Katı ve sert bir elementi kırdığımız zaman neden yeniden birleştiremiyoruz?

Birşeyin teorik mümkünlüğü ile pratikteki zorlukları ayrı ayrı şeylerdir. Kırılan bir camı teknolojiniz çok çok yüksek olsa tekrar bir araya getirebilirsiniz. Buna bir engel yoktur. Çok zahmetli ve zor bir şey de olsa bu imkansız değildir. Bu nedenle bu bir araya getirişi imkansız görenler bu konuda yanlış düşünüyor ve mümkün olan bir şeyi imkansız algılıyorlar. Yani zahmeti çok veya zor olan şeyi kendi gündelik düşüncelerini mutlak kabul edip böyle algıladıkları için bu kesinlikle olamaz diyorlar. Bu da düşünce biçimi olarak esasen ciddi sorunlu ve farkındalıksız bir düşünce biçimidir. Evrende nelerin mümkün olduğunu bizim teknolojimiz belirlemez. Bu konu öyle bir durumdadır ki Arthur c. Clarkenin dediği gibi yeterince gelişmiş bir teknoloji sihirden ayırt edilemez. Bu nedenle bizim sihir gibi asla olmaz dediğimiz şeyler bile evrenin mümkünlüğü içinde olabilir. Bu nedenle evreni tanıyıp buna göre nelerin mümkün olabileceğini kendi teknolojik sınırlarımızın ötesinde düşünebilmemiz gerek ve buna göre imkan ve imkansızlık değerlendirmesi yapmak gerek.

Konunun diğer yönüne gelirsek siz o camı tekrar birleştirseniz bile o cam aynı cam olmaz. Çünkü siz onu tamir ederken de zaman akmaya ve entropi yükselmeye devam eder evrende. Çünkü herşey zamanda hareket halinde. Bu nedenle kırılma dökülme gibi şeyler temelde entropi tanımında kullanılsa da asıl evrendeki entopi zamanın akmasıyla ortaya çıkan daha derin ve 'sesiz' bir değişkenliktir. Ayrıca dağılan toplar gibi entopi tanımı bu açıdan pratik bir tanım olsa da teknik bir tanım değildir. Topların durumunu özel seçen biziz ve bu nedenle buna düşük entropi diyen de biziz. Oysa bir top (yani atomlardan oluşan her cisim örneğin bir gezegen) evren bakımından son derece düşük entropidedir. Nedeni de bu top evrenin yukarıda bahsettiğim sessiz ve derin entropisine son derece dirençlidir. Belki milyon veya milyar yılda bu derin entropiye karşı direnci bitecek ve dağılacaktır. Dolayısıyla çoğu zaman yapılan dağılan toplar gibi entropi tanımlamaları veya örnekleri evrensel çapta esasen yanlıştır ve sadece pratikte ve seçimsel mantığımızla anlamlıdır. Örneğin sıralı bir kitap sayfasına göre dağınık sayfalar bizim bilinçimize göre son derece düşük entropidedir. Çünkü kitap sayfalarının atıldığında sıralı gelme ihtimali son derece düşüktür. Oysa kitap sayfalarının sıralı olmasındaki anlam sadece bizim için tanımlı ve anlamlıdır. Bunun dışında kitap sayfalarının şu veya bu şekilde karışık sıralı olması ile sıralı olmasının hiç bir farkı yoktur. Burada dağınık toplar içinde aynı durum geçerli. Bu nedenle Evren çapında entropi dediğimizde topların durumundan ziyade tek tek topları hatta atomları kriter almamız gerek. Topların bizim dağınık dediğimiz hali de esasen bu nedenle topların varlığından dolayı son derece düşük entropidedir. Bir yapbozun her parçası düşük entorpide iken yapbozun dağınık ve karmaşık parçalarının düşük entropi içermediğini söylemek doğru olmaz. Evren boyutunda entropi tanımını esas alırsak bu böyledir. Atom boyutunda ele alırsak evrende maddenin ortaya çıkışı bile inanılmaz bir düzenliliktedir. Evren son derece hassas ayarlara bağlı olarak vardır ve varlığını devam ettirmektedir içindeki herşey de son derece hassas bu ayarlarla var olmuştur. Çoklu sonsuz evren teorileri geçersiz ise evrenin tesadüfen var olma olasılığı bu nedenle yoktur.

