Entropinin ne olduğuna dair fikriniz yoksa dilerseniz bu videodan önce hızlıca bu konuyu işlediğimiz videomuzu izleyin. Biraz fikriniz varsa bir yere ayrılmayın. Çünkü bu sefer direkt konuya girmek istiyorum.
Termodinamiğin ikinci yasasını “düzensizlik zamanla artma eğilimi gösterir” olarak biliriz. Ve bunun da kanıtlarını sürekli görürüz. Dağların yavaş yavaş döküldüğüne, makinelerin bozulduğuna ve zamanın bizde bıraktığı geri döndürülemez izlere tanık oluruz. Fakat sanki yaşam… Buna karşı koyuyor gibi değil mi? Yani bitkiler toprağı, toprakta darmadağın mineralleri alıp, işleyip koca bir ağaca dönüşebiliyorlar. Daha geniş ölçekte baktığımızda da yaşamın kendisi kompleks hücrelerden bu hücrelerin işbirliği ile meydana gelen çok daha kompleks yapılara dönüşerek evrimleşmiştir.
Fakat “her şey düzensizliğe gider” tanımında çok önemli bir eksik var. Bu eksik de termodinamiğin ikinci yasasının sadece “kapalı sistemler” için geçerli olduğu gerçeğidir. Elbette mikro ölçeklerde entropi kimi zaman gerilese de resmin tamamına baktığımızda entropinin kapalı sistemlerde sürekli arttığını unutmamamız gerekiyor.
Ama işte canlıları dikkate aldığımızda, büyüyen, evrimleşen, üreyen canlılar kesinlikle “kapalı” sistemler değildir. Büyürken, evrimleşirken, ürerken canlıların bedenlerinde düzende artış, entropide azalma görürüz. Fakat bunu yaparken başka yerlerde düzensizliği artırdığımızı da unutmamamız gerekir. Zira nefes aldığımızda bile dünyanın oksijen kaynağını bozuyoruz aslında. Bu oksijen kaynağı normalde o kadar yüksek kimyasal bir enerjiye sahiptir ki… Ya da tükettiğimiz gıda, kimyasal enerji ile yüklü karmaşık kimyasal yapılardır. Bizim bedenlerimiz bu kaynakları tüketerek bu kaynakların içerisinden bizi büyüten ve onaran parçaları alıp gerisini çöpe dönüştürür. Ve bu dönüşüm sürecinde aldığımız bu yüksek enerjili yapıyı daha düşük enerjili karbondioksit, ölü deri, ter ve dışkı gibi çıktılar ortaya çıkıyor. O yüzden bu bedenlerimizdeki sürekli bir madde ve ısı giriş çıkışı bizi açık sistemler haline getiriyor.
Yani evet. Şöyle bir kilo kadar cansız ve düzensiz bir şeyi mideye indirip bunu gayet düzenli ve sistemli ete ve yağa dönüştürdüğümüzde termodinamiğin ikinci yasasını ihlal ediyoruz. Ama şunu unutmayın. Bir insan ömrü boyunca ortalama 30 ila 50 ton gıda tüketir. Bayağı yiyoruz yani. Tonlarca yiyoruz. Neyse ki bunların hepsini ete, yağa dönüştürmüyoruz. Bu hesapla yediklerimizin sadece %0,15 kadarı sizin bedeninizi oluşturuyor. Kalan %99,85 kadarının büyük bir kısmını işte günlük işlerinizi yaparken harcarken bir taraftan da ölen hücreleri filan yenileyerek aslında entropi ile savaşırken harcıyorsunuz.
Öncelikle, hayvanların çoğunun entropisi, yani karışıklık ve düzensizlik seviyeleri, ağırlıklarıyla doğru orantılı olarak aşağı yukarı aynı. Yani, bir insanla bir dağ aslanının entropisi aynı diyebiliriz, çünkü ikimiz de benzer miktarda ete sahibiz.
Şimdi, yeni doğan bebeklere bakalım. Bunlar, aslında bir avuç dikkatlice düzenlenmiş hücrelerden oluşuyor. Bu hücreler, zamanla büyüyüp, önceki neslin biraz değişik versiyonlarına dönüşüyor. Bu süreçteki entropi, yani düzensizlik düüzeyi, türün besinleri tüketip bir sürü farklı beden oluşturmasına kıyasla çok daha az. Yani, evrim sürecindeki entropi, türün beslenme sürecine göre daha az önemli gibi görünüyor.
Burada bir noktayı vurgulamak lazım: Evrim, canlıların daha karmaşık hale gelmesi değil, sayılamayacak kadar çok canlının genetik özelliklerini gelecek nesillere aktarmasıyla ilgili. Karmaşıklık, bu süreçte yardımcı olabiliyor. Ama bakterilerin her çevredeki inanılmaz başarısını ve çeşitliliğini düşündüğümüzde, "daha yüksek hayat formları"nın biraz kendini beğenmiş olduğunu söylemek mümkün. Yani, bakteriler o kadar başarılı ve çeşitli ki, biz insanlar ve diğer karmaşık canlılar biraz fazla hava atıyor olabiliriz.
