به سوی نظریه آنتروپیکی۱ اقتصاد و بوم شناسی فرانسوی برداشت مکانیکی تعادل

یوشیرو تامانوئی yoshiro Tamanoi استاد افتخاری دانشگاه توکیو

آتسوشی تسوشیدا Atsushi Tsuchidaمحقق مؤسسة تحقیقات فیزیک و شیمی سائی تاما

تاکشی موروتاTakeshi Murota دانشیار اقتصاد دانشگاه هیتوتسوباشی توکیو

� ترجمة احمد فرجی دانا٭

چکیده:

هر گاه بخواهیم محدودیتهای بوم شناسی را در «اقتصاد انسانی" وارد کنیم. توسّل به مفهوم بنیادی آنتروپی ضروری است. این مقاله, پس از تصحیح تعبیرهای نادرستی که از مفهوم آنتروپی می شود به تبیین نظام زنده می پردازد. سپس, با توجه به گزاره سدی کارنو, کارایی چرخة آب را, که برای استقرار نظام بوم شناختی شامل انسان لازم است بررسی می کند.

□ مقدمه

نظریه های متعارف اقتصاد کلاسیک جدید, مارکسی, کینزی و غیره, از فعالیتهای اقتصادی در دامنة محدودی گفتگو می کنند که در آنجا شرایط فیزیکی انسان و بوم نظام (اکوسیستم) هرگز مورد سئوال قرار نگرفته است. امّا این وضع, با انتشار اثر سترگ نیکلاس جورجکسو روجن (Nicholas Georgescu-Roegen ) در 1971م تغییر کرده است. در این اثر, معنای قانون آنتروپی به طور عمیق بازشناخته شده است و دریچه ای بروی اقتصاددانان گشوده شده است که فرایندهای اقتصادی را به عنوان فزایندهای آنتروپی زای, شامل زندگی ها انفرادی و بوم نظامهای پیرامون, مشخص کنند. در حالی که برداشت تعادل عمومی والراس تا حدودی شایستگی خود را داراست. امّا ایجاد آنتروپی را در طول فرایندی که اقتصاد با آزمون و خطا در جستجوی تعادل مذکور است, نادیده می گیرد, زیرا نظریة تعادل عمومی بر مکانیک نیوتونی استوار است که فقط برای تحلیل امور بی جان قابل اعمال است. اکنون که تمام جهان باگسستگیهای محیطی بی سابقه ای روبرو است, نمی توان در چنین ناکجاآباد مکانیکی ای باقی ماند.

آنتروپی واژة ویژه ای است که در بحثهای تخصصی فیزیکدانان, شیمی دانان و گاه زیست شناسان, معمولاً بیش از همه بر سر زبانهاست. امّا این کلمه, در میان کسانی که قصد دارند محدودیتهای بوم شناختی فعالیتهای اقتصادی را در کشورهای بسیار پیشرفته بیابند چنانکه اثر اخیر جی ریفکین (Jermy Rifkin) نوعاً نشان می دهد, یکی از واژه های کلیدی شده است. اگر به تعریف اصلی آنتروپی بوسیلة کلوسیوس (Rudolf Clausius) برگردیم, آنتروپی را به مفهوم] به عنوان[ اندازة کلی اتلاف حرارت یا ماده می یابیم. به عبارت شهودی تر, آنتروپی را می توان به عنوان درجة پلشتی (Dirtiness) حرارت یا ماده دانست. در زندگی روزمره, حرارت با آنتروپی بالا را به عنوان اتلاف حرارت, و مادّه با آنتروپی بالا را به عنوان اتلاف مواد مشاهده می کنیم. امّا, تبیین آنتروپی نه به عنوان بی نظمی به طور کلی و نه به عنوان کمبود اطلاع, توجیه پذیر نیست, زیرا چنین تبیینی به این گفتة عامیانه نزدیک می شود که تزریق اطلاع یا شناخت بیش و بیشتر, در اقتصادی که مختل شده است, میتواند آنتروپی فیزیکی را کاهش دهد. برای اجتناب از چنین ابهام متافیزیکی, باید به یاد داشته باشیم که آنتروپی یک صفت بنیادی حرارت یا مادّه است, و یک کمیّت فیزیکی است دارای بعد کالری و دمای مطلق. چنانچه جورجسکو روجن بروشنی نشان داده است, آنتروپی را نمیتوان با استفاده از عدد ثابت"K" به اصطلاح بولتزمن (BOLTZMAN), با عددی صرفاً ریاضی نظیر "بیت" (Bit) در نظریه اطلاع یا در مهندسی ارتباطات, برابر دانست.

