مفهوم نظم در انتروپی جهان

در این مقاله قصد داریم در راستای پاسخ به شبهات خداناباوران و در ادامه سلسله مقالات اثرات خداوند در جهان، به بررسی سوالات و مباحث مهم زیر بپردازیم:

• مراد از نظم در مقدمه اول برهان نظم چه نظمی است؟
• آنتروپی یا بی‌نظمی سیستم به چه معناست؟
• آیا در جهان شاهد هیچ نوع کاهش آنتروپی نیستیم؟
• چگونه کاهش‌های آنتروپی را تشخیص دهیم؟
• تفاوت نظم غایی با مفهوم نظم در آنتروپی چیست؟
• آیا قانون دوم ترمودینامیک با برهان نظم در تناقض است؟

مفهوم نظم در انتروپی چیست؟

آنتروپی معیاری برای سنجش بی‌نظمی در سیستم است، ازاین‌رو برای درک بهتر آنتروپی باید مفهوم نظم در سیستم‌ها بررسی شود که آیا مراد همان نظم غایتمند[1] است یا تعریفی مجزا دارد؟

در تعریفی ساده، مفهوم نظم در آنتروپی، معیاری از تعداد حالت‌های چینش و آرایش داخلی (تعداد راه‌های پخش ذرات) است که ذرات یک سامانه می‌تواند داشته باشد. هر چه روش‌ها و راه‌های مختلف برای حرکات تصادفی ذرات بیشتر باشد آنتروپی (بی‌نظمی) سیستم بیشتر خواهد بود و هر چقدر این آزادی حرکات کمتر شود، آنتروپی (بی‌نظمی) نیز کمتر است. به عبارتی افزایش آنتروپی (بی‌نظمی سیستم) تغییر حالت سیستم از یک حالت کم احتمال به حالت پر احتمال است.

مثلاً در عکس بالا آنتروپی سمت چپ کم‌تر از آنتروپی سمت راست می‌باشد زیرا اجزای عبارت entropy در سمت راست پراکنده‌تر می‌باشند.

و در این مفهوم مولکول‌های آب که در یک قطره به یکدیگر پیوند خورده‌اند نظم بیشتری نسبت به همان تعداد مولکول‌های بخارِ آب که در محیط اتاق شما پراکنده شده‌اند، دارند و البته وقتی این مولکول‌های آب در یک آرایش شش‌ضلعی مرتب شوند و یک تکه بلور یخ را تشکیل دهند، نظمشان بیشتر هم می‌شود.

به عبارتی وقتی مولکول‌های آب در طول روز توسط انرژی خورشید از سطح دریا جدا می‌شوند و از فاز مایع به فاز گاز تغییر حالت داده و ابرها را تشکیل می‌دهند ما شاهد یک فرآیند رو به افزایش آنتروپی یا بی‌نظمی هستیم و وقتی مجدداً این مولکول‌های سرگردان به یکدیگر متصل می‌شوند و به‌صورت قطرات باران یا بلورهای برف بر زمین نازل می‌شوند ما شاهد افزایش نظم و کاهش آنتروپی هستیم.

به عبارتی آنتروپی (بی‌نظمی سیستم)، احتمالِ تعیین موقعیت هر ذره در مکان‌های مختلف و یا راه‌های چینش و شیوه آرایش ذره‌ها در سامانه است؛ که به‌طورکلی می‌توانیم دو تعریف حرارتی و آماری برای آنتروپی ارائه دهیم.

• تعریف حرارتی انتروپی: در یک سیستم بسته، آنتروپی میزان انرژی حرارتی یا گرمایی است که برای انجام کار در دسترس نیست و هر چه آنتروپی بیشتر می‌شود انرژی قابل دسترس کم‌تر می‌شود.
• تعریف آماری انتروپی: معیاری از تعداد حالت‌های داخلی است که یک سیستم می‌تواند داشته باشد، بدون آنکه برای یک ناظر خارجی که فقط کمیت‌های ماکروسکوپیک (مثلاً جرم، سرعت و …) آن را مشاهده می‌کند، متفاوت به نظر آید؛ و آنتروپی یک دستگاه را از دیدگاه آماری، می‌توان برحسب توزیع‌های ممکن، برای اجزای آن تعریف کرد؛ و طبق تعریف دیکشنری هریتیج عبارت است از میزان بی‌نظمی یا تصادفی بودن حالات امکان‌پذیر در یک سیستم بسته؛ که هر چقدر این میزان و فضا برای چینش تصادفی بیشتر باشد آنتروپی نیز افزایش می‌یابد.

طبق تعاریفی که در بالا ارائه شد بهتر است برای معنا کردن آنتروپی به جای به کار بردن عبارت بی‌نظمی در سیستم، توضیح علمی آن ارائه شود زیرا وقتی می‌گوییم آنتروپی معیاری برای سنجش بی‌نظمی در سیستم است در اینجا باید مفهوم نظم تعریف شود و از آنجا که ما عموماً از نظم، هماهنگی غایتمند اجزای یک سیستم را برداشت می‌کنیم این باعث اختلال در فهم صحیح و علمی آنتروپی می‌شود زیرا بی‌نظمی یک واژه زبانی مشترک با معنای ضمنی غیرعلمی است[2] و باید به خوبی مفهوم آنتروپی را با رویکرد علمی (بی‌نظمی) ارتباط داده و به‌طور صحیح به مخاطبان خود منتقل کنیم.[3] که در این راستا مطالعه مقالات و کتبی که مفهوم علمی آنتروپی را توضیح داده‌اند توصیه می‌کنیم.

پس در شناخت نظمِ سیستم از منظر آنتروپی باید تعداد راه‌های چینش ذرات بررسی شوند و وقتی آنتروپی (بی‌نظمی سیستم) افزایش پیدا می‌کند به تبع آن تعداد حالت‌ها و راه‌های پخش ذرات سیستم هم افزایش می‌یابد و افزایش تعداد حالات، بی‌نظمی را افزایش می‌دهد.

این مفهوم را به شیوه‌های متعددی می‌توان نشان داد برای مثال آنتروپی یک بشقاب وقتی روی زمین خرد شده باشد خیلی بیشتر از زمانی است که به شکل سالم و یک‌تکه درون سینک ظرف‌شویی قرار دارد.

یا مثلاً چیدمان مولکول‌های آب در یک تکه یخ در مقایسه با وقتی‌که گرما می‌بینند و به شکل بخار آب در‌می‌آیند بسیار منظم‌تر هستند. در واقع همان مولکول‌های آب وقتی در یک تکه یخ باشند درون یک شبکه بلوری معین قرار می‌گیرند اما در حالت گاز، به شکلی غیرقابل‌پیش بینی شناور می‌شوند؛ بنابراین آنتروپی یخ به‌مراتب کمتر از آنتروپی بخار آب است.

بنابراین به‌طورکلی دو روش هم ارز برای تعریف تغییر در آنتروپی سیستم وجود دارد:
1. توسط دمای سیستم و انرژی که سیستم به شکل گرما به دست می‌آورد یا از دست می‌دهد.[4]
2. با محاسبه تعداد راه‌های چینش اتم‌ها یا مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌ی سیستم.

همچنین می‌توانیم مفهوم نظم در آنتروپی را اینگونه به‌طور خلاصه بیان کنیم:
در تعریف آنتروپی بهتر است به جای تأکید بر بی‌نظمی در تغییر آنتروپی سامانه، به احتمال یافتن هر ذره در مکان‌های مختلف، توزیع انرژی در بین انواع حرکت‌های مولکولی و شیوه آرایش ذره‌ها در سامانه توجه کنیم.[5]

پس هر چه انرژی قابل دسترس کم‌تر شود و حالت‌های ممکن برای ذرات سیستم بیشتر شود آنتروپی سیستم نیز افزوده می‌شود. توجه به این دو معیار در تشخیص افزایش یا کاهش آنتروپی کمک بسیاری به ما می‌کند.

چگونه کاهش و افزایش انتروپی را تشخیص دهیم؟

در بخش قبل با مفهوم نظم در آنتروپی و تعریف آنتروپی آشنا شدیم. در این بخش می‌خواهیم راه‌های مختلف ارزیابی میزان آنتروپی سیستم را یاد بگیریم.

