שינויים

'''החוק השני של התרמודינמיקה'''  הוא חוק הקובע כי לכל מערכת פיזיקלית יש תכונה הנקראת [[אנטרופיה]]  וכי במערכת סגורה שאינה בשיווי משקל האנטרופיה נוטה לגדול במשך הזמן, ומגיעה לערך מקסימלי בשיווי משקל. ניסוח אחר הוא כי במערכת סגורה, כמות [[אקסרגיה|האנרגיה החופשית לביצוע פעולה]], תלך ותרד עם הזמן. יש רבים הטוענים כי החוק הפיזיקלי הוא ביטוי של חוק כללי יותר, בדבר גידול באנטרופיה גם במונחי מידע.  

'''החוק השני של התרמודינמיקה'''  הוא חוק הקובע כי לכל מערכת פיזיקלית יש תכונה הנקראת [[אנטרופיה]]  וכי במערכת סגורה שאינה בשיווי משקל האנטרופיה נוטה לגדול במשך הזמן, ומגיעה לערך מקסימלי בשיווי משקל. ניסוח אחר הוא כי במערכת סגורה, כמות [[אקסרגיה|האנרגיה החופשית לביצוע פעולה]], תלך ותרד עם הזמן. יש רבים הטוענים כי החוק הפיזיקלי הוא ביטוי של חוק כללי יותר, בדבר גידול באנטרופיה גם במונחי מידע.  

מקורו של החוק הוא במאמר משנת 1824 מאת הפיזיקאי הצרפתי סדאי קורונו "הרהורים על הכוח המניע של האש" (Reflections on the Motive Power of Fire), שהביעה את הדעה כי הכוח המניע (עבודה) נובע מהזרימה של הכוח הקלורי (חום) מגוף חם לגוף קר. במונחים פשוטים, החוק השני הוא ביטוי לעובדה שעל פני זמן (אם מתעלמים מהשפעות כמו גראוויטציה עצמית) הפרשים בטמפרטורה, לחץ וצפיפות נוטים להגיע לאיזון במערכת פיזיקלית מבודדת מהעולם החיצון (כלומר שאין אליה כניסה של חומר או אנרגיה מבחוץ). אנטרופיה היא אמת מידה עד כמה התקדם תהליך זה של השתוות.  

מקורו של החוק הוא במאמר משנת 1824 מאת הפיזיקאי הצרפתי סדאי קורונו "הרהורים על הכוח המניע של האש" (Reflections on the Motive Power of Fire), שהביעה את הדעה כי הכוח המניע (עבודה) נובע מהזרימה של הכוח הקלורי (חום) מגוף חם לגוף קר. במונחים פשוטים, החוק השני הוא ביטוי לעובדה שעל פני זמן (אם מתעלמים מהשפעות כמו גרביטציה עצמית) הפרשים בטמפרטורה, לחץ וצפיפות נוטים להגיע לאיזון במערכת פיזיקלית מבודדת מהעולם החיצון (כלומר שאין אליה כניסה של חומר או אנרגיה מבחוץ). אנטרופיה היא אמת מידה עד כמה התקדם תהליך זה של השתוות.  

ישנן גרסאות רבות של החוק השני, ויש להן השלכות שונות. רבות מהן קשורות לנושא של [[אי הופכיות בזמן]], או הכיווניות של חץ הזמן, בטבע. השפעות נוספות של החוק היא על התחום של יעילות מנועים וניצולת אנרגיה ואסטרונומיה. ייתכן ויש לחוק השפעות נוספות בתחומים נוספים. בתחום המידע לדוגמה [[אנטרופיית מידע]] מהווה מושג מרכזי בהתפתחות של [[תורת המידע]]. בתחום של [[מערכות מורכבות]] פתוחות או [[מערכת מפזרת|מערכות דיאספטיות]], השפעת החוק עשויה לכלול תאור של מערכות אקלים מורכבות. בתחום הביולוגי יש טענה כי החוק משחק תפקיד חשוב יותר מאשר חוקי [[אבולוציה|האבולוציה]] בתור תנאי הכרחי (אך לא מספיק) לחיים, ויש לו כנראה גם השלכות גם על הניתוח הכלכלי.  

ישנן גרסאות רבות של החוק השני, ויש להן השלכות שונות. רבות מהן קשורות לנושא של [[אי הופכיות בזמן]], או הכיווניות של חץ הזמן, בטבע. השפעות נוספות של החוק היא על התחום של יעילות מנועים וניצולת אנרגיה ואסטרונומיה. ייתכן ויש לחוק השפעות נוספות בתחומים נוספים. בתחום המידע לדוגמה [[אנטרופיית מידע]] מהווה מושג מרכזי בהתפתחות של [[תורת המידע]]. בתחום של [[מערכות מורכבות]] פתוחות או [[מערכת מפזרת|מערכות דיאספטיות]], השפעת החוק עשויה לכלול תיאור של מערכות אקלים מורכבות. בתחום הביולוגי יש טענה כי החוק משחק תפקיד חשוב יותר מאשר חוקי [[אבולוציה|האבולוציה]] בתור תנאי הכרחי (אך לא מספיק) לחיים, ויש לו כנראה גם השלכות גם על הניתוח הכלכלי.  

