تحلیلی از جنبه های فلسفی قوانین ترمودینامیك

مجموعه: مقالات مهندسي > مهندسي مكانيك | کلمات کلیدی : تحلیلی+از+جنبه+های+فلسفی+قوانین+ترمودینامیك+

تحلیلی از جنبه های فلسفی قوانین ترمودینامیك

در این مقاله جنبه های فلسفی و منطقی استدلال در قوانین ترمودینامیك بر اساس دیدگاههای كلاسیك فلسفهء علم ارائه می شود. آیا قوانین ترمودینامیك احكامی عام و مسلم از اعیان خارجی و منافی اراده آزاد هستند؟ و آیا قوانین ترمودینامیك فقط و فقط  اشكال ریاضی ﻤﺄخوذ از تجربه و عاری ازهرگونه معنی ملموس هستند؟ دراین نوشتار پرسشهایی از این دست تحلیل و بررسی می گردد.

مقدمه:
یكی از تعاریف عالی ترمودینامیك این است كه ترمودینامیك علم انرژی و آنتروپی میباشد. تردیدی نیست كه علم در چنین تعریفی با تعبیری پوزیتیویستیك (1) به معنای دانشی بر پایهء مشاهدات تجربی بیان شده است. از این منظر هركجا كه سخنی از علم میرود مقصود علم تجربی است. برتراند راسل (2) معتقد است اگر نتوانیم از چیزی آگاهی تجربی بدست آوریم هیچ آگاهی ازآن نخواهیم داشت. اگر پرسیده شود كه صحت خود این مدعا چگونه به اثبات میرسد پاسخ این است كه اساساً چنین پرسشهایی تجربی نیستند. بدین معنا كه نمیتوان آن را به محك تجربه گذاشت. سوالاتی از ازاین دست.

در حوزه متافیزیك جای میگیرند. روش پاسخ دادن به چنین سوالاتی كه به جنبه های معرفت شناختی (3)  علم مربوط میشوند نظیر همهء مسائل متافیزیكی تعقل ومنطق است و نه آزمون  تجربی. تفاوت عمده ای هست میان علم پوزیتیویستی كه بر پایه ی تجربه پذیری بنا شده و متافیزیك كه تفسیری عام و فراگیر از مسائل جهان هستی است.

حوزهء مبحث این نوشتار اغلب تحلیل جنبه های استدلال منطقی در قوانین ترمودینامیك وبرخی پرسشهای فلسفی ومعرفت شناختی پیرامون آن است. با این تفاسیر ترمودینامیك یك علم تجربی است. چرا كه در قوانین بنیادی آن  یافته های تجربی بصورت روابط ریاضی درآمده اند. بنیان ترمودینامیك بر پایهء مشاهدات تجربی است. تجربی است از اینرو كه قابلیت تجربه پذیری همگانی(4) دارد. ” پدیده ای كه مورد كاوش تجربی قرار می گیرد باید چنان باشد كه همه بتوانند در آزمون آن شركت كنندوهركس با تحصیل  شرایط خاص بتواند به آسانی آن را تجربه كند. اموری كه تنها برای یكبار اتفاق می افتد یا اموری كه تجربه آنها همگانی نیست از قلمرو كاوشهای علمی بیرون می مانند” [1 ]

تجربه مشاهدات تكرارپذیریست كه عینی(5) بوده و همه بتوانند آن كاوش را انجام داده و نتایجش را بررسی كنند.بنابراین واضح است كه ترمودینامیك واجد شرایط تجربه پذیری علمی است. با این وجود مباحث مربوط به ترمودینامیك فاقد آن تجربه گری صرف است كه در برخی ازعلوم وجود دارد. بدین معنی كه ترمودینامیك فقط بر پایه تجربه و مشاهده نیست.
اصولا مباحث مرتبط با مكانیك و شاخه های آن دقت و تاكید فراوانی بر استدلال استقرایی(6) دارند و اصول بنیادی مكانیك برپایه مدلسازی ریاضی ازپدیده های فیزیكی است. پایه های اصلی مباحث ترمودینامیك را مانند تكیه گاههای منطقی علم مكانیك باید در شهود و تجربه جستجوكرد. ازآن پس میتوان یك چارچوب ذهنی ترتیب داد و به عنوان مثال با پی ریزی یك مدل منطقی میتوان مطالعهء مكانیك شاره ها را در ادامهء مكانیك مقدماتی و ترمودینامیك قرار داد.