قبل از بررسی مثال‌های کاهش و افزایش آنتروپی باید عواملی که در کاهش یا افزایش آنتروپی مؤثر هستند را بدانیم.  به‌طورکلی نظم در مفهوم آنتروپی به عوامل زیر بستگی دارد:

• دما
• حجم (در مورد گازها)
• حالت یک ماده یا سامانه
• نوع و مقدار ماده

این عوامل، تعیین‌کننده وجود نظم و میل سیستم به نظم یا بی‌نظمی می‌باشند که باید موارد بالا را در حالت ابتدایی و انتهایی سیستم بررسی کنیم تا میزان کاهش یا افزایش آنتروپی را متوجه شویم.

برای درک بهتر مطالب قبل و تشخیص کاهش یا افزایش آنتروپی (بی‌نظمی) به توضیحات و مثال‌های زیر توجه نمایید.

ابتدا باید بدانید که برای یک ماده به‌طورکلی آنتروپی گازها بیشتر از آنتروپی مایعات و آنتروپی مایعات بیشتر از آنتروپی جامدات است.
آنتروپی گاز  >  آنتروپی مایع  >  آنتروپی جامد

زیرا اجزای جامدات با پیوندهای بیشتری در کنار یکدیگر قرار گرفته و تعداد حالات ممکن تصادفی برای آن‌ها کم‌تر است و به همین نسبت، نظم در مایعات بیشتر از گازها می‌باشد زیرا گازها امکان و فضای بیشتری برای حرکات تصادفی و قرارگیری مختلف دارند.

اما نقش حجم در آنتروپی وقتی قابل‌فهم‌تر می‌شود که بخواهیم آنتروپی یا بی‌نظمی گازها را بررسی کنیم زیرا در بین گازها هر چه حجم کم‌تر می‌شود آنتروپی کاهش می‌یابد.

مثلا 20 مول[6] مولکول اکسیژن در فضای 20 مترمکعب نظم بیشتری نسبت به 20 مول مولکول اکسیژن در فضای 40 مترمکعب دارند، زیرا محدودیت برای پخش ذرات در فضای 20 متر بیشتر است.

پس به عبارتی هرچه فضایی که گاز اشغال می‌کند بیشتر باشد آنتروپی آن افزوده می‌شود زیرا اطلاعات شما از جایگاه‌هایی که مولکول‌ها در آن می‌توانند قرار بگیرند کم‌تر می‌شود زیرا هر مولکول راه‌های بیشتری برای پراکنده و پخش شدن در اختیار دارد.

مثلا اگر آب داخل یک لیوان بر روی زمین ریخته شود آنتروپی آن افزایش می‌یابد؛ یعنی همان حجم آب وقتی در لیوان است آنتروپی‌اش کم‌تر از هنگامی است که بر روی زمین پخش شده است زیرا آب پخش شده احتمال بی‌نظمی و قرارگیری در مکان‌های بیشتری را دارد و این در حالی است که آب داخل لیوان محصور شده است و شما با احتمال بیشتری می‌توانید موقعیت ذرات آب داخل لیوان را تعیین کنید ولی وقتی آب بر روی زمین پخش می‌شود این احتمال کم‌تر می‌شود زیرا حالات ممکن برای مولکول‌های آب بیشتر شده است و هر چقدر این حالت‌ها بیشتر شود بر آنتروپی سیستم افزوده می‌شود.

برای درک نقش احتمالات در آنتروپی سیستم، به سوال زیر توجه نمایید:
فرآیند جابجایی در چینش کدام مجموعه از اعداد زیر، آنتروپی بالاتری دارد؟!
110000
111000
111100

پاسخ عدد 111000 است.[7]  زیرا برابر بودن ارقام صفر و یک بیش‌ترین تنوع چینش ارقام و در نتیجه بیش‌ترین آنتروپی را ایجاد می‌کند که با این مثال همچون مثال‌های قبل متوجه می‌شویم محاسبه احتمالات قرارگیری، تعیین‌کننده میزان آنتروپی است.

در افزایش آنتروپی تعداد ذرات هم نقش بسزایی دارند که هر چقدر بیشتر شوند تعداد حالت‌های تصادفی ممکن برای سیستم بیشتر می‌شود و در نتیجه آنتروپی افزایش می‌یابد مگر اینکه این افزایش تعداد، توسط کار یا نیروی خارجی ساختاری منظم ایجاد کند.

مثلا اگر جعبه‌ای داشته باشیم که در آن 20 سکه قرار داده باشیم با تکان دادن آن حالت‌های تصادفی مختلفی برای سکه‌ها ایجاد می‌شود و حال اگر تعداد سکه‌ها را افزایش دهید با تکان دادن جعبه بر تعداد حالات تصادفی افزوده می‌شود و در نتیجه سکه‌های موجود در جعبه، بی‌نظم‌تر می‌شوند؛ مگر اینکه شما با انجام کار و صرف انرژی، خودتان سکه‌ها را روی هم بچینید که در اینجا شاهد کاهش آنتروپی و نظم هستیم ولی هیچ‌گاه سیستم بسته که انرژی و کار از محیط دریافت نمی‌کند با افزایش تعداد ذرات، آنتروپی‌اش کم نمی‌شود بلکه افزوده می‌شود و علتش، افزایش تعداد حالت ممکن تصادفی برای مجموع ذرات است. البته آﻧﺘﺮوپی را می‌توانیم بر اساس ﻋﺪم ﻳﻘﻴﻦ و قطعیت در ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ ذره‌ها نیز ﺗﻮﺻﻴف کنیم.

شاخصه دیگر آنتروپی بیان عدم قطعیت در مورد یک سیستم است. بار دیگر به صف دانش آموزان بازگردید و موقعیت دو دانش‌آموز را در زمان صفر در نظر بگیرید. درصورتی‌که صف تحت نظارت ناظم حرکت نماید و مسافتی را طی کند، در هر زمان با دانستن مکان یکی از آن دو دانش‌آموز می‌توانید موقعیت دانش‌آموز دیگر را با قطعیت بالایی تخمین بزنید ولی در حالتی که ناظم حضور نداشته باشد و دانش آموزان پراکنده شده باشند، تخمین موقعیت دانش‌آموز دوم از روی موقعیت دانش‌آموز اول به هیچ وجه دارای قطعیت بالایی نیست.
مثال دیگر تخمین موقعیت یک اتومبیل با توجه به موقعیت دیگر اتومبیل‌ها در دو حالتی است که 1- خیابان دارای ترافیک سنگین باشد و ماشین‌ها فضای زیادی را جهت حرکت به چپ و راست خود نداشته باشند.2- ماشین‌ها در یک خیابان وسیع و خلوت به آزادی حرکت کنند. در کدام حالت می‌توانید با قطعیت بیشتری تخمین بزنید؟ مسلماً حالت اول که بیانگر آنتروپی کمتر است.[8]

در انحلال، سه حالت را می‌توانیم برای تغییرات آنتروپی در نظر بگیریم:

• انحلال جامد در مایع با افزایش آنتروپی همراه است. ذرات تشکیل‌دهنده یک جامد بلوری با آرایش منظم کنار هم قرار می‌گیرند اما ضمن انحلال از این آرایش خارج گشته و میل به بی‌نظمی و تحرک خواهند داشت.
• حل شدن مایع در مایع در جهت افزایش آنتروپی است؛ زیرا دو مایع که در یکدیگر حل می‌شوند، حجم بیشتری پیدا می‌کنند و در یک فضای بزرگ‌تر تحرک بیشتر و در نتیجه آنتروپی بیشتری خواهند داشت.
• حل شدن گاز در مایع با کاهش آنتروپی همراه است. بین ذرات در حالت گازی نیروی جاذبه ضعیفی وجود دارد و بی‌نظمی زیاد است اما بعد از انحلال گاز در مایع، نیروی جاذبه بین‌ذره‌ای، افزایش یافته که سبب کاهش تحرک مولکول‌های گاز و کاهش آنتروپی می‌شود.