==ניסוחים שונים של החוק והתפתחות המושג==

==ניסוחים שונים של החוק והתפתחות המושג==

נסתכל במערכת מבודדת, כלומר חומר ואנרגיה לא חוצים את גבולות המערכת. במערכת זאת יש שני תאים, עם מחיצה ביניהם. בתא הימני שני כדורים בצבע שחור ובשמאלי שני כדורים בצבע אדום. כדורים אלה מייצגים מולקולות של גז או נוזל, כך שיש להם מהירות עצמית כלשהי. אם הם נייחים לגמרי פרוש הדבר טמפרטורה של האפס המוחלט. נסיר את המחיצה, וניתן לכדורים להתערבב בחופשיות למשך זמן מה, (בכדורים אמיתיים אנו יכולים לבצע זאת על ידי טלטול כל המערכת בצורה מקרית). כעבור זמן נוריד מחדש את המחיצה בין שני התאים. אם אנו מבדילים בין הכדורים, נוכל לקבל 16 אפשרויות.

נסתכל במערכת מבודדת, כלומר חומר ואנרגיה לא חוצים את גבולות המערכת. במערכת זאת יש שני תאים, עם מחיצה ביניהם. בתא הימני שני כדורים בצבע שחור ובשמאלי שני כדורים בצבע אדום. כדורים אלה מייצגים מולקולות של גז או נוזל, כך שיש להם מהירות עצמית כלשהי. אם הם נייחים לגמרי פרוש הדבר טמפרטורה של האפס המוחלט. נסיר את המחיצה, וניתן לכדורים להתערבב בחופשיות למשך זמן מה, (בכדורים אמיתיים אנו יכולים לבצע זאת על ידי טלטול כל המערכת בצורה מקרית). כעבור זמן נוריד מחדש את המחיצה בין שני התאים. אם אנו מבדילים בין הכדורים, נוכל לקבל 16 אפשרויות.

כל כדור יכול להיות בכל תא - הכדור הראשון יכול להיות בתא ימין או בתא שמאל. הכדור השני יכול גם הוא להיות או בתא הימני או בשמאלי (ונקבל 4 אפשרויות), וכך הלאה עד 2 בחזקת 4 אפשרויות (כל כדור מכפיל את מספר האפשרויות) וסה"כ נקבל 16 מיקרו מצבים. מתוך מיקרו מצבים אלה רק 2 אפשרויות הן "מסודרות" - כלומר שכל הכדורים מאותו הצבע הינם באותו הצד: שני השחורים בתא הימני ושני האדומים בצד השמאלי או להפך. אם נגיד שהסיכוי של כל כדור להיות בתוך כל תא הינו זהה. אזי נקבל סיכוי של  2/16 , או 1/8 לקבל סידור "מסודר".  

כל כדור יכול להיות בכל תא - הכדור הראשון יכול להיות בתא ימין או בתא שמאל. הכדור השני יכול גם הוא להיות או בתא הימני או בשמאלי (ונקבל 4 אפשרויות), וכך הלאה עד 2 בחזקת 4 אפשרויות (כל כדור מכפיל את מספר האפשרויות) וסה"כ נקבל 16 מיקרו מצבים. מתוך מיקרו מצבים אלה רק 2 אפשרויות הן "מסודרות" - כלומר שכל הכדורים מאותו הצבע הינם באותו הצד: שני השחורים בתא הימני ושני האדומים בצד השמאלי או להפך. אם נגיד שהסיכוי של כל כדור להיות בתוך כל תא הינו זהה. אזי נקבל סיכוי של  2/16, או 1/8 לקבל סידור "מסודר".  

בצורה דומה , אם בכל צד יש 10 כדורים, אזי מספר הסידורים האפשרי הינו 2 בחזקת 20. או בערך מיליון סידורים. מתוכם רק שניים הם "מסודרים". כלומר הסיכוי לקבל "סדר ספונטני" ירד לבערך 1 לחצי מיליון. אם ניקח 10,001 כדורים, (הרבה פחות ממספר המולקולות או אפילו ממספר גרגרי החול בתוך כוס קטנה), נקבל סיכוי אחד לחלק ל 2 בחזקת 10000, שזה מספר קטן כל כך, שקשה מאוד לדמיין אותו אפילו (נגיד, כמו לזכות בטוטו במשך 500 הגרלות ברציפות). מכאן קל להבין, שלמרות שטכנית, ניתן להכניס עוגה קרה לתנור חם ולהוציא אותה קרה יותר, או לערבב גרגרי מלח וסוכר ולקבל אותם חזרה בצורה מסודרת, מעשית, הסיכוי לזה הוא פשוט אפסי.