پایه ها ی مطالعه مكانیك شاره ها:

پایستاری جرم

قانون دوم نیوتن

اصل تكانه زاویه ای

قانون اول و دوم ترمودینامیك

شش اصل بنیادی در مكانیك مقدماتی

اصل قابلیت انتقال

قانون گرانش نیوتن

قانون اول نیوتن

قانون دوم نیوتن

قانون سوم نیوتن

قانون متوازی الاضلاع برای جمع بستن نیروها

به استثناء قانون اول نیوتن و اصل قابلیت انتقال كه دو اصل بنیادی مستقل هستند سایر اصول مكانیك مقدماتی مبتنی بر شواهد تجربی اند.با این اوصاف مطالعه ترمودینامیك صرفاً بر پایهء تجربه گری نیست بلكه آمیزه ای از درك شهودی(7) و تجربهء مستقیم میباشد. قوانین ترمودینامیك را میتوان بر اساس تعاریف اصولی و رایج علم نیز بررسی كرد:

الف: یك قانون علمی نظمی همیشگی و پایدار را بیان میكند.قضایای كلی عموما” با همیشه/هیچ/هر یا همه آغاز میشوند.

ب: قوانین علمی توانایی پیشگویی مشروط دارند و با دانستن وضع فعلی سیستم میتوان آیندهء آن را به طور مشروط معلوم كرد.

ج: قوانین علمی وقوع برخی پدیده ها را در جهان نامكمن و نشدنی اعلام می كنند ابطال پذیرند(8) و میتوان تصور كرد كه روزی تجربه ای خلاف آن مشاهده شود.

د: قوانین و فرضیات علمی توتولوژیك (9) نیستند حصر منطقی ندارند و جمیع حالات ممكن را در بر نمیگیرند.

ه: قوانین علمی گزینشی (10) هستند و هرگز همه جوانب پدیده ها را تجربه و تحقیق نمی كنند.

قوانین ترمودینامیك مجموعهء این تعاریف را ارضا می كند. فی المثل وقتی گفته میشود كه قانون اول ترمودینامیك برای هر سیكل بسته ای برقرار میباشد سخن از یك تجربه همیشگی و پایدار گفته ایم. با قوانین ترمودینامیك می توان آیندهء یك سیستم را از قرائن فعلی آن پیش بینی نمود. قوانین ترمودینامیك همچنین وقوع پدیده هایی را ناممكن اعلام می كنند. این خاصیت ابطال پذیری قوانین علمی است كه به پدیده ها اجازه هرگونه جهتی را نمی دهند ونسبت به جهتگیری حوادث بی تفاوت نیستند.” ابطال پذیری به معنای باطل بودن نیست. قانون ابطال پذیر یعنی قانونی كه برای آن بتوان تصور كرد كه در صورت وقوع پدیده ای باطل می شود.  نقش تجربه هم در علوم كشف بطلان است و نه اثبات صحت . ابطال پذیری به معنای این نیست كه این  قوانین حتماً روزی  باطل خواهند شد بلكه اگر صحت یك قانون علمی تضمین هم شده باشد باز هم ابطال پذیر خواهد بود.

یعنی در فرض می توان تجربه ای را كه ناقض آن است پیدا كرد.ابطال پذیری  معادل تجربه پذیری است. قانونی علمی است كه تجربه پذیر باشد ووقتی تجربه پذیر است كه ابطال پذیر باشد و وقتی ابطال پذیر است كه نسبت به جهان خارج وجهت  پدیده های آن بی تفاوت نباشد”[1] قوانین ترمودینامیك مثل هر قانون علمی دیگرگزینشی هستند. وفقط چند خاصیت محدود را بررسی می كنند. بعنوان مثال مدل گازایده آل فرایند پلی تروپیك  PV=mRT

فقط به چند خاصیت از قبیل فشار دما حجم و… محدود می شود. هیچ قانون ترمودینامیكی یافت نمی شود كه در آن همهء  خواص ترمودینامیكی منظور شده باشد.هر قانون تنها جنبه هایی خاص را مورد بررسی قرار می دهد. بدین ترتیب در ترمودینامیك با یك سری قواعد اصالتاً علمی مواجهیم  كه ضمن علمی بودن نتایج و برداشتهای فلسفی با اهمیتی را نیز در بر می گیرد.

