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What Is Entropy, Really? (Wired)

wired.com

Never mind the “heat death of the universe.” Entropy is just a bridge between two levels of reality.

Original article

Rhett Allain

Jul 24, 2026 7:00 AM


Entropy is one of the most maligned and misunderstood concepts in science. Maybe you’ve heard it defined as the “amount of disorder” in a system. And the second law of thermodynamics says the entropy of a closed system always increases over time. So you might think, why should you clean up your office if it will only get messier?

That might be true, but you can’t blame it on entropy. The messy-room metaphor is often used to introduce the idea (it’s usually a teenager’s bedroom—can you relate?), but it’s misleading. See, disorder doesn’t mean messiness or chaos; it refers to the number of ways the parts of a system can be arranged without changing the overall state of the system.

For example, say your “system” is just a box full of air. Inside, at the microscopic level, the gas molecules are bouncing around like bumper cars. Now, imagine you could map the location and velocity of each particle at a given instant. That would be one possible arrangement, or microstate, but there are an infinitude of others, and they’re changing trillions of times a second.

Of course, you can’t really see this stuff. Instead, what you observe are overall, macro-level properties like air pressure; if you sealed the box at sea level, that would be 14.7 pounds per square inch. And unless you add energy to the system, say by heating it, that doesn’t change. So all those microstates correspond to the macrostate of 14.7 psi. Get it?

In other words, entropy is all about the link between the invisible atomic realm and the visible, measurable realm of objects, the world we inhabit. You could say it’s a conceptual and mathematical bridge between two levels of reality. I mean, c’mon, that’s pretty cool.

Now, out of all possible outcomes, which ones actually occur? That’s basically random, so it’s a matter of probability. In fact, probability is fundamental to the idea of entropy, and this is what the messy-room image fails to capture. So I’m going to use a different analogy: rolling dice. Einstein once said “God doesn’t play dice with the universe.” Let’s just see about that, shall we?

Rolling the Bones

Imagine you roll a six-sided game die. You get a number from 1 to 6, right? There are six possible outcomes, or states. If you roll the 20-sided die in Dungeons & Dragons, there are 20 possible states. If you want to wow your D&D pals, you could casually remark that this die has a higher entropy—because it has more possible outcomes.

Now say you’re determining a character’s abilities in D&D, and you roll three six-sided dice. The three values can add up to anything between 3 and 18, but the various sums are not equally likely. For maximum dexterity, say, you need an 18. Well, there’s only one way to achieve that: Each die must come up a 6.

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But if moderate dexterity is enough for you, you might be fine with a level 10. That’s easier to get, because there are more combinations that add up to 10—six unique sets of numbers to be exact:

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And if we roll the dice one at a time and take sequence into account, there are even more permutations. Take 6-3-1 on the left. You could get the same three values in five other ways: 1-6-3, 3-1-6, 3-6-1, 6-1-3, 6-3-1. (Yes, these are different outcomes because time’s arrow moves in one direction.) All in all, there’s 27 different ways to roll a 10.

If we look at all possible results for three dice, there are 216 distinct microstates. But what matters for the game is the sum of the three values—that’s our macrostate. So the odds of rolling an 18 are 0.4 percent (1 out of 216), while the odds of rolling a 10 are 12.5 percent (27 out of 216).

We can say the 10 state has a higher entropy because there are more ways it can occur. And because there are more ways it can occur, it’s more likely to occur. See? There’s no mysterious force increasing the entropy of a system. It’s just that states with higher entropy have a higher probability. It’s actually kinda simple, really.

Opposite World

Now let’s think about this in terms of energy. Say you take a glass of cold water with a temperature of 50 degrees Fahrenheit, and you drop a hot, 120-degree ball of copper into it. What happens? Well, from experience, you’d expect the water to get warmer and the ball to get cooler, until they equalize at some temperature between 50 and 120 degres. That’s called thermal equilibrium.

But what do we mean when we say something gets warmer? We mean that its atoms and molecules increase in kinetic energy—they get more jiggly. Say the water gains 50 joules of thermal energy. Then, since energy is always conserved, we know that the copper ball cools off, losing the same 50 joules of energy.

But wait. What if, on a particular Tuesday, you dropped the hot ball in the cold water and the ball got hotter, increasing in thermal energy by 10 joules, while the water lost 10 joules and got colder? Did you just break physics? Nope. Energy is still conserved. You might find this disturbing, but it could happen. Why? Entropy. It’s one possible distribution of energy—just an extremely unlikely one. Basically, you won the Lotto.

An Object Lesson

Now imagine you have a tiny little solid. It’s so tiny, it has only three atoms. (Remember the three-dice analogy?) Quantum mechanics tells us that atoms can only have certain energy levels—just like a die can roll a 2 or a 3 but not a 2.5. The point is that if the total energy of these three atoms is 10 units, then as we saw, there are 27 ways those 10 units of energy can be distributed.

