii jejího rozvoje, tzn. že popisuje její spojitost s tepelnou technikou 19. století, ale vzápětí zdůrazňuje její propojení se statistickou fyzikou, v níž lze hledat a nalézt fyzikální podstatu tepelné energie, charakteristiku jejího „proudění“ coby analogie proudění tekutin, fyzikální podstatu teploty či entropie.
Atkins nezapomíná na další významné termodynamické veličiny, jako jsou entalpie či Gibbsova energie, které však není snadné pochopit, neboť mají pouze přenesený abstraktní význam využitelný především ve výpočtech, např. ve fyzikální chemii.
Lze konstatovat, že autor do relativně malého počtu stran směstnal maximum informací. V duchu tématu lze uvést, že „informační entropie“ toho textu je velmi nízká. Paradoxně snaha o takové zahuštění textu jej činí pro mnohé čtenáře relativně náročným. Knize by určitě prospělo přidání několika desítek stran a rozvolnění výkladu. Přesto si najde své čtenáře a pro mnohé z nich bude dokonce jen povrchním popisem této problematiky. Podobně jako fyzika obecně se ani termodynamika nedá vysvětlit vyčerpávajícím způsobem, aniž by nebyl použit její matematický aparát.
Jako drobný „podraz“ na čtenářích cítím skutečnost, že autor se jen velmi málo věnuje propojení termodynamiky s kosmologií, které přitom naznačuje v titulu knihy.
Přesto všechno je to mimořádná kniha už jen tím, že existuje. Všem zájemcům o fyziku ji doporučuji, protože zabývat se fyzikou s obcházením termodynamiky by byl velký prohřešek.

Komentáře (0)