برهان ترمودینامیکی:

بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، جهان همواره به سمتبی نظمی پیش می رود. اگر جهان ازلی می بود، اکنون در زمان بی نهایت می بودیم و بینظمی می بایست به حد خود رسیده باشد، طوری که هیچ عنصر منظمی وجود نداشته باشد، درحالی که می بینیم اینگونه نیست، پس جهان ازلی نیست و آفریده شده است


فیزیكدانی می گفت "كسانی برای اثبات وجود خدا از قانون دوم ترمودینامیكدم می زنند كه حتا نمی دانند قانون اول ترمودینامیك چیست!".

این برهان توسطبرخی تحصیلكرده های خداباور ارائه شده، كه با وجود اینكه نشانگر شوق و علاقه ی آنهابه مسئله ست، متاسفانه سطحی و غیر دقیق است. شاید دقیقتر آن باشد كه این استدلال رامقدمه أی برای برهانهای جهان شناسانه بدانیم (برای اثبات ازلی نبودن جهان)، ولی چوندیده شده كه مستقلا هم بیان شود، و از آن مهمتر اینکه بحثی متفاوت است، آن را درمتنی جداگانه بررسی كرده ام.

ترمودینامیك از چهار قانون بنیادین تشكیل شدهاست.

قانون صفرم، بیان كننده ی خاصیت ترانهادگی متغیر دما است. به این معنیكه دو جسم هم دما با جسمی سوم، خود با یكدیگر هم دما هستند.

قانون یكم،بیان كننده ی پایستاری انرژی درونی سیستم است. انرژی درونی تفاضل انرژی حرارتی دادهشده به سیستم و كار گرفته شده از آن است. مثلا اگر مجاورت دو جسم گرم و سرد را درنظر بگیریم (كه به تغییر دمای آن دو منجر می شود) در صورت منزوی بودن سیستم، كارانجام شده صفر خواهد بود، و در نتیجه انرژی درونی هر جسمی برابر خواهد بود با انرژیگرمایی اولیه ی آن، به اضافه ی تغییرات آن (علامت دار). مشخص است كه مجموع آن دوبرابر خواهد شد با مجموع انرژیهای اولیه ی دو جسم، كه معادل با قانون بقای انرژیخواهد بود. انرژی مجموعه ی منزوی در طی فرآیند تغییر دما ثابت باقی می ماند.

قانون دوم جهت تبادل حرارت را تعیین می كند. هنگامی كه دو جسم گرم و سرد درمجاورت هم قرار می گیرند، حرارت از جسم گرم به جسم سرد منتقل می شود، نه برعكس.

قانون سوم بیان كننده ی این است كه صفر مطلق دمایی حدیست، و هیچگاه نمیتوان به آن رسید، یا از آن پایینتر رفت.

قانون دوم بسیار ساده است. اینقانون اثباتی به معنای خاص و دقیق كلمه ندارد، تنها قاعده ایست كه همیشه با تجربهموافق بوده و دلیلی برای مخالفت با آن نداریم. از سوی دیگر، می توان به شیوه یآماری نیز آن را توجیه كرد. این قانون توسط متغیر آنتروپی مدل می شود، كه تغییر آنبرابر با تغییر گرمای تبادل شده تقسیم بر دماست. در این مدل قانون به این صورت بیانمی شود كه هر سیستمی همواره در جهتی حركت می كند كه مجموع آنتروپی سیستم و محیطافزایش پیدا كند. مثلا هنگامی كه مقداری آب بیست درجه با همان مقدار آب هشتاد درجهبه طور ایزوله مخلوط شود مجموع می تواند پنجاه درجه باشد، یا نیمی از آن صفر درجه ونیم دیگر صد درجه. در حالت اول میانگین دمای قسمت اول آب 35 درجه و قسمت دوم 65درجه خواهد بود، و این دو مقدار برای حالت دوم 10 درجه و 90 درجه. گرمای مبادله شدهدر حالت اول (30 درجه تغییر دما) 1.5 برابر حالت دوم (20 درجه تغییر دما) است. پستغییرات آنتروپی برای حالت اول برابر خواهد بود با 1.5Q/35-1.5Q/65=0.02Q و در حالتدوم Q/90-Q/10=-0.089Q .