از مثال‌های جالب دیگر، تغییر فاز مواد می‌باشد مثلا در ذوب شدن یخ ما شاهد افزایش آنتروپی هستیم یعنی آنتروپی یخ ذوب شده (آب مایع) بیشتر از یخ (آب جامد) می‌باشد زیرا وقتی‌که ذرات یک ماده در حین واکنش فاصله‌ی بیشتری از هم می‌گیرند می‌گوییم آنتروپی یا بی‌نظمی آن ماده زیاد شده است مانند ذوب شدن یخ (جامد) که وقتی به آب (مایع) و سپس به بخار (گاز) تبدیل می‌شود بی‌نظمی آن زیاد می‌شود و تعداد حالت‌هایی که مولکول‌ها در حالت یخ می‌توانند جهت‌گیری کنند، محدوداست، اما در حالت مایع تعداد حالت‌های زیادی در دسترس است.

جالب است بدانید که لباس خیس (لباس + مولکول‌های آبِ داخل لباس) داخل یک اتاق، آنتروپی کمتری نسبت به حالتی که خشک شده است (لباس + مولکول‌های آب در فضا) دارد زیرا وقتی خیس است ذرات آب را در خودش نگه داشته است ولی وقتی در اثر تبخیر سطحی، ذرات آب از لباس جدا شده و در اتاق پراکنده می‌شوند باعث افزایش آنتروپی می‌شوند زیرا مولکول‌های آب به جای محدود بودن در فضای لباس می‌توانند در هر موقعیت از فضای اتاق قرار بگیرند.

وقتی گازهای نوشابه را داخل مایع نوشابه در بطری دربسته حبس می‌کنیم در واقع آنتروپی را کاهش دادیم و وقتی درِ بطری نوشابه را باز می‌کنیم و گازها خارج و وارد فضا می‌شوند در این حالت نسبت به حالت ابتدایی که در فضای محدود بطری نوشابه بودند آنتروپی افزایش یافته است.

یا مثلا یک تخم‌مرغ را تصور کنید؛ وقتی سفید و زرده از هم جدا هستند مقدار آنتروپی پایین است؛ ولی وقتی آن‌ها را مخلوط کنیم، مقدار آنتروپی بالا می‌رود.

از دیگر عوامل مهم در کاهش یا افزایش آنتروپی مواد، نقش جرم اتمی است که هر چقدر جرم اتمی افزایش یابد، آنتروپی آن نیز بیشتر می‌شود مثلا آنتروپی استاندارد مولار هلیوم کم‌تر از نئون است و هیدروژن کم‌تر از نیتروژن می‌باشد.

در مثال‌های بالا بیشتر جنبه‌ی آماری آنتروپی را در نظر گرفتیم و در مثال‌های بعدی سعی می‌کنیم تعریف حرارتی آنتروپی را در نظر بگیریم.

دما در میزان آنتروپی (بی‌نظمی) نقش مهمی دارد که باید بدان توجه شود. هنگامی‌که ماده‌ای گرم می‌شود، آنتروپی آن افزایش می‌یابد چون میزان حرکات تصادفی مولکول‌های آن افزایش می‌یابد و حالت‌های تصادفی بیش‌تری پیدا می‌کند و پیش‌بینی جایگاه ذرات مشکل‌تر می‌شود.
به‌گونه‌ای که در نقطه صفر مطلق (حرارت صفر مطلق) که تقریباً معادل 270- درجه سانتی‌گراد می‌باشد آنتروپی هر ماده‌ای به صفر می‌رسد.

زیرا هر نوع افزودن حرارت باعث افزایش آشفتگی جنبش حرارتی می‌گردد. مثلا هنگامی‌که یک کریستال (مانند یخ) را ذوب می‌کنید، آنتروپی آن را افزایش داده‌اید؛ زیرا از این طریق شما آرایش مرتب و دائمی اتم یا مولکول‌ها را از بین برده‌اید و شبکه کریستال را به توزیع پیوسته تصادفی تغییر داده‌اید.

به عبارتی هنگامی‌که یک شیء سرد می‌شود، جنبش اتم‌ها و مولکول‌های آن کند می‌شود. به‌عنوان مثال وقتی آب سرد می‌شود، کند شدن جنبش مولکول‌ها به آب اجازه می‌دهد بی‌حرکت شود و به‌صورت یخ درآید.
یا مثلا بدن یخ‌زده ما از بدن در حالت عادی (37 درجه) منظم‌تر است (آنتروپی کم‌تری دارد).

نکته مهم دیگری که باید مدنظر قرار بگیرد این است که در تبدیل انرژی به انواع مختلف یا استفاده از انرژی برای تولید کار، مقداری از انرژی به‌صورت گرمایی که توسط اصطکاک یا عوامل دیگر تولید می‌شود، از بین می‌رود؛ و این تلفات گرمایی موجب افزایش آنتروپی می‌شود؛ بنابراین آنتروپی یک سیستم نشان‌دهنده‌ی آن انرژی گرمایی که نمی‌تواند کار انجام دهد نیز هست.

اگرچه آنتروپی یک سیستم، می‌تواند کاهش یابد، اما این کار تنها با افزایش آنتروپی یک سیستم مرتبط، به همان اندازه یا مقداری بیشتر ممکن است.

مثلا هنگامی‌که یک یخچال هوای درون خودش را سرد می‌کند، آنتروپی هوای داخل، کاهش می‌یابد، اما گرمایی که توسط یخچال آزاد شده است، آنتروپی هوای بیرون را به میزان بیش‌تری (نسبت به آنتروپی کاهش یافته هوای درون یخچال) افزایش می‌دهد.

در نتیجه به آنتروپی می‌توان به‌عنوان انرژی غیرقابل‌دسترس هم نگاه کرد زیرا آنتروپی با مقدار انرژی که برای انجام کار مفید در دسترس نیست ارتباط دارد و هر چقدر انرژی قابل‌دسترس کم‌تر شود آنتروپی افزایش می‌یابد.

برای درک مطلب قبلی، فرض می‌کنیم که دو منبع در اختيار داريم که يکي از آن‌ها حاوي مايعي در درجه حرارت بالاست و ديگري حاوي مايعي در درجه حرارت پائين. اينک با استفاده از وسایل نسبتاً ساده‌اي مانند يک ژنراتور کوچک ترموالکتريک می‌توانیم از اين اختلاف دما استفاده کرده و ضمن توليد جريان الکتريکي کارهاي متنوعي را انجام دهيم يا دستگاهي را به حرکت درآوریم و از انرژي موجود بهره‌برداري کنيم. حال فرض کنيد که دو منبع را در مجاورت همديگر قرار می‌دهیم تا مقداري حرارت از منبع گرم خارج شده و وارد منبع سرد بشود. در پايان اين فعل و انفعال، دمای دو منبع یکی می‌شود اما مقدار انرژي تغيير نکرده است، بلکه سازماندهي انرژي طوري است که ديگر نمی‌توانیم از آن برداشت کرده و براي انجام کارهاي مفيد مورد استفاده قرار بدهيم. اين دقيقا به معناي انحطاط انرژي است که آنتروپي نيز سنجش ميزان همين انحطاط است.[9]

پس هر چه انرژی قابل‌دسترس کم‌تر شود[10] و حالت‌های ممکن برای ذرات سیستم بیشتر شود آنتروپی سیستم نیز افزوده می‌شود. توجه به این دو معیار در تشخیص افزایش یا کاهش آنتروپی کمک بسیاری به ما می‌کند.
مثلا نظم یک شاخه چوب درخت را در حالت‌های مختلف در نظر بگیرید:

• هنگامی‌که به درخت متصل و تازه است و برگ و میوه می‌دهد.
• هنگامی‌که درخت خشک شده است.
• هنگامی‌که شاخه شکسته و سپس تکه تکه شود.
• هنگامی‌که سوخته و تبدیل به پودر خاکسترش شده است.
• هنگامی‌که خاکسترش توسط باد پخش شود.

در این مثال شما شاهد افزایش آنتروپی هستید زیرا هم به لحاظ آماری حالت‌ها پخش ذرات چوب در حال افزایش هستند و هم انرژی قابل‌دسترس چوب در حال کاهش هست در نتیچه آنتروپی در حال افزایش است یا به عبارتی بی‌نظمی افزایش یافته است.