تكامل منطقی قوانین ترمودینامیك
ترمودینامیك در قالب چهار قانون بنیادی ارائه می شود و در نامگذاری این چهار قانون نوعی روند تكاملی لحاظ شده است.

قانون صفرم ترمودینامیك:
هر دو جسم كه با جسم سومی دارای تساوی درجه حرارت باشند آن دو جسم نیزبا هم تساوی حرارت دارند.

قانون اول ترمودینامیك:
برای هر سیستم در حال پیمودن یك سیكل انتگرال سیكلی حرارت متناسب با انتگرال سیكلی كار می باشد.(قانون بقای انرژی)

قانون دوم ترمودینامیك:
غیرممكن است وسیله ای بسازیم كه در یك سیكل عمل كند وتنها اثر آن انتقال حرارت از جسم سردتر به گرمتر باشد.

قانون سوم ترمودینامیك:
این قانون بیان می‌كند كه ممكن نیست از طریق یك سلسله فرایند متناهی به صفر مطلق دست یافت. به عبارتی رسیدن به صفر مطلق محال است.

قانون صفرم ترمودینامیك منطقاً بدیهی به نظر می رسد.اگر چه كه تجربه پذیر است و می توان صحت و اعتبار آن را آزمایش كرد.این قانون اساس اندازه گیری درجه حرارت است و نمی توان آن را از سایر قوانین نتیجه گرفت.
قانون صفرم ترمودینامیك از این رو قبل از قوانین اول و دوم می آید كه برای بیان سایر قوانین ترمودینامیك به مقیاسی  برای ادوات اندازه گیری درجه حرارت نیاز است. بدین ترتیب اعدادی را روی دماسنج قرار داده و گفته می شود جسم دارای درجه حرارتی است كه روی دماسنج قرائت می شود. بنا براین منطقی است كه این قانون قبل از سایر قوانین ترمودینامیك ارائه شود.مطابق با این قانون اندازه گیری درجه حرارت یك پایه منطقی پیدا می كند و در ادامه می توانیم سایر قوانین بنیادی ترمودینامیك را با اتكا به این پایه منطقی بیان كنیم.

قانون اول ترمودینامیك بیانگر این مطلب است كه در یك سیكل ترمودینامیكی مقدار حرارت منتقل شده از سیستم برابر با مقدار كار انجام شده بر سیستم می باشد. در عین حال این قانون هیچ محدودیتی برای  جهت جریان حرارت و كار ایجاد نمی كند. این محدودیت در قالب  قانون دوم بیان میشود.

قانون دوم ترمودینامیك بیان می دارد كه یك فرایند فقط در یك جهت معین پیش می رود و در جهت خلاف آن قابل وقوع نیست. ” متناقض نبودن یك سیكل با قانون اول دلیلی بر این نیست كه آن سیكل حتما اتفاق می افتد.این نوع مشاهدات تجربی منجر به تنظیم قانون دوم ترمودینامیك می شود. پس فقط  آن سیكلی  قابل وقوع است كه با قوانین اول و دوم ترمودینامیك همخوانی داشته باشد.” [2] پس واضح به نظر می رسد كه قانون دوم بیان یك توضیح تكمیلی از قانون اول است كه قید مجاز نبودن به هر جهت دلخواه  برای  كار  و حرارت را بر آن می نهد. از این رو در روند تكامل منطقی قوانین ترمودینامیك پس از قانون اول بیان می شود. ” در كاربرد قانون دوم  دانستن مقدار مطلق آنتروپی ضروری می شود و همین مساله منجر به تنظیم  قانون سوم ترمودینامیك می گردد.”   بنابراین مشاهده شد كه قوانین ترمودینامیك در یك سیر تكامل منطقی در امتداد یكدیگر بیان می شوند. قانون اول پایهء منطقی اندازه گیری درجه حرارت را می دهد.  قانون اول منجر به بیان قانون دوم شده وقانون دوم نیز به بیان قانون سوم ترمودینامیك می انجامد.

