Corpus
1824 veröffentlicht Sadi Carnot Réflexions sur la puissance motrice du feu. Er beweist, dass keine Wärmemaschine Wärme vollständig in Arbeit umwandeln kann. Diese Grenze ist fundamental, unabhängig vom Material, der Konstruktion, dem Geschick des Ingenieurs. Sie hängt einzig von den absoluten Temperaturen ab, zwischen denen der Motor operiert, ausgedrückt in Kelvin:
$$\eta = 1 - \frac{T_{\text{froid}}}{T_{\text{chaud}}}$$
Ein Motor zwischen 500K und 300K erreicht maximal 40% Wirkungsgrad. Die verbleibenden 60% werden dissipiert. Nicht durch Nachlässigkeit verloren, durch Notwendigkeit dissipiert. Der absolute Nullpunkt, 0K, ist durch den dritten Hauptsatz der Thermodynamik unerreichbar. Der Nenner kann niemals null werden. Der perfekte Wirkungsgrad ist physikalisch unmöglich, nicht als praktische Grenze, sondern als strukturelle Unmöglichkeit.
Ein reversibler Prozess, der theoretisch den Carnot-Wirkungsgrad erreichen würde, ist eine Abfolge von Gleichgewichtszuständen, die unendlich nah beieinander liegen. Seine Dauer wäre unendlich. Damit eine Transformation mit endlicher Geschwindigkeit stattfindet, braucht es ein Ungleichgewicht. Dieses Ungleichgewicht erzeugt Entropie. Ein Prozess ohne Entropieproduktion ist ein Prozess, der nicht in der realen Zeit stattgefunden hat. Die Ineffizienz ist die Signatur der Transformation.
Clausius (1850) formalisiert, was Carnot geahnt hatte: in jedem realen Prozess steigt die Gesamtentropie des Systems und seiner Umgebung. Ingenieure arbeiten seit zwei Jahrhunderten daran, Wirkungsgrade zu verbessern. Watts Dampfmaschinen erreichten 3%. Moderne Gasturbinen erreichen 40%. Die Carnot-Grenze bleibt unberührt. Man nähert sich ihr an. Man erreicht sie nicht.
Was jenseits der Grenze blverbt, ist keine zu eliminierende Verschwendung. Es ist der Beweis, dass der Prozess stattgefunden hat.
Doctrine
Was dissipiert wird, ist nicht verloren. Es ist das, was bleibt, wenn man von dem, was man durchlaufen musste, um etwas zu tun, das abzieht, was man tun wollte. Der Wirkungsgrad sagt, was man erhalten hat. Die Differenz sagt, was es gekostet hat zu existieren.
Vecteur ouvert
Wachsende Entropie ist nicht nur eine Wirkungsgradgrenze. Sie ist die physikalische Definition der Zeitrichtung. Die fundamentalen Gleichungen der Physik sind reversibel, sie funktionieren in beide Richtungen gleich gut. Was Vergangenheit von Zukunft unterscheidet, steht nicht in den Bewegungsgesetzen geschrieben. Es steht im Entropiewachstum geschrieben. Man kann einen realen Prozess nicht zurückspulen, weil er Entropie produziert hat, und diese Produktion ist irreversibel.
Landauer (1961) hat gezeigt, dass das Löschen eines Informationsbits notwendigerweise $E = k_B T \ln 2$ Joule dissipiert. Was Informationsverarbeitung mit der Wärmemaschine teilt: jede reale Transformation hinterlässt eine Spur in dem, was sie nicht umwandeln konnte.
Die Frage ist, ob diese Spur, die produzierte Entropie, die dissipierte Information, der fehlende Wirkungsgrad, schlicht das ist, was das Universum hinter sich ablegt, während es voranschreitet, oder ob sie ein lesbares Archiv dessen darstellt, was stattgefunden hat. Und wenn sie lesbar ist, von wem.