در سالهای اخیر, پیامدهای اقتصادی قانون آنتروپی, در میان روزافزونی از اقتصاددانان و فیزیکدانان ژاپن سخت مورد بحث قرار گرفته است, امّا نتایج چنین بخشهایی به استثنای موارد معدودی از مقالات انگلیسی از قبیل تامانوئی, تسوشیدا و موروتا به آگاهی ملل غیر ژاپنی زبان نرسیده است. از این روی, این مقاله خلاصه ای است از مقالات اخیر فیزیک منابع و زیست اقتصاد (Bioeconomics) که به زبان ژاپنی نوشته شده است؛ مانند تامانوئی, تسوشیدا, و موروتا ذیلاً, شرایط آنتروپی را برای زندگی فرد انسان, نظام اقتصادی-اجتماعی, بوم-نظام مشخص خواهیم کرد, و ماهیت (شبه) پیوسته باز کرة زمین را به عنوان کلّ در برابر وجود ماتریس آب-خاک, در زمین نشان خواهیم داد.

□ شرائط لازم برای زندگی فردی

نخستین کوشش معنادار برای فهم و در نظر گرفتن زندگی انفرادی به عنوان فرآیند آنتروپی زای, به وسیلة اروین شرودینگر, فیزیکدان وینی, صورت گرفته است. وی, هنگامی که در دوبلین فعالیت داشت, بیان کرد که یک ارگانیسم زنده, «جریانی از آنتروپی منفی را به خود جذب می کند تا افزایش آنتروپی ای را که با زندگی تولید می کند, جبران کند و بنابراین خود را در سطح آنتروپی ساکن یا نسبتاً پایین نگاه دارد.»

این نظر, هستة اثر مشهورش را در 1944م به نام زندگی چیست, تشکیل می دهد, که از این پس به عنوان توصیف استاندارد فرایند زندگی به وسیلة دانشمندان علوم طبیعی تلقی گردید, امّا مفهوم آنتروپی منفی-یا چنانچه گفته می شود, نگانتروپی (Negentropy) نه تنها به ما هیچ کمکی نمی کند, بلکه ابهامی در فهم «زندگی» ایجاد می کند, زیرا آنتروپی بنابر تعریف, خود کمیتی است غیر منفی.

چنانکه تسوشیدا تأیید می کند, آنچه برای ارگانیسم زنده ممکن می سازد که حالت آنتروپی پایینی را حفظ کند, این واقعیت است که ارگانیسم زنده توان آن را دارد که اضافة آنتروپی ای را که بازندگی تولید می کند به خارج از بدن خود براند؛ یعنی به محیط پیرامون خوود هر گاه ارگانیسم زنده از این کارکرد باز ایستد, محکوم به مرگ است. در میان برخی از فیزیکدانان, نظامی که توان راندن اضافة آنتروپی را به داخل محیطش دارد. نظام پیوسته باز (Open Steady System) نامیده می شود. بنابراین, می توان گفت: شرط لازم برای یک نظام زنده, لزوماً پیوسته باز بودن آن نظام است.

آنتروپی خاصیتی است از انرژی یا ماده, و خود به خود نمی تواند وجود داشته باشد. پس, یک نظام زنده نمی تواند چنین آنتروپی را تنها براند, بلکه باید اجازه دهد که اضافة آنتروپی به وسیلة انرژی یا ماده ای با آنتروپی پایین جذب شود و آن را به صورت اتلاف حرارت یا اتلاف مواد از دست بدهد. درست به همین دلیل است که ارگانیسم زنده از جمله فرد انسانی, به دفع ضایعات حرارت و ضایعات مواد ادامه می دهد. شرودینگر که در مورد مفهوم حیرت آور آنتروپی منفی به وسیلة همکارانش مورد انتقاد قرار گرفته بود, موفق شد به این واقعیت توجه کند و قسمتهای زیرا را به نشر 1945م و نشرهای بعدی زندگی چیست بیافزاید.

« و اینکه ما حرارت را پس می دهیم, تصادفی نیست بلکه اساسی است, زیرا این امر دقیقاً طریقه ای است که با آن, آنتروپی مازاد را که پیوسته در فرآیند حیات فیزیکی خود تولید می کنیم, می رانیم».

بسیار جای تأسف است که وی این فکر مهم را بیشتر شرح و بسط نداده است. همکاران و جانشینان فکری او نیز به نظر نمی رسد به این نکتة تکمیلی توجهی کرده باشند. اما, اینک باید آنتروپی منفی را به مفهوم شرودینگر, مجدداً به عنوان منبع با آنتروپی پایین, تعبیر کنیم. هر گاه ارگانیسم زنده که به وسیله منابع با آنتروپی پایین مانند آب وغذا تغذیه می کند, اضافه آنتروپی را به شکل ضایعات حرارت و ضایعات مواد پس می دهد. بدین جهت, برای او ضرورت دارد که دادة اضافی ای از انرژی و ماده با آنتروپی پایین از محیط خود بگیرد تا خود را به عنوان نظامی پیوسته باز, نگاه دارد.

