نوروز مبارک

نوروز مبارک!

برد ترمودینامیک

اولين ترمی بود که ترموديناميک تدريس می‌کردم و يکی از دانشجوها تقريباً با من هم‌سن بود و شايد اين يک حس دوگانه ايجاد می‌آورد که تکليف چيست؟ هم‌بازی يا معلم؟! يادم هست يک‌بار که خاصيت گرم‌کنندگی پشم گوسفند را به انتروپی ربط دادم، آشکارا معترض شد که من همه چيز را می‌خواهم به انتروپی ربط بدهم. گمان می‌کنم بسياری از کسانی که با من سروکار دارند ديدگاه مشابهی با ايشان دارند و البته به احترام من چيزی نمی‌گويند. موضوع اين بحث هم همين است: دامنه‌ی کاربرد ترموديناميک (يا هر علم ديگری) تا کجاست؟ و ما تا کجا می‌توانيم از قوانين علمی برای توضيح پديده‌های طبيعی، اجتماعی، تاريخی و ... استفاده کنيم؟

پس از آن‌که علم از فلسفه جدا شد، هم‌چنان استفاده از علم برای توضيح همه چيز کماکان ادامه يافت. به بيان ديگر، از علم برای توضيح بسياری از پديده‌ها يا مفاهيم غيرعلمی هم کمک گرفته می‌شد. مکانيک نيوتنی تأثير زيادی بر جهان‌بينی دانشمندان گذاشت و بسياری بر اين باور بودند که علم در نهايت خود به‌سر می‌برد و همه چيز طبيعت را می‌توان به‌وسيله‌ی آن توضيح داد. اين ديدگاه بيش از دو قرن حکم‌فرما بود تا آن‌که زمزمه‌هايی مبنی بر ناکارامدی اين ديدگاه به گوش رسيد. بشر به گوشه‌هايی سرک کشيده بود که تابه‌حال ناديدنی بودند: آن‌جا که جرم بسيار ناچيز است و آن‌جا که سرعت بسيار زياد است. تلاش برای رفع هر کدام از اين ناکارامدي‌ها منجر به انقلابی در علم و جهان‌بينی بشر شد: نسبيت و مکانيک کوانتومی. ولی "در چارچوب صدق مفاهيم اصلی‌اش"، مکانيک نيوتنی و ترموديناميک هم‌چنان کارايی خود را مقتدرانه حفظ کردند. اين گفته‌ی انيشتين است که "ترموديناميک تنها علمی است که در چارچوب صدق مفاهيم اصلی‌اش همواره پابرجا خواهد ماند". شايد بتوان ادعا کرد که ترموديناميک جهان‌شمول‌ترين علمی است که بشر تابه‌حال با آن سروکار داشته است. ولی چارچوبی که انيشتين از آن سخن گفته چيست؟

نزديک به نيم قرن پيش، مهندس مهدی بازرگان کتابی نوشته با عنوان"عشق و پرستش يا ترموديناميک انسان". اين يکی از کتاب‌هايی است که قصد دارد زندگی انسانی را با قوانين علمی توضيح دهد. اين روزها کتاب‌های بی‌شماری وجود دارد که مثلاً قصد و ادعا دارند نشان دهند ديدگاه مولانا بی‌ارتباط با مکانيک کوانتومی نبوده است و البته نويسندگان اين کتاب‌ها هم افرادی دانش‌پيشه هستند. پرسش اين است: آيا ما مجازيم اين‌گونه ادعاهايی داشته باشيم؟ يا کتابی در اين زمينه منتشر کنيم؟ سال گذشته يکی از دانشجويان از شيوه‌ی تدريس من انتقادی کرد که البته به‌جا بود: اين‌که برای توضيح يک مطلب از مثال‌هايی استفاده می‌کنم که در نگاه نخست درست هستند، ولی با تعمق بيشتر اين مثال‌ها مايه بروز تناقض‌هاي هستند. البته اين گفته در بسياری از موارد درست است! چرا که بايد ديد مثال مورد استفاده دقيقاً چه چارچوبی داشته و در چه محدوده‌ای از دقت قرار دارد و اصلاً به‌طور خاص برای چه هدفی به‌کار برده شده است؟ ترموديناميک علمی است که در زمينه‌ی بسياری از پديده‌های ماکروسکپی حرف‌هايی برای گفتن دارد. اگرچه قانون اول جهان‌شمول‌تر است و حتی در محدوده‌‌ای که ناچاريم از مکانيک کوانتومی استفاده کنيم نيز صادق است، ولی استفاده از سه قانون ديگر در حد ميکروسکپی بدون چالش نخواهد بود. حال، مثلاً وقتی قصد آن را داريم که از ترموديناميک برای توضيح رفتار يک جامعه استفاده کنيم، آيا به دليل ماکروسکپی بودن جامعه می‌توان از ترموديناميک کمک گرفت؟ پاسخ به سادگی اين است: نه! و دليل ساده‌ی اين پاسخ ساده اين است: دمای جامعه چند است؟! و اين پرسشی بی‌پاسخ است! ولی می‌توان گفت: اين‌که دمای سامانه‌ای چند است، به شيوه‌ی توزيع ذرات آن روی حالت‌های ممکن انرژی بستگی دارد. هرچه اين توزيع پهن‌تر باشد، دما بالاتر است. و برای جامعه هم حالت‌های متفاوتی می‌توان تعريف کرد: مثلاً ميزان دارايی افراد از صفر تا يک مقدار بيشينه تغيير می‌کند و می‌توان طبقه‌های مختلف اجتماعی را تعريف کرد و ... و می‌توان آن‌چنان آسمان و زمين را به هم بافت که همه به دانشمندی گوينده ايمان بياورند. شخصاً اين آسمان و ريسمان کردن را دوست دارم، ولی تعميم آن به همه چيز، به‌ويژه اصرار بر درستی و علمی بودن آن يک سم مهلک برای علم است. نظر شخصی من اين است که خيلی هم خوب است که کتاب‌هايی چاپ شود که علم را به همه چيز ربط دهد، ولی هرگز نبايد فراموش کنيم که اگر همه‌ی دانشمندان جهان پای ورقه‌ای را با خون خودشان امضا کنند و شهادت دهند که مثلاً قانون اول ترموديناميک نادرست است، اين قانون نادرست نخواهد شد. خوشبختانه علم از گزند دموکراسی در امان است و اين يکی از شکوهمندی‌های علم است. 

