Fizikte Entropi

Kendisinden önceki bilim adamları toprak, hava ve suyun karmaşık davranışlarını anlamaya başlamışken, Aristoteles’ in yeryüzündeki dört temel elementinin en gizemlisi olan ateşin yapısını ilk keşfeden Rudolf Clausius tarafından termodinamiğin ikinci yasası olarak entropy geliştirilmiştir. Karısı altıncı çocuklarını dünyaya getirirken hayata veda eden Clausius, Yaşam ve Ölüm ile ilgili sıra dışı bir hesaplamaya giderek evrende 2 tür süreç olduğu kanaatine varmıştır. Tersine çevrilebilir süreçlerde sonuçlar geri çevrilebilir; tıpkı malın iade edilip paranın geri alınması gibi. Tersine çevrilemez süreçlerde ise sonuçların geri çevrilmesi olanaksızdır; tıpkı zamanın bedenlerde yarattığı tahribat ya da sarısıyla akı karıştırılıp pişirilmiş bir yumurta ya da yaşlanarak ölen insan bedeni gibi (Guillen, 2002: 175-176). Enerji ve sıcaklık değişimlerinin benzerliklerinden yola çıka bilim adamı, enerji değişiklikleri ve sıcaklık değişiklikleri üzerine düşünerek; ısının tersine çevrilebilir olmayan (ısı dönüşümlerinde akış her zaman sıcaktan soğuğa doğrudur, aksi bir akış söz konusu olamaz) davranışlarında meydana gelen değişikliklerde olduğu gibi enerjideki meydana gelen değişikliklerde tek yönlüdür sonucuna ulaşmıştır. Bulduğu yeni terim için ise mümkün olduğunca enerji sözcüğüne benzeyecek şekilde bilinçli olarak ENTROPİ terimini seçmiştir (Guillen, 2002: 211). Clausius bulduğu yeni yasa ile evrende var olan her şeyin tek yönlü davranarak, yaşlanıp sonunda öldüğünü açıklamıştır.

Clausius evrenin toplam entropisindeki net değişikliğin her zaman sıfırdan büyük olduğunu formülize etmiştir. Entropi’nin ilk tanımı 1865 yılında Clausius

tarafından aşağıdaki şekilde yapılmış olup bu tanıma Entropi’nin Clausius Formu denmektedir (Hocaoğlu, 2008: 26):

Burada S Entropi’ yi, Q Sistem’in Isı Muhteviyatı’ nı (Heat Content) ve T de Sistem’in Sıcaklığı’nı temsil etmektedir. Bu dönemde Gaz’ın çok küçük moleküllerden meydan geldiği ve Sıcaklık’ın da bu moleküllerin ortalama kinetik enerjileri olduğu henüz bilinmiyordu ve Carnot ve Clausius, “Termal Akışkanlar Teorisi” ne uygun olarak Isı’yı bir sistemden diğerine akan bir “akışkan” olarak kabul etmekteydiler. Bir istisna olarak sadece Thomson, Mekanik İşin Isı’ya dönüştürülebilmesi ile bağdaştırılamaması yüzünden bu fikri kabul edilemez olarak telakki etmiş görünmektedir. Entropi’ nin Clausius Formu’ na sadık kalarak, Entropi’den Entropi Değişimi’ ne şöyle geçilmektedir. Termodinamik denge halindeki bir sistemin belirli bir T sıcaklığında Q değerinde ∆Q gibi bir değişme olduğu takdirde S entropisinde de ∆S gibi bir değişme olacak ve bu suretle, sistemdeki Entropi Değişimi de şu şekilde ifade edilecektir (Hocaoğlu, 2008: 28):

Enerjinin bir halden başka bir hale her dönüştürülüşünde ‘belli bir cezanın ifa edildiğini’ termodinamiğin ikinci yasası yani entropi söylemektedir. Bu ceza, gelecekte aynı türden bir işin yürütülmesi için elde edilebilir enerji miktarındaki azalmadır. Enerjinin işe dönüştürülmesi için bir sistemin değişik parçaları içindeki enerji konsantrasyonlarında bir farklıcalık (ısı farkı) bulunması gerekmektedir. Enerji daha yüksek bir konsantrasyon seviyesinden daha düşük bir seviyeye (veya yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa) hareket ettiğinde iş görülmektedir. Daha önemli olan bir unsur, enerji bir seviyeden diğerine geçtiğinde, bir sonraki sefer işin yürütülebilmesi için daha az enerjinin bulunacağıdır (Rıfkın ve Howard, 2010: 39 ).

