- Entropi nedir?
- Neden entropi var?
- Entropinin nedeni evrenin Big Bang ile genişlemiş olması mıdır?
- Entropi yüzünden zamanla tüm madde en küçük bileşenlerine kadar ayrılacak mıdır?
- En önemlisi: İyi kebapçılar zamanla kalitelerini entropi yüzünden mi bozar?
Entropi, bir sistemin mekanik işe çevrilemeyecek termal enerjisini temsil eden termodinamik bir kavramdır. Aynı zamanda bir sistemdeki rastgelelik ve düzensizlik (kaos) olarak da tanımlanabilir. Entropi, bir sistemin girebileceği mikroskobik durumların sayısıyla ilgilidir.
Entropi var, çünkü evrenin doğası gereği fiziksel süreçler termodinamiğin ikinci yasasına uyar. Bu yasa, izole edilmiş bir sistemde entropinin zamanla artacağını veya en fazla sabit kalacağını söyler. Bu, evrendeki toplam entropinin sürekli artmasına sebep olur.
Entropinin nedeni evrenin Big Bang ile genişlemiş olması değildir. Big Bang, evrenin başlangıcı olarak kabul edilen bir olaydır. Evrenin genişlemesi, evrenin içindeki madde ve enerjinin uzayın her noktasından uzaklaşması anlamına gelir. Evrenin genişlemesi, entropiyi etkileyen bir faktördür, ancak entropinin nedeni değildir. Entropinin nedeni, evrendeki fiziksel süreçlerin termodinamiğin ikinci yasasına uygun olarak gerçekleşmesidir.
Entropi yüzünden zamanla tüm madde en küçük bileşenlerine kadar ayrılacak mıdır? Bu sorunun kesin bir cevabı yoktur. Bazı fizikçiler, evrenin son durumu olarak ısı ölümü adı verilen bir senaryoyu öngörürler. Bu senaryoda, evrenin sıcaklığı ve entropisi sonsuzluğa yaklaşır ve tüm madde ve enerji eşit olarak dağılır. Bu durumda, hiçbir fiziksel süreç gerçekleşemez ve evren tamamen durağan hale gelir. Ancak bu senaryonun gerçekleşip gerçekleşmeyeceği veya ne zaman gerçekleşeceği bilinmemektedir. Bazı alternatif senaryolar, evrenin büzülmesi, karanlık enerjinin evreni parçalaması veya kuantum dalgalanmalarının yeni evrenler yaratması gibi olasılıkları içerir.
Entropinin ne olduğunu anlamak için biraz güncel yaşantıdan örnekler vermek yararlı olabilir. Hayır kebapçı değil ama ona da geleceğiz.
Bir masa, dağınık öte beri ile doluysa, kaotik ve rastgeledir. Bu, masanın entropisinin yüksek olduğunu gösterir. Masayı topladığımızda, eşyaların yerleri belli olur ve kaos azalır. Bu da, masanın entropisinin düştüğünü gösterir. Tabi dağınık masada her şeyin yerini bilirken toplu masada hiç bir aradığınızı bulamazsınız. Ararken masayı yeniden dağıtırsınız. Masanın entropisi artar. Sorun entropide değil sizdedir. Zira kafanız dağınıktır. Ancak bu önlenemez bir durum değildir. Önce kafanızı toplarsanız masanız da toplu kalabilir. Hatta masadakileri dolaplara düzenli olarak koyarsanız masanız harika bir çalışma ortamına dönüşür. Yaşlandıkça kafanız zaten dağılacağından gençken kafanızı toplamak iyi olabilir. Entropi sizi yaşlandırıp sonunda da ölmenize yol açacak. Bir gün düşünceleriniz kaçınılmaz olarak düzensiz kalacak. Yaşarken ne kadar çok düşünürseniz kâr olduğu, aklınızda bulunsun.
Bir fincan sıcak çay, bir fincan soğuk çaydan daha karmaşıktır. Çünkü sıcak çaydaki moleküller daha hızlı ve gelişigüzel hareket eder. Bu, sıcak çayın entropisinin daha yüksek olduğunu gösterir. Sıcak çay soğudukça, moleküllerin hareketi yavaşlar ve entropi azalır. Az önce üzerime sıcak kahve döktüm. Kupada duran kahve üzerime ve masaya döküldü. Sanırım entropisi artmış oldu. Ben de gidip üzerimdekileri makineye atıp yenilerini giydim. Yani entropisi yüksek olan kahve dökülürse entropisi daha da artmış oluyor.