Eğer kopan yüzeylerdeki atomlar hiç boşluk olmadan mükemmel bir düzlem olarak birbirleriyle örtüşebilseydi bunu yapmak çok kolay olurdu.

Termodinamik kısmına zaten yukarıda değinilmiş, entropinin sebep olduğu bir takım pratik nedenlere değinmek istiyorum:

Bildiğimiz kadarıyla hiçbir cisim mükemmel (hiç boşluk ve yabancı atom olmayan) bir atom dizilimine (kristal kafes) sahip değil. Üretebildiğimiz en saf şeylerden biri olan silikon wafer'larda bile 9N tabir edilen 99.9999999% saflığa ulaşabiliyoruz. Oysa ki günlük hayatta kullandığımız malzemelerin hepsi birden çok çeşit atomdan meydana gelir ve yapılarında atomik boşluklar barındırır. Bu nedenle kırılma yüzeyleri her zaman (atomik olarak) pürüzlüdür.

Bununla birlikte atomlar birbirinden ayrıldığı zaman rahat durmayı pek sevmezler ve etrafındaki diğer atom ve moleküllerle kimyasal veya fiziksel bağ kurarlar. Bu yüzden birbirinden ayrılan iki yüzeyin arasında her zaman yabancı atomlar yer alır ve bu iki yüzeyin birbirine tutunmasını engeller.

Günlük hayatta, çok düz yüzeyli iki cismin (CD, cam, çay tabağı vs.) birbirine yapıştığını hepimiz tecrübe etmişizdir. Bu iki cismin atomları fiziksel olarak bağlanırlar (kohezyon). Vakum ortamında arada hava molekülleri olmadığı için bu etki çok daha kuvvetli olacaktır (youtube'da deneyleri bulabilirsiniz).

Şimdi gelelim sorunuzun son kısmına. Bir cismi kırmak için harcadığımız enerji, takdir edersiniz ki bunları yan yana koyduğumuz zaman yaptığımız işten oldukça azdır. Dolayısıyla henüz daha termodinamiğin 1. yasasını bile sağlayamadık, mesela sisteme biraz ısı vererek bu dengeyi kurup atomların yeniden kimyasal bağ yapmasını sağlayabiliriz.

Yüksek sıcaklıkta eriyen malzemeleri (seramikler, tungsten, grafit vb.) üretmek için sinterleme (sintering) yöntemi kullanılır. Temel olarak: Üretmek istediğimiz malzemeler toz olarak, çoğu zaman bir bağlayıcı ile birlikte şekillendirip preslenerek yüksek sıcaklıkta bekletildiğinde bu partiküller erime sıcaklığının çok altında, hâlâ katı fazda difüzyon yoluyla taşınarak birbirleriyle bağlanırlar.

Örneğin kırılmış seramik bir vazoyu çok dikkatli bir şekilde bir araya getirip mümkün olduğunca yüzeyleri birbirine bastırarak sıkıştırıp yüksek sıcaklığa maruz bıraksak bile atomlar arasındaki mesafe o kadar fazladır ki bu parçaların kabul edilebilir bir şekilde (örneğin kendi ağırlığını taşıyacak kadar) birleşmesi bile çok çok uzun zaman alacaktır. Çünkü bu iki yüzey arasındaki büyük boşlukların yine difüzyon yoluyla dolması gerekir. Bu yüzden ya başka yöntemler kullanırız (eritmek veya yapıştırmak gibi) ya da birbirine bağlanacak yüzey alanlarını artırırız (sinterlemede olduğu gibi toz hale getirerek).