ve kitle iletişimi süreçlerinde de etkin bir parametre olarak kullanılacaktır. Enerji akışı, yönü, bir formdan başka bir forma dönüşmesi gibi kavramlar kitle iletişi araçlarının mesaj iletmelerine eşitlenmiştir. Kitle iletişim araçları tarafından kodlanan ve izler kitlelere iletilen mesaj ve bilgiler enerji akışı şeklinde yorumlanarak, mesaj ve bilgi içeriklerinin dönüşmesi, dönüştükten sonraki etki düzeyleri sosyal entropi kavramı ile açıklanacaktır.

1.2.1.1.Entropi ve “Düzensizlik”

Entropi, “Düzensizlik” in bir ölçüsüdür. Ancak, Entropi’ nin matematiksel olarak tanımlanmasındaki kolaylığa karşılık, kavramsal düzeyde tam olarak anlaşılmasını en fazla zorlaştıran da budur. Çünkü “düzensizlik” (disorder) kavramı, ekseriyetle farklı bağlamdaki içerikleriyle karıştırılmaktadır. Felsefede ve Eğitim felsefesinde “Yanlış Kavramlandırma” (Misconception) olarak adlandırılan bu yanlışlıklar kısaca şöyle özetlenebilir (Hocaoğlu, 2008: 30):

1.2.1.2. Entropik Düzensizlik ve Görsel Düzensizlik

Entropik Düzensizlik, bazen “görsel düzensizlik” olarak anlaşılmaktadır: Bir odanın dağınıklığı gibi. Şüphesiz, bu durum, fizik-bilimsel düzensizlikten radikal bir kopukluk içinde olmayıp, onunla içten bir bağlantıya sahiptir. Mesela; bir oda kendi başına bırakıldığı takdirde “doğal süreç” gereği dağınık olur; bu “entropik düzensizlik” tir ve burada entropi artışı vardır; ancak, aynı oda bir dış etken (mesela bir insan, hatta bir hayvan) tarafından dağınık hale getirilebilir ki, bu ise doğal olmayan, bir canlının, yani dış etkilere karşı maddi/mekanik değil, kognitif (bilinçli) veya instinktif (içgüdüsel) eylemlerinin sonucu olarak meydana gelen ve dışarıdan bir enerji sarf edilmek suretiyle bir müdahale ile sağlanmış ve entropik olmayan bir dağınıklıktır; bu durumda odada entropi artmaz, azalır, daha da doğrusu azaltılmış olur.

1.2.1.3. Entropik Düzensizlik ve Kaos

Entropik Düzensizlik bazen da “karmaşa, kargaşa, belirsizlik” anlamındaki

şekildedir; Grekçe olan bu kelimenin orijinal anlamı “derin, karanlık, ürpertici uçurum” (İng: Chasm), “cehennem, cehennem çukuru” (Türkçe: Tamu, İng.: Abyss; cehennem kelimesi de Arapça olup sözlük anlamı “korkutucu çukur” dur) olup, eş- anlamlısı “anarşi” dir [an-arche: düzensizlik, düzen yokluğu]; daha sonra eski Grek filozofları tarafından, Kainat’ ın ilk olarak yaratılmasından önceki “bilinemez kargaşa hali; bu haldeki ilksel (primordiyal) madde” anlamında kullanılmıştır. Bu haliyle Kaos (Chaos), orijin olarak “düzenli” demek olan ve bir terim olarak da Kainat anlamına gelen Kozmos’ un zıddıdır ve çok yakın zamana kadar da bu haliyle kullanılmıştır. Mesela Immanuel Kant, ilk olarak Kainat’ ın ve galaksi sistemlerinin yaratılışı ile ilgili olarak ortaya attığı ve bugün de bu konudaki teorilerin ilki ve referansı kabul edilen “Evrensel Doğa Tarihi Ve Gökler Kuramı” isimli eserinde de Kainat’ ın Kaos’ tan Kozmos’ a dönüştüğünü, teorisinin temeline koymuştur. Kaos kelimesi bugün de, fizik bilimi dışında, genellikle yine Grekçe’ deki ilk anlamına yakın şekilde kullanılmaktadır ve bu anlam, Entropik Düzensizlik ile ilgisi olan bir kavram olarak bazen karşımıza çıkmaktadır.