تحلیل منطقی از قانون اول ترمودینامیك
قانون اول ترمودینامیك را اغلب قانون بقای انرژی می نامند.این قانون بیان می دارد كه در یك سیكل ترمودینامیكی انتگرال سیكلی حرارت برابر با انتگرال سیكلی كار می باشد. قانون اول متضمن مفهوم انرژی است.مفهوم بنیادی انرژی در كاربردهای روزمره آشنا و ملموس است و یك درك عمومی از كلمه انرژی وجود دارد. از نقطه نظر ماكروسكوپیك تنها به صورتی از انرژی توجه داریم كه به شكل حرارت منتقل می شود.
در حالیكه در ترمودینامیك آماری, دیدگاه ما راجع به خواص ماكروسكوپیك تنها یك ارزیابی آماری از خواص میكروسكوپیك هستند. “قوانین ترمودینامیك را می شود به آسانی از اصول مكانیك آماری بدست آورد و آنها در واقع بیان ناقصی از همین اصول اند… در موارد ساده شده ایده آل  می توان از پس محاسبات پیچیده اصول مكانیك آماری  برآمد و به قانونی با صحت اساساً نامحدود رسید.”[3]  بنابراین به نظر می رسد مفهوم بنیادی انرژی یك تحلیل نوعاً آماری  در رفتار مكانیكی مجموعه بسیار بزرگی از اتمهاست. ” برای تشریح كامل رفتار سیستم  از دیدگاه میكروسكوپیك لزوما با حد اقل 20^10×6 معادله  سر وكار خواهیم داشت. حتی با یك كامپیوتر بزرگ نیز انجام چنین محاسباتی كاملا خستگی آور و ناامید كننده است. با این وجود دو روش برای كاهش تعداد معادلات و متغیرها تا حد پذیرفتنی وجود دارد…

یكی از این راهها روش آماری است كه بر اساس  نظریه های آمار و احتمال مقادیر متوسط را برای همه ذرات سیستم در نظر می گیریم… راه حل دوم برای كاهش تعداد متغیرها دیدگاههای ماكروسكوپیك ترمودینامیك كلاسیك میباشد همانگونه كه از كلمه ماكروسكوپیك استنباط می شود اثرات كلی تعدادی مولكول را  مورد توجه قرار می دهیم.”   [2]چون ما مرتباً ازعبارت انرژی استفاده میكنیم و آن را به پدیده هایی كه می بینیم  نسبت می دهیم كلمه انرژی مفهومی خاص در ذهن ما یافته است و وسیله ای موثر برای بیان افكار و ایجاد رابطه شده است. انرژی از مفاهیم مجردی است كه انسان برای برخی مشاهدات خود آن را ابداع كرده است. زمانی كه از انرژی صحبت می كنیم یك ادراك كلی را در نظر داریم كه مستقل از تحلیلهای آماری است. به بیان دیگر دیدگاه ما نسبت به انرژی به گونه كاملا محرزی مستقل از این مساله است كه تعبیر ماكروسكوپیك آن, بواسطه كاربرد آمار در رفتار تعدادی مولكول بدست آمده است. در ترمودینامیك كلاسیك برای اینكه نشان داده شود انرژی  یك  خاصیت ترمودینامیكی است به نوعی با مفاهیم عاری از معانی ملموس روبرو هستیم. بدین معنی كه   Q, Wو  , Eتحت قواعد ریاضی و جبری قرار می گیرد و از آن نتایجی عام و كلی استحصال می شود. گویی كه می شد همین اعمال ریاضی را روی, Y,X   Z انجام داد.