Let’s take this just one step further: Say we have two tiny objects, A and B, with different amounts of thermal energy. Object A consists of two atoms (dice) and has a total energy of 3 units. B has three atoms (dice) and 7 units of energy. This puts the total energy in the system (A and B) at 10 units. Here, a picture will help:

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Now suppose we put objects A and B in contact so that thermal energy can transfer between them. This means there could be many different arrangements of energy in the system, as long as the total remains 10 (for conservation of energy). Here are four of the many possible combos:

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What if object A has just 2 units of energy? There’s only one way this will work—each die must be a 1 (since 1 + 1 = 2). That means object B must have a total of 8, and there are 21 ways that could happen. What if A has 4 units and B has 6 units? In this case there are 30 possible combinations. You could say this state is “less ordered” or “more disordered,” and it’s more likely.

The Law of Large Numbers

This leads us to one of the definitions of entropy as a measure of the number of ways you can arrange energy in a system. We can write entropy (S) as the natural log of the number of microstates (Ω) multiplied by Boltzmann’s constant (kb):

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Of course, our model with objects A and B is silly because most things aren’t made of two or three atoms. For a reality check, a single drop of water contains about 1.7 sextillion (1.7 x 1021) H2O molecules. So what happens when we scale up the numbers by many orders of magnitude?

The same ideas still hold, but now we have a vastly larger number of microstates, and the probability distribution gets way more concentrated around the one with the highest entropy. So while the hot ball could get hotter in cold water, it’s so unlikely that it has never happened.

And the state of thermal equilibrium, where they end up at the same temperature, is so entirely likely that, in practice, we treat it as a certainty. In fact, the second law of thermodynamics says heat always flows from a hotter object to a cooler object. But it isn’t a “law”; it’s just the odds. Turns out God really does play dice with the universe.

Economistas ainda pensam em crescimento eterno, diz José Eli da Veiga (Folha de S.Paulo)

Professor da USP defende noção de crescer decrescendo e afirma que COP30 pode ser a mais difícil de todas; leia trechos

‘Rio Comprido VIII’ (2019), monotipia de Luiz Zerbini – Pat Kilgore/Divulgação

10.mai.2025 às 7h00 – artigo original

Eduardo Sombini

Doutor em geografia pela Unicamp, é repórter da Ilustríssima

Nem abandonar a ideia de crescimento econômico nem confiar nela cegamente.

José Eli da Veiga, professor sênior do Instituto de Estudos Avançados da USP, recorre a essa dupla negativa para sintetizar sua análise em “O Antropoceno e o Pensamento Econômico” (Editora 34), terceiro volume de sua trilogia sobre as ciências e as humanidades em um período de crise climática e transformação acelerada do planeta pela sociedade.

No livro, o intelectual revisita escolas e pensadores à margem do mainstream da economia para sustentar que a disciplina não acompanhou o avanço da fronteira do conhecimento e ainda passa ao largo, por exemplo, da teoria da evolução e da física moderna.

Em razão disso, Veiga argumenta, o pensamento econômico ignora os fluxos de energia e matéria envolvidos no processo de produção, o que faz com que economistas concebam um crescimento eterno e não se preocupem com as condições de vida das gerações futuras.

José Eli da Veiga, autor de ‘O Antropoceno e o Pensamento Econômico’, durante o seminário USP Pensa Brasil – Cecília Bastos – 4.out.23/USP Imagens

Na entrevista, o pesquisador fala sobre as ideias de crescer decrescendo e decrescer crescendo, um caminho do meio entre manter o modelo atual e as propostas de decrescimento da economia.

Veiga também discute o impasse em fóruns multilaterais dedicados à crise ambiental, como as COPs. Para ele, negociações entre as corporações e os governos responsáveis pela maior parte das emissões de gases do efeito estufa teriam mais resultado que encontros anuais com a participação de mais de uma centena de países.

Leia abaixo os trechos principais da entrevista. A íntegra está disponível em áudio.

O pensamento econômico hoje

Existe uma corrente muito secundária, vista pelos economistas como uma coisa heterodoxa e estranha, a economia evolucionária. Tem uma muito forte, a economia institucional. Tem uma bem sólida, mas que não é muito reconhecida, a economia ecológica. Mas, se você perguntar como uma inteligência artificial classifica as várias correntes da economia, o risco é que nem apareçam essas que eu citei.

Porque as principais são aquelas que, no fundo, formam o currículo tradicional de um curso de economia: macro, micro, história do pensamento econômico, um pouco de história econômica. A formação de um economista é mais ou menos essa.

Será que uma humanidade —a economia não é uma ciência— precisa ser compatível com a física e com a biologia, para não falar de química e geociências? Minha tendência é dizer que é errado ser incompatível.