Entropi Yasası, tarihi ilerleme olarak görme fikrini yok etmektedir. Entropi Yasası, bilim ve teknolojinin daha düzenli bir dünya yaratacağı sanısını yıkmakta ve her konuda, Roma Kilisesi’nin Ortaçağ Hıristiyan dünya görüşünün yerine, Newton’un dünya makinesinin geçtiği zamanda olduğu kadar inandırıcı bir ikna gücüyle çağdaş dünya görüşünü aşmaktadır (Rıfkın ve Howard, 2010:12 ). Teknolojinin gelişen ve değişen yüzünün hızla dünyayı ve bireyleri yönlendirme gücüne karşılık entropi yasası sistematikte bir denge ve düzen aramaktadır. Sonlu olan sistemler ile bir döngü şeklinde ilerleyen sistemler arasında entropik düzey farklılıklarının anlaşılması için sistem üzerinde entropinin nasıl olduğunu açıklamakta fayda vardır.

1.2.1.4. Entropi ve Sistem

Zaman, tek yönlü bir doğru gibi geçmişten geleceğe doğru akmaktadır. Zamanın akış yönünü açıklamak için fizikçiler temel fizik kurallarına başvurmaktadır. Bunlardan biri termodinamik kurallarıdır. Termodinamiğin 2. yasası

doğada entropinin (doğada düzenden düzensizliğe geçme eğilimi, bu eğilim arttıkça düzensizlik çoğalır) arttığını söylemektedir. Bunun anlamı düzenden düzensizliğe doğru sürekli bir devinim olmasıdır. Elimizdeki cam bardağı yere atarsak düşer, kırılır; parçaları çevreye saçılır ve bu durumda entropi artmıştır. Doğanın düzensizliğe gitme eğiliminde olması zamanı da geriye gitmeyi olanaksız hale getiren nedenlerden biridir (Tok, 2007: 94). Doğayı ve dünyadaki canlı cansız her şeyi yönlendiren şey enerjidir. Doğa, canlı cansız tüm maddelere boyutlarına veya örgütlenme derecelerine uygun bir “hafıza” veya “bilgi” hazinesi vermiştir. Doğada her madde kendisinden daha küçük öğelerin kombinasyonundan oluşmaktadır ve her öğenin kendine has bir "bilgi veya hafıza" deposu vardır. Hayatın devam ettiği bütün çevreler, enerjiyle bağımlıdır. Hayatın sürdüğü çevreye devamlı bir enerji girişi ve çıkışı vardır. Çevreye giren enerji iş yapmada, büyüme ve gelişmede kullanılmaktadır. Enerjinin dönüşümü sırasında bir kısmı, entropi olarak dışarı salınmaktadır. Çevrede enerji kullanımı veya birim alandaki yoğunluğu arttıkça, çevreye yayılan kullanılamaz ısıda (entropide) artış göstermektedir. İşte gerçek kirliliği meydana getiren şey, çevrede kullanılan enerjinin tipi ve onun yoğunluğuna bağlı olarak ortaya çıkan latent ısı ve kirletici ajanların miktarıdır (Rıfkın ve Howard, 2010: 101 ). Fizik bilimi ve sosyal bilimlere uyarlanabilecek entropi kavramının temeli olan enerjiyi kullanma ve aktarma hayatın içinden bir kavram olarak ifade edilebilmektedir.

Entropi bir sistemdeki düzensizliğin ölçütü olarak da tanımlanabilmektedir. Entropi Shannon tarafından da değerlendirilmiştir ve hesabında verinin olasılık dağılımı kullanılmıştır. Düzgün bir olasılık dağılımına sahip olan verinin entropisi yüksek olmaktadır. Bununla birlikte düzensiz bir olasılık dağılımına sahip olan verinin entropisi ise düşük olmaktadır (Hocaoğlu, 2008: 26). Bir sistemde var olan özellikleri şu şekilde sıralamak mümkündür (Tok, 2007: 15);

*Bir sistem açık veya kapalı olabilir.

*Açık sistem yaşamak için dış çevreyle ilişki kurmalıdır: Bu, sistemin dinamik bir denge sağlaması için gereklidir.

*Her sistemde bir amaç veya amaçlar vardır: Her sosyal sistem belirli bir amaca ulaşmak için kurulmuştur ve sisteme hüviyetini kazandıran da budur.

*Sistemler çevre ile ilişki kurarlar.

*Sistemde geribildirim ilişkisi vardır: Sistem bu sayede eksikliklerini ve aksaklıklarını öğrenebilir.

*Sistemin kesin sınırları yoktur. Ancak, bir sistemin varlığından bahsedebilmek için onu dış çevreden ayıran sınırlarının olması gerekir. Organizasyon dış çevreden ayırt edilmelidir.

*Sistemin alt sistemleri vardır.

*Sistemde olumlu ve olumsuz “entropi” görülür: Bir sistemde faaliyetlerin bozulması, dengenin kaybolması ve sonunda sistemin durması yönünde bir eğilim vardır. Entropi, bu eğilimi ifade eder. Kapalı sistemler, entropinin etkisinde kalır. Enerji kaybındaki artış sonuçta sistemin ölümüne neden olur. Açık sistemler, bunun üstesinden gelebilme yeteneğine sahiptir.

Sistemin bu özellikleri göz önüne alınarak evrende birbirinden bağımsız bir sistem olmadığı söylenebilmektedir. Alt sistemlerin yapı ve işleyişi üst sistem tarafından düzenlenmektedir. Bu yapı ve işleyiş çalışmazsa terör, kargaşa, entropi meydana gelmektedir ve tersi durumda sinerji ortaya çıkmaktadır. Entropi, sistemlerin bozulma eğilimlerini ifade eden bir terimdir. Bozulan sistemin dengesini yeniden kurmak için gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir (olumsuz entropi). Aksi taktirde, sistem giderek dengesini yitirerek, karışıklık ve aksamalar artacak, faaliyetler anlamını yitirecek ve sistem tamamen duracaktır (Rıfkın ve Howard, 2010: 35 ). Sistemin denge ya da dengesizlik durumları ve bu durumlarda entropik düzeyin nasıl değiştiğini ifade eden bu tespit ve formulasyonlar çalışmanın ilerleyen kısımlarına ışık tutacak önemli ifadelerdir.

Simetrik sistemler düzenlidir ve entropisi düşüktür. Simetrik olmayan hal ise düzensizdir ve entropisi büyüktür. Termodinamiğin ikinci yasası uyarınca, entropisi büyük olan fazdan, entropisi küçük olan faza geçişi sağlamak için, dışarıdan sisteme enerji verilmelidir. İzole bir termodinamik sistemin ise toplam entropisi zaman içinde artma eğilimi göstererek, maksimum değere ulaşmaktadır. Bu kanun, fiziğe tersinmez olaylar düşüncesini getirmiştir. Bu kanuna göre fiziksel hadiselerde geri döndürülemez belirli bir eğilim vardır. Örneğin; bir bardak sıcak çay etrafına ısı vererek soğur ve çay hiç bir zaman verdiği ısıyı kendiliğinden toplayıp eski haline

gelmez. Yukarıdan serbest bırakılan bir top yerden sekip bırakıldığı yüksekliğe kadar çıkmayı başaramaz (Guillen, 2002: 178 ).

Sistemin açık sistem, kapalı ya da simetrik sistem olması gibi durumların tamamı sistemin denge ve entropisini belirleyen temel parametrelerdir. Kapalı sistemlerde enerji akışının olmaması ve sürecin entropisinin artması söz konusu iken açık sistemlerde durum tam tersidir. Açık sistemler enerji sürekli akış halinde olduğundan dengenin bozulması durumunda dışarıdan yapılan müdahaleler sayesinde entropi azalacak ve sistemin verimi daha yüksek olacaktır. Bu bağlamda kitle iletişim sürecinin bir döngü niteliğinde olması, bu süreci açık bir sistem haline getirmektedir. Çünkü iletişimde kaynak ve alıcı arasındaki enerji akışı başka bir deyişler mesaj alış verişi bir süreklilik içerisindedir. Sosyal entropi başlığı altında daha detaylı açıklamalarda bulunularak konunun derinliği ve anlaşılması sağlanacaktır.