معذلک, نظامی پیوسته باز بودن, برای زنده بودن یک نظام کافی نیست. یک کارخانة صنعتی که محیط خود را بسختی آلوده می کند نیز تا آنجا که محیط, آلاینده های کارخانه را جذب می کند, یک نظام پیوسته باز است, امّا یک نظام زنده نیست.

برای اینکه نظام پیوسته باز نظامی زنده باشد, باید با سایر نظامهای پیوسته باز همزیستی کند. به عبارت دیگر, نظام زنده آنچنان نظام پیوسته بازی است, که همواره رابطة همزیستی ای را با سایر نظامهای پیوسته باز در محیط خویش داشته باشد.

□ تولید, مصرف و قانون آنتروپی

تامانوئی, با کاربرد واژگان عکّاسی در مورد تحلیل اقتصادی, پیشنهاد می کند که فعالیتهای اقتصادی هم از لحاظ مثبت و هم از لحاظ منفی بودن, هر دو, بررسی شود, در حالی که از لحاظ عقل سلیم, مصرف بسادگی فرایندی است که محصولات مفید به ضایعات نامطلوب تبدیل می شود, تولید را هم باید از دید تصویر مثبت و منفی مشاهده کرد. تصویر منفی تولید را اقتصاددانان اغلب نادیده می گیرند. اهمیت تصاویر منفی در تولید, از قانون دوم ترمودینامیک-که قانون افزایش آنتروپی نیز نامیده می شود-برمی آید. به موجب این قانون, تولید مستلزم دادة منابع با آنتروپی پایین است, زیرا منابع مذکور با جذب: آنتروپی سرشتة در مواد خام, و آنتروپی ایجاد شدة در خلام فرایند تولید, عوامل اساسی راه اندازی واکنشی مولد هستند. آب, نفت و زغال را می توانیم مثالهای چنین منابع با آنتروپی پایین ذکر کنیم.

کیفیّت یا درجة هر مادة خام, تابع نزولی آنتروپی های مذکور در بند یک و دو است؛ اولی نمایشگر درجة ماده در معنای دقیق آن است, و دومی مبیّن دشواری اداره و کنترل کردن آنتروپی است. این نکات به شکل(1)رهنمون می شود. در این شکل, تصویر مثبت تولید با حرکت مستقیم در جهت افقی نشان داده شده است که مبین طریقه ای است که فرآیند تولید در معنای اقتصاد متعارف صورت می گیرد. تصویر منفی تولید با حرکت نزولی در جهت عمودی است, که نشان دهندة طریقه ای است که مصرف منابع با آنتروپی پایین با تبعیّت از گرایش عمومی افزایش آنتروپی, صورت می گیرد. این حرکت, مبتنی است بر محورهای عمدة هر فرایند تولید. فهم این نکته مشکل نیست که هر گاه درجة پیچش تولید(Round-adoutness of production) افزایش یابد, آنگاه از این فرآیند به نحو فزاینده ای آنتروپی ایجاد می شود.

بیش از یک قرن پیش، ویلیام استانلی جونس (william stanley jevons) (1835-1882)، اقتصاددانان انگلیسی ، کتاب دوران سازی به نام مسئله زغال منتشر کرد. فصل هشتم این کتاب کلاسیک که به ندرت از آن یاد می شود، با هیجان، نظریة پیچش تولید را مورد استفاده قرار داده است و ثابت می کند که هیچ جانشینی برای زغال یافت نمی شود، به استثنای نفت که جانشین جزئی آن است مثلاً کار هیدروژن که به نظر می رسد جای زغال را بگیرد؛ با الکترو لیز آب به دست می آید این فرایند، نیازمند برق است که خود محصول زغال است. گاز بسیار سبکی که به دست آمده است، بایستی در محفظة ساختته شدة خاصی فشرده شود تا به آسانی – مانند زغال – قابل حل گردد. این فرایند فشرده شدن، مستلزم دادة زغال بیشتری است. چنانچه تفسیر مجدد مورتو از مسئله زغال جونس نشان می دهد. در تحلیل آخر گاز هیدروژن و دیگر به ظاهر جانشینهای زغال یا نفت، چیزی جز مشتقات زغال نیستند. نظریة چرخش تولید که جونس باممهارت در مورد مسئله سوخت در قرن نوزدهم به کاربرد، امروزه آشکار شده است که پایة سالمی را برای نظریة آنتروپیکی ما دربارة تولید فراهم می آورد

اخیراً، اغلب گفته می شود که نیروی هسته ای احتمالاً می تواند جای نفت را در قرن آینده بگیرد. تا آنجایی که به ژاپن مربوط است، توسعة هسته ای به نام استفادة صلح آمیز از نیروی اتم به عنوان جانشین عمدة نفت توجیه شده است. اما واقعیت این است که سوخت هسته ای برای تولید نیرو ، معمولاً از سنگ اورانیوم استخراج می,شود که خود مادة خام با آنتروپی بالاست. تبدیل سنگ اورانیوم نیاز به مقدار زیادی دادة سوخت آنتروپی پایین دارد که این سوخت نفت است، یا زغال به عنوان مکمل آن.

چنانچه تسوشیدا به روشنی نشان داده است، باید توجه کرد که ضایعات رادیو اکتیو باقیمانده پس از تولید نیرو از نسلهای آیندة ما، به نحوی اجتناب ناپذیر، مقادیر ناشناخته ای نفت یا زغال را برای نگهداری و انبار کردن آنها طی دورة صدها یا هزارها سال یا بیشتر می طلبد. همجوشی هسته ای هم اگر با موفقیت قرین گردد- از این معمای تناقض آمیز آنتروپی نمی تواند بر کنار باشد( برای تحلیل تفضیلی این مسئله) مراجعه شود به تسوشیدا.

در اواسط دهة 1970 م، کنت گالبریت، (Keuneth GALBRBARTH) گفت: حد رشد اقتصادی به وسیلة اتمام منابع تعیین نمی شود، بلکه به وسیلة ناکافی بودن مکانهایی که مردم می توانند ضایعات مواد را در آن بریزند، تعیین میشود، اگر چه او این فکر را بیشتر شرح نمی دهد، ولی چنین دیدی خود گویای واقعیتی مطلق است. از طرف دیگر بولدینگ، (Keuneth BOULDING) فکر بازیابی مواد را به عنوان راه حلی برای نوع ترس گالبریت ارائه می کند. چنانکه نیکلاس جورجسکو روجن بدرستی استدلال می کند، این فکر بظاهر خوب بر این استدلال مخلوط استوار است که قانون آنتروپی صعودی مادّه، چنانکه در مورد انرژی صادق است. وجود ندارد. از این روی, مواد تلف شده را تا آنجا که مقدار کافی انرژی در نظام تزریق شود, می توان مجدداً سازماندهی کرد. چون ماده و انرژی هر دو به نحو برگشت ناپذیری آنتروپی خود را افزایش می دهند, مفهوم بسیار معروف بولدینگ در مورد بازیافت مواد در «اقتصاد زمین, سفینة فضائی» (The spaceship Earth Economy) نمی تواند در برابر قانون آنتروپی تاب بیاورد. قیاس میان زمین و سفینة فضائی و تأکید بر بازیابی مواد در به اصطلاح زمین سفینة فضائی, می تواند و البته توانسته است به عنوان هشداری نسبت به سوء استفاده صنعتی از منابع طبیعی مفید باشد. اما, بایستی با این حقیقت مطلق رویاروی شد که سفینة فضائی بسته, هر چند اندازه اش بزرگ باشد, بحران بوم شناختی را که تمدن نفتی موجب می شود نمی تواند حل کند.

□ ماتریس آب-خاک:

کلید فهم تجدید پذیری بوم-چرخه (Ecocycle)

با توجه به اینکه قانون برگشت ناپذیر آنتروپی حقیقتی است جهانی, و با در نظر داشتن اینکه بازیابی به مفهوم بولدینگ از لحاظ فیزیکی غیر ممکن است, چرا بوم-نظام, در کرة زمین چرخه های خاصّ خود را پیش از آنکه سوء استفادة آدمی از نفت به نابودی آشکار چنین چرخه هایی در قرن حاضر بپردازد, تجدید می کرده است؟ برای پاسخ به این پرسش, باید به نقشهای ویژة آب و سطح خاک توجه کنیم.

گیاهان و جانوران از جمله انسانها, همواره ضایعات حرارت و مواد را دفع می کنند و سرانجام جسد خود را پس از مرگ در جایی روی زمین رها می سازند. پس, آب در محیط, چنین ضایعات حرارتی را جذب و در جوّ تبخیر می کند. سطح خاک, به عنوان مجموعه ای از میکروبهای متعدّد, ضایعات آلی مواد را از بوم-نظام دریافت می نماید و آنها را به مواد سادة غیر آلی و ضایعات حرارت تجزیه می کند. مواد غیرآلی ساده برای جذب به وسیلة گیاهان آماده می شود و ضایعات حرارت مانند قبل به وسیله آب جذب می گردد. بدین نحو بوم-نظام با دفع ضایعات حرارت به درون جوّ یک حالت آنتروپی پایین را حفظ می نماید و خود را تجدید می کند.

