Zaman entropinin bir sonucu mudur?

Merhaba.

Zamanın yönü ve doğası, hem fizik hem de felsefe tarihinde en tartışmalı konulardan biridir. Bu tartışmanın merkezinde yer alan temel sorulardan biri, zamanın akışının entropi artışının bir sonucu olup olmadığıdır. Özellikle modern fizikte “zamanın oku” kavramı, büyük ölçüde termodinamiğin ikinci yasası ile ilişkilendirilmiştir. Bu yasa, kapalı bir sistemde entropinin zamanla artma eğiliminde olduğunu söyler ve bu artış, doğadaki süreçlerin geri döndürülemezliğini açıklar.

Arthur Eddington, zamanın yönünü tanımlamak için ilk kez açık biçimde “entropi oku” kavramını kullanmış ve zamanın geleceğe doğru akıyor gibi algılanmasının, entropinin artış yönüyle çakıştığını ileri sürmüştür. Eddington’a göre, geçmiş ile gelecek arasındaki asimetrinin temel nedeni, doğanın entropi açısından düşük düzenlilikten yüksek düzensizliğe doğru evrilmesidir. Bu yaklaşım, zamanın kendisinin değil, zaman içinde gerçekleşen süreçlerin yönlü olduğunu ima eder. Zaman, bu bakış açısında, entropik süreçlerin bir göstergesi gibi görünür.

Bu düşünceyi istatistiksel mekanik düzeyinde ele alan önemli çalışmalardan biri Joel L. Lebowitz’e aittir. Lebowitz, Boltzmann entropisi üzerinden yaptığı analizlerde, zamanın yönlü algılanmasının mikroskobik yasaların kendisinden değil, başlangıç koşullarının düşük entropili olmasından kaynaklandığını savunur. Ona göre fizik yasaları zaman bakımından büyük ölçüde simetriktir; ancak evrenin başlangıçtaki düşük entropi durumu, süreçlerin geri döndürülemez biçimde ilerlemesine neden olur. Bu bağlamda zamanın oku, entropinin artışından türeyen istatistiksel bir özelliktir (Lebowitz, 1993).

Bu yaklaşım, zamanın entropinin bir “sonucu” olduğu fikrini güçlendirse de, bu ilişkinin tek yönlü ve basit olmadığını gösteren görüşler de mevcuttur. Carlo Rovelli, zamanın termodinamik okunu kabul etmekle birlikte, zamanın kendisinin entropiye indirgenemeyeceğini savunur. Rovelli’ye göre zaman, insanın ve gözlemcinin dünyayla kurduğu ilişkinin bir sonucudur. Entropi artışı, zamanın yönünü belirler; ancak zamanın varlığını açıklamaz. Başka bir deyişle, entropi zamanın neden aktığını değil, neden belirli bir yönde deneyimlendiğini açıklar (Rovelli, 2015).

Benzer şekilde Huw Price, zamanın termodinamik yorumuna eleştirel yaklaşır. Price’a göre, zamanın okunu yalnızca entropiye bağlamak, zamanın ontolojik statüsünü göz ardı etme riskini taşır. Entropi, zaman içinde tanımlanan bir niceliktir; dolayısıyla zamanın entropinin sonucu olduğunu söylemek, kavramsal bir döngü yaratabilir. Price, asıl sorunun neden evrenin düşük entropili bir başlangıç koşuluna sahip olduğu olduğunu vurgular. Bu soru yanıtlanmadan, zamanın doğasına dair açıklamaların eksik kalacağını savunur (Price, 1996).

Bu noktada önemli bir ayrım ortaya çıkar: Zamanın varlığı ile zamanın yönü aynı şey değildir. Modern fizik literatüründe yaygın kabul gören görüş, zamanın yönünün entropi artışıyla ilişkili olduğudur; ancak zamanın kendisinin entropiden “türediğini” söylemek daha tartışmalıdır. Entropi, zamanın asimetrisini açıklar; fakat zamanın ontolojik olarak ne olduğu sorusu, fiziksel yasaların ötesinde felsefi bir boyut taşır.

Sonuç olarak, “zaman entropinin bir sonucu mudur?” sorusuna verilebilecek en dengeli yanıt şudur: Zamanın yönü büyük ölçüde entropi artışıyla açıklanabilir; ancak zamanın kendisi entropinin basit bir ürünü değildir. Entropi, neden geçmişi hatırlayıp geleceği hatırlayamadığımızı, neden kırılan bir bardağın kendiliğinden eski hâline dönmediğini açıklar. Fakat zamanın neden var olduğu, neden deneyimlendiği ve neden bilinçle bu kadar derin bir bağ kurduğu soruları, yalnızca termodinamikle değil, kozmoloji ve felsefeyle birlikte ele alınmak zorundadır. Bu nedenle zaman, entropiyle derin biçimde ilişkili olsa da, ona indirgenemeyecek kadar karmaşık bir kavram olarak varlığını sürdürür.

