آنتروپی- بخش دوم

4
1158

بیگ بنگ: هر اتفاقي چه خود به خودي و چه توسط انسان باعث پخش گرما در محيط و سيستمها مي شود و اين يك معنا دارد: افزايش آنتروپي يا بي نظمي. اينكه بيشتر انرژي سوخت به جاي حركت خودرو، تلف مي شود به خاطر تبديل آن به گرماست، بدين ترتيب به قانون دوم ترموديناميك مي رسيم : در يك سيستم منزوي هيچگاه آنتروپي كاهش نمي يابد. البته چون در يك محيط پويا قرار داريم، هر لحظه آنتروپي در حال افزايش است. اين يكي از مهمترين پيكانهاي زمان است، زمان در جهت افزايش آنتروپي است! چرا؟به جز اصل انساني ضعيف ، ظاهرا جواب قانع كننده اي عرضه نشده است. منظور جوابي است كه در بدنه يك نظريه قوي علمي قرار گرفته باشد.

52526

مثالهايي از افزايش آنتروپي در جهان :

توليد برق از توربين آبي : در اين فرآيند آدمي در حال ذخيره انرژي براي كار است ، اما در تمام مراحل تبديل انرژي جنبشي آب به انرژي چرخشي توربين، تبديل انرژي چرخشي توربين به انرژي الكتريكي،انتقال برق و تبديل انرژي الكتريكي به مكانيكي گرما توليد شده و آنتروپي زمين و جهان افزايش مي يابد.

افزايش آنتروپي جهان توسط گياهان و جانوران- واكنش فتوسنتزگياهان: گياهان با جذب دي اكسيد كربن و آب و انرژي نوراني ، قند و سلولز و اكسيژن توليد مي كنند، يعني فرآيندي عكس سوختن. اما با تمام اين وجود آنتروپي زمين افزايش مي يابد! چگونه؟
CO2 + H2O + High Quality Photon ð Sugar or Cellulose + O2 + Low Quality Photons

واكنش زندگي جانوران : اين يكي عكس گياهان است و دقيقا فرآيند سوختن است . درك اين فرآيند كه باعث افزايش آنتروپي مي شود، ساده تر است!
Sugar or Cellulose + O2 ð CO2 + H2O + Q

فرآيند همجوشي هسته اي: فرآيندي كه در خورشيد و ستاره ها و بمب هيدروژني رخ مي دهد. در اين حالت نيز مقدار زيادي نور و گرما توليد شده و در محيط پخش مي شود و نتيجه آن باز هم افزايش آنتروپي، با تمام تحقيقاتي كه در ساخت يك كوره جوش هسته اي انجام شده ، هنوز بشر نتوانسته اين فرآيند را براي توليد پاك ترين انرژي بي پايان تحت كنترل در آورد تا يكي از آرزوهاي استيون هاوكينگ تحقق يابد. با اينكه هيچ شباهتي به هاوكينگ ندارم، اما يكي از آرزوهاي بنده نيز به منظور نجات طبيعت همين است!
Light elements(H2,He , …) ð Most Stable Elements ( Fe , Pb) + Q

شكافت هسته اي: عناصر سنگيني مانند پلوتونيم يا اورانيوم، خود به خود (در واقع توسط نيروي هسته اي ضعيف) شكافته مي شوند و پس از تبديل به پايدارترين عناصر يعني آهن و سرب ، مقدار زيادي گرما آزاد مي كنند. اين واكنش به صورت كنترل شده در نيروگاههاي اتمي منجر به توليد برق مي شود، اما شكل انفجاري آن در هيروشيما و ناكازاكي تست شده است!
Heavy elements(U,PO , …) ð Most Stable Elements ( Fe , Pb) + Q

شما نظير اين مثالها را ادامه دهيد. تمرين خوبي است. سقوط یک سنگ و برخورد آن با سطح زمین باعث تبدیل انرژی جنبشی آن به گرما می شود (آیا قانون بقای اندازه حرکت نقض می شود؟) آيا سياهچاله ها آنتروپي را كاهش مي دهند؟  پايان اين افزايش آنتروپي كه به سن من و شما و نسلهاي بعدي نمي رسد چيست؟! مرگ حرارتي تدريجي ! اين نتيجه نهايي افزايش آنتروپي در جهان و پيش بيني ترموديناميك كلاسيك است. راستي چرا اين مرگ حرارتي تدريجي است؟! چرا به يكباره اتفاق نمي افتد؟

universe

درك سطحي از آنتروپي باعث خوشحالي عده اي مي شود كه با نظريه داروين و فرگشت مخالفند! دليل آنها چيست؟ بي نظمي خود به خودي است، اما نظم، خود به خود به وجود نمي آيد. يخچال مي تواند با تبادل انرژي خودش را از محيط سردتر و منظم تر كند ، اما هيچ يخچالي خود به خود خلق نمي شود. موجودات زنده بسيار منظم تر و پيچيده تر از يخچالند و امكان ندارد خود به خود و توسط طبيعت به وجود آيند. همه ابنها نشان از خالقي توانا دارد! كل فلسفه موضوع اين است كه نظم خود به خود و تصادفي به وجود نمي آيد. نظر شما چيست؟ آيا حركات و واكنشهاي تصادفي مي تواند به نظم منجر شود؟ آيا موجودات زنده مي توانند با پويايي تصادفي طبيعت زمين خلق شده و متكامل شوند؟!

