Yaşamın Yeni Bir Fizik Kuramı

Not: Yazının kaba bir özeti için en alltaki Reset’in Notu 3’e bakınız.

31 yaşındaki MIT profesörü Jeremy England, yaşamın başlangıcı ve evriminin temelinde yatan fiziksel kuramı keşfettiğine inanıyor.

31 yaşındaki MIT profesörü Jeremy England, yaşamın başlangıcı ve evriminin temelinde yatan fiziksel kuramı keşfettiğine inanıyor.

Yazan: Natalie Wolchover (Çeviren: Reset)

Yaşam Neden Var?

Yaygın hipoteze göre yaşam yıldırımın vurduğu ilkel bir çorbadan büyük bir şans eseri olarak ortaya çıktı. Şimdi, yeni bir teorimiz daha var. Eğer bu teori doğruysa yaşamın ortaya çıkmasının şansla hiç ilgisi yok. Bu yeni kuramı ortaya atan bilim adamına göre yaşamın başlangıcı ve evrimi doğanın temel yasalarının bir sonucu olarak ortaya çıkmış. Buna göre yaşamın ortaya çıkması ve gelişmesi “tepeden yuvarlanan bir taş kadar normal” bir süreç.

Fiziğin bakış açısından canlılarla cansız karbon atomu yığınları arasında sadece bir tane temel fark var: Canlı sistemler çevrelerinden topladıkları enerjiyi ısıya dönüştürmekte cansız sistemlere göre çok daha iyiler. 31 yaşındaki MIT profesörü Jeremy England, canlı sistemlerin bu yeteneğini açıkladığına inandığı yeni bir matematiksel formül türettiğini söylüyor. Temel fizik yasalarına dayanan bu formüle göre, atmosfer ya da su gibi bir ısı banyosu içinde bulunan karbon atomları, güneş gibi bir dış enerji kaynağının varlığında kendilerini yeniden organize ediyor ve giderek artan bir biçimde daha çok enerji kullanmaya başlıyor. Bunun anlamı, bazı özel koşullarda madde kaçınılmaz biçimde yaşamsal özellikler kazanıyor.

“Bir grup gelişgüzel atomla işe başlayıp, bu kitleyi yeterince uzun süre ışığa maruz bırakırsanız, ortaya bitkilerin çıkması kaçınılmaz olur,” diye özetliyor teorisini England.

Plagiomnium yosunu hücreleri içinde belirgin kloroplast organelleri. Yeşil renkli kloroplastlar güneş ışığından fotosentez yardımıyla enerji üretme yeteneğine sahiptirler.

Plagiomnium yosunu hücreleri içinde belirgin kloroplast organelleri. Yeşil renkli kloroplastlar güneş ışığından fotosentez yardımıyla enerji üretme yeteneğine sahiptirler.

England’ın kuramı Darwin’in doğal seçilim yoluyla evrim kuramını çürütmüyor, tersine onaylıyor. Darwin’in kuramı genler ve popülasyonlar aracılığıyla yaşamın iyi bir tanımını yapıyor. “Darwin’in görüşlerini yanlışlıyor falan değilim,” diyor England. “Tam tersine, fiziğin bakış açısından Darwin’in teorisini daha genel bir olgunun özel bir durumu olarak görmemiz gerektiğini söylüyorum.”

Geçenlerde yayınladığı makalesinde ayrıntılı bir şekilde anlattığı kuramını dünyanın çeşitli üniversitelerinde yaptığı konuşmalarla açıklıyor England. Tabi, kuramın bilim adamları arasında yeni bir tartışma yarattığını söylemeye gerek yok. Bunlardan kimileri kuramı zayıf bulurken, kimi de bunun bir devrim olduğunu söylüyor, bazıları ikisini de…

England’ın çalışmasını baştan beri gözlemleyen New York Üniversitesi fizik profesörü Alexander Grosberg’e göre “England çok önemli ve cesur bir adım” atmış. Grosberg’e göre bu çalışma yaşamın başlangıcını ve evrimini açıklamaya yönelik “büyük umudun” fiziki alt yapısını oluşturuyor.

“Jeremy karşılaştığım en parlak genç bilim adamı,” diyor biyofizikçi Attila Szabo (Ulusal Sağlık Enstitüleri Kimyasal Fizik Laboratuvarı.) Szabo, England ile kuramını anlattığı bir konferansta tanışmış. “England’ın fikirlerinin orjinalliği karşısında çarpıldım,” diyor.

Harvard Üniversitesinde Kimya, Kimyasal Biyoloji, Biyoloji ve Biyofizik profesörü Eugene Shakhnovich gibi bazıları ise ikna olmuş değiller. “Jeremy’nin fikirleri ilginç ve gelişme vaat ediyor. Ama şimdilik aşırı derecede tartışmalı, özellikle de yaşam olgusuna uygulandığında,” diyor Shakhnovich.

England’ın kuramsal çalışması genel olarak geçerli kabul ediliyor. Yorumu ise—özellikle yaşam gibi kimi doğal olguların ardında yatan itici güç olarak yorumlandığında—henüz kanıtlanmış değil. Ancak şimdiden bu kuramı laboratuvarda test etmeye hazırlananlar var.

