Entropi

Geçmişten günümüze kadar “Evrende kaos var mı? yok mu?” sorusu, beyinleri devamlı meşgul etmiş, ama modern bilimin gelişmesiyle daha somut bir anlam kazanmıştır.Kaosun sözlük anlamı “kargaşa, düzensizlik” tir. Kargaşa ve düzensizliğin olduğu bir yerde de her şey bir rastlantı şeklinde gelişir. Buna kaynaklık eden temel yasa da termodinamiğin ikinci kanunu olarak da bilinen entropi ilkesidir. Bu ilke bize herhangi bir cisimde, toplam ısının sıcaklığa oranını vererek, bu oranın eşitleme süreci bakımından ne kadar önemli olduğunu gösterir. Başka bir deyişle entropi, bir fiziksel sistemin ne kadar düzenlenmemiş olduğunu düzenden düzensizliğe veya organize olmuşluktan dağılmaya geçişi gösteren niceliksel bir ölçüdür. Ve kapalı bir sistemde de entropi ya da dağınıklık her zaman artar.

Bunu örneklerle açıklamaya çalışırsak; sıcak suya buz koyduğumuzda, su buzu eritir. Çünkü sıcak olan kısımdan soğuk kısma doğru ısı akımı, aralarındaki sıcaklık farkını dengeleyene kadar yavaş yavaş buzu eriterek sistemi tamamlamaya çalışır. Sistem tamamlandığında da buz tamamiyle erimiş olur. Dolayısıyla kapalı bir sistemde ısı, daima sıcak olan kısımdan, soğuk kısma doğru akar. Bunun tam tersi imkânsızdır. Tıpkı zamanın yönü gibi.

İkinci örnek olarak da; kapalı bir valf bulunan bir boruyla birbirine bağlı, eşit hacimli iki kapalı kap olan A’yı ve B’yi göz önüne alalım. A kabı gazla dolu iken B de boş olsun. Valfı açtığımız takdirde gaz, A ve B içinde eşit basınçlı bir denge durumuna gelene kadar, kapalı kaptan boş olana geçecektir. Gaz, entropi artışı yasasına uygun olarak hareket ettiğinden, bir kere valf açıldıktan sonra tüm gazın A’ da kalması son derece olanaksız bir düzen olacaktır. Ve bu nedenle maksimum entropi sağlanıncaya kadar, gaz B’ye dolacaktır. (Bu eşit basınç düzeni basitçe daha muhtemel olandır)

Üçüncü bir örnek olarak da; sulandırılmış biraz mavi, biraz da sarı boya olan iki tüpümüz olsun. Bu iki boyayı aynı kaba boşalttığımızda boya molekülleri, moleküllere özgü zıplamalarla, düzgün bir yeşil karışım olana kadar hareket edeceklerdir. Moleküller tamamıyla rastgele, düzensiz dağılmış olmalarına karşın, kendileri için olabilecek en dengeli biçimi almışlardır. İşlemi tersine çevirmeye karar verdiğimizde, yani düzenli, rastlantısal olmayan bir duruma başka bir deyişle ayrı ayrı, mavi ve sarı sıvılar elde etmek istediğimizde (diyelim ki altta mavi, üstte sarı sıvı) sistemin karışmaya, rasgele, dengeli ve düzensiz yeşil haline varmaya yönelen çok güçlü “isteğine” karşı savaşmak zorunda kalabiliriz. Böylece kapalı sistem tam anlamıyla düzensizliğe, erişebilecek en son dengeyi arayacaktır. Bu yüzdendir ki kumdan yaptığımız kaleler yavaş yavaş bozularak, özelliğini yitirip dümdüz olur. Yanardağlar da, tek düzeliğin dengesini aramada dünyamızın gürültülü sözcüleri olurlar. Kayalar ise biz fark edemeden kuma; kum da denizdeki tuza dönüşür. Aynı şekilde big bang patlamasıyla start alan gözlemlediğimiz evrenimiz de bir andaki durumu bir önceki durumuna göre düzensizliğini artırarak genişlemesini, tüm enerjisinin bütün noktalarında tamamen denk hale (yani Entropisini maksimum dereceye yükselterek hiçbir olay gerçekleşmeyecek duruma) gelinceye kadar sürdürecek ve sonunda sistem kendi kendini yok edecektir.