چنانکه موروتا نشان داده است, برخی از فیلسوفان ژاپنی که در عصر ادو (EDO) (1653-1868م) عمیقاً به جنگل دلبسته بودند, اغلب مفهوم سوئید و (Suido) را به کار برده اند, که می توان آن را به ماتریس آب-خاک ترجمه کرد. آنان استدلال می کردند که حفظ چنین ماتریس آب و خاکی شامل رودها و جنگلها, در هر منطقه برای یک اقتصاد پررونق اساسی است از طرف دیگر, واژة بوم شناسی, به وسیلة زیست شناس آلمانی ارنست هاکل (Emst HAECKEL) (1843-1919م), در 1869م وضع شد. با این وجود به نظر می رسد که پنداشت او از بوم شناسی, صرفاً دارای ماهیّتی غیر بشری بود. طبق نظر رابرت کلارک (Robert Clark) ]3[, الن هزیتاسوآلو (خانم الن ریچاردز) (1843-1911م), شیمیدان آمریکایی بود که بوم شناسی معاصر را به عنوان مطالعة رابطة آلی میان آب, خاک,هوا، گیاهان و جانوران شامل انسانها, پی ریزی کرد. باپیروی از خط فکری متفکّران ژاپنی و الن سوآلو, به بوم-چرخة ادو بازخواهیم نگریست, که کار آن در گرو مشارکت فعّال جمعیّت انسانی ادو بود, زیرا چنین مطالعه ای می تواند برای درک بحران بوم شناختی امروز روشنگر باشد.

ما در شهر ادو (توکیوی امروزی), تقریباً در سرتاسر دو قرن و نیم عصر ادو, جمعیّت انبوهی بالغ بر 3 میلیون نفر داشت؛ مطمئناً یکی از بزرگترین شهرهای دنیای آن زمان بود. فرهنگ ادو با ماهیّت خودش در این شهر پا به عرصه وجود نهاد, در حالی که تمدّنهای قدیمی در چین, بین النهّرین, مصر, یونان و غیره در پایان بر اثر استفاده افراطی از سطح زمین به کویری کریه و نامطلوب منتهی شدند, امّا فرهنگ شوکوفای ادو به چنین عدم حاصلخیزی ای منجر نگردید. این تاریخ معجزه آسای ادو, به تنهائی نمی تواند با سیاست مصادره برنج حکومت توکوگاوا (Tokugawa), که در سراسر ژاپن برای تحکیم اداره متمرکز شدید آن اعمال شد, تبیین شود. کلید فهم این تاریخ را باید در چرخة خاصّ ادو و مناطق پیرامون آن یافت, چنانکه در شکل (2) نشان داده شده است.

چنانکه شکل(2) نشان می دهد, ما در شهر ادو به صورتی گسترده به زمینهای کشاورزی حومه بازبوده است. زارعان, در چین روستاهای حومه, سبزیهای تازة خود را به ساکنان مناطق شهری عرضه می کردند. در عوض, ساکنان شهرها, فضولات انسانی به زارعان عرضه می کردند که آنها را به عنوان مادّه خام برای تولید کود مورد استفاده قرار می دادند. چنانکه تحلیل تفضیلی زن جیرو واتانابه (Zenjiro Watanabe) نشان می دهد, این عمل بسیار نظام یافتة مبادله میان سبزیها و فضولات انسانی, رابطه بوم شناختی میان مناطق شهری و حومه را نه تنها در ادو, بلکه در بسیاری از شهرهای دیگر ژاپن مشخّص می کند. این عمل منظور چیست؟ کمابیش, تا وقتی که در دهة 1950م, تمدّن نفتی معاصر شروع به تسلط بر هر شهر و هر روستای ژاپن کرد, ادامه یافت. هرگاه به حومة غربی ادو می نگریستیم مناطق جنگلی وسیعی می یافتیم که مجموعاً موساشینو نامیده می شد. زارعان موساشینو به مردم شهری هیزم و زغال چوب به عنوان سوخت خانگی عرضه میکردند. همچنین, باید یادآور شد برگهای فروریختة درختان نیز به وسیلة زارعان روستاها جمع آوری می شد و به عنوان جزئی از ترکیبات کود مورد استفاده قرار می گرفت.

شکل 2 نمودار کلّی از بوم- نظام ادو و توکیوی نخستین

از وجه نظر بوم شناختی, موساشینو وادو به وسیلة دو رودخانة عمده یعنی رودهای تاما (Tama) و آرا (Ara) و به وسیلة شبکة کانالهای آبیاری که آب را از این دو رود و شعب آنها برای شالیکاری می گرفتند, مشروب می شد. رودهای تاما و آرا به ادومیناتو (Edo-Minato) (خلیج توکیوی امروزی) می ریزند. این خلیج منطقة ادو و شبه جزیرة بوسو (Boso) را احاطه می کند و از لحاظ ماهی, صدف و جلبک بی نهایت غنی است. غذای تازه پر از این محصولات دریایی به عنوان ادومائه (Edomae) سخت مطبوع طبع ساکنان ادو بود. استخوان ماهی و سایر ضایعاتی که از ساحل ادو میناتو به دست می آمد. به وسیلة زارعان حومه به جای مدفوع انسان و برگهای فروریختة درختان به عنوان جزئی از ترکیبات کود به کار می رفت. برخی از کانالهای آبیاری نیروی محرکه آسیابها را برای کوبیدن برنج و آرد کردن سایر غلّات, فراهم می آورد.