قبل از پاسخ به اين پرسش عميق علمي و فلسفي لازم مي دانم كه به يك بيراهه نسبتا طولاني برويم. علم قصد تقابل با هيچ عقيده اي را ندارد. اين ماشين در يك دشت پهناور راه خودش را مي رود و كاري به باورهاي من و تو ندارد، مگر اينكه خود ما به هر دليلي باورهايمان را در مسيري مقابل اين ماشين قرار دهيم. اين كه امروزه علم با نظريه هاي بسيار عجيب و غريب و بعضا پيچيده خود توانسته به هر كجاي اين دنيا سرك بكشد و به قويترين مرجع واقعيت تبديل شود فقط يك علت دارد : تكنولوژي! اين دستاورد علم، خوب يا بد بحث هاي مجرد و فلسفي را به گوشه رينگ كشانده است. طبق يك منطق ساده ، همان علمي كه به فرگشت و بيگ بنگ مي پردازد، بمب اتم و LCD نيز مي سازد. اگر چه من و تو از ساز و كار و مكانيسم هيچكدام از اينها سر در نمي آوريم، اما آثار آن را مي بينيم! اينجاست كه نظريه هاي علمي حتي لرزه به اندام متعصباني مي اندازد كه به شدت به باورهاي كهنه غير علمي خود پايبندند! اما من يك نظر و مژده شخصي براي آنهايي دارم كه فكر مي كنند، نظرات علمي با باورهاي آرامش بخش و به ويژه خداي ايشان سر جنگ دارد!

علم متواضعانه اعلام مي كند كه هدفش مطالعه طبيعت است. خدا و يا هر باوري شبيه آن در لايه اي خارج از طيبعت يا وراي آن قرار مي گيرد. علم كاري به وراي طبيعت و درنتيجه اينگونه باورهاي من و تو ندارد! نكته اينجاست كه برخي به خاطر تعصبات ويژه، دست از باورها يا خداي افسانه اي كهنه شده خود كه اكنون وارد قلمروي طبيعت و علم شده، بر نمي دارند! يك خداي عميق فلسفي و حتي عرفاني هيچگاه در تقابل با علم قرار نمي گيرد! نه يكي شدن فضا و زمان در لحظه آغاز بيگ بنگ، نه جهانهاي موازي، نه تهي شدن ماده و نه حتي نظريه خلق جهان از نيستي قادر به حذف چنين خدايي نيست! براي يك فيلسوف اگر لازم باشد” نيستي” را با مفهومي عميق درك مي كند و وراي طبيعت را از حوزه آن بيرون مي كشد. نكته عجيب اينجاست كه رشد قلمروي علم، مفهوم خدا را عميق تر و جذاب تر مي كند. بسياري اين جمله كه موجود زنده نتيجه واكنشهاي تصادفي است را به معناي بي خدايي و بي مفهومي زندگي مي دانند، چرا كه اين جمله، مفهوم خالق را زير سئوال مي برد. در حاليكه تصادف در علم فقط به معناي استفاده از اصول آمار و احتمالات است و هيچ بار فلسفي ندارد، اين جملات توجيه نيست! در فيزيك قانوني هست كه اطلاعات دنيا حتي با وجود تمام تصادفات و افزايش آنتروپي، هيچگاه از بين نمي روند. حتي تصادف در عمق خود مي تواند مفهومي از خلق داشته باشد، بحث بيشتر در اين مقال نمي گنجد. كلام آخر اينكه باورهاي فوق طبيعي همانند احساس خويشتن قابل حمله با هيچ علمي نيست و همينطور اين باورها نيز قدرت حمله به علم را ندارند.

Entropy

برگرديم به پرسشمان. آيا نظم از دل تصادف به وجود مي آيد؟ نظر شما چيست؟ هانس رايشنباخ آلماني اين پرسش را به خوبي توضيح مي دهد. جواب مثبت است! اما چگونه چنين چيزي ممكن است؟! تصادف به همراه گزينش مي تواند به نظم منجر شود. رايشنباخ ، چيده شدن تصادفي شنهاي ساحل را مثال زده است، اما بهتر است مثال ساده تري بيان كنيم. حتي برخي ميوه فروشها نيز مي دانند كه با تكان دادن تصادفي جعبه ، ميوه هاي درشت بالا مي آيند، روشي ساده براي فريب مشتري! حركات تصادفي است. گزينش كدام است؟ نيروي جاذبه! در واقع لرزاندن جعبه باعث چيدمان ميوه ها بر اساس جرم حجمي مي شود. ما به تفسير فيزيكي آن كاري نداريم. در اين مثال حركات تصادفي با نيروي گزينش به نتيجه اي منجر مي شود كه از ديد يك ناظر بيروني يك عمل برنامه ريزي شده در چيدن ميوه هاست! حركات تصادفي مولكولها در كنار شرايط گزينش گر طبيعت زمين و زمان كافي مي شود موجود زنده! به همين سادگي! اين زير بناي نظريه داروين است! قصد ما در اينجا پرداختن به نظريه فرگشت نيست و در تاريخ علمي جهان به آن خواهيم رسيد.