בצורה דומה, אם בכל צד יש 10 כדורים, אזי מספר הסידורים האפשרי הינו 2 בחזקת 20. או בערך מיליון סידורים. מתוכם רק שניים הם "מסודרים". כלומר הסיכוי לקבל "סדר ספונטני" ירד לבערך 1 לחצי מיליון. אם ניקח 10,001 כדורים, (הרבה פחות ממספר המולקולות או אפילו ממספר גרגרי החול בתוך כוס קטנה), נקבל סיכוי אחד לחלק ל 2 בחזקת 10000, שזה מספר קטן כל כך, שקשה מאוד לדמיין אותו אפילו (נגיד, כמו לזכות בטוטו במשך 500 הגרלות ברציפות). מכאן קל להבין, שלמרות שטכנית, ניתן להכניס עוגה קרה לתנור חם ולהוציא אותה קרה יותר, או לערבב גרגרי מלח וסוכר ולקבל אותם חזרה בצורה מסודרת, מעשית, הסיכוי לזה הוא פשוט אפסי.

===הרחבת המושג===

===הרחבת המושג===

בשנת 1909 פרסם המתמטיקאי היווני-גרמני קונסטנטין קרתיאודורי (Constantin Carathéodory) את עבודותו -[http://neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/caratheodory_-_thermodynamics.pdf Investigations on the Foundations of Thermodynamics].  

בשנת 1909 פרסם המתמטיקאי היווני-גרמני קונסטנטין קרתיאודורי (Constantin Carathéodory) את עבודתו -[http://neo-classical-physics.info/uploads/3/0/6/5/3065888/caratheodory_-_thermodynamics.pdf Investigations on the Foundations of Thermodynamics].  

בעבודה זו הוא ניסח את חוקי התרמודינמיקה באופן אקסיומטי, באמצעות שימוש במושגים מכאניים בלבד ותוך שימוש בתאוריית ה-differential forms של המתמטיקאי הגרמני Johann Friedrich Pfaff. הוא ביטא את החוק השני של התרמודינמיקה באמצעות האקסיומה הבא:

בעבודה זו הוא ניסח את חוקי התרמודינמיקה באופן אקסיומטי, באמצעות שימוש במושגים מכאניים בלבד ותוך שימוש בתאוריית ה-differential forms של המתמטיקאי הגרמני Johann Friedrich Pfaff. הוא ביטא את החוק השני של התרמודינמיקה באמצעות האקסיומה הבא:

{{ציטוט|תוכן=כאשר מערכת מבודדת מבצעת תהליך לאחר הסרה של סדרת חסמים פנימיים, היא תגיע למצב יחיד של שיווי משקל: מצב זה של שיווי משקל הוא בלתי תלוי בסדר שבו הוסרו החסמים}}<ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Henry_Keenan Joseph Henry Keenan in Wikipedia]</ref><ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/George_N._Hatsopoulos George N. Hatsopoulos in Wikipedia]</ref>

{{ציטוט|תוכן=כאשר מערכת מבודדת מבצעת תהליך לאחר הסרה של סדרת חסמים פנימיים, היא תגיע למצב יחיד של שיווי משקל: מצב זה של שיווי משקל הוא בלתי תלוי בסדר שבו הוסרו החסמים}}<ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Henry_Keenan Joseph Henry Keenan in Wikipedia]</ref><ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/George_N._Hatsopoulos George N. Hatsopoulos in Wikipedia]</ref>

ניסוח נוסף התפרסם על ידי Kestin בשנת 1966 שכינה זאת the Unified Principle of Thermodynamics העקרון המאחד של התרמודינמיקה. <ref>Kestin, J. A Course in Thermodynamics: Blaisdell; 1966.</ref>  

ניסוח נוסף התפרסם על ידי Kestin בשנת 1966 שכינה זאת the Unified Principle of Thermodynamics העיקרון המאחד של התרמודינמיקה. <ref>Kestin, J. A Course in Thermodynamics: Blaisdell; 1966.</ref>  

חשיבות הניסוחים האלה היא שבניגוד לניסוחים קודמים יותר הניסוח הזה מכתיב מצב סופי לכל התהליכים הסופיים, כלומר לא רק אומר מה מערכות לא מסוגלות לעשות אלא מה מערכות יעשו בסופו של דבר.  

חשיבות הניסוחים האלה היא שבניגוד לניסוחים קודמים יותר הניסוח הזה מכתיב מצב סופי לכל התהליכים הסופיים, כלומר לא רק אומר מה מערכות לא מסוגלות לעשות אלא מה מערכות יעשו בסופו של דבר.  