در ترمودینامیك, كار وحرارت تحت عنوان انرژی در حال گذار از مرزسیستم تعریف می شود. با این وصف مفهوم انرژی باید یك اصل موضوعه و به طور ضمنی تعریف شده باشد.” تعریف صریح همه اصطلاحات فنی یك مبحث همان قدر غیر ممكن است كه اثبات كلیه احكام آن, زیرا كه یك اصطلاح فنی را باید به كمك سایر اصطلاحات فنی تعریف كرد و این اصطلاحات را توسط اصطلاحات دیگر و قس علیهذا, به منظور رفع این مشكل و برای احتراز از دوری(11) بودن در تعریف اصطلاح x به كمك اصطلاح y ,  و سپس تعریف اصطلاح y به كمك اصطلاح x ,  مجبوریم كه در مقدمه مبحث  مورد نظر, مجموعه ای ازاصطلاحات اولیه یا اساسی را در نظر بگیریم و معانی آنها را مورد پرسش قرار ندهیم.
تمام اصطلاحات فنی دیگر مبحث را مآلاً باید  به كمك این اصطلاحات اولیه تعریف كرد.[4]”  از این روبرای پرهیز از دوری بودن, تعریف انرژی باید مستقل از كار وحرارت باشد ویا بالعكس.  یا اینكه انرژی یك اصل موضوعه قلمداد شود و هیچ تعریفی هم  برای آن ارائه نگردد.

قانون اول ترمودینامیك بیان می دارد كه:     W δ ∫ = Q δ ∫

اگر سیستم دستخوش تحولات یك سیكل باشد و طی فرایند A  از حالت 1 به 2

تغییر یافته و سپس طی فرایند B از حالت 2 به حالت 1 بازگشت كند .

آنگاه نشان داده می شود كه چون Bو Aنمایانگر هر فرایند دلخواهی بین 1 و 2 هستند پس مقدار(Wδ – Qδ) برای هر فرایند انجام شده یكسان خواهد بود. بنابراین مقدار(Wδ_Qδ) تنها بستگی به حالات اولیه و نهایی دارد و ارتباطی به مسیر طی شده نخواهد داشت.

می توان استنباط كرد كه مقدار فوق یك تابع نقطه ای و بنابراین دیفرانسیلی از یك خاصیت جرم كنترل است. از این رو قانون اول ترمودینامیك منجر به تنظیم خاصیتی شده كه انرژی نامیده می شود.اما این نتیجه گیری شبهه دوری بودن را در انرژی  كار و حرارت ایجاد می كند. از طرفی  كار وحرارت تحت عنوان انرژی در حال گذار از مرز سیستم تعریف می شوند و از سوی دیگر وجود خاصیتی به نام انرژی از قانون اول ترمودینامیك و بر مبنای تعاریف كار و حرارت استنتاج می شود. برای پرهیز از دوری بودن یا باید كار وحرارت را مستقل از انرژی تعریف كنیم و یا  انرژی را مستقل از كار و حرارت. به هر حال باید یك تفسیر بنیادی وجود داشته باشد. انرژی نمی تواند یك بدیهی اولیه بدون نیاز به تعریف باشد. به نظر می رسد این استنتاج یك تفسیر دوری است. اما چطور ممكن است؟ پاسخ اینجاست كه وقتی كار و حرارت را نوعاً تحت مبنای انرژی تعریف می كنیم, ناخواسته انرژی را بعنوان تفسیر نهایی كار و حرارت در نظر گرفته ایم.

” عقیده به تفسیرهای نهایی باطل است و هر تفسیری را می توان بوسیله تئوری یا تخمینی با كلیتی بیشتر, باز هم تفسیر نمود.هیچ تفسیری نمی تواند وجود داشته باشد كه خود محتاج تفسیری دیگر نباشد”[1] بنابراین انرژی تفسیر نهایی  كار وحرارت نیست بلكه تنها یك پایه تفسیر رضایت بخش برای این مفاهیم می باشد. ” یك سلسله علل منتهی به علت العلل (تفسیر نهایی) میشود زیرا كه تسلسل باطل است و در عین حال منتهی به علت العلل نمیشود زیرا علتی كه خود معلول نباشد متصور نیست.” [5] از این رو دلیل دوری به نظر رسیدن تعاریف انرژی, كار و حرارت این مغالطه است كه انرژی را بعنوان تفسیر نهایی كار و حرارت در نظر گرفته ایم.