به طور خلاصه, مردم پیرامون ادو, با استفاده از گاریهای دستی و قایقهای کوچک, جریانی خروجی از سبزیها, هیزم و زغال چوب, و جریانی ورودی از مدفوع انسان و انواع متعدّد محصولات دریایی را ایجاد می کردند. بدین طریق, بوم-چرخة ادو حاصلخیزی خود را بدون ایجاد هیچگونه آلودگی, در اثر حضور جمعیّت متراکم انسانی, و بدون نیاز به مبادلة بین المللی, حفظ کرد.

□ چرخة کلّی آب و زمین پیوسته باز

حال که نقش اساسی سطح خاک را به عنوان تجزیه کنندة ضایعات مواد دیدیم, توجّه خود را به جوّ زمین معطوف می کنیم. خورشید سالانه حدود 257 کیلو کالری بر هر سانتیمتر مربّع زمین تشعشع انرژی حرارتی دارد. امّا سطح زمین فقط قسمتی از آن را دریافت می کند. یک سوّم کلّ این انرژی حرارتی, مستقیماً به وسیلة ابر, برف, . بیابانها به فضای خارج زمین منعکس می شود. یک چهارم آن به وسیلة نظام جوّی جذب می شود. سطح زمین نیز مقداری تشعشع حرارتی به فضای خارج زمین باز می گرداند. پس فقط 77 کیلو کالری بر هر سانتیمتر مربّع, Q حرارت هر سال در سطح زمین می ماند. همین Q حرارت باقی مانده, روی زمین منشاء پدیده های طبیعی متنوّع می گردد. آن برای تبخیر و آن برای انتقال حرارت به هوا, به کار می رود. هوای حاوی بخار آب, سبکتر از هوای بدون بخار است و نسبت به هوای اطراف حالت شناوری پیدا می کند. این امر در جوّ موجب همرفتی (Convevtion) (انتقال حرارت) می گردد. چنین هوای سبکی, به آسانی در آسمان صعود می کند, و در اثر انبساط بی دررو (Adiabatic Expansion) (بدون مبادله حرارت با خارج), دمای پائین تری می گیرد و در آنجا قطرات شبنم ایجاد می شود یا انجماد رخ می دهد.

در این فرایند, Q حرارت باقی مانده, به عنوان تشعشع موج بلند مادون قرمز از بخار آب به فضای خارج زمین فرستاده می شود. تسوشیدا توجّه خود را به تفاوت دمای این Q وقتی که روی سطح زمین دریافت می شود, و وقتی که به فضای خارج صادر می گردد, متمرکز می سازد. به طور متوسّط, دمای T1 آن در زمان دریافت, ok 290 (= 0C170 ) و دمای T2 در زمان صدور 0 K250 (= 0c 23-) است.

پس, ورودی آنتروپی زمین, سالانه عبارت است از:

(سانتیمتر مربع*کلوین2 کالری)226 === 1 S

و خروجی آنتروپی آن سالانه عبارت است از:

(سانتیمتر مربع × کلوین/ کالری) 308 - ==2 S

از این امر, تسوشیدا به این نتیجة عمده می رسد که, هر سال از خلال فرایند چرخة کلّی آب و جریان همرفتی هوا (انتقال حرارت هوا), آنتروپی به وسیلة عبارت زیر کاهش می یابد:

(سانتیمتر مربع × کلوین / کالری) 42- =308- 226= - =2 S+1 S =

به عبارت دیگر, هوا و آب بدین مقدار, اضافه آنتروپی نظام جوّی را که از فعالیتهای متنوّع آلی و غیر آلی در روی زمین ناشی شده است, به سوی فضای خارج می فرستند. این واقعیّت, دقیقاً پاسخ این پرسش است که چرا زمین از لحاظ حرارتی, علی رغم حضور بسیار زیاد قانون آنتروپی تا عروج تمدن نفتی که حرارت مصنوعی را اضافه بر ظرفیّت دفع آنتروپی به وسیله هوا و آب به جوّ افزوده است, آلوده نشده است. اکنون در می یابیم که تراز منفی آنتروپی, که در عبارت بالا بیان شده, علّت عمده تقریباً همة فعالیّتها در روی زمین از قبیل تغییر آب و هوا و فعالیّتهای حیات است.

