İNSANLIĞIN GELECEĞİ

İsaac Asimov - İnsanlığın Geleceği


Gelişigüzel Hareket

Ancak, bu sürekli olarak artan entropi tablosunda rahatsız edici bir şey var ve bunun için geçmişe bakmamız gerekiyor.

Evrenin entropisi sürekli olarak arttığına göre, bir milyar yıl önce şimdikinden daha düşük olmalıydı, iki milyar yıl önce de daha düşük. Yeterince geriye gidersek, belli bir zamanda evrenin entropisi sıfır olmalıydı.

Gökbilimciler evrenin on beş milyar yıl önce başladığına inanmaktadır. Termodinamiğin birinci yasasına göre evrenin enerjisi sabit olduğuna göre, evren on beş milyar yıl önce başladı derken enerjinin (madde dahil) o zaman yaratıldığını kastetmiyoruz. Enerji her zaman mevcuttu. Bütün söyleyebileceğimiz, entropi saatinin on beş milyar yıl önce işlemeye başlamış olduğudur.

Ama onu ilk kez kuran neydi?

Bu soruyu yanıtlamak için kendiliğinden entropi artışı için verdiğim iki örneğe dönelim: Dolu kaptan boş kaba akan su ve sıcak cisimden soğuk cisme akan ısı. Bu iki olayın birbirine tümüyle benzediğini belirtmiştim; ısı da su gibi bir akışkandır ve aynı şekilde hareket eder. Ancak benzerlikte bazı sorunlar vardır. Her şeyden öte, suyun neden öyle davrandığını anlamak kolaydır. Yerçekimi kuvveti etki etmektedir. Yerçekimi kuvvetinin iki kaba farklı bir şekilde dağılmış olması dolayısıyla su, dolu kaptan hemen hemen boş olanına akar. Kaplardaki sular aynı düzeye eriştiği zaman her ikisi üzerine etki eden yerçekimi kuvveti aynıdır, dolayısıyla akış durur. Ama yerçekimine benzer olarak ısıyı harekete geçiren şey nedir? Bunu yanıtlamadan önce şu soruyu soralım: Isı nedir?

On sekizinci yüzyılda ısının su gibi ama daha uçucu bir sıvı olduğuna inanılıyordu. Dolayısıyla, suyun süngerden akması gibi, katı maddelerin yarıklarından girip çıkabilirdi.

Ancak, 1798’de Amerikan doğumlu İngiliz fizikçisi Benjamin Thompson, (Kont Rumford, 1753-1814) toplara namlu delikleri açıldığı sırada, sürtünmeden dolayı ısı meydana geldiğini gördü ve ısının gerçekte maddenin çok küçük parçacıklarının hareketleri olduğunu ileri sürdü. 1803’de İngiliz kimyacısı John Dalton (1766-1844) maddenin atomik kuramını ortaya koydu. Onun dediğine göre bütün maddeler atomlardan yapılmıştı. Rumford’un görüş açısından bakıldığında ısıyı meydana getiren şey bu atomların hareketi olabilirdi.

1860 yıllarında İskoçyalı matematikçi James Clerk Maxwell (1831-79) «gazların kinetik kuramını» ortaya koydu ve gazların davranışının kendilerini meydana getiren atomlarla moleküller açısından nasıl yorumlanabileceğini gösterdi. Her yöne gelişigüzel hareket eden bu küçük parçacıklar, yine gelişigüzel bir biçimde birbirleriyle ve içinde bulundukları kabın duvarlarıyla çarpışıyor ve iki yüzyıldır ortaya konmuş olan gaz kurallarını açıklayabiliyordu.

Belli bir miktar gazı meydana getiren atomlar ya da moleküller geniş bir hız aralığı içinde hareket ederler. Ancak, ortalama hız, sıcak gazlarda soğuk gazlara göre yüksektir. Gerçekte, sıcaklık dediğimiz şey, bir gazı oluşturan moleküllerin ya da atomların ortalama hızıdır. (Bu durum sıvılar ve katılar için de geçerlidir, şu farkla ki, sıvılarda ve katılarda atomlar ya da moleküller serbestçe hareket yerine titreşim halindedir.)