در كتاب تاريخچه زمان ، استيون هاوكينگ از آنتروپي بعنوان مهمترين پيكان زمان نام می برد، وی سه پيكان زمان را اينگونه شرح مي دهد : 1 – پيكان ترموديناميكي كه زمان را در جهت افزايش آنتروپي نشان مي دهد. 2 – پيكان روانشناختي كه طبق آن ما زمان را در امتداد گذشته تا حال احساس مي كنيم. 3 – پيكان كيهان شناختي كه جهت زمان را در امتداد انبساط كيهان ثبت مي كند. ايشان نشان مي دهد كه دو پيكان اول ضرورتا يك جهت دارند. اگر خلاصه بگوييم حافظه خالي يك كامپيوتر در حالت بي نظم است ( صفر و يك ها به صورت تصادفي قرار دارند)، اما پس از ذخيره اطلاعات صفر و يك ها منظم مي شوند. اكنون فرض كنيد كامپيوتر بخواهد گذشته را به ياد آورد. بايد مقداري انرژي صرف شود تا منظم بودن حافظه و اطمينان از آن چك شود. اين انرژي به صورت گرما دفع مي شود كه بي نظمي حاصل از آن بيشتر از افزايش نظم در حافظه است. پس جهت زمان كه كامپيوتر در امتداد آن گذشته را به ياد مي آورد(پيكان روانشناختي) همان جهت افزايش آنتروپي است!

پایان

نویسنده : احمد مصدر- عضو پیوسته بیگ بنگ

منابع:
پيدايش فلسفه علمي ، هانس رايشنباخ ،ترجمه موسي اكرمي ، نشر انتشارات علمي و فرهنگي
ساعت سرمستي، هيوبرت ريوز، ترجمه رضا فرنود و سيروس سهامي، چاپ اول ، نشر قطره
تاريخچه زمان ، استيون هاوكينگ ، ترجمه محمد رضا محجوب ، نشر شركت سهامي انتشار
Physical Chemistry, Eighth Edition by Peter Atkins and Julio de Paula , 76 – 90
video 1 , video 2



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

4 دیدگاه‌ها

  1. بقول جناب ویتگنشتاین فیلسوف آلمانی، نباید گول کلمات را بخوریم؛ خیلی کلمه آنتروپی را در این مقاله که البته با نظر سایر اندیشمندان توضیح داده شده به کلمه نظم گره داده ایم درصورتیکه منظور ما میتواند از نظم خیلی چیزها باشد!! برای نمونه در آنتروپی منظور از بینظمی را جهت و مسیر حرکت ذرات گرمتر و دارای انرژی جنبشی تعریف میکنیم! که خوب در محدوده تعاریف گرمایی فقط میتواند با کلمه نظم و بی نظمی رابطه برقرار کند، درحالیکه در بررسی گرانش و جهت حرکت ذرات و کلاً تمام اجزای عالم، این مسیر هندسی ای که جناب انیشتین توضیح داد عامل حرکت و طی مسیر است!! حال اینکه بخواهیم به کدامیک منظم و غیر منظم بگوییم فقط به حیطه دارای مرزی که بعنوان سیستم درنظر گرفته ایم بستگی دارد. مثلاً آن بی نظمی ای را که ما دور شدن ذرات بر اثر یک نیر در یک محیط مرزی مورد نظرمان میدانیم شاید یک جذب شدگی عظیمتر این ذرات در سیستم مرزی بزرگتری باشد!! که این همان تحلیلی است که براساس آن کیهان های حبابی توسط آندره لیند فیزیکدان روسی توضیح داده شد …

  2. مقاله ی زیبایی بود ولی نه به خوبی بخش اول!
    کاش این بخش رو هم بیشتر دانشیک دنبال می کردین و به قول خودتون به بیراهه نمی‌رفتین

    و بهتره این بیراهه ها یا اصلا مطرح نشن یا اگه مطرح شدن به شکل جدا از مقاله های این چنینی و به صورت موضوعاتی جداگانه و البته به شکلی درست!

    نمیدونم دیدگاه شخصی شما واقعا این هستش یا ن ولی نمیشه گفت که علم و دین دو مقوله ی جدا رو بررسی میکنن و کاری به هم ندارن

    یا (به هر دلیلی که دارین) این مقایسه رو انجام ندین یا اگه انجام دادین به صورت منطقی و مفید بررسی کنین که باعث گمراهی بیشتر نشه!!!

    با سپاس از وب‌گاه عالیتون 🙂