همانطور که مشخص است مقدار تغییرات آنتروپی درحالت اول مثبت و در حالت دوم منفیست. بر اساس قانون دوم ترمودینامیک اولی رویدادیممکن است، و دومی غیر ممکن. یعنی در مخلوط شدن آب سرد و گرم، جسم گرم به جسم سردگرما می دهد، نه برعکس.

بحث در مورد قانون دوم ترمودینامیک در همینجا کاملشد، با این حال در برخی از متون کار را ادامه می دهند و از آنتروپی به عنوان معیاریبرای "نظم" نام می برند. می گویند هرچه سیستمی آنتروپی اش بیشتر باشد نامنظم تر (بههم ریخته تر) است. این ارتباط بسیار گنگ و نامفهوم است، و کاربردی هم در فیزیکندارد. در اصل در اینجا نظم (که با نظمی که در برهان نظم طرح می شود فرق دارد) باترکیب های خاص مواد متناظر می شود. به عنوان مثال، حالتی که نیمی از آب دمای صفردرجه و نیمی دیگر دمای صد درجه داشته باشد را منظم تر از حالتی می دانند که تمام آنپنجاه درجه باشد (دومی آنتروپی بیشتری دارد)، و علت آن را این ذکر می کنند که درحالت دوم "توانایی ما برای مرتب کردن مولکولها کاهش یافته است". البته باید به یادداشته باشیم که هرگاه قصد داریم آنتروپی را با نظم متناظر کنیم مفهوم این نظم را بهخاطر داشته باشیم، چون من شخصا حالتی که تمام قسمتهای آب دمای یکسانی دارند را منظمتر از حالت دیگر می دانم.

در بیانی دیگر، آنتروپی سیستم برابر خواهد بود بایک ضریب ثابت، ضرب در لگاریتم احتمال قرار گیری سیستم در حالت مورد نظر. به عبارتدیگر، هرچه احتمال قرارگیری سیستم در حالتی بیشتر باشد، آنتروپی آن حالت نیز بیشترخواهد بود. در مورد مثال این بخش نیز در صورتی که مسئله را به طور آماری بررسی کنیممتوجه می شویم که احتمال قرار گیری مایع در حالت 50 درجه بیشتر است، که در قبلدیدیم که آنتروپی بیشتری دارد. با توجه به این مسئله می توان گفت که متغیر آنتروپیخط سیر محتمل را تعیین می کند. قانون دوم ترمودینامیک به طور بسیار ساده، مشخص میکند که احتمال قرار گیری سیستم در چه حالتی بیشتر است، و البته این را به طور قطعیمی گوید. چون احتمال حالتهای مختلف در فرآیندهای ترمودینامیکی بسیار نوسان دارد، ومثلا احتمال یکی از دو فرآیند ده میلیارد میلیارد برابر فرآیند دیگر است، اینکهاحتمال وقوع را با یقین جایگزین کنیم چندان دور از ذهن نمی نماید. با این حال اینمسئله به این معنی نیست که اتفاقی خارج میدان تعیین شده توسط قانون دوم نمی افتد؛به این معنیست که "وقوع اتفاقاتی خارج مسیر تعیین شده در قانون دوم بسیار بسیارنامحتمل است"، ولی می تواند اتفاق افتد.

در اینجا نیز احتمال را با بی نظمیمتناظر می کنند. می گویند هرچه احتمال وقوع چیزی بیشتر باشد، بی نظم تر است، زیراتعداد حالتهای منظم (از نظر ما) همیشه کمتر از حالتهای نامنظم است.