با رنگی که نامی برايش نيست، با رقصی که چشم را می‌فريبد و با "خش‌خش بی خا و شين"، ساقه‌های گندم افق را هاشور می‌زنند. همانند حرکت يک مار بر شن‌های تفتيده‌ی بيابان، مسير حرکت ساقه‌ها غيرقابل رديابی است، يا شايد همانند بزکش‌های عجيب رسول خادم که خادارتسف را بی‌چاره مقهور می‌کرد، يا همانند مارادونا و ليونل مسی... يا مانند آواهای غيرقابل رديابی (برای من غيرحرفه‌ای) موسيقی موتسارت...

در صحنه‌ای از فيلم اخير ريدلی اسکات، پارامتئوس، ناخدای سفينه‌ای که به‌دنبال موجودات هوشمند در سياره‌ای ديگر می‌گردد، با ديدن خط راستی بر خاک سياره دستور فرود می‌دهد: "فرود بيا، خدا هيچ خط راستی در طبيعت نيافريده!" و به‌راستی که هيچ خط راستی در طبيعت يافت نمی‌شود؛ گويا که نقاش طبيعت هندسه نمی‌داند!

به نظر می‌رسد هر چه پديده‌ای از حالت خطی فاصله بگيرد، برای انسان‌ها جذاب‌تر است: مثلاً يک فيلم سينمايی که مسير و پايان آن به آسانی قابل پيش‌بينی نيست را با يک فيلم باليوودی مقايسه کنيم، يا يک نقاشی که آجرهای آن با خط‌کش رسم شده باشد را با يک مينياتور مقايسه کنيم؛ يا نه، تصور کنيم چطور می‌شود اگر "کمند زلف" در يک مينياتور با خط‌کش کشيده شود. اگرچه غيرخطی بودن معمولاً سبب می‌شود جذابيت افزايش يابد، ولی برای علم يک دشواری به‌شمار می‌رود و يک علم‌پيشه، در حد توان از آن دوری می‌گزيند.

به ياد دارم که در کتاب‌های درسی قديم شيوه‌ی ابتدايی محاسبه‌ی محيط دايره را اين‌گونه شرح داده بود که با نصب ميخ در نقاط مختلف يک دايره و گذراندن يک نخ از اين ميخ‌ها (نقاط روی محيط) می‌توان به‌صورت تقريبی محيط را به‌دست آورد. شايد به نظر ما، اين شيوه‌ی محاسبه خيلی تقريبی و ابتدايی باشد، ولی اگر سخن از حساب ديفرانسيل و انتگرال به ميان بيايد، با اعتماد بسيار زياد و ارادتمندانه نتايج را خواهيم پذيرفت، در صورتی که همه‌ی هنر نيوتن نيز در اين بود که توانست از همين تقريب استفاده کند: يعنی يک تابع غيرخطی را به‌صورت مجموعه‌ای از تابع‌های خطی در نظر گرفت؛ گويا که نابغه‌ها هم تنها زبان حساب دو دوتا چهارتا را خوب می‌فهمند.

امروزه، با وجود رايانه‌ها، ميزان استفاده از روابط غيرخطی افزايش يافته است. برای نمونه، دماسنج‌هايی را می‌توان ديد که برپايه‌ی ويژگی‌هايی کار می‌کنند که با دما رابطه‌ی غيرخطی دارد. ولی با همه‌ی اين‌ها، هنوز هم روابط خطی مطلوب‌ترين رابطه‌ها به‌شمار می‌روند. شايد دليل اين مطلوب بودن را بتوان به ذهن بشر نسبت داد که تناسب‌های خطی را بهتر و آسان‌تر درک می‌کند. و شايد بتوان تعارض گاه‌به‌گاهی که بين هنرمندان و علم‌پيشگان وجود دارد را بتوان به درک متفاوت (خطی و غيرخطی) آن‌ها از پديده‌ها نسبت داد. به نظر می‌رسد راهی که هنر برای بيان يک پديده‌ی غيرخطی برمی‌گزيند، خود يک روش غيرخطی است و همين عامل سبب می‌شود درک هاي يکسانی از يک اثر هنری وجود نداشته باشد و حتی يک هنرمند در زمان‌های مختلف، تفسيرهای متفاوتی از اثر خود داشته باشد. در حالی‌که روش بيان علم معمولاً خطی است و به همين دليل تنها يک تفسير درست از هر اثر علمی وجود دارد و اين برای همه‌ی انسان‌ها و همه‌ی زمان‌ها صادق است. به گمان من، هر دو بيان زيبا هستند!