Η εντροπία περιγράφει την τάση των συστημάτων να πηγαίνουν από μια κατάσταση ανώτερης οργάνωσης σε μια κατάσταση χαμηλότερης οργάνωσης σε μοριακό επίπεδο. Στην καθημερινή σας ζωή, κατανοείτε διαισθητικά πώς λειτουργεί η εντροπία κάθε φορά που ρίχνετε ζάχαρη στον καφέ σας ή λιώνετε ένα παγάκι σε ένα ποτήρι. Η εντροπία μπορεί να επηρεάσει τον χώρο στον οποίο εξαπλώνεται μια ουσία, τη μεταβολή της φάσης της από στερεό σε υγρό σε αέριο ή τη θέση της. Στη φυσική, η εντροπία είναι μια μαθηματική μέτρηση μιας αλλαγής από μεγαλύτερη σε μικρότερη δυναμική ενέργεια, που σχετίζεται με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής.
Η εντροπία προέρχεται από μια ελληνική λέξη που σημαίνει «μεταμόρφωση». Αυτός ο ορισμός μας δίνει μια εικόνα για το γιατί τα πράγματα φαινομενικά μεταμορφώνονται χωρίς λόγο. Τα συστήματα μπορούν να διατηρήσουν την οργάνωση μόνο σε μοριακό επίπεδο όσο προστίθεται ενέργεια. Για παράδειγμα, το νερό θα βράζει μόνο όσο κρατάτε ένα τηγάνι πάνω από τις φλόγες. Προσθέτετε θερμότητα, μια μορφή κινητικής ενέργειας, για να επιταχύνετε τα μόρια στο νερό. Εάν αφαιρεθεί η πηγή θερμότητας, όλοι μπορούμε να μαντέψουμε ότι το νερό σταδιακά θα κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου περίπου. Αυτό οφείλεται στην εντροπία, επειδή τα μόρια του νερού τείνουν να καταναλώνουν τη συσσωρευμένη δυναμική τους ενέργεια, να απελευθερώνουν θερμότητα και καταλήγουν με χαμηλότερη δυναμική ενέργεια.
Η θερμοκρασία δεν είναι ο μόνος μετασχηματισμός που εμπλέκεται στην εντροπία. Οι αλλαγές περιλαμβάνουν πάντα τη μετάβαση από την ανισορροπία στην ισορροπία, σύμφωνα με τη μετάβαση σε φθίνουσα τάξη. Για παράδειγμα, τα μόρια απλώνονται πάντα για να γεμίσουν ομοιόμορφα ένα δοχείο. Όταν στάζουμε χρώμα τροφίμων σε ένα διαυγές ποτήρι νερό, ακόμα κι αν δεν το ανακατεύουμε, αυτή η ενιαία συγκέντρωση μιας σταγόνας θα εξαπλωθεί σταδιακά μέχρι κάθε μέρος του νερού να έχει την ίδια πυκνότητα χρώματος.
Ένας άλλος τύπος εντροπίας που έχει να κάνει με την ορατή κίνηση (σε αντίθεση με την αόρατη κίνηση της θερμότητας) περιλαμβάνει τη βαρύτητα. Αν δεν βάλουμε ενέργεια σε ένα σύστημα, όπως ένα χέρι και μια μπάλα, κρατώντας ψηλά ένα αντικείμενο, αυτό πέφτει προς το έδαφος. Μια υπερυψωμένη θέση έχει υψηλότερη δυναμική ενέργεια. Μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια κίνησης καθώς το αντικείμενο πέφτει. Το αντικείμενο καταλήγει πάντα στη θέση της χαμηλότερης δυνατής δυναμικής ενέργειας, όπως να ακουμπάει στο πάτωμα.
Με πιο τεχνικούς όρους, η εντροπία είναι μια συγκεκριμένη τιμή που μετρά πόση ενέργεια απελευθερώνεται σε ένα σύστημα όταν καθιζάνει στη χαμηλότερη δυναμική ενέργεια. Η εντροπία αξιολογεί την ποσότητα της διαταραχής, που νοείται ως αλλαγή της θερμότητας, από ένα προγενέστερο σημείο σε ένα μεταγενέστερο χρονικό σημείο. Αυτό πρέπει να συμβαίνει σε ένα «κλειστό» σύστημα, όπου δεν υπάρχει διαρροή ενέργειας μέσα ή έξω. Θεωρητικά, αυτό μπορεί να μετρηθεί, αλλά πρακτικά είναι πολύ δύσκολο να δημιουργηθεί ένα απολύτως κλειστό σενάριο. Στο παράδειγμα χρωματισμού τροφίμων που δόθηκε παραπάνω, μέρος του διαλύματος χρωστικής τροφίμων μπορεί να εξατμίζεται, μια ξεχωριστή διαδικασία από την ομοιόμορφη κατανομή μιας διαλυμένης ουσίας.