تفاوت نظم غایی با آنتروپی

در مطالب پیشین ما با مفهوم نظم در آنتروپی و معیارهای تشخیص افزایش یا کاهش آن در سیستم‌ها آشنا شدیم. اما سوالی که در این بخش می‌خواهیم بدان بپردازیم این است که اساساً نظم غایی با نظم آنتروپی چه تفاوت‌هایی دارند؟

همانطور که در مقالات قبل[11]  در توضیح برهان نظم ذکر شد، منظور از نظم، وجود هماهنگی غایتمند در اجزای مجموعه است که این هماهنگی و رابطه‌ی منطقی بین اجزا، سبب رسیدن به غایت یا نتیجه‌ی معین می‌شود.

مثلا اجزای یک درخت، هماهنگ و قانونمند با یکدیگر در تعامل و ارتباط هستند تا به غایت و نتیجه “تولید اکسیژن[12]”  برسند، که دستیابی به این غایت می‌تواند اهداف مختلفی نظیر به وجود آمدن امکان تنفس برای انسان یا حیوانات و … را داشته باشد.

وجود این نوع نظم‌های غایتمند و پیچیدگی‌های شگرف در حیات زمینی و جهان هستی بی‌شمار می‌باشند.
در نظم غایی وجود هماهنگی غایتمند در بین اجزای سیستم، معیار تشخیص نظم است ولی در نظم آنتروپی تعداد راه‌های پخش و چینش ذرات و انرژی قابل‌دسترس، معیار کم یا زیاد بودن آنتروپی (بی‌نظمی سیستم) می‌باشد.

برای مثال شما فرض کنید سیستمی را ساخته‌اید که در آن با ایجاد حرارت باعث بخار شدن مایع آب شده و سپس ذرات بخار آب را در محیط جهت افزایش رطوبت پخش می‌کند و طبق تعریف نظم غایی این سیستم منظم می‌باشد چون غایتمند است ولی طبق مفهوم آنتروپی چطور؟!

طبق مفهوم آنتروپی، این سیستم باعث افزایش آنتروپی (بی‌نظمی) شده است زیرا آبِ مایع را تبدیل به بخارِ آب کرده است و باعث پراکندگی ذرات در محیط و افزایش حالت‌های تصادفی چینش و پخش مولکول‌های آب در فضا شده است و البته این دستگاه باعث افزایش حرارت نیز شده است و در نتیجه آنتروپی (بی‌نظمی) را افزایش داده است.

پس معلوم شد مفهوم نظم در برهان نظم با مفهوم نظم در آنتروپی متفاوت است؛ زیرا غايتمندى و هدف‌داری شرط اساسى نظم غایی در برهان نظم است درحالی‌که چنین فرضی در آنتروپی وجود ندارد یعنی اگر تعداد راه‌های پخش و چینش ذرات در سیستم کم شود نظم بیشتر می‌شود و اگر افزایش یابد نظم کمتر می‌شود.

باوجود این تفاوت در تعاریف، برخی این دو مفهوم را یکی تصور می‌کنند!
یکی از علل مهمی که باعث خَلط این دو مبحث در بین مردم شده است، مطرح نمودن این مثال است که آنتروپی اتاق غیر مرتب که اجزایش به هم ریخته و پراکنده می‌باشند (مثلاً کتاب‌ها به جای اینکه در کنار یکدیگر در کتابخانه باشند، بر روی زمین و میز و … پراکنده‌اند) بیشتر از آنتروپی اتاق مرتبی که وسایل آن در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند، می‌باشد. در اینجا ما شاهد هستیم که هر دو مفهوم بی‌نظمی بر اتاق غیر مرتب صدق می‌کند اما در همه رویدادها به نتیجه یکسان نمی‌رسیم و با این مثال نباید این تصور باطل در ذهن ما ایجاد شود که مراد از نظم در مفهوم آنتروپی، همان نظم غایی یا بصری است.

زیرا مثلا در مواردی نظیر تبخیر آب و تقطیر بخار آب دیگر شاهد نتایج یکسان نیستیم زیرا تبخیر و تقطیر از حیث نظم غایی، هر دو منظم هستند ولی از منظر آنتروپی در تبخیر آب شاهد بی‌نظمی بیشتر و در تقطیر آب شاهد نظم بیشتر هستیم.

یا به‌عنوان مثال از نظر آنتروپی، آب 100 درجه بی‌نظم‌تر از آب 50 درجه است زیرا توانایی ما برای مرتب کردن مولکول‌های آب 100 درجه کاهش یافته است و حالت‌های تصادفی ممکن برای چینششان بیشتر شده است؛ و به‌طورکلی هرچه میزان تحرک ذرات تشکیل‌دهنده‌ی سیستم بیشتر باشد نظم سیستم از منظر آنتروپی کمتراست. در نتیجه نمی‌توان این دو مفهوم را یکی در نظر گرفت.

مصداق‌های کاهش انتروپی در جهان

در این بخش، مصادیقی از کاهش آنتروپی (بی‌نظمی)[13]  را در جهان اطرافمان ذکر خواهیم نمود.
حرکت از سادگی به سمت پیچیدگی سامانمند یعنی حرکت به سمت منظم شدن؛ زیرا هر چه سیستمی پیچیده‌تر باشد یا به عبارتی احتمال پیدایشش کم‌تر باشد و حالت‌های تصادفی ممکن برای چینش اجزایش بیشتر باشد، آن سیستم ایجاد نمی‌شود مگر با انجام کار و صرف انرژی.

برای مثال احتمال قرارگیری حبه‌های قند در کنار هم در یک جعبه خیلی کم‌تر از احتمال پخش شدن پراکنده آن‌ها در جعبه است. یا به‌طور مثال هنگامی‌که یک جعبه پر از سکه‌ به‌صورت ردیفی مرتب شده، تکان داده می‌شود، سکه‌ها با الگوی نامنظمی قرار خواهند گرفت زیرا تعداد خیلی زیادی موقعیت قرارگیری و چینش تصادفی برای سکه‌ها وجود دارد.

ازاین‌رو با تکان دادن جعبه احتمال منظم قرار گرفتن سکه‌ها روی هم آنقدر کم است که می‌توانیم آن را صفر در نظر بگیریم و به این خاطر هرگاه دیدیم سکه‌هایی روی هم قرار گرفتند آن را معادل کاهش آنتروپی می‌دانیم زیرا می‌دانیم که طبق سیر افزایش آنتروپی (بی‌نظمی)، ایجاد نشده‌اند بلکه انسانی با صرف انرژی و کار، آن‌ها را منظم کرده است.

و هر چقدر هم بر تعداد سکه‌های داخل جعبه افزوده شود حالات تصادفی آن بیشتر می‌شود و نظم دادن بدان ملتزم صرف انرژی بیشتری است.

به‌طورکلی وقتی شما به فرض تعداد 313 سکه طلا، منظم و روی هم قرار گرفته را درون جعبه‌ای ببینید متوجه خواهید شد فردی با صرف انرژی و وقت به چیدن منظم آن‌ها همت گماشته است و هیچ وقت این نظم را حاصل تصادف نمی‌دانید مخصوصاً وقتی‌که بازه زمانی که در اختیار دارید محدود باشد و نتوانید تمام حالات مختلف ممکن برای چینش را تکرار کنید.

برای درک بهتر اهمیت تنوع حالات در آنتروپی از دیدگاه ترمودینامیک آماری، به مثال زیر توجه کنید:
دو حباب شیشه‌ای را در نظر بگیرید که به همدیگر متصل‌اند. اگر یک مول از گاز ایده آل (بدون نیروهای بین‌مولکولی) به درون این حباب‌ها تزریق شود، از لحاظ کلاسیک تنها یک حالت با حداکثر آنتروپی را می‌توان تصور کرد؛ یعنی پخش یکسان تمام مولکول‌ها در هر دو حباب با فشار و دمای یکسان در تمام نقاط.

