bilim

Büyük Resim: Entropi ve Zaman III (MinutePhysics ft. Sean Carroll) | Video

◄ Bir önceki bölüm Bir sonraki bölüm ►

 

Bölüm III: Karmaşıklık Neden Kaynaklanır?

 

Evren bir bütün olarak entropiyi veya düzensizliği arttırmaya eğilimlidir – fizikçilerin termodinamiğin ikinci kanununda dedikleri gibi. Düzensizliğe yönelik bu hareket, sizi organize yapıları düşünmeye yöneltir -diyelim ki canlı varlıklar- asla kendiliğinden var olmazdı.

Elbette entropi, evrenin bir bölümünde aşağı inebilir – bir yerde entropi düşüşünü takas edebilirsiniz (Soğutma suyu gibi buz içine kristalleşir gibi). Başka bir yerde entropideki eşit veya daha büyük bir artış için (buzdolabınızın arkasını ısıtmak gibi) düzen burada artar, ancak orada düzenin azaltılması pahasına.

Ancak yine de sorabiliriz: Neden karmaşık, kompleks yapılar evrende ortaya çıkıyor, genel eğilim artan düzensizliğe yönelirse?

Sır, düzen ve karmaşıklığın çok farklı fikirler olmasındadır. Entropi, aynı büyük ölçekte özelliklere sahip olan küçük ölçekli parçacıkların düzenlenmesinde kaç değişik yolu nasıl ölçebileceğinizi söyler: 37 derece santigrat, kahverengi saç, futbolda yetenekli olmak gibi (bir sürü farklı yol var!).

Karmaşıklık ise, bir dizi büyük ölçekli özelliğin tanımlanmasının ne kadar zor olduğunun bir ölçülmesinin nasıl zor olduğudur. Basit sistemleri açıklamak kolaydır; Karmaşık sistemler daha fazla bilgi gerektirir.

Örneğin, bir fincanın yarısını kahve yarısını süt ile doldurun nispeten düşük entropide olan durum hareket etmeye başlar – kahve moleküllerini ya da süt moleküllerinin yerlerini, önemli ölçüde şey değiştirmeden, birbirleriyle değiştirebilirsiniz. Fakat kahve moleküllerinin yerini süt molekülleri ile değiştirirseniz, bu fark gözle görülür bir değişim olurdu.

Ayrıca basit bir kurgu – süt üstte, kahve altta. Şimdi, süt ve kahve karışmaya başladığında entropi artar – birbirlerine karıştıkları yerde süt molekülleri için bazı kahve moleküllerinin değiştirilmesi artık çok fazla fark yaratmıyor. Ancak sistem ayrıca daha karmaşık hale geliyor – Ne gördüğünü açıklamak için, süt ve kahvelere ait bu dallanmaların tamamının birbirlerine nasıl karmaşık halde girdap yaptıklarını tam olarak belirtmek zorunda kalırsınız.

Sürekli devam edersek, süt ve kahve tamamen karışana kadar entropi artmaya devam eder ve herhangi bir kahve ve süt molekülünü başkalarıyla değiştirmek gerçekten hiçbir fark yaratmaz.

Bu, dengedeyken aslında aynı görünen moleküllerin çok sayıda düzenlemesi var. Ama bu oldukça karışık denge bir kez daha basittir: Sadece homojen bir şekilde kahve ve süt karışımıdır; artık fraktal girdaplar halinde karmaşık şeyler değildir.

Bu genel prensip zaman zaman tekrar teyit edilir: Entropi artarken, karmaşıklık başlangıçta büyür, sonra bozulur. Karmaşıklık, artan entropi yolunda doğal bir adım olabilir.

En iyi örnek, evrenin kendisidir. Erken evren çok pürüzsüz ve çok yoğundu: Bu düşük entropi ve son derece basittir. Uzak gelecek yine pürüzsüz olacak, ancak çok seyrek: Bu yüksek entropi ve yine son derece basit.

Şimdi, orta-entropide, işler karmaşık görünüyor: Yıldızlar, galaksiler ve kaya, dönen bulutlar, aminoasitlerdeki minerallerin damarlanmaları, proteinler ve insanlar ile kediler- Kahve karışımının heyecan verici ve güzel bir aşamasındayız.

Fakat kahve ve süt gibi, çok uzak bir gelecekte karmaşıklık yeniden azalacak ve bizim gibi karmaşık şeyler nihayet varoluşsal olarak basitleştirilecek.

 

-oo-

 

◄ Bir önceki bölüm Bir sonraki bölüm ►