قانون دوم ترمودینامیک

در بحث حدوث و قدم عالم، یکی از انتقادات برخی فلاسفه بر متکلمین مسلمان این است که قبول حدوث زمانی عالم منجر به انقطاع فیض الهی می شود. زیرا حدوث زمانی مستلزم این است که زمانی وجود داشته که در آن، علی رغم حضور خداوند، عالم وجود نداشته است. اما به نظر می رسد اگر بتوان نشان داد که عالم مادی ظرفیت و قابلیت ازلی بودن را ندارد و یا به تعبیر حکما «تام القابلیه» نیست، فیاضیت الهی خدشه دار نمی شود. در این مقاله، با دو رهیافت نشان داده می شود که حدوث زمانی عالم مستلزم نفی فیاضیت الهی نیست. رهیافت اول یک استدلال پسینی بر پایه قانون دوم ترمودینامیک است. بر این اساس، عالم مادی به عنوان یک سیستم ایزوله، رو به افزایش آنتروپی و مرگ حرارتی دارد و در نتیجه قابلیت ازلی بودن را ندارد. رهیافت دوم یک استدلال پیشینی با استفاده از تعریف حدوث زمانی عالم است. دلالت تعریفی که فلاسفه از حدوث ارائه می کنند منجر به فرض گرفتن دوره ای می شود که در آن دوره عالم ماده وجود نداشته است. اما این یک فرض ذهنی و تناقض آلود است.

طبق قانون دوم ترمودینامیک، در یک سیستم ایزوله، فرآیندهای برگشت ناپذیر در جهتی پیش می روند که آنتروپی سیستم افزایش می یابد، و غایت این سیر افزایشی آنتروپی ماکزیمم خواهد بود. در این حالت کار مکانیکی تبدیل به انرژی گرمایی می شود و در این وضعیت تعادل ترمودینامیکی رخ می دهد که مجموعه ای از تعادلات دمایی و فشاری و... است. با این فرض که جهان یک سیستم ایزوله است، طبق قانون دوم ترمودینامیک، سرانجامِ جهان تعادلی ترمودینامیکی خواهد بود که در آن حالتِ به خصوص تمام انرژی های مکانیکی تبدیل به انرژی گرمایی می شوند و این گرما در جهان پراکنده می گردد. در این حالت، دیگر حرکتی وجود نخواهد داشت، و نهایتاً جهان در مرگی فروخواهد رفت که از آن تعبیر به مرگ حرارتی می شود. این نظریه دارای پیامدهای الهیاتی است، به گونه ای که می توان آن را اثبات کننده زوال عالم مادی و فسادپذیری آن دانست و چون هر فسادی بر کون و ایجادی دلالت می کند، نظریه مرگ حرارتی می تواند برهانی به نفع حدوث عالم مادی قلمداد شود.

برهان اِنتروپیک، برهانی در اثبات خداوند است که با استخدام قوانین فیزیکی، به اثبات حدوث جهان می پردازد و از حدوث جهان به اثبات وجود خداوند راه می یابد. این مقدمه علمی به قانون دوم ترمودینامیک یا قانون افزایش اِنتروپی شهرت دارد و قانونی تجربی است که بر اساس آن در فرایندهای طبیعی، اِنتروپی سیستم افزایش یافته و تا بدانجا ادامه دارد که به مقدار بیشینه خود برسد و در این مقدار بیشینه، تعادل ترمودینامیکی رخ می دهد. با تعمیم این قانون به کل جهان، می توان آینده ای را پیش بینی نمود که در آن جهان دستخوش تعادل ترمودینامیکی گردیده و مرگ حرارتی رخ می دهد. با استفاده از این قانون می توان این گونه استدلال نمود که اگر جهان نقطه پایانی داشته باشد، لزوماً باید نقطه آغازینی داشته باشد و بر اساس آن، جهان دارای آغازی است که از آن به حدوث تعبیر می شود. با اثبات این مقدمه که جهان حادث است و خلقت جهان آغازی دارد، می توان برهانی در اثبات خالق اقامه نمود. هرچند این برهان تشابه فراوانی با برهان حدوث متکلمان اسلامی دارد، اما از لحاظ ساختاری و بنیادی دربردارنده تفاوت هایی است که آن را از برهان حدوث متمایز می گرداند. ساختار برهان انتروپیک مشابه با برهان حدوث متکلمان است؛ با این تفاوت که اثبات مقدمه اول آن در برهان حدوث به روش کلامی و فلسفی است، اما این مقدمه در برهان انتروپیک، توسط قانون دوم ترمودینامیک یا اصل افزایش انتروپی اثبات می گردد. علاوه بر نقدهای وارد بر برهان حدوث می توان به مقدمات اولیه برهان انتروپیک که عبارت اند از: تناهی عالم و انتقال انرژی از محیط غیر مادی به سیستم مادی و قبول رخداد مرگ حرارتی، نقدهایی را وارد نمود.

افزایش رشد تقاضای انرژی در قرن 21 همراه با مشکلاتی از قبیل آلودگی محیط زیست، کمبود منابع طبیعی و همچنین، محدودیت فضا و مکان مناسب برای احداث نیروگاههای سوخت فسیلی است. از طرف دیگر، رشد فناوری در جهان تقاضا برای انرژی به خصوص انرژی الکتریکی رشد چشمگیری یافته است. از این نظر، یافتن انرژیهای پاک جایگزین، عوامل ایجاد بازگشت ناپذیری در سیستم های مصرف کننده انرژی و مصرف بهینه انرژی با روش تحلیل اگزرژی امری ضروری می نماید. یکی از کاربردهای اگزرژی تحلیل اقتصادی سیستم هاست. این قسمت از تحلیل اگزرژی در دوره های کارشناسی رشته های مهندسی در کشور ما تدریس و آموزش داده نمی شود. در تحلیل اگزرژی اقتصادی، برای بهبود طراحی سیستم ها اگزرژی با مفاهیم اقتصادی ترکیب می شود و با حداقل کردن قیمت و زمان کارکرد سیستم ها می توان بهترین و کارآمدترین سیستم را با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی شناسایی کرد. در این مطالعه ضمن اشاره به میزان مصرف انرژی در جهان، لزوم جایگزینی انرژیهای فسیلی با انرژیهای پاک تجدید پذیر و آموزش تحلیلهای فنی اقتصادی در دانشگاه های کشور بیان شده و با کاربرد روش قیمت اگزرژی تولیدی، نتیجه حاصل از اعمال این روش روی سیکل نیروگاه خورشیدی شیراز و همچنین، نتایج موجود از اعمال این روش بر روی سیستم ترکیبی تولید توان و حرارت همزمان مطالعه و درسی با عنوان "طراحی سیستم های گرمایی" پیشنهاد شده است.