Zamanın İki Tanımı Olduğunu ve Bu Tanımların Birbiriyle Çeliştiğini Biliyor muydunuz?

Günlük yaşamlarımızda çoğumuz zamanı kesin bir şey olarak deneyimleriz, tüm gözlemcilerin üzerinde anlaşabileceği ölçülebilir bir hızla doğru yöne sürekli hareket eden bir olgu. Ancak, iki gözlemci her birinin bir saniye olarak algıladığını karşılaştırdığında, her zaman aynı görüşte olmazlar. Bu durum, yalnızca 20. yüzyılın başlarında Einstein'ın görecelik teorisinin ortaya çıkmasıyla açıklanabildi. Şaşırtıcı olan ise, uzun süredir temel ve evrensel kabul edilen zamanın aslında göreli olmasıdır. Bu, farklı hızlarda veya farklı yönlerde hareket eden gözlemcilerin zamanın akışını farklı algılayacakları anlamına gelir. İki olayın eşzamanlı mı gerçekleştiği veya birinin diğerinden önce mi olduğu tamamen gözlemcinin bakış açısına bağlıdır.

Zamanın Oku:

Zaman ne kadar gizemli olursa olsun, tüm gözlemcilerin üzerinde anlaştığı bazı gerçekler vardır. Bunlardan belki de en temel ve muhtemelen en kafa karıştırıcı olanı, herkesin, atıl referans çerçevesinde, zamanın her zaman aynı hızda ileriye doğru hareket ettiğini görmesidir: saniyede bir saniye. Bu, "zamanın oku" veya daha özel olarak bizim algısal zaman okumuz olarak bilinir. Bunu bu şekilde deneyimlememizin nedenleri hakkında birçok fikir vardır, bunlardan biri de bildiğimiz diğer tek zaman okudur: termodinamik zaman oku.

Tek Yön:

Etrafımızda ne olursa olsun her geçen an, en temel ve sıradan zaman yolculuğu şeklinde bir deneyim yaşarız: geleceğe doğru ilerlerken zamanın yavaş geçişi. Geçen her an zamanın baskın yönünde yayılmaya devam ettiğini, sabit hızını koruduğunu, ne olursa olsun her bir zaman diliminde uygun bir mesafe kat ettiğini görürüz. Herhangi bir zamanda ve herhangi bir koşulda zaman durmaz veya geri gitmez; sadece geleceğe doğru ilerleyebilir. Başka bir deyişle, evrenimizdeki her şey için zamanın oku her zaman ileriye doğru yönelir. Ancak bu, temel fizik içerisinde bir bilmece olarak kalır, çünkü bu davranışına dair bir açıklama yoktur. Doğa yasaları, çok az istisna dışında, tamamen zaman simetriktir. Newton'dan Einstein'a kadar, gerçekliği yöneten denklemler zamanın akışına yönelik tercihli bir yön göstermez. Örneğin, üç boyutlu uzayımızda "geriye" ve "ileriye" doğru hareket edebiliriz. Ama bir şekilde, zaman farklıdır.

Entropi:

Bütün bunları göz önüne aldığımızda, zamanın okunu nereden alırız? Birçok kişiye göre, zamanın oku olarak algıladığımız şey ile genellikle fiziksel bir sistemdeki "düzensizlik ölçüsü" olarak bilinen entropi adı verilen bir nicelik arasında önerilen bir bağlantı var gibi görünmektedir. Entropi söz konusu olduğunda aslında iki daha kesin tanım vardır: ilki, sistemin durumunun (nicelik) düzenlemelerinin sayısı olarak kabul eder. Sistemi aynı şekilde tutarken nasıl düzenleyeceğinize dair daha fazla seçeneğiniz varsa, daha az seçenek olduğu duruma göre daha yüksek entropiniz var demektir. Örneğin, bir "sıcak" tarafı ve bir "soğuk" tarafı olan, bir bariyerle ayrılmış bir kutu, bariyer kaldırıldıktan sonra iyi karıştırılmış elemanlara sahip bir kutudan daha az entropiye sahiptir.

Zaman ve Entropi Arasındaki İlişki:

Entropiyi tartıştığımızda, termodinamiğin yasalarını dikkate almamız gerekir. Özellikle ikinci yasa kritik öneme sahiptir, çünkü kapalı ve izole sistemlerin entropisinin -dış çevreyle madde veya enerji alışverişi yapmayan sistemler- zamanla sadece artabileceğini veya aynı kalabileceğini belirtir; asla azalmaz. Evren neredeyse tamamen kapalı ve izole olduğundan (bu yaklaşım çoğu uygulama için mükemmel şekilde çalışır), evrenin tümünün entropisi zamanla artmalıdır. Fizikte zaman için tercihli bir yön gösteren bilinen tek yasa budur.

Bu, zamanı bu şekilde deneyimlememizin sadece termodinamiğin ikinci yasası yüzünden olduğu anlamına mı geliyor? Eğer öyleyse, bu zamanda ok ve entropi arasında derin bir bağ olduğunu önerir. Hayali zaman oku her zaman ileriye doğru hareket ederse, sistem içerisindeki entropide ne olursa olsun, önerilen bağlantı geçerli olmazdı. Ancak, çoğu sistemdeki entropi akışını tersine çevirmek, yapılması söylenenden daha zordur; bir yumurtayı kolayca kırıp pişirebiliriz, ancak pişmiş bir yumurtayı orijinal durumuna döndürmek ve bileşenlerini ayırmak o kadar kolay değildir. Benzer şekilde, şekeri ve kremayı kahveye karıştırdığımızda, karışımın homojenliği bileşenlerinden ayırmaktan çok daha kolaydır. Her iki örnekte de, nihai durumun entropisi başlangıç durumundan daha yüksektir. Bu yüzden pratikte, entropinin tersi kendiliğinden hiç gerçekleşmez. Bu, muhtemelen entropi arttıkça ileriye yönelen termodinamik zaman okunu belirler.

Doğa, kremalı kahve karıştırmak veya yumurta kırmak ve pişirmek gibi örneklerle doludur: fiziksel olarak "geri dönüşsüz reaksiyonlar" olarak adlandırdığımız şeyler. Bir buz küpünü sıcak meyve suyuna attığınızda, buz erir ve buz eklenmeden önceki sıcaklıktan daha düşük, tekdüze bir sıcaklıkta soğuk meyve suyu elde edilir. Ancak, bu soğuyan suyun kendi kendine sıcak meyve suyuna ve bir buz küpüne ayrışması imkansızdır; bu, termodinamiğin ikinci yasası tarafından yasaklanmıştır. Bu, termodinamiğin yasalarının evrenden zamanla çekip çıkardığı bir maliyettir: kapalı ve izole bir sistemin toplam entropisi asla azalmaz.