همانگونه كه گفته شد عقیده به تفسیر نهایی باطل است و در اینجا نیز باید انرژی را یك تفسیر رضایت بخش از كار وحرارت بدانیم و نه تفسیر نهایی آنها. و این همان  تمسك به طبائع _اسانسیالیسم_(12)  كارل پوپر(13) است كه می گوید: تفاسیر نهایی امور و حوادث بر حسب طبائع اشیا است. درست نظیر آنچه در تحلیل قانون اول ترمودینامیك با آن مواجه شدیم اگر انرژی را تفسیر نهایی كار و حرارت بدانیم آنگاه انرژی به وضوح یك تفسیر ad hoc خواهد بود.” قضایایی  كه به طور موضعی و به صورت وصله ای یا تبصره ای به كار می روند تا یك امر مبهم و بی تفسیر را ظاهراًًً تفسیر كنند ad hoc نام دارند… فرض كنید ά, تفسیر شده ای است كه صحت آن مسلم است از آنجا كه ά را بداهتاً می توان از خود ά استنباط نمود بنابر این همیشه امكان دارد كه ά را بعنوان تفسیر خودش عرضه نماییم. اما با وجود اینكه در اینگونه موارد , صحت مفسر(تفسیر كننده) محقق است و تفسیر شده نیز منطقاً از آن استنتاج می شود  ,این تفسیر, تفسیری است بسیار نارضایت بخش و لذا ما باید تفاسیری از این قبیل را به دلیل دوری بودن غیرقابل قبول بدانیم.”[1] تفسیر كار و حرارت بر پایه انرژی تفسیری تقریباً دوری است. منتهی دلیلی بر این هم نیست كه اقناع كننده نباشد. تفاسیر نارضایت بخش, تفاسیری هستند كه كاملاً دوری باشند و از این رو منطقاً باطل و غیر قابل  قبول اند. اما تفاسیری كه تا حدی دوری هستند و در عین حال رضایت بخش و قانع كننده عموماً تفاسیری هستند كه قرائن مستقل در ﺘﺄیید آن موجود باشند. بعبارت دیگر تفسیركننده باید بطور مستقل آزمایش پذیر باشد و این آزمایش مستقل هرچه دشوارتر باشد, تفسیر كننده مقنع تراست…
برای اینكه مفسرها  ad hoc نباشند باید از لحاظ محتوا غنی و دارای یك رشته نتایج آزمایش پذیر باشند. “تنها وقتی می توانیم در تحقق بخشیدن به تفاسیر مستقل و غیر ad hoc گامی به جلو برداریم كه در تفسیر خود استفاده از قضایای كلی یا قوانین طبیعت را به انضمام قضایایی كه مبین شرایط خاص(14) تجربه اند شرط كنیم, زیرا قوانین كلی طبیعت می توانند قضایایی باشند با محتوای غنی آنگونه  كه در همه جا و در همه وقت به طور مستقل آزمایش پذیر باشند و لذا اگر بعنوان تفسیر مورد استفاده قرار بگیرند احتمال دارد كه ad hoc نباشند.”[1] با این اوصاف آنچه در تحلیل منطقی قانون اول ترمودینامیك به رغم تفسیر تقریباً دوری آن اهمیت دارد درجه اقناع كنندگی این قانون می باشد. همانگونه كه ذكر شد اقناع كنندگی یك تفسیر به درجه آزمایش پذیری آن بستگی دارد. قانون اول ترمودینامیك نیز به همین دلیل تفسیری قانع كننده و رضایت بخش میباشد.
” آزمایشات گوناگونی كه صورت گرفته به طور مستقیم یا غیر مستقیم, ﻤﺆید قانون اول بوده است. عدم صحت این قانون تا به حال ثابت نشده است” [2]