Vakit ayırıp okuyacak herkese teşekkür ederim.

Entropi, en basit tanımıyla bir sistemdeki düzensizliğin veya rastgeleliğin ölçüsüdür. Termodinamiğin İkinci Yasası, izole bir sistemde toplam entropinin asla azalmayacağını, aksine her zaman artma eğiliminde olduğunu söyler.

Ludwig Boltzmann, entropiyi istatistiksel bir olasılık meselesi olarak tanımlamıştır. Bir sistemin alabileceği "mikro durumların" (parçacıkların dizilimi) sayısı ne kadar fazlaysa, o sistemin entropisi o kadar yüksektir. Örneğin, bir kadeh yere düşüp bin parçaya ayrıldığında, o parçaların rastgele dağılabileceği milyonlarca biçim vardır (yüksek entropi). Ancak o parçaların kendiliğinden birleşip kusursuz bir kadeh oluşturabileceği tek bir dizilim vardır (çok düşük entropi). Evren, istatistiksel olarak her zaman daha olası olan "düzensizliğe" doğru ilerler.

1927 yılında astrofizikçi Sir Arthur Eddington tarafından ortaya atılan "Zamanın Oku" kavramı, zamanın tek yönlülüğünü doğrudan entropiye bağlar. Eğer bir film şeridini izlerken zamanın tersine aktığını hemen anlıyorsanız (örneğin dumanın bacaya geri girmesi veya kırık bir vazonun masaya zıplaması gibi), aslında gördüğünüz şey entropinin azaldığı imkansız bir senaryodur.

Zamanın oku üç farklı şekilde karşımıza çıkar:

Termodinamik Ok: Entropinin arttığı yön.

Psikolojik Ok: Zamanın geçtiğini hissettiğimiz, anılarımızın biriktiği yön.

Kozmolojik Ok: Evrenin genişlediği yön.

Fizikçilerin çoğu, psikolojik ve kozmolojik oklarımızın temelinde termodinamik okun yattığını savunur. Anılarımızı kaydedebilmemiz için beynimizde bilgi işlenmesi gerekir ve bu süreç enerji harcayarak çevreye ısı (ve dolayısıyla entropi) yayar. Yani, geleceği değil de geçmişi hatırlıyor olmamızın sebebi, bilginin oluşması için entropinin artması gerektiğidir.

Eğer entropi zamanla artıyorsa, mantıksal olarak zamanın en başında (Büyük Patlama anında) entropinin çok düşük olması gerekir. Buna "Geçmiş Hipotezi" denir. Evren, muazzam derecede düzenli ve düşük entropili bir noktadan başlamıştır. 13.8 milyar yıldır süregelen bu artış, yıldızların oluşumundan yaşamın ortaya çıkışına kadar her şeye enerji sağlar. Ancak bu aynı zamanda evrenin sonuna dair bir ipucu verir: Isı Ölümü. Tüm evren maksimum entropiye ulaştığında, artık enerji akışı duracak ve "zaman" kavramı (değişim olmadığı için) anlamını yitirecektir.

Zamanın bir sonuç olup olmadığı sorusu burada kritikleşir. İki temel görüş vardır:

Zaman Bir Illüzyondur: "Blok Evren" modeline göre geçmiş, şimdi ve gelecek aynı anda mevcuttur. Entropi sadece bizim bu blok içindeki yönümüzü belirleyen bir pusuladır. Zamanın kendisi temel bir boyuttur; entropi ise sadece bu boyuttaki "akış hissini" yaratır.

Zaman Bir Ortaya Çıkıştır (Emergent Property): Bazı modern fizikçilere göre zaman, daha temel kuantum etkileşimlerinden veya entropik değişimlerden türeyen bir olgudur. Yani entropi artmasaydı, "zaman" diye bir kavramdan söz etmek mümkün olmayabilirdi.

Bu konu modern fiziğin ve felsefenin en derin meselelerinden biri olan "Zamanın Oku" (Arrow of Time) kavramıyla doğrudan örtüşüyor. Kurulan mantık Termodinamiğin İkinci Yasası'nın bir sonucudur ve fizikçilerin büyük bir kısmı bu konuda sizinle hemfikirdir.

Evet, zamanın "akışını" ve olayların birbirini izleme sırasını doğrudan entropiye bağlayabiliriz. Entropi değişimi durduğunda, zamanın bir boyutu olsa bile, o boyutun içinde "hareket" veya "ilerleme" algısı tamamen yok olacaktır.