اثر کاهش آنتروپی عمدتاً به عنوان آب باران به زمین باز می گردد. بنابراین, آب باران یک نوع اساسی از منابع قابل تجدید است. شکلهای متنوّع حیات, به نحو مؤثر, این خصلت آنتروپی پائین آب باران را مورد استفاده قرار داده اند. باید یادآوری کرد که یک منبع دمای پایین به اندازة یک منبع دمای بالا مهّم است. نظرهای بسیاری وجود داشته که تنها, حرارت خورشید منابع قابل تحدید را ایجاد کرده است. اما این نظریه ها بسیار یک طرفه است. وقتی زمین را به دیدة یک موتور حرارتی می نگریم, در می یابیم که دفع حرارت با دمای پایین, خود, سرچشمة واقعی منابع قابل تجدید است.

از نکته بالا نتیجه می گیریم که زمین- در مفهومی تقریبی- به علّت چرخة آب در جو, نظامی پیوسته باز است. دلیل اینکه می گوییم تقریبی, این است که زمین ظرفیّت پیشگیری مادّه را از انحطاط آنتروپیکی آن ندارد. جوجسکوروجن, زمین را نظامی بسته می داند و تأکید می کند که فقط انرژی با فضای خارج مبادله می کند. در حالی که جریان کلان گسترده مادّه از زمین و به زمین وجود ندارد. مدّعی نیستیم که این دلیل, مغلوط است. با این وجود, نظر او مسلماً از این جهت نارساست که اختلاف آنتروپیکی را در کمیّتهای دادة انرژی و ستادة انرژی کرة زمین نادیده می گیرد.

هر چند, نخستین بار در 1976, نسوشیدا, مستقل ازهرگونه تحقیق دیگران, زمین را به عنوان نظامی پیوسته باز تشخیص داد, امّا ممکن است یادآوری این نکته جالب باشد که سدی کارنو (Sadi Camot) (1832-1796) به اندازه کافی نظری صائب داشت که متّوجه چرایی اختلاف دما میان سطح زمین و حاشیة خارجی آن شد. بدین معنا که وی در رسالة کوچکی در 1824 چنین نوشت:

"آیا به سرد شدن هوا به وسیلة اتّساع نیست که سرمای مناطق بالاتر جوّ را باید نسبت داد؟ دلایلی که تا به حال برای تبیین این سرما آورده شده, سراسر نارساست. گفته شده است که هوای مناطق بالای جوّ, چون از زمین حرارت بازتاب شدة کمی دریافت می کند و به سوی فضای آسمانی تشعشع دارد, باید کالری از دست بدهد, و این علّت سرد شدن آن است؛ امّا این تبیین با این واقعیّت رد شده که, در ارتفاع مساوی, سرما با شدّت برابر و حتّی بیشتر در دشتهای مرتفع حاکم است تا در قلّه کوهها, یا در آن قسمتهای جوّ که از خورشید فاصله دارد.

در این تحلیل کارنو از اتّساع (روی) هوا به عنوان علّت سرد شدن آن و در نتیجه به عنوان اختلاف دما میان ارتفاعات بالا و پایین جوّ, البتّه به سبکی پس از مرگ وی, نطفة نظریة آنتروپیکی خود را دربارة زمین به عنوان نظامی پیوسته باز, می توانیم یافت.

خلاصه و نتیجه

چرخة زندگی انسان, تولید اجتماعی-اقتصادی و چرخة مصرف بوم-چرخه, و چرخة کلی آب به وسیلة فرایندهای جریان ورودی آنتروپی پایین و جریان خروجی آنتروپی بال, چنانکه در شکل (3) نشان داده شده, بهم پیوسته است. تا زمانی که این ساختار جریانهای آنتروپی حفظ شود, هر چرخه به زندگی خود ادامه می دهد. از این روی, زندگی هر چرخه با ازدیاد آنتروپی و با دفع اضافه های آن امکان پذیر است.

شکل(3) : نقل و انتقال آنتروبی میان چرخه های پیوسته باز

وقتی چرخه آب, جایی برای دفع چنین اضافة آنتروپی ای نمی یابد, می میرد. سطح خاک و آب, کلیدهای اساسی برای دفع آنتروپی هستند. بحران بوم شناختی جهان گستردة امروز, از ایجاد افراطی ضایعات حرارتی, فرا حدّی مایه می گیرد که سطح خاک و آب می تواند تحمّل کنند. آب و هوای غیر عادی پیرامون شهرهای بزرگ (غول آسا), باران اسیدی, تراکم صعودی گاز بیوکسید کربن در جوّ, انباشت ضایعات رادیواکتیو در اثر توسعة سلاحهای هسته ای و نیروگاههای هسته ای, و آلودگی زمینهای کشاورزی و رودخانه ها به محصولات پتروشیمی و نظایر آن, زمین را بسوی مسیر تیرة کویری شدن کامل می راند.