نتایج فلسفی  قانون اول ترمودینامیك  
اینكه قانون اول ترمودینامیك توصیف یك امر ذاتی و حقیقت فی نفسه است یا صرفاً یك مدل ذهنی , اساساً یك پرسش فلسفی است.  جان لاك (1704_1632)  بیان می كرد كه “تمام معلومات ما از طریق تجربه و حواس بدست می آید و آنچه نخست به حس در نیاید در ذهن وجود ندارد”.[5] اما امانوئل كانت  در كتاب نقد عقل محض (15) میگوید: همه معلومات ما از راه محسوسات نیست. تجربه به هیچ عنوان تنها راه درك وعلم نیست. تجربه فقط ما را به _آنچه هست_ راهنمایی می كند نه به آنچه_ باید چنین باشد_ و دست آخر نتیجه می گیرد كه  از تجربه, حقایق كلی به دست  نمی آید. یعنی حقایق  ,بدون توجه به تجربه ما واقعیت دارند و حتی این واقعیت پیش از تجربه(16) هم وجود داشته است.

” طبق نظریه پوپر,  تئوریها هرگز انعكاس عینیت نیستند بلكه بسیار به مدلهای ذهنی كانت شباهت دارند.”[6]  از دیدگاه پیر دوئم (17) قوانینی نظیر قانون اول ترمودینامیك نه تفسیرهای متافیزیكی هستند و نه مجموعه ای از قوانین كه صحتشان از طریق تجربه و استقراء به ثبوت رسیده باشد,  ” این تئوریها بناهایی مصنوع هستند كه به كمك كمیات ریاضی ساخته شده اند ونسبت این كمیات با مفاهیم مجردی كه از تجربه برمی خیزند مانند نسبت علامت به ذی العلامه است… این تئوریها با دقت جبری- ریاضی قابلیت گسترش دارند, چون به تقلید از جبر,   این تئوریها را می توان با تركیب كمیاتی كه ما به روش خاص خودمان آراسته ایم, بنا كرد.”[1]    مساله دیگر این است  كه  ما معادلاتی را با مشاهدات تجربی استخراج كرده   و اینك از همان معادلات برای توصیف پدیده مورد نظر استفاده می كنیم. درست مثل اینكه  اصطلاح نارنج را با مشاهده میوه نارنج ابداع كرده ایم آنگاه اگر از ما بخواهند كه رنگ میوه نارنج را توصیف كنیم خواهیم گفت نارنجی!

حال آنكه این تفاسیر بوضوح  ad hoc   می باشند. البته طبیعی است كه اینگونه باشد و  ما همیشه در تفسیر رفتار وعملكرد یك شیء خاص, تنها چیزی را كه بررسی می كنیم اوصاف ذاتی و لاینفك همان شیء خاص است. معادلات ریاضی با مشاهده رفتار سیستم استخراج شده و تنها بواسطه آن است كه می توان رفتار سیستم را تعبیر نمود.

آیا می توان امتناع رفتار آزاد را از قانون اول استنتاج كرد؟ 
آیا معادلات بر پدیده ها ارجح هستند؟ پیر دوئم استدلال می كند كه اینگونه نیست. به اعتقاد دوئم , معادلات از ابتدا وجود نداشته اند و آنها با مشاهده یك نظم عمومی در رفتار سیستم استخراج و تنظیم شده اند. بنابراین لایتغیر بودن این معادلات فقط به دلیل انطباق آنها با پدیده ها در همه زمانهاست و این مساله گواهی بر محال بودن ارادهء آزاد نیست. هرگز نمی توانیم ثابت و همیشگی بودن معادلات را دلیل بر این بگیریم كه قوانین عینی مطلقاً جبری هستند. بدین ترتیب قانون اول ترمودینامیك نیز فقط معادله ای است كه از مشاهدات تجربی تصویرسازی شده و هرگز منجر به این استنتاج نخواهد شد كه قوانین و واقعیات عینی نیز لایتغیر خواهند بود. اصل بقای انرژی حكمی عام و مسلم درباره اعیان موجود خارجی نیست.
بلكه یك فرمول ریاضی است كه به فرمان آزادانه ذهن ما ساخته شده است تا همراه با فرمولهای دیگر كه به همین نحو ساخته می شود  ما را مجاز و قادر بدارد تا از آنها نتایجی را استنتاج بكنیم كه به خوبی و درستی بر قوانین مكشوف آزمایشگاهی انطباق یابند وازآنها حكایت كنند.” نه فرمول بقای انرژی و نه سایرفرمولهایی كه با آن همراه میكنیم هیچكدام را نمیتوان گفت درست یا نادرستند. چرا كه احكامی درباره واقعیات عینی  نیستند. آیا امتناع رفتار مختارانه جزو لوازم اصل بقای انرژی است یا نه؟ و اینجا باید گفت اصل بقای انرژی هیچ نتیجه عینی و خارجی در بر ندارد. چگونه می توان از اصل بقای انرژی و اصول مشابه آن  این نتیجه را استنتاج كرد كه ارادهء آزاد محال است؟

