bilim

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

◄ Bir önceki bölüm Bir sonraki bölüm ►

 

Bölüm IV: Entropi Nasıl Dünyamızın İşlemesini Sağlar?

 

Dünya Güneşten her saniye ortalama 90 petajoule enerji almaktadır. Bu çok fazla – Dünyadaki tüm insanların ihtiyaç duyduğu enerji miktarını binlerce kez karşılamaya yeter. Dünya eşit miktarda enerjiyi uzaya ısı olarak geri salar. (Neredeyse eşit bir miktarda, çünkü Dünya git gide ısınıyor, ama bu başka bir hikâye.)

Yani giren enerji çıkan enerjiye eşitse, biz nasıl bir şeyler yapmak için enerji kullanıyor olabiliriz?

Önemli olan sadece “enerji” değil, bu “işe yarar enerji”. Ve enerji az-entropili bir formda paketlenince “işe yarar” hale gelir. Tabii ki de kapalı bir sistemdeki enerji miktarı değişmez; enerji “korunumludur”. Ama bu enerji işe yarar olmanın farklı durumlarında olabilir.

Bir barajın arkasındaki sularda işe yarar enerji vardır, ve bu iki tarafta da eşit olana kadar devam eder. Ama asla geri “yükselmez”. Ya da buzu ortalama bir ısıya yetişene kadar eritecek bir sıcak çay, asla ılık bir çayı aniden ısınırken bir buz küpü oluştururken göremezsiniz, ama aynı şekilde toplam enerji miktarı aynı olurdu.

Yani, işe yarar enerji düşük entropidir. bir türbini döndürmek, bir pistonu itmek veya bir buz küpünü eritmek, dengelenmiş enerjiden dolayı kullanılabilir.

Aynı zamanda işe yaramaz enerji ile iş yapılamaz. Bu enerji, atık ısı, gürültü veya sabit duran bir topun potansiyel enerjisidir. Onunla gerçek anlamıyla pek bir şey yapamayız. Örnek olarak, benzin ve hava işe yarar; düşük entropili enerji taşır. Bunları birlikte yakarak, bir arabayı hızlandırabilir, bir süreliğine sürebilir, sonra da fren yapıp durdurabiliriz.

Dünyanın toplam enerjisi yolculuk süresinde sabit kalır, ama işe yarar kimyasal enerji işe yaramaz, yüksek entropili ısı ve sese dönüşür. Enerji hala oradadır, ama onu artık yeni arabalara yakıt vermek için kullanamayız.

Bu durum Dünya için de geçerli.

Güneş bize enerjiyi uygun, işe yarar, düşük entropili bir formda, fotonlar olarak gözükebilecek şekilde gönderir: Işık. Bu enerji emilir ve çeşitle yönlerde kullanılıp seviyesi indirilir ta ki bunu çok daha yüksek entropili bir formda yayana kadar: Kızıl ötesi fotonlar.

Her görülebilir fotona karşılık, Dünya, ortalama 20 kızıl ötesi fotonu uzaya doğru yayar. Giren enerji ile çıkan enerji arasında bir denge olduğu halde, enerjinin entropisi 20 kat yükselmiştir.

Söz gelimi Güneş, sadece bir işe yarar enerji kaynağıdır çünkü o soğuk, karanlık uzayda sıcak, parlak bir noktadır. Eğer tüm gökyüzü Güneş’in sıcaklığında olsaydı, gezegenimiz çok daha fazla enerji alırdı. Ama Dünya, Güneşin sıcaklığında olan her şey ile birlikte yüksek entropinin “normal” sayıldığı bir denge duruma geçerdi.

Yani araba sürmek veya yaşamak imkansız olurdu – Sadece yetersiz enerji yüzünden değil, ama yüksek enerji “normal” sayıldığında böyle şeyleri yapmak için daha yüksek bir enerjiye ihtiyaç duyardınız. Böyle bir dengede, şu ana göre yüksek olan tüm enerji değersiz olurdu ve zaman okunun bir anlamı olmazdı.

 

-oo-

 

◄ Bir önceki bölüm Bir sonraki bölüm ►