ב-1994 הציעו אריק שניידר וג'יימס קיי (בעקבות Kestin) ניסוח מחודש של החוק שמתאים לתהליכים שרחוקים משיווי משקל.<ref name="Schneider_Kay_1994"/>  

ב-1994 הציעו אריק שניידר וג'יימס קיי (בעקבות Kestin) ניסוח מחודש של החוק שמתאים לתהליכים שרחוקים משיווי משקל.<ref name="Schneider_Kay_1994"/>  

{{ציטוט|תוכן =העקרון התרמודינמי שמנהל את ההתנהגות של מערכות הוא שכאשר הן מורחקות משיווי משקל, הן ישתמשו בכל הערוצים הזמינים כדי להתנגד לגרדיאנטים המיושמים. כאשר הגרדאגינט המיושם גדל, כך גדלה גם היכולת של המערכת להתנגד לתנועה רחוקה יותר משיווי המשקל}}

{{ציטוט|תוכן =העיקרון התרמודינמי שמנהל את ההתנהגות של מערכות הוא שכאשר הן מורחקות משיווי משקל, הן ישתמשו בכל הערוצים הזמינים כדי להתנגד לגרדיאנטים המיושמים. כאשר הגרדיאנט המיושם גדל, כך גדלה גם היכולת של המערכת להתנגד לתנועה רחוקה יותר משיווי המשקל}}

שניידר וקיי טוענים כי כאשר מעלים את הגרדיאנט - לדוגמה את הפרש הטמפרטורה בין שני מאגרים -  המערכת שמושפעת מהגרדיאנט הזה וכתוצאה מכך נמצאת במרחק משיווי משקל תרמודינמי, מוצאת דרכים כדי להקטין את הגרדיאנט , ודרכים אלה הופכת יותר ויותר יעילות ככל שהגרדיאנט גדל.  

שניידר וקיי טוענים כי כאשר מעלים את הגרדיאנט - לדוגמה את הפרש הטמפרטורה בין שני מאגרים -  המערכת שמושפעת מהגרדיאנט הזה וכתוצאה מכך נמצאת במרחק משיווי משקל תרמודינמי, מוצאת דרכים כדי להקטין את הגרדיאנט, ודרכים אלה הופכת יותר ויותר יעילות ככל שהגרדיאנט גדל.  

הם מדגימים את ההגדרה שלהם באמצעות תא ברנארד Bénard cell - כאשר מגדילים את הפרשי הטמפרטורה בין מאגר חם למאגר קר הנוזל באמצע מפתח "תאי זרימה", ותאים אלה (שהם מבנים מסודרים יותר) מגדילים את הקצב הבזבוז או הפיזור של האנרגיה וכן את קצב ההרס של ה[[אקסרגיה]]. כמו כן התאים עצמם הם אזורים איזותרמיים כלומר בתוכם יש טמפרטורה אחידה, מפל הטמפרטורות מתקיים רק בשכבות הגבול שהופכות יותר ויותר דקות. אם רוצים להגדיל את הפרשי הטמפרטורה בין המאגר החם והקר יש צורך להשקיע יותר ויותר עבודה כדי לבצע דבר זה (היות ומערכת הופכת יעילה יותר בהשוואת הטמפרטורות ביניהם). הם מראים כי קצב הבזבוז של החום, קצב ייצור האנטרופיה במערכת וקצב ההרס של ה[[אקסרגיה]] גדלים כולם ככל שעוצמת הגרדיאנט עולה, והם עולים בקצב הולך ומתחזק ככל שהגרדיאנט גדל. הופעת המבנה המסודר (תאי ברנארד) החל מגרדיאנט מסויים, מגדילה את קצב הבזבוז של חום והאקסרגיה בכל גרדיאנט נתון, וזאת בהשוואה לקצב הפיזור ללא נוכחות של תאי ברנארד.

הם מדגימים את ההגדרה שלהם באמצעות תא ברנארד Bénard cell - כאשר מגדילים את הפרשי הטמפרטורה בין מאגר חם למאגר קר הנוזל באמצע מפתח "תאי זרימה", ותאים אלה (שהם מבנים מסודרים יותר) מגדילים את הקצב הבזבוז או הפיזור של האנרגיה וכן את קצב ההרס של ה[[אקסרגיה]]. כמו כן התאים עצמם הם אזורים איזותרמיים כלומר בתוכם יש טמפרטורה אחידה, מפל הטמפרטורות מתקיים רק בשכבות הגבול שהופכות יותר ויותר דקות. אם רוצים להגדיל את הפרשי הטמפרטורה בין המאגר החם והקר יש צורך להשקיע יותר ויותר עבודה כדי לבצע דבר זה (היות ומערכת הופכת יעילה יותר בהשוואת הטמפרטורות ביניהם). הם מראים כי קצב הבזבוז של החום, קצב ייצור האנטרופיה במערכת וקצב ההרס של ה[[אקסרגיה]] גדלים כולם ככל שעוצמת הגרדיאנט עולה, והם עולים בקצב הולך ומתחזק ככל שהגרדיאנט גדל. הופעת המבנה המסודר (תאי ברנארד) החל מגרדיאנט מסויים, מגדילה את קצב הבזבוז של חום והאקסרגיה בכל גרדיאנט נתון, וזאת בהשוואה לקצב הפיזור ללא נוכחות של תאי ברנארד.

