Ist die Gesamtmenge der Materie und Energie immer gleich? - Der Wissenschaftswahn - page 45

Das Perpetuum Mobile und der zweite Hauptsatz der
Thermodynamik
Vom Beginn der modernen Naturwissenschaft an galt, dass ein Perpetuum Mobile prin-
zipiell nicht möglich sei. Galilei verkündete es, und die meisten anderen Väter der Physik
folgten ihm darin. [133] Rudolf Clausius gab diesem Verbot im neunzehnten Jahrhundert
eine neue Formulierung in Gestalt des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, der be-
sagt, dass Wärme nicht spontan von etwas Kühlerem zu etwas Wärmerem fließt. Wärme
fließt anders gesagt nicht »bergauf«, solange keine Energie zugeführt wird. [134]
Die Thermodynamik ist ein Forschungsgebiet, das im Zusammenhang mit den Damp-
fmaschinen entstand, und wie der Name schon sagt, befasst sie sich hauptsächlich mit
Wärme. Der zweite Hauptsatz wurde jedoch schon bald auf andere Energieformen aus-
geweitet. Ganz allgemein besagt dieses Gesetz, dass Energie immer »abwärts« fließt,
von höherer zu niedrigerer Temperatur, etwa wie Wasser, das immer abwärts fließt
und dabei zum Beispiel ein Wasserrad antreiben kann. Die Menge des Wassers ändert
sich nicht, während es das Mühlrad antreibt, aber seine Fähigkeit, dieses Mühlrad an-
zutreiben, hat es am Ende des Weges verloren. Zudem wird nur ein Teil der Energie des
fallenden Wassers genutzt und vom Mühlrad in Arbeit umgewandelt. Ein Teil der Energie
geht durch Reibung und als Wärme verloren - keine Maschine hat einen Wirkungsgrad
von 100 Prozent.
Aus thermodynamischer Sicht sind Maschinen Energiekonverter, und es wird immer
nur ein Teil der zugeführten Energie in Arbeit umgesetzt. Der Rest geht verloren, strahlt
als Wärme in die Umgebung. Dieser Wärmeverlust wird als Entropie gemessen. Entropie
ist also die Menge Energie, die in einer Maschine oder bei sonstigen thermodynamis-
chen Prozessen nicht zur Arbeit genutzt werden kann. Abstrakter formuliert, besagt
der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, dass spontane Naturprozesse eine Zunahme
der Entropie bedingen. Und im nächsten Schritt besagt er, dass die Entropie in einem
geschlossenen System zunimmt oder gleich bleibt, aber niemals abnimmt. Diese Zun-
ahme der Entropie macht die Zeit zu einem Pfeil und bedeutet, dass spontane Prozesse
aus thermodynamischer Sicht stets »abwärts« verlaufen.
Durch die Ausweitung des zweiten Hauptsatzes auf das gesamte Universum musste
der Eindruck entstehen, das Universum sei wie eine Maschine, der der Treibstoff aus-
geht. Die Entropie würde immer weiter zunehmen, bis schließlich ewiger Stillstand im
gesamten Universum herrschen würde. William Thomson beschrieb diesen Zustand 1852
als einen »Zustand von universaler Ruhe und universalem Tod«. [135]