Her Sistem Bozulma Yönünde Eğilim Gösterir Demenin Tek Kelimelik Hali: Entropi
Termodinamiğin 2. yasası olan Entropi, en kaba ve kısa tanımla düzensizliğin ölçüsüdür. Lafı fazla uzatmadan bu konuda ufkunuzu açacak entry'ler ile sizleri başbaşa bırakıyoruz.
Her Sistem Bozulma Yönünde Eğilim Gösterir Demenin Tek Kelimelik Hali: Entropi
iStock.com

harcanmış bilim adamlarından ludwig boltzmann tarafından tanımlanmıştır. termodinamiğin ikinci kanunuyla açıklanır. evrenin temel kurallarındandır.

-düzensizlik ya değişmez ya artar-

örnek olarak difüzyon verilebilir. ayrı duran maddeler birarada olandan daha düzenlidir ve kendiliğinden karışmış sıcak ve soğuk sudan olmuşmuş ılık suyun bir daha sıcak ve soğuk diye ayrılması neredeyse imkansızdır. (en azından ömrünüz üssü 1000 kadar sene bekleyebilirsiniz)

eskime, püsküme, yaşlanma, yıllanma gibi eylemlerin nedenidir.


en düzensiz enerji ısıdır ve bi gün bütün enerji ısı olacak (entropi artıyo ya) bu da evrenin sonu olacak. (ısıl ölüm)

entropinin formülü: s = k * log (olasılık sayısı)

eğer bulduğunuz teori görelilik veya kuantum teorileriyle çelişiyosa belki affedilebilir ama termodinamiğin ikinci yasasıyla çelişiyosa asla. bu yüzden ayrıca dikkat edilmesi gerekir.

-sistem hakkinda sahip olmadigimiz bilginin olcusudur, bilgi'nin (information) tersidir.

evet, aynen oyledir, hatta o kadar oyledir ki boltzmann amca hiç kusura bakmasın onun sabitini bir alıp entropiyi bit cinsinden ifade etmek daha güzeldir. "bu sistemde iki gigabyte entropi artışı oldu" gibi. nasıl olacak peki, dandikten bir model kuralım, anlamaya çalışalım:

çok dandik bir bilgisayarımız olsun, toplam bin bitlik hafızası olsun, her bit ya sıfır ya bir olabiliyor, bilgisayarın bütün numarası da ekrana bu bitlerin toplamını yazmak, yanı ekranda 0 ile 1000 arası bir sayı görüyoruz. (şimdi dandik dedik de commodore 16 vardı zamanında 16 kilobyte hafızalı, hey gidi günler.) şimdi bütün bitleri 1 yapalım, ekranda da güzelce 1000 yazsın, ama bilgisayar dandik oldugundan yaklaşık saniyede bir bitlerden rastgele bir tanesi durumunu değiştirsin, sıfır ise bir, bir ise sıfır olsun. ne görürüz ekranda? önce 1000 olarak başlayan sayı hızla azalır (sayı bine ne kadar yakınsa değişen bitin 1 den 0 a dönme ihtimali o kadar fazla) sonra 500 civarında dengeye gelir, o civarda oynar ama 500'den çok da farklı hale gelmez. peki niye 'denge' diyebileceğimiz konum 500, çünkü 500 civarında 1den 0a ve 0dan 1 dönme ihtimali eşit.


peki sadece ekrana bakarak ne gördük, ekranda 1000 yazdığında bütün bitlerin 1 olduğunu biliyorduk, sistem hakkında bütün bilinmesi gerekeni biliyorduk, yani entropisi sıfırdı sistemin. ama 999 yazıyorsa bilgisayar 1000 değişik iç durumdan birine sahip olabilir, 1. bit 0 diğerleri 1 olabilir veya 2. bit sıfır diğerleri 1,... demek ki daha yüksek entropi sahibi bir durum bu (yaklasık 10 bit entropi). 998 yazıyorsa entropi daha da fazla. ekranda yazandan içerideki durum hakkında en az bilgi sahibi olduğumuz an ise 500 rakamını görünce ekranda. dikkat ederseniz sistem en düşük entropiden en yüksek entropili duruma doğru gitti zamanla. yani termodinamiğin ikinci yasasının dediği gibi hakkaten entropi arttı.

bu modelde niye arttı anlamak kolay, rastgele değişiklikler her olduğunda sistem hakkında bilgimiz azaldı da ondan. işte termodinamiğin ikinci yasasının özü de burada, yasa diyor ki sistemde bilginiz dışında (ölçemediğiniz) bir değişiklik oluyorsa sistem hakkında bilginiz azalır. yani öyle süper düzenli bir noktadan başladık da bozula bozula bu hali aldık diye bir durum yok.