==מבנים מפזרים==

==מבנים מפזרים==

{{הפניה לערך מורחב|מערכת מפזרת}}

{{הפניה לערך מורחב|מערכת מפזרת}}

מערכת תרמודינמית סגורה, שואפת כאמור לשיווי משקל. ב"שיווי משקל" הכונה לכך שהחום (לדוגמה) על פני כל המערכת מפוזר באופן אחיד, ואין הפרשי חום הין חלקים שונים של המערכת (נובע מכך גם שלא ניתן לקיים עבודה במערכת ללא מקור אנרגיה חיצוני).  

מערכת תרמודינמית סגורה, שואפת כאמור לשיווי משקל. ב"שיווי משקל" הכוונה לכך שהחום (לדוגמה) על פני כל המערכת מפוזר באופן אחיד, ואין הפרשי חום הין חלקים שונים של המערכת (נובע מכך גם שלא ניתן לקיים עבודה במערכת ללא מקור אנרגיה חיצוני).  

במערכות תרמודינמיות פתוחות, לעומת זאת, שטף של אנרגיה ו/או של חומר זורם דרך גבולות המערכת. מערכות אלה נמצאות במרחק מסויים משיווי משקל (לדוגמה יש בתוכן הפרשי טמפרטורה), והן שומרות על צורה או על מבנה על ידי פיזור מתמשך של אנרגיה. משום כך מערכות אלה קרויות '''dissipative structures''' או '''"מבנים מפזרים"'''. מערכות אלה נחקרו על ידי הפיזיקאי הבלגי [[איליה פריגוגין]] (Ilya Prigogine) ועמיתיו, מחקר שזיכה את פריגוגין בפרס נובל לכימיה בשנת 1977.  

במערכות תרמודינמיות פתוחות, לעומת זאת, שטף של אנרגיה ו/או של חומר זורם דרך גבולות המערכת. מערכות אלה נמצאות במרחק מסויים משיווי משקל (לדוגמה יש בתוכן הפרשי טמפרטורה), והן שומרות על צורה או על מבנה על ידי פיזור מתמשך של אנרגיה. משום כך מערכות אלה קרויות '''dissipative structures''' או '''"מבנים מפזרים"'''. מערכות אלה נחקרו על ידי הפיזיקאי הבלגי [[איליה פריגוז'ין]] (Ilya Prigogine) ועמיתיו, מחקר שזיכה את פריגוז'ין בפרס נובל לכימיה בשנת 1977.  

פריגוגין הראה כי מבנים מפזרים יכולים לשמור על מצב-יציב במשך זמן ממושך שבו מתקיימת אנטרופיה נמוכה באופן מקומי. דבר זה מוביל להגדלת האנטרופיה במערכת הכללית יותר (שמכילה את המבנה המפזר), בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה. מערכות מסודרות לא חיות (כמו תאי זרימה, סופות טורנדו, ולייזרים) וכן מערכות חיות (כמו תאים, יצורים חיים או מערכות אקולוגיות) תלוית בזרימת אנרגיה אל ומתוך המעטפת של המערכת כדי לשמור על הארגון הפנימי שלהן ולשמור על המצב האנטרופי הנמוך שלהן.  

פריגוז'ין הראה כי מבנים מפזרים יכולים לשמור על מצב-יציב במשך זמן ממושך שבו מתקיימת אנטרופיה נמוכה באופן מקומי. דבר זה מוביל להגדלת האנטרופיה במערכת הכללית יותר (שמכילה את המבנה המפזר), בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה. מערכות מסודרות לא חיות (כמו תאי זרימה, סופות טורנדו, ולייזרים) וכן מערכות חיות (כמו תאים, יצורים חיים או מערכות אקולוגיות) תלוית בזרימת אנרגיה אל ומתוך המעטפת של המערכת כדי לשמור על הארגון הפנימי שלהן ולשמור על המצב האנטרופי הנמוך שלהן.  

התאור הרשמי של פריגוגין מוגבל לסביבה של מצבים קרובים לשיווי משקל. דבר זה נובע מכך שהניתוח שלו תלוי בהתפשטות לינארית של פונקציית האנטרופיה בשיווי משקל. דבר מהווה מגבלה רצינית ליישום התאוריה שלו ממערכות מורכבות יותר כמו מערכות חיות או מערכות כלכליות, שיש בהן כמות נמוכה יותר של אנטרופיה ולכן הן רחוקות יותר משיווי משקל.

