Entropi Hakkında Bilgi
Entropi, en kaba tanımla bir sistemin düzensizliğinin ölçüsüdür.
Termodinamiğin İkinci Kanunu, evrende kendi haline, doğal şartlara bırakılan tüm sistemlerin zamanla doğru orantılı olarak düzensizliğe, dağınıklığa ve bozulmaya doğru gideceğini söyler. Aynı gerçek “Entropi Kanunu” olarak da ifade edilir. Entropi, fizikte, bir sistemin içerdiği düzensizliğin ölçüsüdür. Bir sistemin düzenli, organize ve planlı bir yapıdan düzensiz, dağınık ve plansız bir hale geçmesi o sistemin entropisini artırır. Bir sistemdeki düzensizlik ne kadar fazlaysa, o sistemin entropisi de o kadar yüksek demektir.
Eğer bir sistem tamamı ile düzenli ise entropisi sıfır olabilir. Entropi, enerji gibi korunan bir özellik değildir. Bütün enerji değişimlerinde çevre ile sistemin entropi değişimlerinin toplamı daima pozitiftir. Bu da evrendeki toplam entropinin sürekli artmasına sebep olur. Mesela Dünya’daki yaşam Güneş’ten gelen Entropiyle beslenir. Bitkiler büyümeleri için gerekli enerjiyi güneş ışığından aldıkları zaman evrene bir miktar düzen katılır ve bu nedenle entropi azalır. Fakat Dünya’daki bu entropi(belirsizlik) azalması, bütün bir evrendeki entropi artışı yanında küçücük kalır Güneş’in yıpranma oranı, dünyamıza kattığı düzene göre çok büyüktür.
Bir diğer örnek olarak yapboz verilebilir. Yapbozdaki resim, bilgiler birer birer yerine konulup entropi azaltılarak tekrar bir araya getirilebilir ancak resimde yeniden sağlanan düzen, yapbozu yapan kişiyi hayatta tutmak için evrenin başka bir yerinde ortaya çıkan düzensizlikten her zaman daha azdır. Kendimizi düşünürsek, yaşamak için gerekli enerjiyi gıdalardan alırız, bu enerjinin kaynağı ise Güneş’teki yıpranma sonucu çıkan güneş ışığıdır. Bir sistemin -273.15 Santigrat derecede (0 Kelvin) entropisi sıfır olarak kabul edilir. Bu nokta referans noktası olarak alınır ve entropinin sıfır olduğu bu noktaya mutlak entropi denir ve termodinamiğin üçüncü yasası olarak ifade edilir. Evrenin sıcaklığı Big Bang’den günümüze doğru geldikçe -273.15 Santigrat dereceye yaklaşma eğilimindedir. Big Bang den günümüze doğru oluşan bu değişimi, şu örnek çok iyi açıklar. Bir kadeh masadan düşüp kırıldığında, kadeh ve içindeki sıvının başlangıçtaki düzenliliği(simetrisi) bozulur. Yere düşüp parçalanan kadehin(asimetrik durum) zamanda, masanın üzerinde duran kadehten sonra geldiğini anlamak için bu süreci görmek gerekli değildir. Kırılan kadeh kendiliğinden birleşip dökülen sıvıyı da içine alarak masanın üstüne tekrar zıplayamaz, yani daha fazla düzensizlik daima sonraki zamandadır.
Fizikte Entropi
Fen Bilimlerinin en önemli yasası herşeyin yıprandığını söyleyen yasadır. Canlılar yaşlanır ve ölür, otomobiller paslanır ve evrendeki düzensizlik artar. Bilim adamları düzensizliği Entropi adı verilen nicelik ile ölçerler. Sistemlerdeki düzensizlik arttıkça, entropi de artar. Bu durum da faydalı (iş yapabilir) enerji miktarını azaltır. Faydasız enerjiyi (entropi) arttırır.