Tartışmayı basitleştirmek için, herhangi bir sıcaklıktaki madde örneğinin bütün parçacıklarının, bu karakteristiği olan ortalama bir hızla hareket ettiklerini ya da titreştiklerini varsayalım.

Sıcak bir cismin (gaz, sıvı ya da katı) soğuk bir cisme dokundurulduğunu düşünün. Sıcak cismin kenarındaki parçacıklar, soğuk cismin kenarındaki parçacıklarla çarpışacaktır. Sıcak cisimden gelen hızlı bir parçacık, soğuk bir cisimden gelen yavaş parçacıkla çarpışacak ve ikisi birlikte geri sıçrayacaktır, iki parçacığın toplam momentumu değişmez ama birinden diğerine momentum aktarılabilir. Diğer bir deyişle, iki parçacık, birbirlerinden, yaklaştıkları hızlardan farklı hızlarla ayrılırlar.

Hızlı parçacığın, momentumunun bir kısmını yavaş parçacığa vermesi olasıdır. Böylece, hızlı parçacık çarpışmadan sonra daha yavaş hareket ederken, yavaş parçacık çarpışmadan sonra daha hızlı hareket edecektir. Yavaş hareket eden parçacığın, momentumunun bir kısmını hızlı hareket eden parçacığa vermesi de olasıdır ve bu durumda yavaş hareket eden parçacık daha düşük bir hızla geri dönerken hızlı hareket eden parçacık daha büyük bir hızla geri dönecektir.

Momentum aktarımının hangi yönde meydana geleceğini belirleyen yalnızca rastlantıdır, ama olasılıklar momentumun hızlı parçacıktan yavaş parçacığa aktarılması yönünde ağır basmaktadır. Böylece hızlı parçacık geriye daha yavaş dönerken, yavaş hareket eden parçacık geriye daha hızlı dönecektir.

Neden böyle? Çünkü momentumun hızlı parçacıktan yavaş parçacığa aktarılması olasılığı, momentumun yavaş parçacıktan hızlı parçacığa aktarılması olasılığından büyüktür.

Bunun neden böyle olduğunu görmek için 1 den 50 ye kadar numaralanmış elli tane poker fişinin bir kavanoza konulduğunu düşünelim. İçlerinden gelişigüzel birini çekelim ve seçtiğimizin 49 numara olduğunu varsayalım. Bu, yüksek bir sayıdır ve hızlı hareket eden parçacığı temsil eder. 49 numarayı tekrar kavanoza koyun (bu hareket çarpışmayı temsil eder) ve gelişigüzel olarak başka bir fiş çekin (bu hareketiniz çarpışmadan sonraki hızı temsil eder). Yeniden 49 numarayı çekebilirsiniz, böylece parçacık aynı hızla geri döner. Ya da 50 numarayı çeker ve çarpışmadan sonra daha büyük bir hızla geri dönebilirsiniz. Ya da l’den 48’e kadar olan sayılardan birini çeker ve çarpışmadan sonra daha düşük bir hızla geri dönersiniz.

50 numarayı çekmeniz ve daha yüksek bir hızla geri dönmeniz olasılığı 50’de l’dir. Daha düşük bir hızla geri dönmeniz olasılığı ise 50’de 48’dir.

Eğer başlangıçta seçtiğiniz fişin numarası 2 olsaydı durum tersine dönecekti. Bu, çok düşük bir hızı temsil edecekti. Bu fişi kavanoza atıp yeniden bir fiş çekseydiniz 1 sayısını çekip daha yavaş bir hızla geri dönmeniz olasılığı 50’de 1 olacaktı. Bununla birlikte 3’den 50'ye kadar bir numara çekip de daha büyük bir hızla geri dönmeniz olasılığı 50’de 48'dir.

Her biri ayrı kavanozdan fiş çeken on kişi bulunsaydı ve hepsi ilk çekişte 49 sayısını çekseydi ikinci çekilişte hepsinin 50’yi çekip daha yüksek bir hızla geri dönme olasılığı yüz milyon milyarda 1 olacaktı. Öte yandan hepsinin daha düşük bir sayı çekip daha düşük bir hızla geri dönme olasılığı 3’te 2 olacaktı.