Tem ramos da economia que avançaram muito, principalmente aqueles afeitos à modelização matemática, mas a economia ainda hoje é absolutamente prisioneira da mecânica clássica e, principalmente, da ideia de equilíbrio. Ignora totalmente a termodinâmica, para começar. Você chega a conclusões muito diferentes a respeito de como pode ser o desenvolvimento se levar em conta ou não a termodinâmica.

O conceito de entropia

Uma das primeiras coisas com que um estudante de economia se defronta é um diagrama do fluxo circular, que explica como funciona o chamado sistema econômico. Não entra nada nem sai nada desse sistema. Ele ignora a entrada de energia —nós somos uma dádiva do Sol— e, principalmente, todos os resíduos, do outro lado, além da entropia.

O que interessa para um economista na questão da entropia? Quando se usa energia —e nós não fizemos outra coisa que procurar fontes de energia que nos dessem cada vez mais produtividade—, parte dessa energia se dissipa. Permanentemente, estamos perdendo uma boa parte da energia que mobilizamos.

A rigor, a longo prazo, você não pode pensar em crescimento econômico. Você tem que pensar que o futuro da humanidade ou o desenvolvimento vão ter que prescindir do crescimento. Essa é uma conclusão que choca um economista ortodoxo, tradicional. Para eles, é subentendido que o crescimento é uma coisa eterna.

A economia e a ética

A dicotomia entre a economia como ética e uma economia mais logística, que a gente normalmente chama de o lado engenheiro da economia, é bem antiga. Houve tentativas teóricas de dizer que a economia devia se limitar só a esse aspecto logístico e não entrar em nenhum tipo de consideração ética. Evidentemente, isso não é uma coisa que foi seguida pelos economistas, mesmo por economistas que eu classificaria como ortodoxos. Uma parte deles, ao contrário, é bem ligada em considerações éticas.

Para nós, isso é muito importante porque o aquecimento global —para não falar de todos os outros prejuízos ao meio ambiente que a gente vem causando pelo menos há uns 80 anos de forma muito intensa– coloca em questão as condições de vida das próximas gerações. Esse é um dilema ético para nós.

Resultados frustrantes das COPs

Uma das coisas chocantes é notar que a questão da camada de ozônio, que era complicadíssima, teve um arranjo de cooperação internacional que deu muito resultado. Por quê? Como foi o formato?

No início, só se juntaram os que mais eram responsáveis pelo assunto. Eram poucos países que tinham as empresas que faziam o estrago. A partir disso, paulatinamente, foram ganhando adesões à convenção. É difícil encontrar, pelo menos na área ambiental, outra convenção ou outro tratado que tenha tido tanto sucesso.

Quando, em 1988, se criou o IPCC, houve muita pressa, porque a Rio-92 estava marcada e ia ser uma coisa muito importante. Mais importante que mera pressa, havia a conjuntura internacional geopolítica desse período. Ainda se vivia muito daquele entusiasmo e otimismo que surgiu a partir da queda da União Soviética. Hoje, olhando com a facilidade de estar distante disso, parece uma coisa infantil imaginar que você poderia fazer uma assembleia anual de todos os países do mundo e chegar a algum tipo de decisão.

A Convenção do Clima criou uma arena para que houvesse disputas políticas das mais variadas. No início, era sempre o Sul querendo dizer que a culpa era do Norte e que eles tinham que pagar. Depois, foram encontrando algumas saídas e, no famoso Acordo de Paris de 2015, a ideia é que cada país vai determinar ele mesmo qual é a contribuição que pode dar. Isso foi um grande avanço.

Neutralidade de carbono

No meio disso, com um grupo de Oxford liderando, cientistas começaram a levantar a ideia de que existem emissões que podem ser, de certa forma, abatidas —quando, por exemplo, uma área desmatada é restaurada— e isso levou à ideia de compensação de carbono.

Foi um tremendo desserviço. Quer dizer, tinha um lado bom e um lado ruim. O lado bom é que muitas empresas que olhavam para a questão do aquecimento global e viam sempre como um sacrifício ter que reduzir emissões, de repente, falaram: “Bom, vamos também poder abater aquilo que a gente faz de positivo”. Isso deu um certo incentivo para que elas não simplesmente banissem a ideia do aquecimento global.

Por outro lado, as empresas que mais emitem acharam o máximo. “Comprar uns créditos de carbono do pessoal que restaura na Amazônia, se a gente for muito pressionado, senão vamos continuar emitindo”. O resultado? É só olhar o que aconteceu.

