ขอให้บัณฑิตวิทยาศาสตร์บอกชื่อวิชาที่ชอบ
และน้อยคนนักจะพูดว่าเทอร์โมไดนามิกส์ ความทรงจำในระดับ เว็บสล็อต ปริญญาตรีของฉันในหัวข้อนี้รวมถึงการเพิ่มจำนวนขึ้นอย่างน่างงงวยของผู้ยิ่งใหญ่ทางวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่สิบเก้า – James Clerk Maxwell, Lord Kelvin และ James Prescott Joule – ก๊าซที่ถูกบีบอัดอย่างละเอียดถี่ถ้วนและป่าของอนุพันธ์บางส่วนที่ไม่สามารถเข้าใจได้ ฉันไม่สามารถจินตนาการถึงวิธีการวัดได้
เอนโทรปีเพิ่มขึ้นตามคำสั่งยุบลงในน้ำแข็งที่กำลังละลาย เครดิต: U. KERTH/GETTY IMAGES
อุณหพลศาสตร์ควรเป็นรากฐานที่สำคัญของความเข้าใจในธรรมชาติของนักวิทยาศาสตร์ ลืม superstrings และทฤษฎีที่รวมเป็นหนึ่งเดียว: เทอร์โมไดนามิกส์เป็น ‘ทฤษฎีของทุกสิ่ง’ ดั้งเดิม หรืออาจเป็น ‘ทฤษฎีว่าทุกสิ่งทำอะไรและทำอย่างไร’ เทอร์โมไดนามิกส์อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน และไม่มีอะไรเกิดขึ้นโดยปราศจากสิ่งนั้น
ในหนังสือเล่มใหม่ของเขาFour Laws that Drive the Universeปีเตอร์ แอตกินส์ ตั้งเป้าไปที่โครงสร้างเชิงตรรกะและทางกายภาพพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์อย่างตรงไปตรงมา พื้นฐานที่เป็นระบบของแอตกินส์ควรช่วยลดความสับสนเกี่ยวกับเรื่องดังกล่าวได้เป็นอย่างดี เขาผ่ากฎทีละข้อ โดยผูกแต่ละกฎอย่างแน่นหนากับปริมาณพื้นฐานของพันธมิตร ไม่ว่าจะเป็นอุณหภูมิ พลังงานภายใน หรือเอนโทรปี
หนังสือเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ไม่มีปัญหาขาดแคลน – แท้จริงแอตกินส์เองเป็นทหารผ่านศึกของช่องสิ่งพิมพ์เฉพาะนี้ สิ่งที่ทำให้หนังสือกึ่งตำรานี้แตกต่าง (สำหรับวิทยาศาสตร์ยอดนิยม แน่นอนว่าไม่ใช่) จากเล่มอื่นก็คือการขาดวิชาคณิตศาสตร์เกือบสมบูรณ์ เดี๋ยวก่อน อนุพันธ์ย่อยอยู่ที่ไหน ความสัมพันธ์ของ Maxwell อยู่ที่ไหน? นี่คือผลงานชิ้นเอกของแอตกินส์: หากไม่มีสมการที่ไม่เคยนำมาใช้จริง ผู้อ่านอาจเริ่มเข้าใจว่าพลังงานและเอนโทรปีเกี่ยวข้องกันจริง ๆ
ในนั้นมีความยากอยู่: หากคุณต้องการที่จะดึงขา
หลังออกจากลาเทอ ร์โมไดนามิก กฎทั้งสี่จะต้องได้รับการสนับสนุนโดยข้อความดั้งเดิมมากขึ้น หากความเข้าใจอย่างลึกซึ้งคือสิ่งที่คุณต้องการ หนังสือเล่มนี้คือตัวเลือกที่ดีกว่า มีความจำเป็นในหลายสาขา ตั้งแต่ฟิสิกส์อะตอมไปจนถึงชีววิทยาของเซลล์ สำหรับหนังสือที่มีบทสรุปที่คล้ายกันนี้ ผู้อ่านมีข้อเท็จจริงและตัวเลขมากเกินไปเพื่อหลีกเลี่ยงความท้าทายในการให้ความกระจ่างแก่แนวคิดพื้นฐานอย่างเหมาะสม
และสมมติว่าคุณกำลังเริ่มต้นในสงครามครูเสดดังกล่าว เพื่อส่งเสริมความเข้าใจแนวคิดทางวิทยาศาสตร์แทนการจดจำรายละเอียดทางเทคนิคอย่างร้อนรนด้วยความหวังว่าจะสอบผ่านหรือฟังดูฉลาดในการประชุม ดังนั้นเทอร์โมไดนามิกจึงเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี
การพัฒนาอุณหพลศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 เป็นความก้าวหน้าที่กว้างขวางและเป็นพื้นฐานที่สุดนับตั้งแต่กลศาสตร์ของนิวตัน มันสนับสนุน (หลังจากเหตุการณ์หนึ่ง) การปฏิวัติอุตสาหกรรม และนำไปสู่กลไกทางสถิติ (และด้วยเหตุนี้ไปสู่กลศาสตร์ควอนตัมเชิงสถิติ) และเพื่อความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมของเฟส ปฏิกิริยาเคมี ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของดาว…ไปทุกอย่าง กล่าวอีกนัยหนึ่ง
หรือเกือบทุกอย่าง แอตกินส์ไม่เคยก้าวข้ามขีดจำกัดของเทอร์โมไดนามิกส์ในศตวรรษที่สิบเก้า ซึ่งสามารถสรุปได้เป็นสามคำ — ดุลยภาพ การแยกตัว และขนาดใหญ่ ‘กฎสี่ข้อ’ ของเขาทำงานสำหรับระบบที่สมดุล (หรือใกล้มาก) ระบบที่แยกจาก (หรืออย่างน้อยก็เชื่อมต่อในลักษณะที่ควบคุมได้มาก) สภาพแวดล้อมและระบบที่มีขนาดใหญ่ ใหญ่พอที่ค่าเฉลี่ยของอุณหพลศาสตร์ระดับมหภาคบอกเรื่องราวทั้งหมด ใหญ่พอที่ความผันผวนจากค่าเฉลี่ยไม่สำคัญ
รสชาติของหัวข้อที่เกินข้อจำกัดเหล่านี้น่าจะทำให้หนังสือเล่มนี้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น โดยเน้นถึงข้อเท็จจริงที่น่าทึ่งว่าในปีที่ 100 ปีที่ลอร์ดเคลวินผู้บุกเบิกผู้ยิ่งใหญ่เสียชีวิต อุณหพลศาสตร์ยังคงมีอยู่ในธุรกิจอย่างมาก ตัวอย่างเช่น งานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับพลังของระบบขนาดเล็ก เช่น โปรตีน อาจเป็นการปฏิวัติ โปรตีนทำหน้าที่เดียวกันกับชีวิตที่เครื่องยนต์ไอน้ำทำกับอุตสาหกรรมในยุควิกตอเรีย อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับเครื่องยนต์รถไฟ เซลล์เป็นสถานที่ที่ไม่สมดุลอย่างสุดซึ้ง และโปรตีนไม่ได้ถูกแยกออกแต่ถูกผูกมัดอย่างแยกไม่ออกกับโลกรอบตัวพวกมัน เหยื่อการเคลื่อนไหวแบบบราวเนียนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
การทำความเข้าใจอุณหพลศาสตร์ระบบเปิดที่มีขนาดเล็กและไม่สมดุลของ ‘เครื่องยนต์แห่งชีวิต’ เหล่านี้อาจนำไปสู่การค้นพบที่น่าสนใจ: ชีวิตทำงานอย่างไรในฐานะกระบวนการทางกายภาพ วิธีที่เราอาจยืมเทคโนโลยีของชีวิตมาสร้างนาโนเอ็นจิ้นของเราเอง และวิธีที่เราอาจเปลี่ยนยา โดยแทนที่ค็อกเทลเคมีในวงกว้างด้วยวิศวกรรมทางการแพทย์ของโปรตีน ทั้งหมดนี้จำเป็นต้องมีการพัฒนาในศตวรรษที่ 21 ในอุณหพลศาสตร์ที่ปฏิวัติไม่น้อยไปกว่าทฤษฎีของศตวรรษที่สิบเก้า
แม้จะไม่มีการทัศนศึกษานี้ในอนาคต Atkins ก็ได้เขียนหนังสือที่น่าสนใจ เพียงความยาว (และความลึก) ที่เหมาะสมสำหรับการอ่านข้อมูลที่น่าสนใจ บรรดาผู้ที่คำว่า ‘เอนโทรปี’ ยังคงก่อให้เกิดอาการหนาวเหน็บอาจได้เข้าใจถึง ‘ทฤษฎีของทุกสิ่ง’ ที่แท้จริง เว็บสล็อต
