При отсутствии обмена энергией энтропия тела может лишь увеличиваться. Так, если мы хотим локально снизить энтропию какого-то тела, это можно сделать, только передав ему или лишив его части энергии. Другими словами, к нему необходимо применить работу (положительную или отрицательную).
Чтобы снизить энтропию, можно применить два метода: либо уменьшить объем тела, либо понизить его температуру.
• Уменьшение объема является процессом макроскопического уровня (изменение объема хорошо видно). Следовательно, необходимо применить макроскопическую работу. Чтобы уменьшить объем, эта работа должна быть обязательно «движущей»: приложенная сила должна способствовать уменьшению объема, а не препятствовать ему. Другими словами, телу, которое мы хотим сжать, нужно обязательно придать энергии. Проблема в том, что увеличение энергии повлечет повышение температуры. Нам кажется, что мы уменьшаем энтропию тела, уменьшая его объем, тогда как на деле мы ее увеличиваем, повышая температуру… Таким образом можно продемонстрировать, что увеличение энтропии из-за повышения температуры по меньшей мере равно уменьшению энтропии из-за сокращения объема. То есть применение макроскопической работы не может уменьшить энтропию тела.
• Вместо того чтобы сокращать объем, можно попробовать понизить температуру. Это будет процессом микроскопического уровня, и здесь нужно применить микроскопическую работу, то есть теплоту.
Чтобы понизить температуру, необходимо уменьшить энергию тела, то есть теплота будет отрицательной. Это легко проделать на практике, если прислонить тело к другому телу, более холодному.
Интересно констатировать, что в этот раз уменьшение температуры не компенсируется увеличением объема. Например, объем твердого тела остается постоянным или даже слегка уменьшается при охлаждении. Другими словами, нам удалось остановить энтропию тела.
Заключение: единственный способ уменьшить энтропию тела – отнять у него энергию с помощью «отрицательной теплоты» (то есть перенос тепла за пределы тела). Только теплота приводит к изменению энтропии, любое другое действие приводит к ее созданию.
Возьмем пример: бурная деятельность внутри человеческого тела неизбежно создает большую энтропию. В то же время человеческое тело являет собой пример очень слабой энтропии: материя в нем распределена объемно и занимает пространство далеко не хаотично и не беспорядочно. Таким образом, если мы хотим жить долго и не превратиться в бесформенную пыль, эта энтропия должна удаляться по мере ее создания.
Мы только что видели, что это возможно только с помощью теплообмена: мы постоянно подогреваем окружающую среду, что между делом устраняет избыток нашей энтропии.
В действительности человеческое тело использует другой, весьма действенный способ удерживать энтропию на одном уровне: оно потребляет материю со слабой энтропией (пищу) и исторгает материю с высокой энтропией (пот, моча, экскременты). Человеческое тело не неподвижно, большая часть материи, которая его составляет, постепенно удаляется и заменяется новой – в физике это называется открытой системой.
Другими словами, большинство составляющих нас молекул уже не те, из которых мы состояли в детстве. Не будем забывать, что вся материя нашего тела состоит из пищи, которую мы переварили, и из пищи, которую переварила наша мать во время беременности.