열역학 제2 법칙을 다루는 5장의 내용으로, 열역학 제2 법칙이 어떻게 지구 위의 우리 삶에 영향을 미치는지에 대한 좋은 설명이다.
궁극적으로 우주는 하나의 거대한 증기기관이고, 뜨거운 별과 차가운 진공 상태의 우주 공간 사이의 온도 차이가 지구만이 아니라 우주 전체에서 일어나는 모든 활동을 가능하게 만든다. 실제로 지구는 정확하게 태양으로부터 흡수한 만큼의 에너지를 우주 공간으로 내보낸다. 그렇지 않으면 지구는 점점 더 뜨거워졌을 것이다."* 햇빛의 광자는 절대온도 0도보다 대략 6,000도나 더 높은 온도(태양 표면의 온도)로 지구에 도달하고, 지구는 절대온도 0도보다 대략 300도 높은 온도의 광자를 방출한다. 광자의 에너지는 온도에 비례한다. 결국 지구는 태양으로 받는 광자 1개당 6,000/300개, 즉 20개의 광자를 방출한다는 뜻이다. 같은 양의 에너지를 광자 20개에 나누어 가지고 있는 상태가 광자 1개에 가지고 있는 상태보다 더 무질서하다는 사실은 직관적으로 알 수 있다. 이것이 지구의 모든 변화가 발생시킨 일이 우주의 엔트로피를 얼마나 증가시키는지를 정량적으로 보여준다.
지구는 정확하게 태양으로부터 흡수하는 양만큼의 에너지를 우주로 방출한다. 따라서 지구에서 일어나는 모든 일의 동력 역할을 하는 것은 태양으로부터 도착하는 에너지의 "양"이 아니다. 사실 그런 역할을 하는 것은 에너지의 "품질"이다. 높은 온도의 태양의 광자는 좋은 품질을 가지고 있다. 태양의 광자가 식물에서 물과 이산화탄소를 포도당으로 합성하는 것과 같은 생물학적 과정이 가능하도록 하는 능력을 가진 것도 그런 이유 때문이다. 그러나 이러한 과정 하나하나가 열 에너지의 품질을 떨어트려서 결국에는 유용한 일을 하지 못하는 낮은 품질과 낮은 등급의 열이 된 채로 우주 공간으로 빠져나가게 된다. (65~66 페이지, 볼드체 추가)
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* 실제로 지구는 땅에 흡수되었다가 방출된 후에 대기 중의 수증기와 이산화탄소 같은 온실가스에 갇힌 열 때문에 조금씩 뜨거워졌을 것이다.
종종 언급되듯이, '에너지 위기'라는 것은 에너지가 줄어들어 부족해지는 것이 아니다. 에너지는 어떤 형태를 갖던 '보존'된다. 즉, 사라지지 않는다. 하지만 에너지가 형태를 바꾸면서 품질이 나빠진다. 낮은 엔트로피를 갖는 에너지가 높은 엔트로피를 갖는 에너지로 바뀌는 것이다.
생명체는 살아가기 위해 낮은 엔트로피를 필요로 한다. 낮은 엔트로피가 모두 높은 엔트로피로 바뀌어 더 이상 엔트로피의 변화가 없는 상황을 '열 죽음'이라고 부른다. 우주는 열 죽음으로 끝나리라 기대된다.