اکنون با دیدگاه ترمودینامیک آماری فرض کنید مثلا یک مولکول از گاز ایده آل را به درون این حباب‌ها تزریق می‌کنیم. احتمال اینکه این مولکول در حباب چپ یا راست قرار بگیرد چقدر است؟ پاسخ ساده است: یک دوم. اگر تعداد مولکول‌ها را به دو برسانیم، چه احتمالی دارد هر دو مولکول در حباب راست جا بگیرند؟ یک چهارم، یعنی یک دوم به توان 2 به همین ترتیب برای یک مول از این مولکول‌ها چه احتمالی وجود دارد، تمام آن‌ها در حباب راست قرار بگیرند؟ یک دوم به توان عدد آووگادرو[14]. این احتمال بسیار بسیار کوچک و نزدیک به صفر است. شبیه احتمال تایپ دیوان حافظ توسط یک میمون![15]

پس احتمال اینکه یک مول گاز در یکی از حباب‌ها قرار بگیرد  (بدون انجام کار خارجی) تقریباً صفر است و غیرمحتمل است و اگر ما چنین رویدادی را ببینیم یا به حساب معجزه می‌گذاریم یا تأثیر نیرو و کار خارجی که از محیط بر سیستم تأثیر گذاشته است.

و حال در جهان، ما شاهد بی‌شمار از چنین سیستم‌هایی هستیم که اصطلاحاً آن‌ها را پیچیده و سازمان‌یافته می‌نامیم و از آنجا که احتمال وقوع آن‌ها بدون انجام کار، غیرمحتمل و صفر می‌باشد پس نتیجه می‌گیریم این نظم‌های محلی مصداق کاهش آنتروپی می‌باشند.

وقوع برخی از این رویدادهایِ سیر از سادگی به سمت پیچیدگی نظیر تکامل حیات، اساساً به‌صورت تصادفی و عدم اعمال کار خارجی، غیرممکن است (احتمالش نزدیک به صفر نیست بلکه معادل صفر است) زیرا هدفمند می‌باشد؛ که در اینگونه موارد ما با کاهش آنتروپی غیرقابل انکار و بسیار شگرف مواجه هستیم.

جهان ما از سادگی به سمت پیچیدگی سازمان‌یافته می‌رود و اساساً تکامل سنتی است که خالق جهان آن را برای همه‌ی بخش‌های آن به کار برده است.

پروفسور براﻳﺎﻥ ﻛﺎﻛﺲ (ﻓﻴﺰﻳﻜﺪﺍﻥ) می‌گوید[16]:
«هدف فیزیک ذرات این است که بفهمیم همه چیز از چه چیزی ساخته شده است؟ و همه چیز چطوری به هم چسبیده؟
و منظورم از همه چیز خودم و شما، زمین و خورشید و صدها بیلیون ستاره‌ای که در کهکشان ما هستند و صدها بیلیون کهکشانی که در جهان رؤیت پذیر هستند.
خب ما فهمیدیم که هر چقدر به زمان عقب‌تر برگردیم جهان داغ‌تر و داغ‌تر می‌شود و چگال تر و چگال تر و ساده‌تر و ساده‌تر، حالا من از چرایی آن مطلع نیستم ولی به نظر می‌آید که اینطوری باشند پس در روزگار خیلی قدیم‌تر در دوران اولیه‌ی جهان، ما معتقدیم که خیلی ساده و قابل‌فهم بوده.
همه این پیچیدگی‌ها و تمام این مسیر منتهی به این چیزهای شگفت‌انگیز مثل مغز انسان، همگی خواص یک جهان قدیمی و سرد و پیچیده‌اند. ما معتقدیم با بازگشت به شروع کار در اولین بیلیونیم ثانیه مشاهده کردیم که خیلی ساده بوده است.
اصلاً انگار که یک دانه برف را در دستتان تصور کنید به آن نگاه می‌کنید جسم خارق‌العاده، پیچیده و زیبایی است ولی وقتی گرمش می‌کنید داخل گودی دست آب می‌شود و آن وقت است که می‌بینید فقط از H2O (آب) تشکیل شده…»

پس جهان از حالتی ساده شروع به پیچیده شدن کرده است. فیزیکدانان باور دارند که پیچیدگی ساختار اجزای اتم با افزایش درجه حرارت کم می‌شود و در نتیجه، پدیده‌های ساده‌تری به وجود می‌آیند و روابط پیچیده نیروها ساده‌تر می‌شود (ابتدای مهبانگ).

جهان در ابتدا بسیار ساده اما دارای انرژی درونی مفید بسیار بالایی بود و به‌مرور پیچیده‌تر و انرژی درونی مفید یا قابل‌دسترس آن (انرژی آزاد ترمودینامیک) کاسته شد و انبساط و توسعه یافت.

به‌گونه‌ای که دانشمندان، تکوين کهکشان‌ها را ناشي از نابودي بخش عظيمي از نظم اوليه جهان و رشد و تکوين موجودات زنده، به‌خصوص موجود زنده هوشمند در کره زمين را در عالي‌ترين تحليل ناشي از پديده فتوسنتز می‌دانند و طبیعتاً به اين نتيجه می‌رسند که استهلاک خورشيد که به‌منزله افزايش قابل‌ملاحظه‌ای در آنتروپي است، همان بهایی است که براي شکل‌گیری و تکوين حيات سازمان‌یافته پرداخته شده است.

از آنجا که می‌دانیم هرچه سیستمی پیچیدگی سازمان‌یافته و انرژی درونی مفید بیشتری داشته باشد دارای آنتروپی کم‌تری است پس در نتیجه کهکشان‌ها، ستاره‌ها، منظومه‌ها، سیارات، حیات، تکامل حیات، رشد و نمو موجودات زنده همه مصادیق کاهش آنتروپی (به علت افزایش پیچیدگی) در جهان ما می‌باشند و البته موارد بیشمار دیگری نظیر شکل‌گیری ابرها، بارش باران، بارش دانه‌های بلورین شش پر برف، یخ زدن آب‌ها و … را نیز می‌توانیم ذکر نماییم.

پس متوجه می‌شویم این جمله که “همه چیز به سمت زوال و نابودی پیش می‌رود!” در جهان ما صدق نمی‌کند و اگر چنین قانونی جاری بود تقریباً همه چیز متوقف می‌شد. از بخار آب، ابر و بارانی به وجود نمی‌آمد، گیاه از خاک نمی‌رویید و اساساً شما به وجود نمی‌آمدید که الآن خواننده این مقاله باشید. بلکه برداشت صحیح از قانون دوم ترمودینامیک عبارت است از: هر ساختاری که به سمت نظم پیش می‌رود، بی‌نظمی محیط اطرافش را افزایش می‌دهد.

پس ما در جهان اطرافمان افزایش نظم از نوع مفهوم آنتروپی را نیز می‌بینیم و جالب است که تمامی موارد مذکور علاوه بر کاهش آنتروپی دارای نظم غایی نیز می‌باشند.

نه‌تنها در جهان ما مجموعه‌هایی که با کاهش آنتروپی ایجاد شده‌اند، وجود دارند بلکه اساساً جهان ما با نظم (آنتروپی خیلی پائین) ایجاد شده و هم‌اکنون نیز منظم (آنتروپی کم) هست.

زیرا اگر بر فرض جهان را سیستم بسته و منزوی از سایر جهان‌ها بدانیم، همه ما انتظار داریم بعد از انفجار بزرگ باید همه چیز پراکنده و پخش می‌شدند که برای درک بهتر این موضوع می‌توانیم منفجر شدن یک بمب را در نظر بگیریم که در اثر انفجار نه‌تنها نظمی را ایجاد نمی‌کند بلکه تمام ذرات خود و حتی اجسام اطراف را به ذرات ریز تبدیل کرده و در محیط پخش و پراکنده می‌کند.

مثلا انفجار بمبی داخل یک خانه را در نظر بگیرید. قبل از انفجار ما شاهد یک خانه هستیم که در آن هم نظم غایی را شاهدیم و هم نظم آنتروپی، زیرا اجزای مختلف خانه توسط کار و انرژی کارگرانی کنار هم قرار گرفته‌اند و یک مجموعه منظم را به وجود آورده‌اند[17]  که اگر کار و انرژی که کارگران مصرف کردند، نبود هیچ وقت این اجزا این‌چنین کنار هم قرار نمی‌گرفتند.