התיאור הרשמי של פריגוז'ין מוגבל לסביבה של מצבים קרובים לשיווי משקל. דבר זה נובע מכך שהניתוח שלו תלוי בהתפשטות לינארית של פונקציית האנטרופיה בשיווי משקל. דבר מהווה מגבלה רצינית ליישום התאוריה שלו ממערכות מורכבות יותר כמו מערכות חיות או מערכות כלכליות, שיש בהן כמות נמוכה יותר של אנטרופיה ולכן הן רחוקות יותר משיווי משקל.

==החוק השני וחץ הזמן==

==החוק השני וחץ הזמן==

==יישומים של החוק==

==יישומים של החוק==

את החוק השני של התרמודינמיקה ניתן להחיל על מערכות שיש בהן מעורבות של חומר ואנרגיה (כמו מפעל , תא חי, גוף האדם , כדור הארץ או הייקום כולו), וכן בהקשר של מערכות שיש בהן מידע (כמו ספר, תא חי וכו').

את החוק השני של התרמודינמיקה ניתן להחיל על מערכות שיש בהן מעורבות של חומר ואנרגיה (כמו מפעל, תא חי, גוף האדם, כדור הארץ או הייקום כולו), וכן בהקשר של מערכות שיש בהן מידע (כמו ספר, תא חי וכו').

מסקנה אחת מהחוק השני של התרמודינמיקה, השייכת לקוסמולוגיה ולפילוסופיה, היא שבשלב מסוים היקום כולו יגיע לשיווי-משקל תרמודינמי מוחלט בכל חלקיו ולא ייתכן שום שינוי בו. דבר זה נקרא "המוות התרמודינמי של הייקום".  

מסקנה אחת מהחוק השני של התרמודינמיקה, השייכת לקוסמולוגיה ולפילוסופיה, היא שבשלב מסוים היקום כולו יגיע לשיווי-משקל תרמודינמי מוחלט בכל חלקיו ולא ייתכן שום שינוי בו. דבר זה נקרא "המוות התרמודינמי של הייקום".  

===השלכות החוק על הכלכלה ===

===השלכות החוק על הכלכלה ===

{{הפניה לערך מורחב|מודל זרמים ומאגרים}}

{{הפניה לערך מורחב|מודל זרמים ומאגרים}}

על פי [[כלכלה נאו קלאסית|התאור הנאו-קלאסי]], המערכת הכלכלית  עובדת בשני מעגלים סגורים – עבודה מוחלפת במוצרים בין יצרנים לבין צרכנים שפועלים בשוק העבודה ובשוק הסחורות. במוניחם תרמודינמיים מדובר במערכת מבודדת -  אין כניסה של חומר או אנרגיה למערכת זו.  

על פי [[כלכלה נאו קלאסית|התאור הנאו-קלאסי]], המערכת הכלכלית  עובדת בשני מעגלים סגורים – עבודה מוחלפת במוצרים בין יצרנים לבין צרכנים שפועלים בשוק העבודה ובשוק הסחורות. במונחים תרמודינמיים מדובר במערכת מבודדת -  אין כניסה של חומר או אנרגיה למערכת זו.  

בפועל, כדור הארץ מהווה מערכת תרמודינמית סגורה שזרמי אנרגיה נכנסים (אור השמש) ויוצאים (קרינת חום) אליה וחומר אינו נכנס או יוצא ממנה (בהזנחה של מטאוריטים ולווינים). ללא אנרגיה מבחוץ, כל פעילות במערכת תרמודינמית מבודדת, סופה להגיע ל"מות חום" או [[שיווי משקל תרמודינמי]] שבו לא ניתן לבצע כל עבודה (במובן הפיזיקלי) - לא יתקיימו כל תהליכי חיים, פעילות כלכלית או שינוי כלשהו בתוך המערכת. מסיבה זו, התאור הנאו קלאסי של הכלכלה סותר את החוק השני של התרמודינמיקה.  

בפועל, כדור הארץ מהווה מערכת תרמודינמית סגורה שזרמי אנרגיה נכנסים (אור השמש) ויוצאים (קרינת חום) אליה וחומר אינו נכנס או יוצא ממנה (בהזנחה של מטאוריטים ולוויינים). ללא אנרגיה מבחוץ, כל פעילות במערכת תרמודינמית מבודדת, סופה להגיע ל"מות חום" או [[שיווי משקל תרמודינמי]] שבו לא ניתן לבצע כל עבודה (במובן הפיזיקלי) - לא יתקיימו כל תהליכי חיים, פעילות כלכלית או שינוי כלשהו בתוך המערכת. מסיבה זו, התיאור הנאו קלאסי של הכלכלה סותר את החוק השני של התרמודינמיקה.  