On kişinin başlangıçta 2 sayısını çekip sonra yeniden talihlerini denemeye çalışmaları durumunda aynı şey ters yönde gerçekleşecekti.

Bu kişilerin hepsi aynı sayıyı çekmek zorunda değildir. Çok sayıda kişinin poker fişleri çektiğini, hepsinin farklı bir sayı elde ettiğini ama ortalamanın oldukça yüksek olduğunu varsayalım. İkinci denemelerinde ortalamanın daha düşük olması olasılığı daha yüksek olması olasılığından daha fazladır. Kişilerin sayısı arttıkça ortalamanın daha düşük olması daha kesindir.

Aynı durum, poker fişi çekip çok düşük bir ortalama elde eden çok sayıda kişi için de geçerlidir. İkinci denemede büyük bir olasılıkla ortalama daha yüksek olacaktır. Kişiler çoğaldıkça ortalamanın yükselmesi olasılığı da artacaktır.

Laboratuvarda denemeye tutulan bir madde ise on, elli ya da bir milyon değil ama milyarlarca trilyon atom ya da molekülden meydana gelmiştir. Eğer sıcak bir cisimdeki bu milyarlarca trilyon sayıdaki parçacık yüksek bir ortalama hıza sahipse ve soğuk bir cisimdeki milyarlarca trilyon parçacık düşük bir ortalama hıza sahipse, olasılıkların ağırlığı sıcak cisimdeki parçacıkların ortalama hızının düşeceği ve soğuk cisimdeki parçacıkların ortalama hızının da artacağı şeklindedir.

Parçacıkların ortalama hızı her iki cisimde de aynı olunca, momentumun her iki yönde de aktarılması olasılığı aynıdır. Tek tek parçacıklar daha hızlı ya da daha yavaş hareket edebilir ama ortalama hız (ve dolayısıyla sıcaklık) aynı kalacaktır.

Böylece ısının neden sıcak cisimden soğuk cisme aktığının ve her iki cismin ortalama bir sıcaklığa gelip kaldığının yanıtını almış oluyoruz. Bu, basit bir olasılık yasası sorunudur, kör talihin işlevinin bir sonucudur.

Gerçekte, entropinin evrende sürekli olarak artmasının nedeni budur. Enerji dağılımının düzgün bir hale gelmesi olasılığı, enerji dağılımının farklılaşması olasılığından daha fazla olduğundan değişiklikler entropinin artması doğrultusundadır ve kör talihten başka bir şey değildir bu.

Bir başka deyişle, termodinamiğin ikinci yasası neyin olması gerektiğini değil, ama neyin meydana gelmesi olasılığının ağır bastığını söyler. Burada önemli bir farklılık vardır. Eğer entropinin mutlaka artması gerekirse, hiçbir zaman azalamaz. Eğer entropi yalnızca büyük bir ağırlıkla artma eğilimindeyse, azalması olasılığı da büyük ölçüde düşüktür. Ama sonuçta, yeteri kadar uzun süre beklersek düşük olasılığa sahip olan durum da gerçekleşebilir. Gerçekte, yeterince uzun süre beklersek gerçekleşmek zorundadır da.

Evrenin ısıl ölüm halinde bulunduğunu varsayalım. Bunu, belki de sınırsız, üç boyutlu bir parçacıklar denizi olarak düşünebiliriz; parçacıklar sürekli olarak birbirleriyle çarpışıp geri sıçramaktadır. Tek tek parçacıklar belki daha hızlı ya da daha yavaş hareket ediyor olabilir ama ortalama daima aynı kalmaktadır.

Zaman zaman, birbirine komşu olan belli bir parçacık kümesi kendi arasında yüksek bir ortalama hız meydana getirebilir. Aynı şekilde, uzaktaki başka bir yerde de oldukça düşük bir ortalama hız oluşabilir. Evrenin toplam ortalaması değişmez ama şimdi düşük entropiye sahip bir bölgemiz vardır ve bu bölge diğerleriyle aynı düzeye gelinceye kadar küçük bir miktar iş yapmak mümkün olabilir.

