گفتگوی هارمونیک | Harmony Talk

تئوری اطلاعات، ترمودینامیک و موسیقی (II)

در قسمت قبل دیدیم که چگونه اطلاعات، گرما، الکتریسیته (در اصل هر وجودی که توانایی جریان داشتن داشته باشه) همواره از قطبی که پتانسیل بیشتر دارد به سمت قطبی که پتانسیل کمتر دارد جاری میشود، قوانین ریاضی و فیزیکی زیادی وجود دارد که این مطلب را تائید میکند.

در قسمت قبل دیدیم که چگونه اطلاعات، گرما، الکتریسیته (در اصل هر وجودی که توانایی جریان داشتن داشته باشه) همواره از قطبی که پتانسیل بیشتر دارد به سمت قطبی که پتانسیل کمتر دارد جاری میشود، قوانین ریاضی و فیزیکی زیادی وجود دارد که این مطلب را تائید میکند.

نکته ای که در صحبت قبل باید به آن اشاره میکردیم و متاسفانه فرصت نشد این بود که شدت جریان سیال (اطلاعات، الکتریسیته، گرما و …) میان دو قطب بستگی به مقاوت پل ارتباطی بین آنها دارد.

مثلا” در ارتباط با اطلاعات، قدرت ذهنی و توان شنونده در گیرایی مشخص میکند که یک موضوع چقدر باید توضیح داده شود تا گوینده و شنونده به یک سطح اطلاعاتی در این زمینه برسند. یا در ارتباط با الکتریسیته میزان هادی بودن مدیای ارتباطی و در ترمودینامیک میزان قابلیت هدایت گرما، مشخص میکنه که بعد از گذشت چه زمانی دو نقطه هم پتانسیل میشوند.

نکته دیگر اینکه در حالت های غیر ایده آل، در تمام موارد مطرح شده ممکن است که افت انرژی داشته باشید، زیاد صحبت کنید و حرف بزنید اما طرف مقابل هیچ چیز نفهمد، یا مقاومت سیم باعث به هدر رفتن انرژی شود و بالاخره عایق نبودن محیط باعث شود مقداری از انرژی گرمایی در مسیر انتقال به هدر رود.

آنچه مسلم است اینکه در چه شرایط ایده آل و چه در شرایط طبیعی بالاخره دو قطب هم پتانسیل میشوند و دیگر جریانی بین این دو برقرار نخواهد بود دلیلش هم بسیار ساده است قانون دوم ترمودینامیک (و قانون های مشابه در سایر علوم)، این موضوع را استدلال می کنند. صورت ساده شده این قانون بیان میکند که “امکان ندارد در یک سیستم ترمودینامیکی بطور مداوم گرما از جسمی به جسم دیگر منتقل شود.”

برای نزدیک شدن به هدف نهایی یعنی موسیقی باید با یک مفهوم دیگر هم آشنا شویم و آن آنتروپی است. شخصا” معتقد هستم که آنتروپی یکی از زیبا ترین و پر قابلیت ترین مفاهیم فیزیک است.

این مفهوم در سال ۱۸۵۴ توسط فیزیک دان آلمانی بنام Rudolph Clausius تعریف شد سپس در سال ۱۸۷۰ ریاضی دان اتریشی بنام Ludwig Boltzmann پی به اهمیت این متغییر فیزیکی برد و تعریفی از آن در نظریه احتمالات داد و به تدریج بحث آنتروپی به بسیاری دیگر از زمینه های علمی کشیده شد بطوری که امروزه میشه با کمک این کمیت بسیاری از سیستم ها حتی سیستم های اجتماعی را مدل کرد.

برای آنتروپی تعاریف زیادی کردند مثلا” در نظریه آمار و احتمال آنرا اینگونه تعریف میکنند : “آنتروپی میزان احتمال وقوع یک نتیجه خاص در یک تجربه آماری است” یا در نظریه های سیستمی آنرا اینگونه تعریف میکنند که “آنتروپی میزان بی نظمی در یک سیستم هست” و …

برای اینکه ایده بهتری از آنتروپی داشته باشیم سراغ چند مثال میریم. یک قوطی را فرض کنید که چند مهره در آن است اگر میزان بی نظمی مهرهای این قوطی عدد S1 باشه و قتی قوطی را بر میگردانیم و مهره ها به روی زمین پخش میشن میزان بی نظمی به S2 میرسه که S2 از S1 بزرگتر خواهد بود.

مثال دیگر مقایسه مولکول های گازها، مایعات و جامدات است؛ طبیعی است که میزان بی نظمی در این اجسام از گاز به جامد کم میشود و برای همین است که آنتروپی گازها بیش از مایعات و جامدات است.

باید دقت کنیم که آنتروپی با بی نظمی رابطه مستقیم دارد ولی با آن یکی نیست. اگر بخوایم کمی فنی صحبت کنیم می توان آنرا مجموع کل نسبت تغییرات گرما به تغییرات دما دانست. چنانچه آن را با S نمایش دهیم و بی نظمی را با W این رابطه بین این دو کمیت برقرار است S = k Ln یا W که در آن k ثابت بولتزمن است که در بالا به آن اشاره کردیم، بنابر این با مسامحه می توان این دو متغییر را اغلب جای دیگر در نظر گرفت.

از همین دو مثال می توان به یک قانون فیزیک نزدیک شد و آن اینکه اگر بخواهیم آنتروپی یک سیستم را کاهش بدهیم باید کار انجام بدیم.

یک سطل آشغال با محیط اطراف را در نظر بگیرید اگر آشغال ها را در محیط پخش کنیم بدون شک آنتروپی سیستم بالا میره و چنانچه بخواهیم آنتروپی را کاهش بدیم باید شروع به جمع کردن آشغال ها کنیم، یعنی کار انجام بدیم.

مثال جالبتر اینکه یک شرکت یا مدرسه را در نظر بگیرید بصورت طبیعی اگر مدیر و معلم بالا سر این مجموعه ها نباشد هر دو آنها پر از اغتشاش میشوند. پس برای ایجاد نظم در آنها و هدایت این سیستم ها به سمت هدف مشخص باید مدیران و معلمانی باشند که با کار کردن، سعی کنند آنتروپی مجموعه را در حد متعادل و پایین نگاه دارند.

قبل از سخن پایانی به یک نکته اشاره می کنیم که اگر رفتار آنتروپی کلی در جهان را بررسی کنیم خواهیم دید که روز بروز در حال افزایش است، افزایشی که میتواند برای ما خیلی هم مفید نباشد.

در مطالب بعدی خواهیم دید که چه چیزهایی میتوانند در مغز و روح انسان تغییر آنتروپی ایجاد کنند و به دنبال آن چه اتفاق هایی می افتد. جای هیچ تعجبی نیست اگر که بدانید موسیقی یکی از قوی ترین عواملی است که میتواند در انسان تغییر آنتروپی ایجاد کند.

کاوه رهنما

متولد ۱۳۴۶ تهران
لیسانس الکترونیک
نوازنده پیانو، پژوهشگر موسیقی

۱ نظر

  • درود بر شما
    🙂
    بحث آنتروپی تا حدودی درست است ولی در این مقاله هیچ ارتباطی با موسیقی ندارد و صرفاً نویسنده خیلی غیر فنی آن را با موسیقی مرتبط دانسته است. جای سپاس گزاری بیشتری دارد اگر مطلب روشن تر شود.
    پایدار باشید.

بیشتر بحث شده است