بسیارخوب، پس دیدیم آنچه به عنوان بی نظمی به قانون دوم منتسب می کنند به چه معنیست و ازچه قدرتی برخوردار است.


در مورد برهان، که در اصل قصد دارد ازلی بودنجهان را نفی کند، که از این موضوع در برهان های جهانشناختی استفاده کند (و مثلابگوید که چیزی که شروعی در زمان دارد، نیاز به آفریننده دارد) اینگونه بیان می کند :

اگر جهان ازلی باشد، یعنی شروعی در زمان نداشته باشد، همواره در هر نقطهای از زمان که باشیم، بی نهایت زمان را پشت سر گذارده ایم، و با توجه به اینکهآنتروپی جهان (یعنی کل فرآیندهایی که همواره در حال رخ دادن هستند) در حال افزایشاست، مقدار این افزایش در طول این زمان بی انتها باید بی نهایت زیاد شده باشد، و درنتیجه جهان در بی نظمی مطلق به سر برد، طوری که هیچ فرآیندی نتواند انجام شود (زیراهر فرآیندی باید باعث افزایش آنتروپی شود، و وقتی آنتروپی در نهایت خود باشد جاییبرای افزایش ندارد و در نتیجه فرآیندی انجام نمی شود). چون می بینیم که جهان درچنین حالتی نیست و هم در آن فرآیندهایی انجام می شود و هم موجوداتی منظم وجوددارند، پس جهان نمی تواند ازلی باشد و حتما باید شروعی در زمان داشته باشد.

در اینجا، گذشته از اینکه نظم به معنی ترمودینامیکی استفاده نشده است، واینکه یافته ای علمی که به ابعاد دسترس بشر تعلق دارد به محدوده ای بسیار بزرگترتعمیم داده شده است (که از نظر علمی مورد قبول نیست) به نکته ی مهمی می رسیم کهممکن است تا کنون متوجه آن شده باشید. علت اینکه رویدادهای معمول ما با قانون دومترمودینامیک موافق هستند، این است که ما در زمانهایی بسیار کوتاه و تعداد بسیار کم،با فرآیندهایی روبرو هستیم که احتمالهای بسیار بسیار کوچک دارند، و در نتیجه رخ نمیدهند. با این حال، زمانی که پا به قلمروی مورد بحث بگذاریم، که در آن زمان بیانتهاست و تکرارها بی نهایت، به لحاظ آماری می دانیم که هر رویدادی که احتمالش صفرمطلق نباشد به احتمال بسیار بسیار بسیار بسیار بسیار بالا رخ می دهد، و به عبارتدیگر، قانون دوم ترمودینامیک را نمی توانیم به صورت کلاسیک آن به کار بریم (حداقلباید آنرا تبدیل به نسخه ای آماری کنیم) زیرا مطمئنا به تعداد بسیار زیادی نقضمیشود. این یک مطلب، و دیگر اینکه می دانیم قوانین فیزیک در تکینگیها اعتبارندارند. سیاهچاله ها (درون آنها) و انفجار و انهدام بزرگ (در صورت وجود) نمونه هاییاز تکینگیها هستند. در نتیجه متوجه می شویم که عوامل زیادی در جهان بزرگ (و نهچهاردیواری ما) وجود دارند که روند تغییرات جهان را از آنچه از بسط دادن یافته هایروزمره ی خود تخیل کرده ایم دور می کنند.

به عنوان مثال، همانطور که درمطلب بیگ بنگ نیز آمد، اگر مدل تغییرات سینوسی جهان را در نظر گیریم، در هر انفجاربزرگ مقدار آنتروپی جهان دوباره به مقدار اولیه اش برمی گردد (و به اصطلاح خودمانی Reset می شود) و در نتیجه در زمان بی نهایت نیز مقدار آنتروپی از محدوده ی خاصیفراتر نمی رود، و جهان می تواند ازلی باشد