Bir buz küpü, suya göre daha düzenlidir. Çünkü buz küpündeki moleküller daha sıkı ve düzenli bir şekilde bağlanmıştır. Bu, buz küpünün entropisinin daha düşük olduğunu gösterir. Buz küpü eridikçe, moleküller daha serbest ve gelişigüzel hareket eder ve entropi artar. Dünyanın yörüngesi suyun eriyeceği kadar iyi ısınabildiği bir yerdedir. O nedenle dünyada entropisi yüksek olan suyun bulunması o kadar da kötü olmamıştır. Dünyanın güneş sisteminde yer aldığı bu kuşağa yaşanabilir bölge veya altın kilitli bölge denir. Bu bölge, bir yıldızın etrafında, yüzeyinde sıvı su bulundurabilecek gezegenlerin bulunabileceği mesafe aralığıdır. Bu bölgenin sınırları, yıldızın parlaklığına, gezegenin atmosferine ve yörünge dışmerkezliğine bağlı olarak değişir. Sıvı su, yaşamın oluşması için gerekli bir bileşen olarak kabul edildiği için, yaşanabilir bölge, dünya dışı yaşam arayışında önemli bir kriterdir. Yaşanabilir bölge, Goldilocks Bölgesi olarak da bilinir, çünkü bu bölgedeki gezegenler, yıldızlarına olan uzaklıkları sayesinde “sadece doğru” sıcaklıkta olurlar. Bu da, yüzeylerinde sıvı su bulundurmalarına ve yaşamın oluşmasına olanak sağlar. Bu isim, Goldilocks ve Üç Ayı isimli bir çocuk masalından gelir. Bu masalda, altın saçlı bir kız, ormanda yaşayan bir ayı ailesinin evine girer ve onların eşyalarını dener. Büyük ayının yulaf lapası çok sıcak, küçük ayının yulaf lapası çok soğuk, ama ortanca ayının yulaf lapası tam kıvamındadır. Aynı şekilde, büyük ayının sandalyesi çok sert, küçük ayının sandalyesi çok yumuşak, ama ortanca ayının sandalyesi çok rahattır. Yine, büyük ayının yatağı çok sert, küçük ayının yatağı çok yumuşak, ama ortanca ayının yatağı çok konforludur. Goldilocks, her seferinde ortanca ayının eşyalarını seçer, çünkü onlar "sadece doğru"dur.
Entropi Filozofları
Fizikçi ve filozof olan Ludwig Boltzmann'a göre entropi, insanların evreni anlamlandırmak için kullandığı bir araçtır. Entropi, insanların evrenin düzenli ve anlamlı olduğuna inanma ihtiyacından kaynaklanır.
İngiliz, Anglikan din adamı ve filozof William Paley'e göre entropi evrenin yaratılışının ve sonunun bir kanıtıdır. Bu görüşe göre, entropi, evrenin bir başlangıcı ve bir sonu olduğunu gösterir. Evren, Big Bang ile başlamış ve düşük bir entropiye sahip olmuştur. Ancak, zamanla, evrenin entropisi artmış ve evren ısı ölümüne doğru ilerlemiştir.
Yirminci yüzyılın ikinci yarısında yaşamış olan Fransız yazar ve düşünür Gilles Deleuze'e göre Entropi, evrenin sürekli değişimini ve yaratıcılığını gösterir. Bu görüşe göre, entropi, evrenin statik ve monoton olmadığını, aksine dinamik ve çeşitli olduğunu gösterir. Evren, entropi sayesinde yeni formlar ve yapılar yaratır. Entropi, evrenin yaratıcılığının ve potansiyelinin bir göstergesidir.
Entropi kara delikler gibi mutlak tekilliğin koruyucuları için bile geçerlidir. Kara delikler çok büyük kütleyi çok dar bir alana sıkıştıran garip oluşumlardır, Genellikle yakıtı biten yıldızların ölümleri ile oluştukları düşünülmektedir. Olay ufkuna giren hiç bir madde ya da enerji onlardan kaçamaz. Oysa bilim insanları kara deliklerin de ışıma yaptıklarını gözlemlediler. Hawking radyasyonu, kara deliklerin olay ufkundan parçacık yayarak kütle kaybettikleri ve ısı yaydıkları teorik bir süreçtir. Kuantum alan teorisi ve genel görelilik teorisinin birleştirilmesiyle ortaya çıkmıştır. Kara deliklerin sıcaklıklarının kütleleriyle ters orantılı olduğunu gösterir. Yani, bir kara delik ne kadar küçükse, o kadar çok ışıma yapar, o kadar sıcak parlar ve o kadar hızlı buharlaşır.
Hawking radyasyonu ve entropi arasındaki ilişki, kara deliklerin termodinamiğin ikinci yasasına uyduğunu gösterir. Bu yasa, izole edilmiş bir sistemde entropinin zamanla artacağını veya en fazla sabit kalacağını belirtir. Kara delikler, Hawking radyasyonu yoluyla kütle kaybettikçe, entropileri de artar. Bu, kara deliklerin olay ufkunun alanının azalmadığını, aksine arttığını gösterir. Yani bu durumda yeterli zaman verilirse kara delikler buharlaşacaktır.
Tabi ki, insanların doğası da entropi ile sınanmazsa olmaz. Her türlü eserimiz yavaş yavaş dünyadan silinir. Ne kadar ihtişamlı olursa olsun, bir kaç bin yıl sonra uygarlıktan geriye döküntüler kalmaktadır. Bir kaç yüzbin yıl sonra ise geriye fazla bir şey kalmayacağı kesin. Piramitler ilk yapıldıkları dönemde çok ihtişamlı görünüyor olmalılar. Şimdiyse aşınmış halleri ile hala şaşırtıcılar. En eski piramit dört bin yedi yüz yıllık. Bu durumda başlarda sözünü ettiğim kebapçıların bozması ile termodinamiğin ikinci yasası birbiri ile uyumludur.
Son söz: Zamanla hiçbir kebapçı eski tadı vermeyecek, bozacaktır. Ben artık kırmızı et yemediğim için bunu deneyemiyorum. Konuyu kebap sever bilim insanlarının araştırması dileğiyle burada sonlandırıyorum.
Kalın sağlıcakla.
Kaynaklar: