Entropi Nedir?

Termodinamiğin 2. yasası olan entropi, fizik alanında herhangi bir sistemin mekanik bir duruma dönüştürülemeyecek termal enerjinin temsilini yapan termodinamik terim olarak tanımlanabilir. Entropi sembolik olarak “S” harfiyle gösterilirken entropi birimi j.K-1.mol-1 olarak ifade ediliyor. Genellikle bir sistemde bulunan rastgele gelişen durumlar ve düzenli olmayan anlar da tanımlanan entropiden birçok alanda faydalanılıyor. Bunlara örnek olarak teoloji ve istatistik verilebilir. Entropinin açıklaması aslında basitçe de yapılabilir. Entropi değişimiyle beraber enerjinin dağılımını ölçüyor. Belirsizlik bulunmayan yani belirli bir süreci kapsayan bir aralıkta ne kadar enerji yayılıyor veya belirli bir sıcaklık içerisinde ne kadar yaygın bir yolla yayılıyor? Aslında durumun özeti de bu şekilde. En başta belirtilen entropi yasası ise sahiden de normal insanların yaşamış olduğu deneyimlerin bir özeti olarak ifade edilebilir. Günlük pratik olaylar içinde enerjinin dağılması veya yayılımıyla alakalı detaylar, moleküllerin ve atomların ihtimal dahilindeki davranışıyla uygun bir şekilde alakalandırılabilir.

Termodinamiğin ikinci yasası

En başta entropi ne demek diye açıklamanın yanı sıra entropi kimyada çoğunlukla moleküllerin kinetik anında ve her yerde yer alan enerjilerin, bir yoğunlaşmanın sonrasında, daha dağınık bir duruma geldiği söylenebilir. Burada bahsedilen termodinamiğin ikinci yasasına göre bir durum barındıran herhangi bir işlem içerisinde, sistemin içinde yer alan kendi sistem entropisi aynı kalıyor ya da artıyor. Çevrimsel oluşum zıt yönde hareket ettiği vakit entropi bir değişime uğramıyor. Bu süreç geri döndürülemez olduğu zaman da entropi artıyor. Tersinir olan yani zıt yönde hareket devam eden bir süreci tanımlamanın en güzel yolu, bir filmi izlemek ile ifade edilebilir. Filmin ileri olsun ya da geri olsun oynatılıp oynatılmadığı dile getirilmiyorsa, işlem tersine çevrilebilir durumda demektir. Bununla beraber, filmin tersine gösterildiği söylenebiliyorsa işlem geri döndürülemez bir halde duruyor demektir. Mesela, bir yumurtayı pişirmek, bir köprüyü havaya uçurmak da geri döndürülemez işlemler olarak örneklendirilebilir.

Bahsedilen bu işlemlerin bir filmi yapılırsa geriye doğru izlemek mümkün. Terse doğru çevrilebilecek şekilde yapılacak bir işlemin ise en basit bir örneği, bir metal parçanın eritilmesi ya da bu metal erimiş haldeki maddenin bir kalıba dökülerek soğutulması gösterilebilir. Burada yapılan değişikliklerin sadece fiziksel olması geri dönüşümlülüğün en temel noktası. Bir nevi entropi denge olarak düşünülse de bu durum aslında verilen örneklerle de anlaşılıyor ki gerçek hayattan da bağdaştırılarak anlaşılacak durumlar örgüsü. Ayrıca termodinamiğin yasaları da entropi kimya olarak algılansa da aslında fiziğin alanına daha da yatkın. Mesela doğanın sıradan kanunlarının üstünde yer alan, diğer yasaların temel aldığı şartlar ya da şartlarla alakalı özel yasalar diye ifade etmek mümkün. Dünyanın simetrik özelliklere sahip olduğunu ifade etmekte olan birinci ve ikinci yasalar olmasaydı, başka herhangi bir yasa da varlığını sürdürememenin ötesinde var olamazdı.

Bütün bu somut dünya aşamalarının enerjinin dönüşümlerini barındırdığını ve toplam enerjinin ilelebet korunacağını dile getiren ilk yasası ya da enerji tasarrufu kanunu, zaman çevrim simetrisini dile getiriyor. Yani dünyayı bir araya getiren bir şey var. Vakit içerisinde ileri veya geri gidilirse yine de aynı kalıyor. Asıl olarak bu korunum yöntemiyle ya da tüm bu gerçek dünya dinamikleri meydana geliyorken, ilk yasanın kendisi de bu dönüşümlere ve değişimlere veyahut dinamiklere bütünüyle kayıtsız kalıyor. İlk yasayla alakalı bir şekilde hiçbir şey değişmiyor ve bu durum sadece bir simetri tanımı olarak yer alıyor. Belirli değişimler ve dönüşümler dikkate alındığı zaman değişmez, kayıtsız veya değişmeden kalıyor ve birinci kanunla alakalı göze batan nokta korunduğuna ya da bütün değişimler ve dönüşümler esnasında simetrik kalmaya devam etmesiyle alakalı olduğu söylenebilir. Bu bağlamda da entropi işletme göz önüne alınarak incelenebilir. Çünkü bu noktada da bir değişim, gelişim söz konusu.

Entropiye başka taraftan bakmak

Termodinamiğin ikinci kanununa göre entropi sürekli artıyor. Entropinin ve düzensizliğin vakit içindeki artışı zaman oku diye adlandırılan ve zamana doğru yolu göstererek geçmişi gelecekten ayırt etmeye örnek. Modern bilimin liderliğinde, termodinamik vakit oku, kozmolojik vakit ve psikolojik vakit oku olmak şartıyla en az üç vakit okunun elde olduğu biliniyor. İlk olarak bakmak gerekiyorsa entropi ne demek derken termodinamik zaman okundan bahsetmek gerekiyor. Bu ok kaostan ortaya çıkan düzeni yani entropiyi temsil eden vakit oku. Diğer yandan da psikolojik zaman okunu ele almak lazım. Psikolojik vakit oku da burada bahsedilen üç vakit okunun en gizli olanı. Çünkü insanoğluyla alakalı birçok metaforun yanında vakit kavramda yer alan algılarımızı ters düz eden bir duruşa sahip.

Öyle olacak ki bu vakit okunun dikkatli çekici tarafı, insanların neden geçmişi hatırladığı ama geleceğe ait bir anının bulunmadığına benzer enteresan metaforları içerisinde barındırması olarak ifade ediliyor. İlaveten kozmik vakit oku Büyük Patlama'dan beri evrenin sürekli olarak genişlemesine ışık tutan ve bunun sonrasında da neler olabileceğini düşünen bu konularda fikirler öne süren vakit yönü olarak ifade edilebilir.

Evren sahiden düzenli mi?

En matematiksel ve yeni bir şekilde en sağlıklı eserler dahi zarların karışık durumuna bir açıklama yapmaya çalışıyor. Galaksi hakkında da birçok izlenim mevcut fakat bu izlenimler nereden nasıl elde ediliyor? İnsanlar, galaksilerin merkez kısımlarında, güçlü çekim yerleri bulunan nötron yıldızları veya kara deliklerin var olduğunu biliyor. Bunlar, kuvvetin uygulanmış olduğu merkezden eşit uzaklıklara doğru çekim kuvvetlerini eşit bir şiddette uyguluyor. Sonuç olarak simetrik olan veya düzgün şeklinde tanımlanan objeler algılanıyor. Ayrıca unutulmamalı ki genel düzensizlikler lokal düzenleri sürekli yenmeye mahkûm. Entropi sürekli artıyor enerji azalıyor ve düzensizlik de artıyor. Entropi de bir düzensizlik ölçüsü olarak karşımıza çıkıyor. Örnek vermek gerekiyorsa sıranız eski gazetelerle, işe yaramaz postalarla, üst üste konmuş kitaplarla, yarısı okunmuş makalelerle doluysa eğer bu demek oluyor ki son derece bir düzensizlik var yani yüksek entropi durumu olduğu anlamına geliyor.

Bir diğer yandan bakılacak olursa yazıların alfabetik bir sırayla kutulara koyulmuş bir şekilde, kitaplarınız yazarların isimlerinin alfabetik sırasına göre dizilmiş şekilde, masa da son derece düzenli bir durumda ise yani düşük bir entropi durumu var anlamına geliyor. Örneği verilen bu şeyler de ana fikri tasvir ediyor ama fizikçiler de entropiye bir şeyin entropisini belli bir nicel değer kullanarak tanımlamayı mümkün kılan, bütünüyle sayısal bir tanım getirdiler. Bu noktada bulunan entropi formülü de bunun somut hali olarak ifade edilebilir. Sayıların büyük olması entropinin yüksek olması anlamına geliyorken sayıların küçük olması da entropinin düşük olduğu manasına geliyor.