تحلیلی از جنبه های فلسفی قوانین ترمودینامیک

تحقیق و مقاله تحلیلی از جنبه های فلسفی قوانین ترمودینامیک

جنبه های فلسفی و منطقی استدلال در قوانین ترمودینامیک براساس دیدگاههای کلاسیک فلسفهء علم ارا ئه میشود . آیا قوانین ترمودینامیک احکامی عام ومسلم ازاعیان خارجی و منافی اراده آزاد هستند؟ وآیا قوانین ترمودینامیک فقط و فقط اشکال ریاضی ﻤﺄخوذ ازتجربه وعاری ازهرگونه معنی ملموس هستند؟ دراین نوشتار پرسشهایی از این دست تحلیل و بررسی میگردد.

یکی از تعاریف عالی ترمودینامیک این است که ترمودینامیک علم انرژی و آنتروپی میباشد. تردیدی نیست که علم در چنین تعریفی با تعبیری پوزیتیویستیک(1) به معنای دانشی بر پایهء مشاهدات تجربی بیان شده است. از این منظر هرکجا که 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 که صحت خود این مدعا چگونه به اثبات میرسد پاسخ این است که اساساً چنین پرسشهایی تجربی نیستند. بدین معنا که نمیتوان آن را به محک تجربه گذاشت. سوالاتی از ازاین دست.

در حوزه متافیزیک جای میگیرند. روش پاسخ دادن به چنین سوالاتی که به جنبه های معرفت شناختی (3) علم مربوط میشوند نظیر همهء مسائل متافیزیکی تعقل ومنطقاست و نه آزمون تجربی . تفاوت عمده ای هست میان علم پوزیتیویستی که بر پایه ی تجربه پذیری بنا شده و متافیزیک که تفسیری عام و فراگیر از مسائل جهان هستی است. حوزهء مبحث این نوشتار اغلب تحلیل جنبه های استدلال منطقی در قوانین ترمودینامیک وبرخی پرسشهای فلسفی ومعرفت شناختی پیرامون آن است. با این تفاسیر ترمودینامیک یک علم تجربی است. چرا که در قوانین بنیادی آن یافته های تجربی بصورت روابط ریاضی درآمده اند. بنیان ترمودینامیک بر پایهء مشاهدات تجربی است. تجربی است از اینرو که قابلیت تجربه پذیری همگانی(4) دارد. " پدیده ای که مورد کاوش تجربی قرار می گیرد باید چنان باشد که همه بتوانند در آزمون آن شرکت کنندوهرکس با تحصیل شرایط خاص بتواند به آسانی آن را تجربه کند. اموری که تنها برای یکبار اتفاق می افتد یا اموری که تجربه آنها همگانی نیست از قلمروکاوشهای علمی بیرون می مانند" [1 ]

تجربه مشاهدات تکرارپذیریست که عینی(5) بوده وهمه بتوانندآن کاوش را انجام داده و نتایجش را بررسی کنند.بنابراین واضح است که ترمودینامیک واجد شرایط تجربه پذیری علمی است. بااین وجود مباحث مربوط به ترمودینامیک فاقد آن تجربه گری صرف است که در برخی ازعلوم وجود دارد. بدین معنی که ترمودینامیک فقط برپایه تجربه ومشاهده نیست.اصولا مباحث مرتبط با مکانیک و شاخه های آن دقت و تاکید فراوانی بر استدلال استقرایی(6) دارندواصول بنیادی مکانیک برپایه مدلسازی ریاضی ازپدیده های فیزیکی است . پایه های اصلی مباحث ترمودینامیک را مانند تکیه گاههای منطقی علم مکانیک باید در شهود و تجربه جستجوکرد.ازآن پس میتوان یک چارچوب ذهنی ترتیب داد و به عنوان مثال با پی ریزی یک مدل منطقی میتوان مطالعهء مکانیک شاره ها را در ادامهء مکانیک مقدماتی و ترمودینامیک قرار داد.

پایه ها ی مطالعه مکانیک شاره ها:

پایستاری جرم

قانون دوم نیوتن

اصل تکانه زاویه ای

قانون اولو دوم ترمودینامیک

شش اصل بنیادی در مکانیک 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 که دو اصل بنیادی مستقل هستند سایر اصول مکانیک مقدماتی مبتنی بر شواهد تجربی اند.با این اوصاف مطالعه ترمودینامیک صرفاً بر پایهء تجربه گری نیست بلکه آمیزه ای از درک شهودی(7) و تجربهء مستقیم میباشد. قوانین ترمودینامیک را میتوان بر اساس تعاریف اصولی و رایج علم نیز بررسی کرد:

الف: یک قانون علمی نظمی همیشگی و پایدار را بیان میکند.قضایای کلی 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 کرد.

ج: قوانین علمی وقوع برخی پدیده ها را در جهان نامکمن و نشدنی اعلام می کنند ابطال پذیرند(8) و میتوان تصور کرد که روزی تجربه ای خلاف آن مشاهده شود.

د: قوانین و فرضیات علمی توتولوژیک(9) نیستند حصر منطقی ندارند و جمیع حالات ممکن را در بر نمیگیرند

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

قوانین ترمودینامیک مجموعهء این تعاریف را ارضا می کند. فی المثل وقتی گفته میشود که قانون اول ترمودینامیک برای هر سیکل بسته ای برقرار میباشد سخن از یک تجربه همیشگی و پایدار گفته ایم. با قوانین ترمودینامیک می توان آیندهء یک سیستم را از قرائن فعلی آن پیش بینی نمود. قوانین ترمودینامیک همچنین وقوع پدیده هایی را ناممکن اعلام می کنند. این خاصیت ابطال پذیری قوانین علمی است که 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 که برای آن بتوان تصور کرد که در صورت وقوع پدیده ای باطل می شود. نقش تجربه هم در علوم کشف بطلان است و نه اثبات صحت . ابطال پذیری به معنای این نیست که این قوانین حتماً روزی باطل خواهند شد بلکه اگر صحت یک قانون علمی تضمین هم شده باشد باز هم ابطال پذیر خواهد بود.

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

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