החוקר הראשון אשר התייחס לקשר בין החוק השני של התרמודינמיקה לבין הכלכלה הוא [[פרדריק סודי]] בשנות -1920. הכלכלן [[ניקולס ג'ורג'סקיו-רוגן]] פיתח רעיונות אלה בשנות ה-70, במיוחד בספרו [[חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי (ספר)|חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי]]. בספר הוא הבחין בין זרמים לבין מאגרים וטען גם כי בגלל החוק השני של התרמודינמיקה הכלכלה עומדת בפני גבולות לצמיחה. למרות שג'ורג'סקיו-רוגן נחשב לכלכלן מכובד שתרם רבות לכלכלה הנאו קלאסית, עבודתו שלו ושל סודי לא זכו להכרה בקרב רוב הכלכלנים (מהזרם המרכזי וגם מזרמים הטרודוקסים כמו המרקסיסטים), והם התעלמו ממנה מאז ועד היום. לטענת תומכי הניתוח התרמודינמי של הכלכלה, הכלכלנים התעלמו מהניתוח התרמודינמי משום שהוא מאיים על כל ההיבטים של הניתוח הנאו קלאסי ומחייב "כתיבה מחדש" של ספרי הלימוד. הזנחה זו של המציאות הפיזיקלית בתאוריה הנאו קלאסית, באה יחד עם [[:קטגוריה:הנחות יסוד מסוות בתאוריה הנאו קלאסית|הנחות מובלעות]] נוספות בדבר [[קיום תקין של הביוספרה והחברה]].  

החוקר הראשון אשר התייחס לקשר בין החוק השני של התרמודינמיקה לבין הכלכלה הוא [[פרדריק סודי]] בשנות -1920. הכלכלן [[ניקולס ג'ורג'סקיו-רוגן]] פיתח רעיונות אלה בשנות ה-70, במיוחד בספרו [[חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי (ספר)|חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי]]. בספר הוא הבחין בין זרמים לבין מאגרים וטען גם כי בגלל החוק השני של התרמודינמיקה הכלכלה עומדת בפני גבולות לצמיחה. למרות שג'ורג'סקיו-רוגן נחשב לכלכלן מכובד שתרם רבות לכלכלה הנאו קלאסית, עבודתו שלו ושל סודי לא זכו להכרה בקרב רוב הכלכלנים (מהזרם המרכזי וגם מזרמים הטרודוקסיים כמו המרקסיסטים), והם התעלמו ממנה מאז ועד היום. לטענת תומכי הניתוח התרמודינמי של הכלכלה, הכלכלנים התעלמו מהניתוח התרמודינמי משום שהוא מאיים על כל ההיבטים של הניתוח הנאו קלאסי ומחייב "כתיבה מחדש" של ספרי הלימוד. הזנחה זו של המציאות הפיזיקלית בתאוריה הנאו קלאסית, באה יחד עם [[:קטגוריה:הנחות יסוד מסוות בתאוריה הנאו קלאסית|הנחות מובלעות]] נוספות בדבר [[קיום תקין של הביוספרה והחברה]].  

מספר כלכלנים וחוקרים, שהלכו בעקבות תלמידו של ג'ורג'סקיו-רוגן , הכלכלן [[הרמן דיילי]], המשיכו את עבודתו בעיקר בתחומי [[כלכלה אקולוגית|הכלכלה האקולוגית]] ו[[אקולוגיה תעשייתית]].  

מספר כלכלנים וחוקרים, שהלכו בעקבות תלמידו של ג'ורג'סקיו-רוגן, הכלכלן [[הרמן דיילי]], המשיכו את עבודתו בעיקר בתחומי [[כלכלה אקולוגית|הכלכלה האקולוגית]] ו[[אקולוגיה תעשייתית]].  

במאמר משנת 2006 מטעם מספר חוקרים אוסטרלים לוקח את הטענה של שניידר וקיי, הנוגעת למערכות אקולוגיות, ומשליך אותה גם למערכות כלכליות. <ref>the new entropy law and the economic process, Alan Raine, John Foster, Jason Potts ecological complexity 3, 2006, p 354-360</ref>

במאמר משנת 2006 מטעם מספר חוקרים אוסטרלים לוקח את הטענה של שניידר וקיי, הנוגעת למערכות אקולוגיות, ומשליך אותה גם למערכות כלכליות. <ref>the new entropy law and the economic process, Alan Raine, John Foster, Jason Potts ecological complexity 3, 2006, p 354-360</ref>