Eğer bir sistem tamamı ile düzenli ise entropisi sıfır olabilir. Entropi, enerji gibi korunan bir özellik değildir. Bütün enerji değişimlerinde çevre ile sistemin entropi değişimlerinin toplamı daima pozitiftir. Bu da evrendeki toplam entropinin sürekli artmasına sebep olur. Mesela Dünya'daki yaşam Güneş'ten gelen Entropiyle beslenir. Bitkiler büyümeleri için gerekli enerjiyi güneş ışığından aldıkları zaman evrene bir miktar düzen katılır ve bu nedenle entropi azalır. Fakat Dünya'daki bu entropi(belirsizlik) azalması, bütün bir evrendeki entropi artışı yanında küçücük kalır Güneş'in yıpranma oranı, dünyamıza kattığı düzene göre çok büyüktür. Bir diğer örnek olarak yapboz verilebilir. Yapbozdaki resim, bilgiler birer birer yerine konulup entropi azaltılarak tekrar bir araya getirilebilir ancak resimde yeniden sağlanan düzen, yapbozu yapan kişiyi hayatta tutmak için evrenin başka bir yerinde ortaya çıkan düzensizlikten her zaman daha azdır. Kendimizi düşünürsek, yaşamak için gerekli enerjiyi gıdalardan alırız, bu enerjinin kaynağı ise Güneş'teki yıpranma sonucu çıkan güneş ışığıdır. Bir sistemin -273.15 Centigrad derecede (0 Kelvin) entropisi sıfır olarak kabul edilir. Bu nokta referans noktası olarak alınır ve entropinin sıfır olduğu bu noktaya mutlak entropi denir ve termodinamiğin üçüncü yasasıolarak ifade edilir. Evrenin sıcaklığı Big Bang'den günümüze dogru geldikce -273.15 Centigrad dereceye yaklaşma eğilimindedir. Big Bang den günümüze doğru oluşan bu değişimi, şu örnek çok iyi açıklar. Bir kadeh masadan düşüp kırıldığında, kadeh ve içindeki sıvının başlangıçtaki düzenliliği(simetrisi) bozulur. Yere düşüp parçalanan kadehin(asimetrik durum) zamanda, masanın üzerinde duran kadehten sonra geldiğini anlamak için bu süreci görmek gerekli değildir. Kırılan kadeh kendiliğinden birleşip dökülen sıvıyı da içine alarak masanın üstüne tekrar zıplayamaz, yani daha fazla düzensizlik daima sonraki zamandadır.
Termodinamiğin ikinci yasasına göre entropi ile ilgili olarak şu bağıntı verilmiştir.
- dS=dQ/T (Buradaki q tersinir sistemler içindir. Tersinmez olaylar için q'yu tersinir q'ya dönüştürmek gerekir. Yani tersinir durumlarda entropi 0'a eşitken tersinmez durumlarda entropi 0'dan buyuktur. Ancak gerçek hayatta tersinir sistem yoktur, gerçek olan tersinmez işlemlerin ideallikten ne kadar uzak oladuğunu refere etmek için oluşturulmuş hayali bir işlemdir.)
Bundan başka S
Klasik termodinamikte hacim, basınç, sıcaklık, enerji, ve entropi gibi kavramlar temel alınır. Diğer yandan termodinamik aynı zamanda istatistiksel kavramlar kullanılarak da ifade edilebilir. Mekanik (klasik veya kuantum) yasalarının istatistikle birleştirilerek kullanılması sayesinde geliştirilen "istatistiksel mekanik" veya "istatistiksel termodinamik", klasik termodinamiğin tarif ettiği ancak açıklayamadığı bazı olgulara derin açıklamalar getirmiştir. Bunlardan biri de entropi yasasıdır.
İstatistikte Entropi
Entropinin istatistik biliminde de ayrı bir tanımı vardır. Örneğin Ludwig Boltzmann'ın ünlü denkleminde
entropi, S, bir sistemin girebileceği mikroskopik durumların sayısı, W, yoluyla tanımlanır. Burada k Boltzmann sabitidir. Sözü edilen mikroskopik durumların tanımı ve sayılması ise, sistemi oluşturan atomları tarif eden temel mekanik yasalar kullanılarak yapılır.