Bununla beraber klasik bilim her şeyi parçalı, belirli bir düzen içinde oluşturulmuş şeyler ve parçalı, düzensiz, rastlantısal olarak iki katagoriye ayırır. Yere savrulan bir avuç kahve tanesinin oluşturduğu düzen, bir patlamanın ardında oluşan döküntü ve bir rulet tekerleğinin ortaya çıkardığı rakam dizinleri hep düzensizdir. Kar taneleri, bilgisayarlar ve canlıların hepsi düzenli birimlerdir. Yukarıdaki ifadeyi göz önüne alarak bu konu irdelendiğinde ise; düzenli olan her şeyin düzensizlik içinde mevcut olduğu ve zamanla Entropi ilkesi gereğince de düzensizliğe kayarak düzenin sona ereceğini göstermektedir. Kuantum fiziği açısından olaya bakıldığında da belirsizlik ilkesi kaos kavramına ışık tutmasına karşın, çift yarıklı deney, tünelleme etkisi ve Bell deneyi ile kuantum altı düzeyinin teoriden çıkıp deneysel olarak da ispat edilmesiyle olay devrim niteliğinde bambaşka bir açı kazanmıştır. Şimdi sırasıyla bunu görelim; üzerinde birbirine koşut iki dar yarık bulunan bir bölme düşünelim. Bölmenin bir yanına belli bir renkte (yani belli bir dalga boyunda) bir ışık kaynağı konmuş olsun. Işık çoğu bölmeyi aydınlatacak, ama az bir bölümü de yarıklardan geçecektir. Bölmenin öbür yanından yeterince uzağa da bir perde konmuş olsun. Perdenin üzerindeki herhangi bir noktaya, her iki yarıktan da ışık dalgaları geçecektir. Ancak genel olarak, ışığın kaynaktan perdeye kat ettiği yol her iki yarık için değişik olacaktır. Bu demektir ki, yarıklardan çıkan dalgalar perdeye vardıklarında aynı fazda olmayacak, bazı yerlerde birbirlerini yok edecekler, bazılarında ise kuvvetlendireceklerdir. Sonuç, kendine özgü açık/koyu girişim çizgileri şeklidir. Işık yerine diyelim ki, makineli tüfekten yayınlanan kurşunları düşündüğümüzde ise kurşunlardan bir kısmı I. diğer kısmı ise II. Delikten geçerek düzgün bir dağılım gerçekleştirecektir.  (girişim dalgası değil)

Olağanüstü olan şey, ışık kaynağı yerine belli bir hızı olan parçacıklar (yani belli uzunluklardaki dalgalara karşılık olan ), örneğin elektronlar kullanıldığında tıpatıp aynı girişim çizgilerinin elde edileceğidir. Tek bir elektronun özelliklerini incelersek, şüphesiz o bir parçacıktır. Ve biz klasik nesnelliğe inanıyorsak, o zaman tıpkı ya I nolu delikten, ya da II nolu delikten geçmeleri gereken makineli tüfek kurşunları örneğinde olduğu gibi, düzgün bir dağılım gerçekleştirecektir. (Başka bir deyişle, elektron bir parçacık olduğu için, dünya nesnel ise, her zaman bir parçacık olarak kalır ve I no lu ya da II nolu delikten geçmesi gerekli olmaktadır)

Fakat böyle olmayıp yani kurşun parçacıklarındaki gibi değil, ışık dalgalarında olduğu gibi girişim desenleri oluşturarak, klasik nesnellik tanımını burada tehlikeye düşürüp kuantum tekinsizliğine girerler. Bunun sonucu olarak da, deliklerin yanına, hangi delikten geçtiğini görmek üzere bir dedektör sistemi kurmadığımız sürece, elektronun ya I, ya da II numaralı delikten geçeceği şeklindeki önerme anlamsız olacaktır. Çünkü gerçekte onları gözlemlemeden dünyadaki olaylar hakkında konuşamayız. (Nelis Bhor’un süper Realizmi) Bu da bizi, biz onu gözlemlemesek de dünyanın nesnelliğini varsayan klasik dünya görüşünün tamamen farklı olduğu gerçeğine götürmektedir.