و همچنین خود بمب که می‌توانیم تی ان تی در نظر بگیریم نیز اجزایش کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند که هم نظم غایی دارند و هم آنتروپی کم. حال اگر این بمب منفجر شود چه اتفاقی می‌افتد؟ تمام اجزای منظم از یکدیگر جدا شده و پودر و ویران گشته و در محیط اطراف پراکنده می‌شوند و بالأخص خود اجزای بمب آن‌قدر تفکیک و پراکنده می‌شوند که حتی به‌سختی می‌توانید اجزایش را پیدا کنید.

پس معقول و منطقی است که از هیچ کسی انتظار نمی‌رود پس از منفجر شدن بمبی، انتظار ساخته شدن مجموعه‌های مرتب و تنظیم شده را داشته باشد.

اما در انفجار بزرگ یا مهبانگ ما شاهد رویدادی خلاف تصوراتمان هستیم یعنی بعد از مهبانگ نتنها همه چیز پراکنده و نابود نشد بلکه به‌واسطه قوانین دقیق و نیروهایی مانند جاذبه و ثوابت ظریف و تنظیم شده بنیادین، ما شاهد به وجود آمدن کهکشان‌ها، منظومه‌ها و حیات می‌باشیم حیاتی که در سیاره زمین به‌صورت معجزه‌آسایی ایجاد شد و معجزه‌آساتر فرگشت یافت.

یکی از عجیب‌ترین ویژگی‌های جهان ما این است که جهان دارای آنتروپی بسیار کمی است. به این معنا که بی‌نظمی بسیار کمی در جهان وجود دارد یا به بیانی دیگر مقدار عظیمی نظم در میان همه‌ی ذرات جهان وجود دارد. برای درک بهتر این موضوع بیگ بنگ (شروع جهان) را می‌توان به یک بمب پر از شن تشبیه کرد. اگر یک بمب پر از شن منفجر شود، شما انتظار دارید که شن‌ها به‌طور یکنواخت به اطراف پراکنده شوند (و هیچ قلعه‌ی شنی ساخته نشود)؛ اما در عوض جهان ما بعد از انفجار (بعد از شروع شدن) سریعاً به قلعه‌هایی از شن تبدیل شده است و ما واقعاً نمی‌دانیم چرا. جهان بعد از شروع شدن (بیگ بنگ) می‌توانست و حتی باید به یک توده‌ با آنتروپی و بی‌نظمی بسیار بالا تبدیل میشد اما در عوض، ما منظومه‌های خورشیدی و کهکشان‌ها و… داریم که همگی با خلأ تاریک به هم مرتبط هستند. به‌عبارت‌دیگر ما نظم داریم.[18]

وجود این نظم را کسی نمی‌تواند انکار کند و دانشمندان بسیاری در جهان از گذشته تاکنون مشغول تحقیقات گسترده‌ای برای تفسیر این رویداد عجیب می‌باشند.

در ادامه بخشی از گفتگویی که سایت wired.com با شان کارول[19] دانشمند فیزیک نظری انجام داده است نقل می‌کنیم:
کارول: فلش زمانی بر افکاری مستند است که به لودويگ بولتزمن[20] برمی‌گردد و او دانشمند فیزیک‌دان اتریشی در سال 1870 بود و او همان کسی است که آنتروپي را کشف کرد که طبق قانون دوم ترمودینامیک حرارتی که بیان می‌کند اشیا از حالت نظم به حالتی پراکنده‌تر و بی‌نظم‌تر منتقل می‌شوند و امکان ندارد عکس آن اتفاق بیفتد.

این آنتروپي و فلش زماني است. بولتزمن این را فهمید و روشن کرد چگونه آنتروپي با فلش زمانی مرتبط است؛ ولی قطعه‌ای گمشده در تفسیر آن وجود دارد. این قطعه گم شده سبب پایین آمدن سطح آنتروپي در لحظه ظهور فلش زمانی است!
…چرا انفجار بزرگ آن خصوصیات را دارد که سبب ایجاد آن شده است (و در ابتدا بی‌نظم و پراکنده نیست بلکه نقطه تکينگي به‌صورت متمرکز و نسبت منظم وجود دارد) و چگونه می‌توانیم جهت‌گیری واحد زمان را بشناسیم؟ چرا اسباب پیش از آثار است؟ چرا ما کوچک متولد می‌شویم و بزرگ می‌شویم؟

سوال: بنابراین انفجار بزرگ همه چیز را آغاز کرد ولی تو معتقدی چیزی قبل از انفجار بزرگ بوده است و سبب ایجاد آن بوده است، آن چیست؟
کارول: اگر تخم‌مرغی در یخچال باشد هرگز شگفت‌زده نمی‌شوی و نمی‌گویی این یک پیروزی برجسته است و نمی‌گویی این ایجاد، ضد آنتروپي و غیرعادی است، زیرا تو میدانی تخم‌مرغ در کیهان تنها نیست. تخم‌مرغ از مرغ بیرون می‌آید و مرغ بخشی از مزرعه است و مزرعه هم جزئی از محیط‌زیست است.
همراه با کیهان نمی‌توانیم بگوییم، جزئی از چیزی دیگر هم وجود دارد. ولی این دقیقاً چیزی است که می‌گویم و متناسب با علم هستی جدید است که می‌گوید هستی مرئی، همه چیز نیست بلکه جزيي از هستی‌های متعدد بزرگ‌تر است و انفجار بزرگ، آغاز آن نیست. اگر این مطلب درست باشد سوالی را که می‌کوشیم جواب دهیم، تغییر می‌دهد (چرا هستی با آنتروپي پایین  آغاز می‌شود). این سوال اینطور تغییر می‌کند که (چرا جزئی از هستی آنتروپی‌اش، کاهش می‌یابد) و این را آسان‌تر می‌توان جواب داد.

همه این‌ها به ما نشان می‌دهد که ما نیازمند نظریه هستی‌های متعدد هستیم تا نظم موجود در جهان نخستينمان را تفسیر کنیم و تفسیر کند چرا زمان به جای رفتن به گذشته به سوی آینده می‌رود… .

علم با مشکلی اساسی روبرو است: قانون طبیعت می‌گوید وجود به سوی بی‌نظمی می‌رود و بی‌نظمی بیشتر می‌شود و به‌این‌ترتیب شگفت‌آور است که جهان ما همانطور که امروز هست،  منظم متولد شود. ولی دانشمند فیزیک، کارول این مشکل را از طریق نظریه تعدد هستی‌ها حل می‌کند…[21]

همچنین کارول در اجلاس اتحادیه‌ی ستاره شناسان آمریکایی در Louis, Missouri این‌چنین می‌گوید:
چیزی که بیشتر ما را شگفت‌زده می‌کند، اطلاعاتی است که از فضاپیمای

(WMAP) کاوشگر ناهمسانگردی امواج مایکروویو (Wilkinson) در مورد جهان به‌دست‌آمده. این فضاپیما امواج پس‌زمینه‌ی کیهانی (CMB) یا همان امواج بیگ بنگ را بررسی می‌کند. تصویر لحظه‌ای WMAP از چگونگی شکل اولیه جهان، نشان می‌دهد که جهان در آغاز، داغ، متراکم و یکنواخت (آنتروپی پایین) بوده است. ما نمی‌دانیم چرا جهان این‌گونه بوده است. جهان ما چندان طبیعی به نظر نمی‌رسد. بعلاوه، حالت‌های کم آنتروپی و همچنین شرایط اولیه‌ی مکانی که بتوانند راه گشای جهانی مشابه جهان ما باشند، کمیاب هستند. اکثر آن‌ها دارای آنتروپی بالاتری هستند نه پایین‌تر.[22]