ניתן לחשוב על זה כך- בחדר סגור יושבים "אמא" ו"דני". דני (הכלכלה) מבשל ואוכל, אימא (הביוספרה) מביאה אוכל (פוטוסינתזה- [[ייצור ראשוני]]) ומנקה את הסירים (מיחזור חומרים כחלק מ[[מחזור ביוגאוכימי]]). הכלכלנים מסתכלים רק על דני. כשדני קטן ואמא גדולה (כאשר נפח הכלכלה קטן יחסית לביוספרה), וכשה"ארונות" מלאים (מלאי גדול של [[חומרי גלם]] ושל מערכות אקולוגיות מתפקדות), ככל שדני מבשל ואוכל יותר כך הוא נהנה יותר. אבל כאשר דני גדל, הארונות מתרוקנים ואמא הולכת ונחלשת, דני צריך להביא יותר אוכל ולשטוף יותר סירים בעצמו (יותר כסף יחליף ידיים, והכלכלנים יודיעו שהמשק צמח). לצורת הניתוח הזאת יש השלכות אפשריות רבות: לדוגמא אפשר להגיע מכאן [[גבולות לצמיחה|לחסם עליון לצמיחה]], להכרה בקשר בין צמיחה גדלה ל[[השפעות סביבתיות|הרס סביבתי]] גדל, או להיפוך תפקידים בשאלה מהן הגבולות הרצוים של המערכת הכלכלית – המערכת הכלכלית לא רק תקבע כמה סביבה תישאר (כפי שזה מתואר בתאוריה הנאו קלאסית), אלא גם המערכת הביוספרית תקבע כמה מהכלכלה תשרוד.

ניתן לחשוב על זה כך- בחדר סגור יושבים "אמא" ו"דני". דני (הכלכלה) מבשל ואוכל, אימא (הביוספרה) מביאה אוכל (פוטוסינתזה- [[ייצור ראשוני]]) ומנקה את הסירים (מיחזור חומרים כחלק מ[[מחזור ביוגאוכימי]]). הכלכלנים מסתכלים רק על דני. כשדני קטן ואמא גדולה (כאשר נפח הכלכלה קטן יחסית לביוספרה), וכשה"ארונות" מלאים (מלאי גדול של [[חומרי גלם]] ושל מערכות אקולוגיות מתפקדות), ככל שדני מבשל ואוכל יותר כך הוא נהנה יותר. אבל כאשר דני גדל, הארונות מתרוקנים ואמא הולכת ונחלשת, דני צריך להביא יותר אוכל ולשטוף יותר סירים בעצמו (יותר כסף יחליף ידיים, והכלכלנים יודיעו שהמשק צמח). לצורת הניתוח הזאת יש השלכות אפשריות רבות: לדוגמא אפשר להגיע מכאן [[גבולות לצמיחה|לחסם עליון לצמיחה]], להכרה בקשר בין צמיחה גדלה ל[[השפעות סביבתיות|הרס סביבתי]] גדל, או להיפוך תפקידים בשאלה מהן הגבולות הרצוים של המערכת הכלכלית – המערכת הכלכלית לא רק תקבע כמה סביבה תישאר (כפי שזה מתואר בתאוריה הנאו קלאסית), אלא גם המערכת הביוספרית תקבע כמה מהכלכלה תשרוד.

המערכת הכלכלית בתאור הנאו קלאסי היא גם מערכת ניוטונית, שאין לה כיווניות בזמן (בניגוד למערכת תרמודינמית). אם מקרינים סרט קצר של שני כדורי ביליארד נפגשים, אי אפשר לדעת אם מסתכלים עליו בכיוון הנכון של חץ הזמן או בכיוון ההפוך. בניגוד לכך, צפיה בסרט על כדור ביליארד שמכה ב-10 כדורים, או סרט על צלחת נשברת מתאר מערכת שמציית לחוק השני של התרמודינמיקה , ולכן קל לנו לדעת מה הכיוון של חץ הזמן.  

המערכת הכלכלית בתיאור הנאו קלאסי היא גם מערכת ניוטונית, שאין לה כיווניות בזמן (בניגוד למערכת תרמודינמית). אם מקרינים סרט קצר של שני כדורי ביליארד נפגשים, אי אפשר לדעת אם מסתכלים עליו בכיוון הנכון של חץ הזמן או בכיוון ההפוך. בניגוד לכך, צפיה בסרט על כדור ביליארד שמכה ב-10 כדורים, או סרט על צלחת נשברת מתאר מערכת שמציית לחוק השני של התרמודינמיקה, ולכן קל לנו לדעת מה הכיוון של חץ הזמן.  

התאור של הכלכלה כמערכת ניוטונית סגורה הינו דבר שיכול להראות נכון בטווח הקצר, וכמה הוא שגוי בטווח הארוך. השפעות סביבה כמו [[התחממות עולמית]], חור באוזון או הרס הביוספרה, הינן בעלות השפעה כלכלית חזקה – גם אם כפי שהכלכלה מנוסחת כיום קשה להבחין בהשפעות אלה.

התיאור של הכלכלה כמערכת ניוטונית סגורה הינו דבר שיכול להיראות נכון בטווח הקצר, וכמה הוא שגוי בטווח הארוך. השפעות סביבה כמו [[התחממות עולמית]], חור באוזון או הרס הביוספרה, הינן בעלות השפעה כלכלית חזקה – גם אם כפי שהכלכלה מנוסחת כיום קשה להבחין בהשפעות אלה.

==ראו גם==

==ראו גם==