به خاطر می آوریم كه این اصول گوناگون معادل دستگاهی از معادلات دیفرانسیل اند كه بر تغییرات حالات اجسام تابع آنها حاكمند. نتیجه این می شود كه در میان این اجسام هیچ حركت آزادی نمی تواند به وجود آید. حال می پرسیم ارزش این استدلال چقدر است؟

ما این معادلات دیفرانسیل را و یا اصولی را كه صورت اصلی آنها هستند برگرفتیم چون   كه می خواستیم تصویری ریاضی از گروهی از پدیده ها داشته باشیم. برای نمایش این پدیده ها  به كمك دستگاهی از معادلات دیفرانسیل, پیشاپیش مفروض گرفتیم كه آن پدیده ها تابع جبر مطلق اند.” با توجه به دیدگاه دوئم درمی یابیم كه ما در ساختن یك مدل و تصویر ریاضی بر اثر مشاهدهء تجربی یك پدیده, فرض را بر نوشتن معادله ای گذاشتیم كه ابدی و پایدار است. یعنی از قبل مطمئن بوده ایم كه جایی برای ارادهء آزاد در این طبقه بندی باقی نیست.
با این وصف واضح است كه از لایتغیر بودن معادله  نمی توان به لایتغیر بودن واقعیت عینی حكم داد.همانطور كه در مثالی گفتم ما از این رو نارنجی را به عنوان یك توصیف پایدار از یك رنگ می شناسیم كه از پیش یقین داریم  رنگ  میوهء نارنج همیشه و در همه زمانها بدون تغییر خواهد بود. و با همین پیش فرض است كه می توانیم اصطلاح نارنجی را به هر جسم همرنگ با میوه نارنج اطلاق كنیم. و به همین دلیل هم هست فی المثل رنگی به نام (كتابی) نداریم. زیرا كه پیشاپیش می دانیم رنگ كتابها همیشه یكجور نیست. از این رو نباید تصور كنیم كه یك معادله,  طبیعت و پدیده ها را ملزم به تابعیت از خود می كند. معادلهء قانون اول ترمودینامیك پدیده ها را تابع یك جبر مطلق العنان نمی كند بلكه فقط تصویری ذهنی یا مدلی ریاضی است. حتی اگر حقیقت عینی پدیده, ثابت و پایدار هم باشد این امر را نمی توانیم از لایتغیر  و پایدار بودن مدل ریاضی آن پدیده استنتاج بكنیم.

پی نوشتها: 

1)positivistic2)Russell
3)Epistemology
4)testability  intersubjective
5)objectivity
6)Inductive reasoning
7)Intuitive reasoning
8)Refutable , falsifiable
9) تكراری بودن تعریف یا همانگویی
10)selective
11)circular
12)Essentialism
13) K . popper
14)initial conditions
15) critic of pure reason
16)a priori
17)Pierre duhem

به نقل از :

سی پی اچ تئوری

http://cph-theory.persiangig.com/1788-falsafethermo.htm

www.smsm.ir

تحلیلی از جنبه های فلسفی قوانین ترمودینامیك

کلمات کلیدی : تحلیلی,از,جنبه,های,فلسفی,قوانین,ترمودینامیك,تحلیلی از جنبه های فلسفی قوانین ترمودینامیك , مقالات مهندسي , مهندسي مكانيك , کامپیوتر، مکانیک، برق، عمران، شیمی، پزشکی تحلیلی+از+جنبه+های+فلسفی+قوانین+ترمودینامیك+

آخرین مطالب مشاهده شده توسط کاربران :