ابراهیم رفرف در مورد اهمیت وجود حداقل آنتروپی در ابتدای مهبانگ می‌نویسد: «به ديگر سخن، آنتروپي کل جهان همواره در حال افزايش است. اين امر ايجاب می‌کند که در ابتداي جهان يعني در مرحله بيگ- بنگ، جهان در حداقل آنتروپي و حداکثر نظم ممکن بوده باشد، زيرا اگر ابتداي جهان را مرحله اغتشاش و هرج‌ومرج کامل ارزيابي کنيم که به معنایي آنتروپي حداکثر است، ديگر محلي براي افزايش آنتروپي در فعل‌وانفعال‌های فيزيکي باقي نمی‌ماند. چنين جهاني نمی‌تواند با اجزاء خود تعاملي داشته باشد، زيرا هر تعاملي ضرورتاً مقداري افزايش آنتروپي را ايجاب می‌کند. به‌این‌ترتیب، امکان تکامل و پيدايش تنوع و تولد نو از کهنه به‌طور کامل منتفي می‌شود. جهان بايد بتواند امکان افزايش آنتروپي را فراهم نمايد تا بعضي فعل‌وانفعالات فيزيکي بتوانند به‌صورت موضعي جريان پيدا کنند که در اثناي آن‌ها، نظم و سازمان و ساختار در بعضي از نواحي جهان متحقق می‌شود و هم بهاي آن به‌صورت افزايش آنتروپي در بخش‌های ديگر جهان پرداخته شود؛ اما براي آن‌که آنتروپي بتواند با گذشت زمان افزايش پيدا کند، لاجرم بايد در گذشته مقدار کمتري داشته باشد و در آغاز جهان نيز مقدار آن بايد در حداقل ممکن بوده باشد.»

نکته مهمی که باید بدان توجه کرد آن است که تمام فرایندهای جهان حاصل نظم است اگر آنتروپی (بی‌نظمی) در حداکثر خود بود و نظمی در مفهوم آنتروپی وجود نداشت، دیگر رویدادی اتفاق نمی‌افتاد که آنتروپی را افزایش دهد، زیرا باید نظمی باشد که طبق قانون دوم ترمودینامیک به سمت بی‌نظمی در مفهوم آنتروپی حرکت کند و تا وقتی نظم باشد شاهد رویدادها هستیم و تمام کهکشان‌ها، منظومه‌ها، پیدایش حیات، تکامل حیات و بالأخص انسان هوشمند در اثر نظم به وجود آمده‌اند و اگر نظمی نبود (در مفهوم آنتروپی) اساساً ما به وجود نمی‌آمدیم پس باید نظمی باشد که به سمت بی‌نظمی برود.

در نتیجه حقیقتی که در اطراف خودمان می‌بینیم پیچیدگی گیج‌کننده ایست و معمای بزرگ این است که دنیایی که از قانون دوم ترمودینامیک تبعیت می‌کند، چگونه ممکن است این پیچیدگی‌ها را خلق کند؟ و اساساً مؤثر این قوانین، نظم‌ها، ثوابت بنیادین و پیچیدگی‌های سازمان‌یافته کیست؟

مثلا دسته‌ای از دانش آموزان را در یک صف در نظر بگیرید. درصورتی‌که ناظم بالای سر آن‌ها نباشد پس از مدتی صف به‌هم‌خورده و دانش آموزان در حیاط مدرسه پراکنده می‌شوند. این فرایند کاملا به‌صورت خودبه‌خودی و مطابق میل غریزی هر یک از دانش آموزان انجام می‌شود درصورتی‌که فرایند بازگشت به صف باید با صرف انرژی که همان وجود یک ناظم یا معلم هست انجام شود؛ و در جهان نیز در ابتدا و در حال حاضر شاهد چنین نظم‌هایی هستیم.

بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، آنتروپی در عالم در حال افزایش است مگر آنکه نیرو و یا عامل خارجی وجود داشته باشد که با صرف کردن انرژی و کار در سیستم، سعی در برقراری و ایجاد نظم (کاهش آنتروپی) داشته باشد چراکه تمایل هر سیستم بسته طبیعی به سمت بی‌نظمی است. ساده‌تر اینکه همیشه خراب کردن آسان است و ایجاد نظم، نیاز به صرف انرژی دارد.

اما اینجا سوال می‌شود که این نظم‌ها در جهان ما چگونه به وجود آمدند؟! و یا شاید سوال شود که چگونه ماده‌ی زنده از فنا به سمت منظم ماندن و ادامه حیات می‌گریزد؟ یا به عبارتی چگونه حیات رفتاری منظم و قانونمند از ماده است که انحصاراً بر مبنای گرایش آن از نظم به بی‌نظمی تکیه نداشته بلکه تا اندازه‌ای بر نظم موجود که حفظ می‌شود اتکا دارد؟

به تمام این سوالات در مقالات “آیا جهان به سمت زوال و نابودی می‌رود؟” و “تکامل و قانون دوم ترمودینامیک” پاسخ داده شده است.

پس ما با بررسی جهان از دید قانون دوم ترمودینامیک نتنها از وجود خداوند بی‌نیاز نمی‌شویم بلکه اثرات او محسوس‌تر و ضرورت وجود او بیش از پیش درک می‌شود.

سید احمد الحسن در این رابطه می‌نویسند:

عالم هستی پیوسته در حال انبساط و ازدیاد است و تا آینده‌های بسیار دور نیز همین‌گونه خواهد بود؛ … رشد و افزایش و ازدیاد و حرکت از سادگی به سمت پیچیدگی و فراوانی و بهینه شدن، چیزی است که هر روز آن را در حیات زمینی مشاهده می‌کنیم. زندگی گیاهان از بذری که در واقع نقشه‌ی ژنتیکی آن هست شروع می‌شود و سپس گیاه با گذشت زمان رشد می‌کند و انبوه می‌گردد. رشد جنین و بچه‌های حیوانات نیز بر همین منوال است.
و ما با مشاهده دقیق‌تر جهان اطرافمان، شاهد مصادیق زیادی (به تعداد کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیارات، موجودات زنده و …) از نظم (کاهش آنتروپی) هستیم.

و همچنین مبدأ تمام فرآیندها و رویدادهای جهان نظم است و اگر نظمی نبود و بی‌نظمی مطلق بر جهان سیطره داشت هیچ رویدادی در جهان رخ نمی‌داد.
ما در سیاره زمین هر روز حیوانات مختلف، گیاهان سر سبز و انسان‌های زنده را می‌بینیم که همه آن‌ها مصادیق کاهش آنتروپی و نظم غایی هستند و ما تولد نوزادانمان را می‌بینیم که چگونه رشد می‌کنند و به بلوغ می‌رسند؛ که تمام این مناظر منظم، مصداق‌های کاهش آنتروپی در جهان اطراف ما هستند.

مغالطه‌ی خلط مفهوم نظم در آنتروپی با نظم غایی

نکته مهم دیگری که وجود دارد آن است که برخی از خدا ناباوران با خلط این دو مفهوم سعی دارند که با ادعای عدم وجود نظم آنتروپی، برهان نظم را زیر سوال ببرند! و این در حالی است که آنها از سه موضوع مهم غفلت کرده‌اند:

1. همانطور که در بخش قبل مصادیق کاهش آنتروپی که معادل مجموعه‌های منظم بود را بررسی کردیم، متوجه شدیم در جهانمان نتنها شاهد نظم غایی (هماهنگی غایتمند) هستیم بلکه شاهد بی‌شمار نظم در مفهوم آنتروپی نیز هستیم.

2. در این استدلال مغالطه‌ای صورت گرفته است؛ زیرا مفهوم نظم در برهان نظم، نظم غایی (هماهنگی غایتمند و هدفمند) می‌باشد نه مفهوم قراردادی نظم در آنتروپی.

3. حتی اگر کاهش‌ها یا افزایش‌های آنتروپی غایتمند باشند، معادل نظم غایی محسوب می‌شوند و تائید کننده مقدمه اول برهان نظم خواهند بود.

در کل مفهوم نظمی که در برهان نظم مدنظر است هماهنگی غایتمند می باشد نه مفهوم آنتروپی، در نتیجه باید دید که این کاهش‌ها یا افزایش‌های آنتروپی غایتمند و هدفمند می‌باشند یا نه. اگر هدفمند بودند، از نظر غایی، منظم محسوب می‌شوند هرچند که ما شاهد افزایش آنتروپی (بی‌نظمی) باشیم.

