질서,무질서 그리고 복잡성
에너지는 소멸되지 않으며 우주에서의 에너지의 총량은 일정하다.에너지는 사라지는 것처럼 보이지만 단지 형태가 변화되었을 뿐이다.이것이 "에너지보존의 법칙"이라고 불리는 열역학 제1법칙이다. 1824년 카르노(S.Carnot)는 열은 온도차가 있을 때만 역학적 일로 바꿀 수 있다고 결론지었다. 바깥과 온도차가 없으면 증기엔진은 한방울의 열에너지도 운동으로 전환시킬 수 없다. 클라우지우스(Rudolf Clausius,1822-1888)는 카르노가 발견한 사항은 열역학 제 1법칙 만큼이나 근본적인 것이라고 생각했다. 제 1법칙은 실제로 결코 일어나지 않는 많은 과정들을 허용한다. 물이 위로 흘러 차가와 지는 현상은 있을 법 하지 않지만 제 1법칙과 모순되지 않는다. 그것은 단지 중력에너지와 운동에너지로 물이 얻은 에너지는 상실한 열에너지에 의해서 정확히 상쇄되고 있음을 규정하고 있을 뿐이기 때문이다. 그러한 가능성을 허용하는한 에너지 전환에 관한 어떠한 이론도 완전하다고 할 수 없다. 실제 온도차는 소멸되어 균등해 지려는 경향이 있다. 온도차는 외부의 개입없이는 결코 증가하지 않는다. 이 일반화를 정량화하기 위해서 클라우지우스는 새로운 수학적 양을 도입했다. 그는 이 양을 "verwandlungsinhalt"라고 불렀는데 이것은 "변형량"(transformation content)을 의미한다. 후에 그는 이것을 "전화되는"을 의미하는 희랍어 "엔트로피"(entropy)라는 용어로 정착시켰다. 클라우지우스는 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 열이 흐를 때 중요한 일이 일어나고 있음을 알았다.두 물체의 온도가 같아질 때 까지 열의 흐름은 계속된다.결국 열의 흐름은 멈춘다.그러나 에너지 보존의 법칙에 따르면 그 열의 에너지는 사라진 것이 아니다.그러면 이 두 상태간의 어떤 차이가 이런 결과를 만든 것인가?....