''Termodinamik ve aşk komik bir konudur. İlk defa öğrendiğinizde, ne olduğunu anlamazsınız bile. İkinci defa üzerinden geçtiğinizde, bir-iki nokta hariç anladığınızı düşünürsünüz. Üçüncü defa baktığınızda ise anlamadığınızı bilirsiniz ama o zamana kadar konuya alıştığınız için bu sizi o kadar rahatsız etmez.”

Arnold Sommerfeld

Soru: Fiziğin bir ilkesi insanı anlatabilir mi? Aşkı anlata­bilir mi? Termodinamik bize yön verebilir mi?

Termodinamiğin ikinci yasası der ki termal bir süreçte bir işi ve verilen iç enerjiyi geri döndürmek imkânsızdır. Sonsuz bir döngü yok­tur. Biliyoruz, biraz karışık oldu. O nedenle daha kolay anlatabilmek amacıyla şöyle bir örnek verelim. Mesela bir kitap düşünün. Kitap sayfalarıyla birlikte ne kadar da dü­zenli görünüyor değil mi? Bu kitabı parçaladığımızı düşünelim. Ya top­laması? İşte bu kitabı eski haline getirmek için parçalarken harca­dığımız enerjiden daha fazla enerji kullanmamız gerekli.

Şimdi bundan sonra bu görüşü baz alarak insanı ve aşkı yorumla­yacağız. Bir fizik prensibi üzerin­den insanın üzerine gideceğiz. Onu anlamaya çalışacağız. Orada ilişki­yi, düzeni, tekrarı, tutkuyu, ihaneti, yeniden bir araya gelmeyi, aşkı ve evlilikleri bulabiliriz diye düşünü­yoruz. Bu bir düşünce deneyi. Ya­zında “Maxwell'in Cini” olarak ge­çiyor.

Düşünce deneylerini çoğumuz biliriz. Düşünce deneylerinin asıl amacı deneyin muhtemel olan so­nuçlarını önceden kestirebilmek­tir. James Clerk Maxwell’in deneyi de termodinamiğin ikinci yasasına tepki olarak doğmuştur. Termodi­namiğin ikinci yasası çok basittir: Yüksek sıcaklıktaki cisimler, iliş­ki halinde oldukları düşük sıcak­lıktaki cisimleri ısıtabilirler ama düşük sıcaklıktaki cisimler, kendi­lerinden daha düşük sıcaklıktaki cisimleri ısıtamazlar. Eş sıcaklıkta­ki cisimler de bu dengelerini, dış bir etken olmadıkça sonsuza dek ko­rurlar. Mesela masanın üzerine bı­raktığınız bir fincan ılık çayın kendi kendine kaynamasını düşünemez­siniz.

Termodinamik açısından ba­karsak istatistiksel fiziğin “Ben bu­ranın şahıyım” dediği yerdir burası. Mekânın içerisindeki her taneciği hesaba alan istatistiksel fizik denk­lemleriyle hareket ederseniz, çayın sıcaklığının artacağı durumu ma­tematiksel olarak hesaplayabilir­siniz. Lakin hesaplayacağımız de­ğerin gerçekte bir anlamı olmaya­caktır. Bu imkânsızdır, çünkü bunu sağlayacak olasılık değeri yalnız bir insan ömründe değil, evrenin öm­ründe dahi gözlenmesine imkân olamayacak kadar zerre olacaktır.

O halde, oda sıcaklığındaki yeni hazırlanmış bir çayın sıcaklığı as­la artmayacak, hava ile çay arasın­da ısıl denge sağlanana kadar sıcak­lık daima azalacaktır. Ne demiştik: “Yüksek sıcaklıktaki cisimler, ilişki halinde oldukları düşük sıcaklıkta­ki cisimleri ısıtabilirler ama düşük sıcaklıktaki cisimler, kendilerin­den daha düşük sıcaklıktaki cisim­leri ısıtamazlar.”

Tıpkı aşk gibi, değil mi? Taraflar­dan biri deli gibi âşıksa, ısısı diğe­rine yeter mi? İkisi de aynı oranda ısınır mı? Bir tutku diğerini çeker mi? Evliliği ya da uzun ilişkileri ter­modinamiğin ikinci yasası ile bağ­lantılandırmak istersek şöyle ifa­de edebiliriz: Evlilik kapalı enerji sistemleri gibi düşünülebilir. Kapa­lı sistemlerde sistemin devamlılığı isteniyorsa sistem aleyhine bir şey yapmamak yetmez, lehine bir şey­ler yapmak gerekir.

Bir başka deyiş­le evliliğinizin iyi gitmesi için hiç­bir şey yapmıyorsanız evliliğinizde hiçbir şeyi kötü yapmasanız da ev­liliğiniz kötüye gidecektir! Çünkü evlilik aracı kendi kendine gitmez, ona emek vererek anlamlı bir yol­culuğa dönüştürmek gerekir. Bel­ki de bu yüzden “Seninle evlendim ya… Daha ne bekliyorsun?” sorusu ya da cümlesi, kimsenin hoşuna git­mez.

Aslında sözünü ettiğimiz, ter­modinamiğin ikinci yasasının bir sorgulaması olan Maxwell’in Cini isimli bir düşünce deneyi. İskoç fi­zikçi James Clerk Maxwell, nam-ı diğer Maxwell, 1867’de, termodina­miğin ikinci yasasının geçerliliği­ni sorgulamak amacıyla bir düşün­ce deneyi ortaya koymuştur. De­ney şöyledir: Bir oda hayal edin ve o odaya üstten bakın. Bu oda dik­dörtgen ve aralarında sadece bir ka­pıyla iki odaya bölünen bir yer. Ter­modinamiğin ikinci yasasına göre aradaki kapıyı istediğimiz kadar açıp kapayalım, özdeş sıcaklıktaki odalar arasında ısı alışverişi olmaz. Maxwell, “Bu böyle olmak zorunda mı?” diye sorar ve bir kurgu orta­ya koyar.

Bu kurguda kapının başında bir cin durur. Bu, Maxwell’in Cini adlı varsayımsal bir yaratıktır (cin adı sonradan eklenmiş, Maxwell’in kastettiği şey sadece “zeki bir yara­tık”). Bu cinin görevi her iki odada­ki gaz moleküllerini gözlemlemek. A odasından kapıya doğru yüksek bir hızla gelen bir molekül gördü­ğünde kapıyı açacak ve bu molekü­lün B odasına girmesini sağlaya­cak, ardından da kapıyı hemen ka­patacak. Aynı şekilde, B odasından kapıya doğru düşük bir hızla gelen molekülü gördüğü anda da kapıyı açacak ve A odasına girmesini sağ­layıp hemen kapıyı kapatacak.

Cin, işleme bu şekilde devam edecek ve bütün hızlı moleküllerin B odasına, bütün yavaş moleküllerin A odası­na girmesini sağlayacak. Peki, böy­le bir durumda zamanla ne olur? B odasında moleküllerin ortalama hızı artar, A odasındaki molekülle­rin ise ortalama hızı azalır. Bir mo­lekül ne kadar çok hızlanırsa kine­tik enerjisi ve ısısı o kadar çok artar. Termodinamiğin ikinci kanunu; bir sistemin (düzensizlik olan entropi­sinin) zamanla azalmayacağını be­lirtir.

Maxwell “cin”in iki gaz odası ara­sında bir kapıyı açıp........

© Dünya