Do Acordo de Paris para cá, as emissões de CO2 equivalente não pararam de aumentar, em um ritmo que é difícil imaginar se seria diferente. O impacto dos créditos de carbono nem começou a fazer cócegas por enquanto. Conheço muitos colegas que acreditam que, por volta de 2050, haja neutralidade de carbono –quer dizer, que o aquecimento global vai continuar, mas que as emissões estariam sendo mais ou menos integralmente abatidas por esses descontos.

Quando olho os números, acho que o máximo que se pode dizer é que talvez seja um problema que tenha solução neste século, mas não vai ser desse jeito, com essa convenção.

Um novo modelo para as COPs

Do meu ponto de vista, o que pode melhor acontecer é que, em algum momento, esse mesmo sistema de COPs descubra que é preciso reconsiderar a própria convenção. Hoje, a gente sabe que 80% das emissões saem de 57 empresas que estão em 34 países.

Se você juntasse esses 34 países em vez de juntar mais de cem uma vez por ano, eles não demorariam para encontrar uma maneira de se comprometer com um esquema de redução. Por exemplo, o chamado “cap and trade”: você fixa uma meta de redução das emissões para o ano que vem e as empresas que tiverem conseguido atingir essa meta recebem créditos que poderão ser vendidos para aquelas que ainda não conseguiram. Um esquema desse tipo é o que funciona no mercado de carbono europeu.

Aos poucos, você teria muito mais resultados se o arranjo fosse só com esses 34 países ou essas 57 empresas —ou a parte deles que topasse. Se a convenção não fosse abolida, as COPs poderiam começar a ser reunidas de cinco em cinco anos. É um desperdício de tudo, de dinheiro, de energia. Essas COPs são uma coisa assustadora.

Expectativas para a COP30

Do ponto de vista das negociações diplomáticas, acho que vai ser praticamente mais do mesmo. Sempre aparece alguma coisa que você pode usar para dizer que foi um avanço, mas, no frigir dos ovos, não vai ter nada de significativo nesse plano.

Só que surgiu uma novidade muito importante. No discurso do Lula na Assembleia Geral da ONU, ele fez a sugestão de que nós fizéssemos um balanço ético global.

A ideia é que o balanço seja feito a partir do momento em que todos os países apresentem os seus compromissos nacionalmente determinados, os NDCs, e pouquíssimos países, por enquanto, apresentaram. Vai ficar muito em cima da COP, em novembro, que se terá esse conjunto e se poderá começar a fazer esse balanço.

Não vai ser exatamente na COP, mas, com isso, a COP poderá ter desencadeado na sociedade civil uma dinâmica que ainda não existe: a sociedade civil mundial se mobilizar em torno desse balanço ético global e isso gerar uma forma de maior responsabilização e pressão sobre o conjunto dos países. Se eu não estiver muito enganado, vai acontecer algo de muito positivo, mas meio que fora da COP em si, que virou uma espécie de feira anual de lobistas.

Não vai ser muito diferente desta vez —e com conflitos. Tem tanta gente na Amazônia e tantas tendências da sociedade civil muito mobilizadas em torno disso que é provável que seja, de todas as 30, a mais difícil de conduzir.

Crescer decrescendo

Considero essa ideia uma espécie de ovo de Colombo, porque fica um debate entre os decrescentistas e aqueles que dizem: “Olha a fórmula que funcionou até hoje. Você terá população em queda, educação e inovações institucionais e tecnológicas continuando. Os problemas ambientais meio que se resolvem pelos preços. Não tem que ficar discutindo se tem que ter ou não crescimento. Quanto mais crescer, melhor”.

No entanto, quando você para para pensar em termos práticos, tem coisas que não podem mais crescer e tem outras que são promissoras e que precisam ter espaço para crescer. Não se trata de dizer, para quem está com a responsabilidade da política econômica, que deva pisar no acelerador ou no freio do crescimento. Ao contrário.

Tudo o que emite e queima energia fóssil demais, o ideal é que decresça. As energias renováveis precisam crescer. Estou falando do terreno da energia, mas você pode encontrar exemplos em todos os terrenos. É permanente esse caminho do meio.

Tem uma ideia que eu procuro ressaltar no fim do livro: o fundamental é desacoplar. Este é o verbo-chave da mensagem que a gente pode tirar de uma análise sobre o Antropoceno. Desacoplar, fundamentalmente, significa que tenho que procurar ao máximo possível estimular as atividades que usem menos energias fósseis e que, portanto, emitam menos. Não é o único desacoplamento, mas é o principal.

A viabilidade política da ideia

Na conjuntura atual, diria que é uma inviabilidade. O principal sinal disso é o Trump, mas não está sendo assim na China e a União Europeia está na vanguarda. Para construir a ideia, não posso condicioná-lo ao fato de a agenda ser ou não ser realista.

Se não for, eu estiver errado e essa conjuntura extremamente negativa perdurar, pior para vocês que estarão vivos [risos].