به عبارتی کاهش یا افزایش آنتروپی اجزای یک سیستم، اگر غایتمند باشند می‌توانند مجموعه‌های منظم از حیث غایی ایجاد کنند. در مواقعی کاهش آنتروپی معادل نظم غایی است مانند رشد جنین، رشد گیاهان، پیدایش حیات، سیر فرگشت و … و در مواقعی افزایش آنتروپی معادل نظم غایی می‌باشد مانند بخار شدن آب دریاها که جهت تشکیل ابرها می‌باشد یا آب شدن یخ‌ها که باعث شکل‌گیری رودها و رسیدن آب به مراتع و زمین‌های کشاورزی و سپس بازگشت به دریا و … است.

در نتیجه مفهوم این دو نظم با یکدیگر متفاوت می‌باشد و مراد از نظم در برهان نظم، نظم غایی است و ازاین‌رو وقتی ما در مورد برهان نظم صحبت می‌کنیم نمی‌توانیم برای تائید یا رد مقدمه اول یا صغرای آن به مفهوم نظم در آنتروپی استناد کنیم و ما برای بررسی صحت برهان نظم نمی‌توانیم از مفهوم آنتروپی استفاده کنیم (زیرا مغالطه محسوب می‌شود). که برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله مفهوم نظم در برهان نظم را مطالعه نمایید.

و همچنین متوجه شدیم که کاهش یا افزایش آنتروپی اگر غایتمند باشند جزو سیستم‌های منظم از حیث غایی خواهند بود یعنی حتی افزایش‌های آنتروپی (بی‌نظمی) اگر هدفمند و غایتمند باشند منظم خواهند بود و اگر کاهش آنتروپی (بی‌نظمی) بی‌هدف باشد نامنظم خواهد بود و به عبارتی غایتمندی و هدفمندی سیستم‌ها هستند که وجود نظم یا عدم وجود آن را مشخص می‌کنند. پس اگر سیستمی به سمت افزایش آنتروپی حرکت کرد یا حتی در حالت تعادل ترمودینامیکی باشد دلیلی بر بی‌نظمی آن از حیث غایی نیست بلکه اگر هدفمند باشد همان حالت تعادل ترمودینامیکی مصداق نظم غایی خواهد بود زیرا در برهان نظم غایتمندی و هدفمندی مجموعه مدنظر است.

برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله “مفهوم نظم در برهان نظم” را مطالعه نمایید.
مطالعه سایر مقالات اثرات خداوند در جهان: آیا عدم دیدن چیزی، دلالت بر عدم وجود آن دارد؟ | مفهوم نظم در برهان نظم | نقدی بر نظرات دیوید هیوم در مورد برهان نظم | آیا نظم جهان تصادفی است؟
لینک مطالعه آنلاین کتاب توهم بی خدایی نوشته سید احمد الحسن

[1] نظم غایی یا غایتمند عبارت است از هماهنگی غایتمند میان اجزای یک سیستم، به‌گونه‌ای که ارتباط اجزای سیستم برای رسیدن به غایتی  مشخص و معین است.
[2] فرانک لامبرت – 1999
[3] برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله ” Study of Effects of Disorder approach on Perception of Chemistry Teachers of Entropy Concept ” نوشته دکتر رسول عبداله میرزایی، دکتر نعمت الله ارشدی و خانم معصوم شاه محمدی (نویسنده مسئول) را مطالعه نمائید.
[4] اگر گرمای سیستم افزایش یابد یا انرژی را به حالت گرمایی و غیر قابل دسترس تبدیل کند، آنتروپی افزایش می یابد. و هر سيستمي كه آنتروپي پاييني داشته باشد انرژي متمركز يا مفيد بيشتري دارد.
[5] سوزبیلر،2007 و جانستون و مک دونالد،1977
[6] هر مول برابر با تعداد  ۱۰^۲۳ × 02205/6 ذره از هر ماده است و اگر گفته شود 20 مول مولکول اکسیژن یعنی تعداد مولکول های اکسیژن عبارتند از 20 ضرب در ۱۰^۲۳ × 02/6 .
[7] برای فهمیدن تعداد حالت مختلف قرار گیری این اعداد از اصل ضرب استفاده میشود.
در حالت110000: ابتدا 6 جایگاه خالی برای اعداد در نظر میگیریم.
حال میخواهیم این 6 جایگاه را با دو عدد “یک” و چهار عدد “صفر” پرکنیم و ببینیم چند حالت دارد.
از طرفی چون فقط دو عدد داریم(0و1)پس برای هر جایگاه بیش از دو حالت نداریم
و از طرفی چون دو تا عدد 1 داریم پس فقط دوتا از جایگاها دارای دو حالت بوده و بقیه فقط داری یک حالت میاشند و طبق اصل ضرب تعداد جایگشت های این حالت برابر است با: 4=2*2*1*1*1*1
حالت 111000: در این حالت مانند قبل عمل می کنیم با این تفاوت که سه تا عدد 1 داریم و 3 تا عدد 0 .
همانند روشی که در حالت قبل بیان شد سه تا از خونه ها دارای 2 حالت و سه تای دیگر تنها دارای یک حالت میباشند. در نتیجه تعداد جایگشت های این حالت برابر است با: 8= 2*2*2*1*1*1
حالت 111100: این حالت مانند حالت اول است طبق چیزهایی ک گفته شد و تعدا حالت های ان برابر است با: 4=2*2*1*1*1*1
پس در حالت دوم بیشترین جایگشت را داریم.
[8] http://tehchem13.mihanblog.com/post/145
[9] http://theviewpoint.blogfa.com/post-103.aspx
[10] طبق قانون دوم ترمودینامیک میزان انرژی موجود برای کار رو به اتمام است، یا آنتروپی تا حد ماکسیمم رو به افزایش است در نتیجه انرژی در دسترس و درونی مفید در حال کم شدن می باشد تا به حالت تعادل ترمودینامیکی برسد آنگاه از فعالیت باز خواهد ایستاد و هیچ اتفاقی روی نخواهد داد و خواهد مرد که اصطلاحا به آن مرگ حرارتی می گویند.
[11] مقاله “مفهوم نظم در برهان نظم” مطالعه شود.
[12] البته تولید اکسیژن یکی از غایت های درختان است و تولید میوه توسط برخی از آن ها و … را نیز می توانیم ذکر کنیم.
[13] البته با کاهش آنتروپی در سیستم، آنتروپی محیط افزایش می یابد یعنی در کل آنتروپی افزوده می شود (زیرا نميتوان شاهد کاهش آنتروپي خالص در جهان بود.) ولیکن از آنجا که برخی قائل هستند که جهان به سمت زوال و نابودی می رود و طبق برداشت اشتباهشون از قانون دوم ترمودینامیک، وجود هیچ مجموعه منظم از نقطه نظر آنتروپی را قبول نمی کنن!!، ما برای ابطال آراء آنها، مصادیق کاهش آنتروپی در جهان را ذکر می کنیم.
[14]  022/6 ضرب در 10 به توان 23 (۱۰^۲۳ × 02205/6)
[15] https://bigbangpage.com/science-content/آنتروپي-از-ديدگاه-ترموديناميك-آماري
[16] گزیده ای از مطالب جناب پروفسور براﻳﺎﻥ ﻛﺎﻛﺲ در یکی از سخنرانی هایشان در برنامه تد (TED)
[17] زیرا نمی توان بدون انجام کاری آنتروپیِ سیستمی را کم کرد، مثلا شما نمی توانید آب را به حال خود رها کنید و بعد انتظار داشته باشید یخ بزند!! بلکه باید آن را در یخچال قرار داده و با کارِ یخچال، آنتروپی آن را کاهش داده و بلورهای منظمِ یخ را پدید آورید.
[18] https://gizmodo.com/what-was-our-universe-like-before-the-big-bang-1791889926
[19] Sean M. Carroll
[20] Ludwig Boltzmann
[21] https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=1734357466894615&substory_index=0&id=1487270211603343
http://www.scinewsar.com/space/ /هل-كان-للكون-حقًا-بداية-أم-أن-ظهوره-المف
[22] https://www.universetoday.com/15051/thinking-about-time-before-the-big-bang/