Buna başka bir açıdan değinirsek; diyelim ki deliklere yaklaşırken bir elektronun ne olduğunu gözümüzde canlandırmaya (anlamaya) çalışırsak, Richard Feyman’ın dediği gibi, kanalizasyon çukuruna batarsınız. Çünkü, elektronu küçük bir kurşun gibi göz önünde canlandırmaya çalıştığımız taktirde kurşun modeli tesbit etmeliyiz. Ama öyle olmaz. Bu sefer elektronu bir çeşit dalga gibi hayal etmeye çalışırsak o takdirde, perdede dalgalar tespit etmeliyiz. Ama öyle de olmaz, Tek tek parçacıklar elde ederiz. Bu yüzden görsel olarak var olan bu paradoks, kafalarımızdaki bir nesnellik resmini gerçek dünyaya uydurmaya çalışmamızdan kaynaklanmaktadır. İşte Bhor’un yorumu, bu tür fantazilerin, gerçek dünyada uygulanabilir bir şeye karşılık olmadıkları için anlamsız oldukları, dolayısıyla tam olarak betimlemek için nasıl gözlemlediğimizi belirlemek zorunda olduğumuz şeklindedir.

Kuantum boyutlarında karşımıza çıkan bir başka olay da “Tünelleme etkisi”dir. Buna göre boş bir bardak (bir engel) içinde duran bir misket düşünelim. Eğer misket üzerinde etki yapan hiçbir kuvvet yoksa, tuzak içinde olduğundan bardaktan kaçamaz. Fakat kuantum teorisinde, parçacığı bir elektron olarak düşünüp (göz önüne aldığımızda) engel içinde elektron dalga şekli için Shördinger denklemini çözersek, bu çözümün dalganın küçük bir parçasının engel dışına sızdığını göstermesi dikkate değer bir durum olarak elektronun belli bir engel dışında bulunma (bir duvardan geçme özelliği ki, bu durum mistiklerin bir engelden geçme, birkaç yerde aynı anda görünme ve bulunmalarını da açıklamaktadır) olasılığına sahip olduğu anlamına gelerek, buna engelde kuantum mekanik tünel açma denir. Bu da parçacıkların gerçekten, klasik fiziğe göre bulunmaları mümkün olmayan bir yerde,engelin diğer tarafında bulunabilirliliğini göstermektedir. Bu olay aynı zamanda atomik çekirdeğin kendiliğinden parçacıklar yaydığı nükleer aktiviteyi de açıklar. Çünkü çekirdek gerçekte yaydığı parçacıklara bir engel gibi davranır. (Buradaki parçacıklar bardak içindeki misketlere benzer) Ancak çekirdek içindeki parçacıklar bu nükleer engeli tünel açma yoluyla aşarak, çekirdekten uzaklaşıp,dışta radyoaktivite olarak görünürler.

Bununla birlikte, kuantum fiziğindeki madde-antimadde arasındaki etkileşmenin aralarındaki mesafeye bağlı olmaksızın gerçekleşmesine, “Tanrı zar atmaz” diyen Einstein ve arkadaşları EPR paradoksu ile bunun hem yerel nedensellik ilkesine (yani uzak olayların herhangi bir aracılık olmadan yerel olayların anında etkileyemeyeceği ilkesi) hem de Determinist ilkesine ters düştüğünden, kuantum fiziğinin yetersiz ya da yanlış olduğu fikriyle karşı çıktılar. Ve bu durumun uzun yıllar felsefik olarak tartışılması sonucunda, Cerndeki fizikçi Jhon Bell, teorik bir durum olan bu görüşlere karşın, olaya deneysel yönden yaklaşıp kuantum gerçekliğinin ardında bir başka gerçekliğin gizli olduğunu bularak, Einsten?ın determinist ilkesi ile Bhor?un madde ?antimadde arasındaki etkileşmenin sonucu yerel nedensellik ilkesinin olamayacağı görüşünün bu boyutta birleşmesini sağlamıştır. Yani Bell?in bulgusu, alışılmış kuantum teorisinin bir şekilde eksik ve yanı sıra gizli değişkenler şeklinde, dünyanın durumu hakkında ek fiziksel bilgi vererek bir alt kuantum teorisinin mevcut olduğunu göstermiştir. Eğer fizikçiler bu değişkenleri bilselerdi, belli bir ölçümün sonucunu (yalnızca çeşitli sonuçların olasılıklarını değil) kestirebilirlerdi. Hatta parçacıkların momentum ve konumlarını aynı anda belirleyebilir ve determinizmin varlığını da yeniden tahsis edebilirlerdi.