در حالی که برخی از بوم شناسان و اقتصاددانان, فکر اقتصاد در حالت پیوسته (اقتصاد با رشد صفر)4 را پیشنهاد کرده اند, نیکلاس جو جسکو روجن دارد که این برای مقابله با بحران کنونی کافی نیست و اقتصادی محدود, الزامی است. تحلیل ما در این مقاله, به نحوی پایه ای, مؤید این نظر است. مع ذالک, در عین حال مایلیم بیفزاییم که چنین اقتصاد پیوسته ای, پس از محدود کردن کافی, می تواند ممکن باشد. تا زمانی که انسان ماتریس آب-خاک را در هر منطقة این کرة آب محافظت می کند, یافتن راهی به سوی اقتصاد پیوسته غیر ممکن نیست. به دلیل وجود سطح خاک و آب, زمین از مرگ در اثر حرارت گریخته است. مفهومی که درست پس از کشف قانون آنتروپی به وسیلة رودلف کلوسیوس ایجاد شده است. اکنون که ما با علایم متعدّد محسوس مرگ در اثر حرارت روبرو هستیم, معنای عصر جدید که با انقلاب صنعتی آغاز شده است, باید به کلی و با نقّادی از دیدگاه نظری آنتروپیکی مورد بازنگری قرار گیرد.

یادداشت:

1- واژه آنتروپی را – از یونانی Entropia ، برگشت به عقب – نخستین بار. رودلف کلوسیوس ( 1882-1888) ، فیزیکدان آلمانی، در 1877 م در زبان آلمانی وضع کرد. در ترمودینامیک، آنتروپی تابعی است که حالت بی نظمی نظام (سیستم) را تعریف می کند؛ وقتی نظام، به حالت بی نظمی فزون یافته ای تحول می یابد، آنتروپی صعودی است. اصولاً به هنگام هر تبدیل برگشت ناپذیر، آنتوپی افزایش می یابد بنابراین، آنتروپی در کل نظام هستی همواره در افزایش است.افزایش پیوسته آنتروپی را قانون دوّم ترمودینامیک گویند، در برابر قانون اول ترمودینامیک که بقای انرژی است.

(یاداشت مترجم)

2- درجة کلوین از نام لرد کلوین (sir william thomson) فیزکدانان انگلیسی متولد بلفاست (1842-1907م) گرفته شده است، کلوین، واحد اندازه گیری دمای ترمودینامیکی و یکی از هفت واحد پایه سیستم بین المللی واحدها (sl) است که با صفر مطلق ( سیلسیوس 15/273= 00k) و نقطه سه گانة آب (0k=0i0c 16/273) یا دمای ترمودینامیکی نقطة سه گانه آب برابراست. سیلسیوس (selsius) نیز ستاره شناسی و فیزکدان سوئدی (1701-1744م) و مبتکر مقیاس دماسنج صد صدی است. ( یاداشت مترجم)

3- اختلاف سطح انرژی نظام ( سیستم)، موجب تبدیل انرژی از صورتی به صورت دیگر است. که به عنوان مثال، اختلاف سطح انرژی است که باعث تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی با کار می گردد. نخستین دانشمندی که متوجّه این موضوع شد ، سدی کارنو(1796-1832) ، فیزیکدان فرانسوی و یکی از پایه گذاران ترمودینامیک بود. او بود که نخستین روایت قانون اول و قانون دوم ترمودینامیک یهنی بقای انرژی و قانون افزایش آنتروپی را بیان کرد در واقع، کارنو با علم به اینکه انرژی از بین نمی رود و فقط از صورتی به صورت دیگر تبدیل می شود، تحقیق کرد که همة انرژی را نیز نمی توان به کار تبدیل کرد. وی در کتاب خود به نام، تامّلاتی دربارة قوّة محرکة آتش، به این نتیجه رسید که مقدار انرژی حرارتی که می تواند به کار تبدیل شود، تابع اختلاف سطح دمای ماشین بخار است. اگر در همه جای ماشین بخار دما یکسان باشد، هیچ انرژی حرارتی به کار تبدیل نخواهد شد. بعد ، کلوسیوس، فیزیکدان آلمانی (1822-1888) و واضع واژة آنتروپی ، نشان داد در صورتی می توان انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرد، که انرژی در نظام یکنواخت توزیع نشده باشد . (یاداشت مترجم)

4- وقتی اقتصاد دارای رشد صفر است ک بنگاهها هزینه ها رشد را – که اغلب هزینه های بوم شناختی هستند- مانند هزینة آلودگی ، هزینة بازیابی فضولات و غیره، تقبّل کنند. تنها در این صورت اقتصاد در حالت پیوسته می داند و توان تولید مجّدد را دارد . (یاداشت مترجم).

نام مقاله و مأخذ اصلی :

Towards an antropic theory of economy and ecology Beyond the mechanistic equilibrium approach by y.Tamanoi, A.TSUCHIDA and T.MUROTA in Economic Appliquee. Tome 37. 1984 – N02.

٭- عضو هیات علمی و دانشیار دانشگاه تهران