Zamanın Yönü
Geçmişe geri dönmek olanaksızdır, çünkü zamanın bir akış yönü vardır. Bunun fiziksel olarak ifadesi de termodinamiğin ikinci yasası olarak bilinen kapalı bir sistemin entropisinin ancak artabileceği olgusudur. Termodinamik sistemler, bir taş parçası, bir bardak su ya da bir şişeye kapatılmış gaz gibi makroskopik sistemlerdir. Bunlar atom ya da moleküller gibi mikroskopik parçalardan oluşur. Maxwell ve Boltzmann gibi termodinamiğin konu aldığı makroskopik sistemlerin özelliklerini, Newton kuramına göre hareket eden mikroskopik parçacıkların toplam etkileri olarak yorumlamaya çalışan 19.yy’ın önde gelen fizikçilerinin karşılaştıkları önemli bir problem vardı: Newton kuramında hareketin geleceğe mi yoksa geçmişe mi yönelmiş olabileceğini ayırt etmek olanaksızdır. Bir ilk halden başlayarak Newton’un hareket denklemlerine göre gelişen bir sistem bir an için durdurulup bütün hızları tersine çevrilebildiği varsayılsa, sistemin bu kez geriye sarılan bir sinema şeridi gibi sonunda, en baştaki haline yeniden dönmesi gerekir. Bu noktadan çıkarak LordKelvin 1874’te ‘‘geri dönülememe çelişkisi” diye adlandırılan bir çelişkiye işaret etmişti. Bir tasan deneyi bu çelişkiyi ortaya koyabilir: Bir dizi keyfi ilk koşullara göre hazırlanmış bir şişe gazın entropisinin zamanla ulaşabileceği en büyük değere erişmesi beklenilsin ve entropinin böyle yüksek bir değere yaklaştığı zaman bir anda bütün gaz moleküllerinin hızlarının işaretleri ters çevrilsin. Şimdi bu hal ilk koşul olarak alınır ve Newton denklemlerine göre moleküllerin gelecekteki konumları ve hızları bulunursa sonuçta gazın ilk başta keyfi olarak seçilen entropisi az olan haline erişebilir. Lord Kelvin ve sonraları Boltzmann’a bu düşünceyi aktaran Loschmidt’egöre entropinin azalmasını sağlayabilen bu tasarı deneyden, entropinin yalnız artabileceği gözönünde bulundurulursa, gazların moleküllerden oluştuğunu varsayan kinetik kuramın yanlış olması gereği çıkıyordu. Boltzmann’ın bu itiraza karşı 1877’de verdiği ilk yanıt geri dönülememenin istatistiksel mekanik ile tarif edilen çok parçacıklı sistemlerin ilk koşullarından kaynaklandığıydı. Doğal olarak bu tasan deneyde olduğu gibi entropiyi bir süre azaltan ilk koşullar bulunabilirdi; ancak, daha uzun süre beklendiğinde entropi gene artacaktı. Bunun nedeni, en sonunda sistemin hallerinin büyük çoğunluğunun denge halleri olmasından kaynaklanıyordu. Makroskopik olarak entropinin anması ile ifade edilen geri dönüşün olanaksızlığı, mikroskopik düzeyde düzenin kaybolması anlamına geliyordu ve dışarıdan müdahale olmaksızın düzeni tekrar kurmak olanaksızdı. Boltzmann’m H-kuramı bu olguyu ifade eder.
H-kuramına diğer bir itiraz da 1890’da Poincare’nin ispat etmiş olduğu “tekrarlama” teoreminden kaynaklanmaktaydı. Poincare ve 1896’da Zermelo, bu kurama göre sonlu hacimde hareket eden ve belirli bir toplam enerjisi olan bir mekanik sistemin keyfi olarak seçilebilecek ilk koşullara geri döneceğinden, termodinamiğin kinetik kuramı gibi mekanik bir kuramla açıklanamayacağını savundular. Buna karşı Boltzmann, Poincare’nin tekrarlama kuramı ile H-kuramının birbirleriyle çelişkide olmadığını gösterdi; denge hali, tek bir konum değil, Maxwell-Boltzmann dağılımını sağlayan ve olasılığı sıfır olmayan bütün konumların dizişiydi, istatistiksel açıdan, yeterince beklenilirse, herhangi bir ilk hal yeniden oluşabilirdi; ancak bunun olasılığı o kadar küçüktü ki, çok uzun süre beklemek gerekiyordu.
Zamanın akış yönii entropinin anması ile tanımlanmaktadır. Boltzmann makroskopik sistemlerdeki geçmişe dönmeyi önleyen bu entropi amşının, mikroskopik düzeyde düzenin kaybolmasından kaynaklandığım gösterdi.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi