Her Tarafı, Tamamen Aynayla Kaplı Bir Odada Işık Yakarsak Ne Olur?

Bu tip bir soru, bir yerde Termodinamik'in 1. Yasası'nı ihlal etmeyi hedeflemektedir. Sorunun özünde şu yatar: Eğer ki bir hidroelektrik santralinden suyun akışı ile elektrik elde ediyorsak, pompayla akan suyu yukarı gönderip tekrar tekrar akıtsak sonsuz enerji elde edemez miyiz? İnsanlık, sınırsız enerjinin hayalini her zaman kurmuştur, buna dair bugüne kadar birçok yalan söylemiştir (YouTube'da bolca örneğini görebilirsiniz); ancak bu hayale hiçbir zaman ulaşamayacaktır. Bunun sebebi de temel fizik yasalarıdır. 

Ancak şimdilik bu yasaları görmezden gelelim ve başlıktaki soruya odaklanalım. Ola ki tamamen aynayla kaplı bir odada bir ışık yakacak olsak, ışık her yüzeyden sekeceği için sonsuza dek parlaklaşan bir oda mı elde ederiz? 

Eğer ki aynalar kusursuz yüzeylere sahip varsayarsak evet! Işık kaynağından çıkan fotonlar, aynalardan kusursuz bir şekilde yansıyacaktır ve soğurulmayacaktır. Işık kaynağı durmaksızın (en azından ömrü tükenene kadar) ışık üreteceği için, odadaki foton sayısı da zaman geçtikçe artacaktır. Oda giderek parlaklaşacak ve bir süre sonra berrak bir beyaz renge bürünecektir. 

Ancak bunun için sadece aynaların değil, ışık kaynağının da kusursuz olması gerekmektedir. Zira sorun sadece ışığın aynalardan kusursuz yansıtılabilmesi değil, foton sayısındaki artışla birlikte sıcaklığın da artacak olmasıdır. Isının ayna yüzeylerine zarar vermeyeceğini varsaysak bile, ışık kaynağının kendisini giderek ısıtacağı bir gerçektir. Buna bağlı olarak ışık kaynağı hızla ısınacak ve nihayetinde aşırı ısınma sonucu patlayacaktır. Dolayısıyla ışık kaynağının da aşırı dirençli bir şekilde imal edilmesi gerekecektir.

Gerçekte ise elbette böyle bir sistem yaratmak çok zordur. Birçok ayna, %90-95 verimlilik ile yansıtır; yani ışığın %5-10 civarı soğurulur. Dolayısıyla gerçekte bu sistem sonsuza kadar parlaklaşamayacaktır ve aynalar ile ışık kaynağının fotonları soğurma hızı ile ışık kaynağının foton üretme hızı arasında bir denge sağlanacaktır. Elbette tamamen aynalarla kaplı bir oda yine de epey parlak olacaktır; ancak bu parlaklık sonsuza kadar artamayacak ve ısı artışı dolayısıyla ışık kaynağının patlamasına kadar sürdürülebilecektir.

Bu oda ışık dengesine ulaştığında, ışık kaynağı birdenbire kapatılacak olursa aynalar ve ışık kaynağı, odadaki geriye kalan fotonları soğuracak ve oda epey hızlı bir şekilde karanlığa bürünecektir. Elbette, aynalar kusursuzsa ve ışık kaynağı da tamamen transparan ise fotonları soğuracak hiçbir yüzey olmadığı için oda sonsuza kadar aydınlık kalacaktır; ancak gerçek hayatta bu kusursuzluk imkansızdır. Ne var ki böyle bir şeyi gözlemeniz de mümkün olmayacaktır; zira gözlerinizin oda içerisindeki varlığı bile fotonların hızlıca soğurulması ve odanın kararması için yeterli olacaktır.

Peki, 1. yasaya geri dönecek olursak ve odaya bir de güneş paneli yerleştirsek, ışık kaynağından yayılan ve aynalardan yansıyan fotonlarla güneş panelini sonsuza kadar çalıştırıp, sonsuz enerji üretemez miyiz? Hayır. Çünkü yine, gerçek hayatta aynalar kusursuz değildir, ışık kaynakları tamamen transparan ve ısıya sonsuz dayanıklı değildir ve hepsinden önemlisi güneş panelleri %100 verimli değildir; aslına bakarsanız %10 civarında bir verimliliğe sahiptirler. Dolayısıyla aynalarınız ve ışık kaynağınız ideal olsa bile, her bir döngüde güneş panelinin %90 verimsiz olmasından ötürü o kadarlık bir enerji kaybıyla karşı karşıyasınız demektir. Bu nedenle enerji üretiminiz, ışık üretmek için harcadığınız enerjiye nazaran her zaman düşük olacaktır.

Görülebileceği üzere, Evren'in temel yasalarını ihlal etmek için "ideallik", yani "kusursuzluk" kavramına ihtiyaç duymaktayız. Evren'in kendisi de dahil Evren içerisindeki hiçbir şey kusursuz olmadığına göre, bu yasaların Evren dahilinde kırılması da imkansız gözükmektedir.