Onverwachte verbanden in natuurkunde

Laten we, om het begrip entropie te begrijpen, eens kijken naar het volgende voorbeeld. We hebben vier rode en vier blauwe ballen, die we willen opbergen in een rechthoekige opbergdoos. De doos bestaat uit twee helften, die elk verdeeld zijn in vier compartimenten. Wie van orde en structuur houdt, zal de ballen waarschijnlijk opbergen zoals in figuur 3: de vier rode ballen in de ene helft en de vier blauwe in de andere.

De natuur is interessant omdat ze dynamisch is. In een heelal waarin niets beweegt, waar alles altijd in dezelfde toestand verkeert, zou weinig interessante natuurkunde te doen zijn. Sterker nog: in zo’n heelal zouden überhaupt geen mensen zijn om de natuur te bestuderen! Wij bestaan omdat in de zon kernfusie plaatsvindt, die de aarde van licht en warmte voorziet. De zon bestaat op haar beurt omdat een grote wolk van gas en stof onder de invloed van de zwaartekracht ineenstortte en zo een ster vormde. Die gas- en stofwolk ontstond weer uit de restanten van ontplofte oudere sterren, en uiteindelijk ontstond deze hele brij van gas, stof en sterren zo’n veertien miljard jaar geleden uit een enorme ontploffing die we de oerknal noemen.

Waarom stroomt een gasfles wel leeg maar nooit vol? Waarom koelt een kop thee wel vanzelf af, maar wordt de thee nooit vanzelf warm? In dit dossier wordt de cruciale rol die het begrip entropie bij dergelijke vragen speelt, in acht korte artikelen uitgelegd.