-תרמודינמיקה-
בתחום התרמודינמיקה, לודוויג בולצמן הצליח להסביר מספר תופעות ביחס לחילופי אנרגיות במערכות גזים המבוססות על האנרגיות הקינטיות של תסיסה של המולקולות. תיאוריה כזו הייתה גם איחוד של עבודה שנעשתה בעבר על ידי גוטפריד לייבניץ, סדית קרנו ו רודולף קלאוזיוס. השאלה הייתה להבין איך התרחשו חילופי האנרגיה ומה קרה בתהליך הזה.
שדית קרנו אמרה שלחום יש כיוון, זרימה וזרימה זו הייתה מהמערכת עם הטמפרטורה הגבוהה ביותר עבור זה עם טמפרטורה נמוכה יותר, מושגים כאלה הם אלה שהיו בשימוש ביצירת מנועי חום במאה ה-19. רודולף קלאוזיוס אמר כי "לכל מערכת תרמודינמית האנרגיה שלה מתפוגגת עם חלוף הזמן, מושג שהוא כינה אנטרופיה, במילים אחרות, האנטרופיה תמיד עולה עם הזמן.
אבל מהי אנטרופיה? דרך פשוטה להבין מהי אנטרופיה...
דמיינו ספל מלא בקפה חם, ואתם משאירים אותו על השולחן וממתינים כמה דקות. שעות, כשהוא נוגע שוב בספל, הוא מבין שלא היה חם כמו קודם, כלומר, החום התפזר בסביבה. באופן אנלוגי, אנו אומרים שהספל הגיע לשיווי משקל תרמי עם הסביבה. אנטרופיה, אנו יכולים לומר, היא כמות המודדת את אי הסדר של המערכת, או חוסר הארגון שלה, כמו בדוגמה שהובאה... החום התרכז בנקודה מסוימת (ספל) ואז התפשט לסביבה.
עם שני המושגים הללו שנוסחו על ידי רודולף קלאוזיוס וסדית קרנו, לבולצמן הייתה הפרשנות הבאה לגבי החוק השני של התרמודינמיקה (אנטרופיה). בולצמן אמר שכדי להבין טוב יותר את האנטרופיה עלינו להבין טוב יותר את העולם המיקרוסקופי, כיצד מולקולות גז מתנהגות בטמפרטורות נמוכות וגבוהות.
כשראה זאת, בולצמן למד הרבה והגיע למסקנה שכדי להיות מסוגל להבין את הפיזיקה של מולקולות הגז, ניתן היה לצפות שנצטרך לנתח מולקולה אחר מולקולה, משהו בלתי נתפס! אי אפשר לעשות מחקר בצורה כזו, אז בולצמן הבין שכדי להבין את הפיזיקה מאחורי מולקולות הגז הוא יצטרך לנטוש את הוודאות (דטרמיניזם) ולאמץ הסתברות וסטטיסטיקה. (סטוכסטי) להיות מסוגל להבין כמכלול, את תנועות מולקולות של גז. המשוואה המתארת את הגילוי הזה כתובה כעת על מצבתו לכבודו.
S- אנטרופיה; k- קבוע בולצמן; W- הסתברות
סרטון ערוך וכתוביות, נלקח מתוך סרט תיעודי של ה-BBC "Order and Disorder, The History of Energy"