Diyelim ki, mükemmel bir yemek yapmak istiyorsunuz ama tam olarak ne yapacağınızı bilmiyorsunuz. Mutfakta bulduğunuz malzemelerle denemeler yapmaya başlıyorsunuz. Çoğu denemeniz başarısız olacak, yani yemeğin tadı kötü olacak veya istediğiniz kıvamda olmayacak. Ama aralarından bir ya da birkaçı, beklenmedik şekilde mükemmel bir sonuç verecek. İşte bu başarılı tarifler, tekrar tekrar yapılacak, hatta belki de zamanla geliştirilecek.
Evrim süreci de buna benziyor. Canlılar, sürekli olarak genetik değişimler geçiriyor. Bu değişimlerin çoğu, canlının hayatta kalma ve üreme şansını artırmıyor, hatta bazen zarar veriyor. Ama arada sırada, bu genetik değişimlerden biri veya birkaçı, canlının daha başarılı olmasını sağlayacak bir özellik ortaya çıkarıyor. İşte bu başarılı genetik değişimler, canlının daha fazla üremesine ve genlerini gelecek nesillere aktarmasına yardımcı oluyor. Zamanla, bu olumlu değişimler birikerek türün evrimine katkıda bulunuyor.
Yani evrim, mutfakta deneme yanılma yoluyla mükemmel bir yemek yapmaya benzer. Çoğu deneme başarısız olur, ama bazıları o kadar iyi sonuçlar verir ki, türün geleceğini şekillendirir. Bu süreçte, başarılı genetik değişimler "iyi tarifler" gibi korunur ve gelecek nesillere aktarılır. Buradaki en büyük istisna galiba fotosentez denen acayip süreç. Fotosentez gerçekten de bir kilo çok düzensiz toprağı alıp bir kiloluk daha düzenli maddeye ve oksijene dönüştürebilir. Ama burada yine açık bir sistem olduklarını unutmamak gerekiyor. Gezegenler mesela bitki, toprak, hava ve su gibi basit bir sistemden çok daha büyük bir sistemde çalışırlar.
Şöyle açıklayalım. Öncelikle, güneş ışığı yüksek enerjili fotonlardan oluşur ve bu fotonlar çok düzenli bir şekilde, yani tek bir yönden gelir. Bu yüzden güneş ışığının entropisi, yani düzensizlik seviyesi, oldukça düşüktür.
Şimdi, bu enerji Dünya’ya ulaştığında ne olur? Dünya, bu enerjiyi alır ve bir süre sonra ısı olarak geri yayar. İşin ilginç yanı, Dünya’dan yayılan bu ısı enerjisi, güneşten gelen enerjiyle aynı miktarda olsa da, çok daha fazla foton içerir ve çok daha geniş bir yelpazede, yani birçok farklı yönde yayılır. Daha fazla foton ve daha geniş yayılım alanı demek, daha yüksek entropi demektir. Yani Dünya, güneşten gelen düşük entropili enerjiyi, çok daha yüksek entropili enerjiye dönüştürür.
Bu süreç, Dünya’daki yaşam için çok önemlidir. Güneş ve Dünya’nın etkin sıcaklıklarını düşündüğümüzde, her bir güneş fotonu için, Dünya yaklaşık milyarlarca kat daha fazla, çok daha fazla foton yayıyor. Bu, Dünya üzerindeki yaşamın var olabilmesi için gerekli olan büyük bir entropi artışı sağlar. Bu entropi artışı, Dünya’daki yaşamın temel enerji kaynağıdır ve tüm canlıların varlığını mümkün kılar. Kısacası, güneşten gelen düzenli enerji, Dünya tarafından alınıp daha düzensiz, yüksek entropili enerjiye dönüştürülür. Bu süreç, Dünya üzerinde yaşamın sürdürülmesi için temel bir mekanizmadır. Diğer taraftan biraz daha derinleştirirsek bu kısmı:
Öncelikle, güneşin çok sıcak ve gökyüzünde görece küçük görünmesi önemli bir detay. Bu durum, güneş ışığını düşük entropili (yani düzenli ve yoğun enerjili) bir enerji kaynağı yapar. Güneş ışığı, enerjisi yüksek ve düzgün bir şekilde yoğunlaşmış bir ışık formunda olduğu için, yaşam için mükemmel bir enerji kaynağıdır.
Diğer yandan, gökyüzünün geri kalan kısmının çok soğuk ve geniş olması da aynı derecede önemli. Bu, uzayın, yüksek entropili (yani düzensiz ve dağılmış enerjili) atık ısımızı atmak için mükemmel bir yer olmasını sağlar. Dünya üzerindeki enerji kullanımının bir sonucu olarak üretilen atık ısı, uzaya doğru yayılarak düzensizleşir ve dağılır.