bir soruya daha cevap verdik, "kime göre neye göre?" sorusu. entropi ölçebildiğimiz niceliklere göre tanımlanır. özellikle merak edenler maxwell cini konusunda leo szilard ve takipçilerinin makalelerini okuyabilir.

o zaman daha güzel bir tanım yapıp bitirelim:

entropi, elimizdeki ölçülebilen niceliklerin ışığında sistem hakkında edinemediğimiz bilginin ölçüsüdür. istatistiksel olarak rastgelelik olan bir sistemde sürekli artar.

bir de zamanın ilerlediği yönünün entropinin arttığı yön olduğunu söylemek lazım, ama bu sefer herşeyi bilsek, rastgele bir durum olmasa zaman akar mıydı diye düşünmek gerekecek, o da bir kenarda kalsın.

entropi hakkında iki önemli husus:

1. termodinamiğin ikinci yasası aslında tam olarak şunu söyler: "parçacık sayısı sonsuza giderken olması en muhtemel olan şey olur". bu su demek: bozuk para atalım. hepsinin tura gelebileceği kaç durum var? yalnızca bir: tttttt....

biri dışında hepsinin tura gelebileceği kaç durum var? daha çok: ytttt..., tyttt, ttyttt...

peki yarısının yazı yarısının tura geleceği kaç durum var? abartı çok: ytytyt..., yytyttyt, yttytyyt.... işte sonuncusu maksimum entropiye sahip olan sistemdir

sonuç: çok para atarsam yarışı yazı yarısı tura gelir. entropinin artması, sistemin muhtemel olmayan durumdan daha çok muhtemel olan duruma doğru gitmesi demek. içinde bulunduğunuz odadaki moleküllerin hepsinin odanın sağ köşesindeki noktaya toplanması mümkün. ama bu koşulu sağlayan yalnızca bir konfigürasyon var. halbuki atomların odanın her yerine eşit dağıldığı çok konfigürasyon var.


2. termodinamiğin ikinci kanunu *kapalı bir sistemde* entropinin her zaman arttığını söyler.
kapalı sistem kısmı çok önemli. sisteme enerji vermek suretiyle entropisini azaltabilirsiniz. bazı arkadaşlarım dünyadaki canlı hayatın doğal yollarla oluşmuş olamayacağını, çünkü düzenliliğin hiç bir zaman artmayacağını söyleyerek, imanlarını pekiştirirler. iman pekiştirmeye itirazım olmamakla birlikte, dünyanın kapalı bir sistem olmadığına işaret etmek isterim. güneşten deli gibi enerji akmaktadır dünyaya, ve düzeni bu sağlar.

zira buzdolabına bir bardak su koyduğum zaman da nefis düzenli buz kristalleri oluşmuyor mu? tuzlu sulu bardağın içine ip bandırıp alttan yavaş yavaş işittiğimda ipin ucunda kusursuz bir küp oluşmuyor mu? hani olmazdı hani?

hayat entropi ile savasmaktan ibarettir.

yatak dagilir biz toplariz,
ucusan tozlar sehpaya konar biz sileriz,
yedigimiz yemek bi kac saat dayanir, yine acikiriz,
sevgimizin, askimizin bile siddeti azalir, bitmemesi icin ugrasiriz,
her sey biter, bozulur, ama biz ayni kalmasi icin cirpiniriz.

sonunda yine entropi kazanir, bizi yaslaninca, az enerjik ve cok burusuk bir haldeyken alt eder.

belki de ancak atomlarimiz dogaya karisirken pisman olacagiz, biraksaydim da daginik kalsaydi diye.

insan hayatında, sosyal ilişkilerde ve hatta medeniyet ölçeğinde bir tek yönde durdurulamaz bozulma var.

devletler yıkılır, sistemler çöker, insanlar ölür, hava kirlenir, hiçbir şey hiçbir zaman eskisi kadar tat vermez. adeta fiziksel bir kanun gibidir ve her daim geçerlidir.

entropinin varlığının bilincinde olarak mutlu olmak adeta imkansızdır. yani bir fizikçi olarak evrenin entropisinin arttığını, kaosun düzeni yendiğini bilerek mutlu olabilirsiniz ama aynı fizik kanununun felsefi olarak da geçerliliğinin farkında olarak mutlu olmanız imkansızdır.

hiçbir zaman ilk günkü kadar sevmeyeceksiniz onu, hiçbir zaman çocukluğunuzdaki tadı alamayacaksınız hayattan, hiçbir zaman zihniniz geçmiş yıllardaki kadar kuvvetli olmayacak. hiçbir güzel yer her daim güzel kalmayacak, hiçbir medeniyet düzeni hatta iskandinav sosyalizmi bile olduğu gibi kalmayacak, her şey ama her şey evrende boka sarmak için var adeta ve buna karşı yapabileceğiniz hiçbir şey yok.