Uzun bir süre sonra belli bir zamanda, bu gelişigüzel çarpışmalar daha büyük bir farklılık meydana getirebilir ve yine daha uzun bir süre sonra daha da büyük bir farklılık. Trilyon trilyon trilyon kerede bir, evrende çok düşük entropili bir bölge meydana geldiğini tahayyül edebiliriz. Evren çapındaki böyle düşük entropili bir bölgenin diğer bölgelerle aynı düzeye gelmesi uzun zaman alır; bir trilyon yıl ya da daha fazla.

Belki de bizim başımıza gelen buydu. Isıl ölümün sonsuz denizinde tümüyle bir kör talih sonucu evrenin bir parçasının entropisi düştü ve bu, entropiyi arttırma süreci içindeyken, galaksilere, yıldızlara ve gezegenlere bölündü, yaşamı ve zekayı meydana getirdi. Biz de şimdi burada bütün bunlar üzerine kafa yormaktayız.

Böylece, son felaket olan ısıl ölümü yeniden bir canlanma izleyebilir, tıpkı Vahiy Kitabında ve Ragnarok’ta betimlenen amansız felaketler gibi.

Termodinamiğin birinci yasası mutlak, ikinci yasası ise istatiksel göründüğünden, birbirinden muazzam zaman aralıklarıyla ayrılmış evrenlerin peşpeşe gelmeleri olasılığı vardır. Şu var ki zamanı ölçmek için hiç kimse ve hiçbir şey olmayacaktır ve entropinin artması durunca, gerekli beyinler ve aletler mevcut olsa da zamanı ölçmenin bir yolu bulunamayacaktır. Dolayısıyla, peşpeşe gelen evrenler zamansız aralıklarla ayrılmıştır diyebiliriz.

Bu durum insanlık tarihinin öyküsünü nasıl etkiler?

İnsanların diğer bütün felaketleri atlattığını ve ısıl ölümün yaklaştığını trilyonlarca yıl sonra hala ayakta bulunduğunu varsayalım. Entropi artışı sürekli olarak düşecek ve evrenin şurasında burasında düşük entropili bölgeler (evrene göre küçük ama insan ölçeğine göre büyük hacimler) meydana gelecek.

Eğer insan teknolojisinin bir trilyon yıl boyunca az çok sürekli olarak ilerlemiş olduğunu varsayarsak, insanlar bu düşük entropili bölgelerden yararlanacaktır; bugün altın madenlerini bulup kullanmamız gibi, bunları bulup kullanacaklardır. Bu bölgeler daha bir milyar yıl boyunca insanları destekleyebilecektir. Doğrusu, insanlar bu süre içinde, ısıl ölüm denizinden rastlantısal olarak meydana gelen yeni düşük entropi bölgeleri bulabilir ve bu yolla sonsuza dek var olabilir. O zaman tesadüfler sonunda evren çapında bir düşük entropi bölgesi meydana getirilebilir ve insanlar yeniden sınırsız bir şekilde yayılabilir.

İyice aşırıya kaçarsak, insanlar, bir zamanlar ‘Son Soru’ adlı bilimkurgu öykümde (1956) betimlediğim gibi entropide önemli bir azalma meydana getirecek yöntemler arayabilir ve böylece ısıl ölümden kaçınabilir ya da ısıl ölümün yakın olduğu bir sırada kendi istekleriyle evreni yenileyebilir. Bu yolla insanlık temelde ölümsüzleşebilir.

Bununla birlikte, ısıl ölüm bir sorun olduğu sıralarda insanlar yaşıyor olacak mıdır, yoksa daha önce gelen bir başka felaket bizi silip süpürecek midir?

Kitabın bundan sonraki bölümlerinde yanıtım arayacağımız soru budur.

İsaac Asimov - İnsanlığın Geleceği







Share this article :

Yorum Gönder

Not: Yalnızca bu blogun üyesi yorum gönderebilir.

 
SUPPORT / DESTEK : ATLAS
Copyright © 2014 ATLASİZM