Bu durumu bir su değirmenine benzetebiliriz. Bir su değirmeni, tepeden aşağıya doğru akan nehirden güç alabilir ama okyanusta zaten "tepenin dibinde" olduğu için oradan güç alamaz. Benzer şekilde, bir bitki güneşten gelen ışığı "yiyebilir" ama çevresindeki ortam ışığını ve ısıyı değil. Buradaki fark, enerji kaynaklarının entropisindedir. Güneş ışığı düşük entropili, yani düzenli ve yoğun enerjidir, oysa çevresel ışık ve ısı daha yüksek entropili, yani daha düzensiz ve dağınık enerjidir.
Kısacası, düşük entropili enerji kaynakları (güneş gibi) yaşam için gerekli enerjiyi sağlar, oysa yüksek entropili enerji (uzay gibi) atık ısıyı dağıtmak için kullanılır. Bu iki durumun dengesi, Dünya’daki yaşamın enerji döngüsü için temel öneme sahiptir. Biraz karmaşık geldiyse şöyle açıklamaya çalışalım: – Güneş ve Çaydanlık: Güneş, çok sıcak ve enerjisi yoğun, yani bir çaydanlık gibi. Çaydanlık kaynarken, buharı yüksek enerjili ve düzenlidir. Bu buhar, odadaki havadan çok daha sıcak ve enerjik. Güneş ışığı da böyle, Dünya’ya düşük entropili, yani düzenli ve yoğun enerji sağlar.
– Uzay ve Açık Pencere: Şimdi, odanın penceresini açık düşünün. Oda, yani Dünya, enerjisini, yani ısısını, pencereden dışarı, yani uzaya atar. Uzay çok soğuk ve geniştir, bu yüzden oda sıcaklığında olan ısıyı kolayca alabilir. Bu atık ısı, uzayda daha düzensiz ve dağınık hale gelir, yani entropisi yükselir.
– Enerji Kullanımı ve Denge: Çaydanlıkta kaynayan su, enerjiyi yüksek düzenlilikte sağlar, tıpkı güneşin yaptığı gibi. Ama oda sıcaklığına geldiğinde, enerji daha düzensiz olur ve pencereden dışarı atılır. Bu süreç, Dünya’daki yaşam için enerji döngüsünü oluşturur. Güneşten gelen düşük entropili enerjiyi kullanırız ve sonra yüksek entropili enerjiyi, yani atık ısıyı uzaya atarız. Yani.
Yaşam, evrenin temel kurallarından biri olan entropi yasasına, yani düzensizliğin ve enerjinin dağılımının zamanla artması ilkesine tamamen uyumludur. Yeşil bitkiler ve diğer canlılar tarafından gerçekleştirilen enerji dönüşüm süreçleri, aslında entropinin artışını gösteren mükemmel örneklerdir. – Enerji Dönüşümü ve Entropi: Bitkiler, güneş ışığını (düşük entropili enerji) alır ve onu şekerlere ve diğer organik maddelere (biraz daha yüksek entropili enerji) dönüştürür. Bu süreç, enerjinin daha düzenli bir formdan daha düzensiz bir forma dönüşümünü temsil eder.
– Enerji Zinciri Boyunca Entropi Artışı: Bu enerji, besin zinciri boyunca diğer canlılar tarafından kullanıldıkça, enerji daha da düzensizleşir ve entropisi artar. Her enerji transferinde, bir miktar enerji ısı olarak ortama yayılır ve bu, entropinin arttığının bir göstergesidir. – Sonuçta Enerjinin Uzaya Yayılması: Sonunda, güneşten gelen enerji, tamamen ısıya dönüşerek uzaya yayılır. Bu, enerjinin en düzensiz formudur ve entropinin en yüksek noktasını temsil eder.
Bu süreçlerde, yaşamın enerjiyi kullanma ve dönüştürme yolları, entropinin evrensel yasasını ihlal etmez; tam tersine, bu yasaya mükemmel bir şekilde uyum sağlar. Canlılar, güneş ışığının düşük entropili enerjisini alıp, adım adım daha yüksek entropili formlara dönüştürür ve sonunda bu enerjiyi ısı olarak en düzensiz haliyle uzaya geri yayarlar.
Kısacası, yaşam, entropi yasasının bir örneği olarak enerjiyi dönüştürür ve dağıtır. Yaşam, entropinin artışını engellemez, aksine bu artışın bir parçasıdır ve evrenin bu temel yasasıyla uyum içindedir. Bu süreçler sayesinde, yaşam, entropinin doğal akışına katkıda bulunur ve evrenin enerji dengesini sürdürmeye yardımcı olur. Sonunda her şey yine uzay boşluğuna yayılır. Ancak ışık dünyamıza ulaşıp burada biraz zaman geçirip uzaya yayılmadan önce işte bir sonuç ortaya çıkar, yaşamın kendisi. Bu sürecin bir parçasıyız sadece. Harika, göz alıcı, muhteşem bir süreç bu. İyi ki varsınız sevgiler…