Entropi yasasının zaman açısından tek taraflı niteliği ve gelecek ve geçmiş arasında ayrım yapması, onu fizikte bilinen tüm diğer yasalardan farklı kılar. (Yüksek enerji fiziğindeki muhtemel bir istisna dışında.) Doğal fiziksel olayların, insanların ve diğer canlıların kurdukları düzenlilikleri artırmak değil azaltmak eğiliminde olması (örneğin depremde binaların yıkılması) ve benzeri bir takım olgular, entropi yasasına onun bilimsel tanımını aşan anlamlar yüklenmesine önayak olmuştur. Dawkins, özellikle "The Blind Watchmaker" (Kör Saatçi ) adlı kitabında, bu eğilimin genelleştirilmiş bir biçimi ile biyolojik evrim arasındaki bağlantılardan sözeder. Reichenbach, Bohm, Feynman, Popper ve Grünbaum gibi bazı düşünürler entropi yasası ve zaman kavramı arasındaki ilişkiyi değişik yollardan açıklamaya çalıştılar.
Teknoloji ve Felsefede Entropi
Entropi kanunu belki de insanların yer yüzünde keşfettikleri en büyük kanunlardan biridir. Bu kanun en güzel tariflerinden bir tanesi "Kainatta her şey, kendini minimum enerji ve maksimum düzensizliğe çekmek ister." şeklindedir. Aslına bakarsanız tanımdaki "maksimum düzensizlik" kavramı da bir "düşük enerji" eğilimini ifade eder, ancak kanunun biraz daha anlaşılabilir olması için güzel bir ilavedir. Yani aslında gerçek tanım şudur: "Kainatta her şey kendini minimum enerjiye çekmek ister." Bu kanun kainatın her yanında o kadar çok gözümüz önündedir ki örnekleri saymakla bitmez. Birkaç örnek verelim.
Ör 1 : Yukarıdan bırakılan bir taş, aşağı düşmek ister. Çünkü aşağı dediğimiz nokta, yukarı dediğimiz noktadan daha düşük bir enerji seviyesine sahiptir.
Ör 2 : Demir bir kaba sıkıştırılan bir gaz kendini dışarı atmak ister. Çünkü dış ortamdaki gazlar daha düzensizdir.
Ör 3 : Baskı ile kontrol altına alınan toplumlar o baskıyı kırmak isterler. Çünkü baskı onları bir düzene sokmak ister ancak toplum daha düzensiz olmak ister.
Bu kanun aracılığı ile kainatı bir yaratıcının yönettiği ve idare ettiğinin ispat edilmiş olduğunu savunan görüşler mevcuttur: Madem kainatta herşey kendini minimum enerjiye çekmek istiyor, öyleyse kainatı dağılmaktan ve düzensizliğe gitmekten alıkoyan bir enerjiye ihtiyaç vardır. Bu enerji kainaatın her yerinde, mikro alemden, makro aleme kadar hükümlerini icra edebilmelidir; kainatın düzenini ve enerji seviyesini devam ettirebilmesi ancak bu şekilde mümkün olabilir.
Öte yandan, hücre seviyesinde entropiye karşı mücadele etmekte nasıl adenozin trifosfat adlı bir nükleotidin işlevleri kilit rol oynuyorsa, evrensel ölçekte de entropiye karşı denge teşkil eden fiziksel süreçlerin varlığından söz edilebilir. O hâlde metafizik bir üst otoritenin var olmasının şart olmadığını düşünen görüşler de mevcuttur.
Budha düşüncesinde de bir entropi yaklaşımı vardır. Budha, "Bileşik olan her şeyin eninde sonunda çözüleceğini, dağılacağını" söyler. Budha'ya göre bu, evrensel bir yasadır ve istisnası yoktur. Entropi yasasındaki evrensel "düzensizliğe gidiş" olgusu, Budha düşüncesinde de yer almaktadır. Ayrıca Budha düşüncesince, bu düzensizliğin ardından yeniden düzenlilik geleceği öngörülmemiştir. Bu alan Batı düşüncesinde Kaos kuramları, Doğu düşüncesinde ise Tao açılımlarında ele alınır. | 