Entropi

Fizikte Entropi, bir sistemin mekanik işe çevrilemeyecek termal enerjisini temsil eden termodinamik terimidir. Çoğunlukla bir sistemdeki rastgelelik ve düzensizlik olarak tanımlanır ve istatistikten teolojiye birçok alanda yararlanılır. Sembolü S'dir.

Fizikte entropi

Sistemlerdeki düzensizlik arttıkça, entropi de artar. Bu durum da faydalı (iş yapabilir) enerji miktarını azaltır. Faydasız enerjiyi (entropi) arttırır.

Eğer bir sistem tamamı ile düzenli ise entropisi sıfır olabilir. Entropi, enerji gibi korunan bir özellik değildir. Bütün enerji değişimlerinde çevre ile sistemin entropi değişimlerinin toplamı daima pozitiftir. Bu da evrendeki toplam entropinin sürekli artmasına sebep olur. Bir sistemin -273.15 Centigrad derecede (0 Kelvin) entropisi sıfır olarak kabul edilir. Bu nokta referans noktası olarak alınır ve entropinin sıfır olduğu bu noktaya mutlak entropi denir ve termodinamiğin üçüncü yasası olarak ifade edilir. Evrenin sıcaklığı Big Bang'den günümüze dogru geldikce -273.15 Centigrad dereceye yaklaşma eğilimindedir.

Termodinamiğin ikinci yasasına göre entropi ile ilgili olarak şu bağıntı verilmiştir.

• dS=dQ/T (Buradaki q tersinir sistemler içindir. Tersinmez olaylar için q'yu tersinir q'ya dönüştürmek gerekir. Yani tersinir durumlarda entropi 0'a eşitken tersinmez durumlarda entropi 0'dan buyuktur. Ancak gerçek hayatta tersinir sistem yoktur, gerçek olan tersinmez işlemlerin ideallikten ne kadar uzak oladuğunu refere etmek için oluşturulmuş hayali bir işlemdir.)

Bundan başka S<0 olma durumu imkansızdır. Termodinamiğin ikinci yasasının değişik (ama eşdeğer) ifadelerinden birinde, izole bir sistemin entropisinin hiç bir zaman azalamayacağı belirtilir. "İzole" deyimi dışarıyla madde veya enerji alışverişinde bulunmayan sistem anlamına gelmektedir.

Klasik termodinamikte hacim, basınç, sıcaklık, enerji, ve entropi gibi kavramlar temel alınır. Diğer yandan termodinamik aynı zamanda istatistiksel kavramlar kullanılarak da ifade edilebilir. Mekanik (klasik veya kuantum) yasalarının istatistikle birleştirilerek kullanılması sayesinde geliştirilen "istatistiksel mekanik" veya "istatistiksel termodinamik", klasik termodinamiğin tarif ettiği ancak açıklayamadığı bazı olgulara derin açıklamalar getirmiştir. Bunlardan biri de entropi yasasıdır.

İstatistikte Entropi

Entropinin istatistik biliminde de ayrı bir tanımı vardır. Örneğin Boltzmann'ın ünlü denkleminde

• S = k log W

entropi, S, bir sistemin girebileceği mikroskopik durumların sayısı, W, yoluyla tanımlanır. Burada k Boltzmann sabitidir. Sözü edilen mikroskopik durumların tanımı ve sayılması ise, sistemi oluşturan atomları tarif eden temel mekanik yasalar kullanılarak yapılır.

Entropi yasasının zaman açısından tek taraflı niteliği ve gelecek ve geçmiş arasında ayrım yapması, onu fizikte bilinen tüm diğer yasalardan farklı kılar. (Yüksek enerji fiziğindeki muhtemel bir istisna dışında.) Doğal fiziksel olayların, insanların ve diğer canlıların kurdukları düzenlilikleri artırmak değil azaltmak eğiliminde olması (örneğin depremde binaların yıkılması) ve benzeri bir takım olgular, entropi yasasına onun bilimsel tanımını aşan anlamlar yüklenmesine önayak olmuştur. Dawkins, özellikle "The Blind Watchmaker" (Kör Saatçi ) adlı kitabında, bu eğilimin genelleştirilmiş bir biçimi ile biyolojik evrim arasındaki bağlantılardan sözeder. Reichenbach, Bohm, Feynman, Popper ve Grünbaum gibi bazı düşünürler entropi yasası ve zaman kavramı arasındaki ilişkiyi değişik yollardan açıklamaya çalıştılar.

Teoloji ve felsefede entropi

Entropi kanunu belki de insanların yer yüzünde keşfettikleri en büyük kanunlardan biridir. Bu kanun en güzel tariflerinden bir tanesi "Kainatta her şey, kendini minimum enerji ve maksimum düzensizliğe çekmek ister." şeklindedir. Aslına bakarsanız tanımdaki "maksimum düzensizlik" kavramı da bir "düşük enerji" eğilimini ifade eder, ancak kanunun biraz daha anlaşılabilir olması için güzel bir ilavedir. Yani aslında gerçek tanım şudur: "Kainatta her şey kendini minimum enerjiye çekmek ister." Bu kanun kainatın her yanında o kadar çok gözümüz önündedir ki örnekleri saymakla bitmez. Birkaç örnek verelim.

Ör 1 : Yukarıdan bırakılan bir taş, aşağı düşmek ister. Çünkü aşağı dediğimiz nokta, yukarı dediğimiz noktadan daha düşük bir enerji seviyesine sahiptir.

Ör 2 : Demir bir kaba sıkıştırılan bir gaz dışarı kendini atmak ister. Çünkü dış ortamdaki gazlar daha düzensizdir.

Ör 3 : Baskı ile kontrol altına alınan toplumlar o baskıyı kırmak isterler. Çünkü baskı onları bir düzene sokmak ister ancak toplum daha düzensiz olmak ister.

Budha düşüncesinde de bir entropi yaklaşımı vardır. Budha, "Bileşik olan heşeyin eninde sonunda çözüleceğini, dağılacağını" söyler. Budha'ya göre bu, evrensel bir yasadır ve istisnası yoktur. Entropi yasasındaki evrensel "düzensizliğe gidiş" olgusu, Budha düşüncesinde de yer almaktadır. Ayrıca Budha düşüncesince, bu düzensizliğin ardından yeniden düzenlilik geleceği öngörülmemiştir. Bu alan Batı düşüncesinde Kaos kuramları, Doğu düşüncesinde ise Tao açılımlarında ele alınır.

Bakınız

• Termodinamik
• Enerji
• Ekserji