Yani eğer biz gerçekliğin bir kart destesi olduğunu düşünürsek, kuantum teorisinin yapmakta olduğu gibi dağıtımı yapılan tüm ellerin olasılığı konusunda öngörüde bulunmayacak, bunun yerine gizli değişkenler vasıtasıyla destenin içine bakıp her eldeki tek tek kartlar hakkında kestirimde bulunabileceğiz. Böylece kuantum fiziğindeki bu üç özellik bize; dünyanın bizim onu gözlemlememizden bağımsız, belirli bir varlık durumu olduğu fikrini sona erdirerek, klasik nesnelliğin var olmadığını, gerçek, gözlemci tarafından yaratılarak dünyanın insanın niyetinden bağımsız olarak belli bir durumda var olmadığını göstermektedir. Tıpkı bir cihazı kurup onu gözlemleyişimize kadar, atomik dünyanın belirli bir durumda olmayışı gibi.

Tüm bunlarla birlikte Jhon Bell’in ortaya koyduğu gizli değişkenler bazı bilim adamlarınca tünel süreci olan Takyonlar vasıtasıyla açıklanırken, David Bhom da Kuantum altı düzeyi, kuantum potansiyeli adını verdiği holografik bir sistemle açıklayıp evrende her şeyin, her şeyle çaprazlama biçimde ilişkili halde evrenin tüm boyutlarıyla tek bölünmez bir bütün olduğunu belirterek, düzensizliğin var olmadığını göstermiştir. Tıpkı Gliserin dolu bir kavanozun içine bir mürekkep damlası yerleştirildikten sonra, kavanoz içindeki silindirin döndürülmesiyle birlikte,bu damlanın yayılıp gözden kaybolması, ters yönde çevrilmesiyle de damlanın yeniden bir araya gelerek belirmesinin damlanın ortadan kaybolmasıyla yok olmayarak sistemin farklı boyutlarında farklı düzenlerin mevcut olduğunu göstermesi ile suretleri meydana getiren holografik plakaya kaydedilmiş bulunan girişim deseninin çıplak gözle bakıldığında düzensizlik biçiminde görünmesi gibi.

Bu noktada Neils Bhor da “büyük bir yenilik, ortaya çıktığında önce karışık ve garip görünür” sözüyle destek vermektedir. Böyle bir anlayışta bizi; (ister takyonik, ister holografik olsun, ikisi de aynı şeyi söylemektedir) canlı-cansız, madde-şuur, dualitesinin var olmadığı, yani her şeyin canlı ve şuurlu olarak; maddenin, şuurun bir hali olduğu, dolayısıyla şuur ve madde arasındaki görünür farklılığın bir yanılsamadan ibaret olarak ancak her ikisinin, nesnelerin ve lineer zamanın belirgin dünyasında ortaya çıktıktan sonra oluşabilen bir yapay olgusu olduğuna götürür. Bunun sonucu olarak da, kaos kavramının böyle bir evren için kesinlikle söz konusu olamayacağı, ancak aksi durumdaki bir yapıda mevcut olabileceği ortaya çıkmaktadır (*) Çünkü her şeyi var kıldığı gibi kaos durumunu da yaratan şuurdur.

Kenan KESKİN

* Zaten matematikçiler de rastgeleliğin formülünü bir türlü bulamadıkları gibi,klasik anlayış içinde dahi düzensizlik tanımının mevcut olamayacağı çözümler gösterilmiştir. Bunlardan Poincare ile Ilya Prigogine yi verebiliriz. (bkz. Evrenin Kozmik Çocukları – Sufizm ve İnsan / fizik)

Kaynakça

Heinz R.Pagels; Kozmik Kod.
Stephen Hawking; Zamanın Kısa Tarihi.