“England kökten farklı bir yaklaşıma sahip,” diyor Harvard Üniversitesinden fizikçi Mara Prentiss. England’ın çalışmalarını duyduğunda hemen kuramı test etmeye hazırlanmaya başlamış. “Olguları açıklama konusunda England’ın kuramı muhteşem fikirler barındırıyor. Doğru ya da yanlış olabilir, ama kesinlikle test etmeye değer,” diyor.

Jeremy England ve arkadaşlarına ait bir bilgisayar simülasyonu bize viskoz bir sıvının içine yerleştirilmiş bir parçacık sisteminin gösteriyor. Simülasyonda turkuaz renkli parçacıklar titreşim yapan bir kuvvetin etkisi altında. Zamanla (yukarıdaki şekilden aşağıdakine doğru) uygulanan kuvvet parçacıkları birbiriyle daha çok bağ yapmaya zorluyor.

Jeremy England ve arkadaşlarına ait bir bilgisayar simülasyonu bize viskoz bir sıvının içine yerleştirilmiş bir parçacık sisteminin gösteriyor. Simülasyonda turkuaz renkli parçacıklar titreşim yapan bir kuvvetin etkisi altında. Zamanla (yukarıdaki şekilden aşağıdakine doğru) uygulanan kuvvet parçacıkları birbiriyle daha çok bağ yapmaya zorluyor.

England’ın kuramının temelinde yatan fikir termodinamiğin ikinci yasası olarak adlandırılıyor. Bu yasanın bir diğer adı da artan entropi yasası, ya da daha bilinen adıyla “zamanın oku.” Sıcak cisimler soğur, gazlar havada yayılır, çırpılan yumurtanın sarısı ile beyazı kendiliğinden ayrılmaz. Kısaca, zaman geçtikçe enerji yayılma eğilimi gösterir. Entropi enerjinin bu yayılma eğilimin bir ölçüsüdür ve bir sistemin parçacıkları arasında enerjinin ne derecede yayıldığını gösterir. Ayrıca entropi, parçacıkların uzaydaki yayılımının da bir ölçüsüdür. Entropi, olasılık yasalarının zorunlu bir sonucudur: Enerjinin yayılması, bir yerde toplanmasından daha olasıdır, çünkü yayılım için daha fazla yol vardır. Bu yolla, bir sistem içindeki parçacıklar hareket ederek etrafta dolaşırlar ve birbirleriyle etkileşirler. Bu durum olasılık yasalarından kaynaklanır. Sonuç olarak parçacıklar enerjinin uzay içinde iyice yayıldığı düzenlemeleri tercih ederler.  Nihayetinde her sistem eninde sonunda maksimum entropi denen bir duruma ulaşır. Bu durumdaki bir sistemin, enerjinin eş biçimli olarak yayıldığı yani “termodinamik denge” içinde olduğu söylenir. Bu ilkenin bir sonucu olarak bir fincan kahve ile içinde bulunduğu odanın sıcaklığı zamanla eşitlenir. Kahve ve oda kendi haline bırakıldığında bu sonucun geri dönüşü yoktur. Kahve asla kendiliğinden yeniden ısınmaz. (Oysa böyle olması için yeterli enerji sistemde mevcuttur.) Bir başka deyişle, sistemi oluşturan parçacıklar arasında enerjinin eşit olarak yayıldığı durumların sayısı, enerjinin bir yerde toplandığı durumların sayısından olağanüstü derecede fazladır. Kahvenin soğuması ve odanın bir miktar ısınması kaçınılmaz olur.

Her ne kadar “kapalı” ya da “izole” bir sistemin entropisi sürekli artmak zorundaysa da, “açık” bir sistemin entropisi düşük kalabilir. Bu durumda açık bir sistemin parçacıkları arasında düzensiz enerji dağılımı mümkün olur. Ancak bu durumda sistemi çevreleyen ortamda büyük bir entropi artışı gözlenir. 1944 yılında yayınladığı “Hayat Nedir?” adlı makalesinde Erwing Schrödinger canlıların böyle yapmak zorunda olduğunu iddia etmiştir. Örneğin bir bitki soğurduğu yoğun enerji içerikli güneş ışınlarını kullanarak şeker sentezler; bunun sonucunda enerjinin çok daha az konsantre biçimi olan kızıl ötesi ışıma yapar. Bitkinin yaptığı fotosentez evrenin toplam entropisini arttırır, çünkü güneş ışığındaki enerji harcanmaktadır. Görüldüğü gibi bir bitki evrenden çevresinden topladığı yoğun içerikli enerjiyi daha az yoğun içerikli bir başka enerji türüne dönüştürmekte, bu arada kendi içyapısındaki düzeni koruyarak, çürümekten kurtulmaktadır. Yani, entropi kanununa aykırı olarak bitkinin çürümemesi evrenin bir bütün olarak entropisinin artması pahasına gerçekleşir.

Yaşam termodinamiğin ikinci yasasını ihlal etmez. Ancak son zamanlara dek, fizikçiler termodinamik yasalarının nasıl olup da yaşamı ortaya çıkmaya zorladığını açıklayamıyorlardı.  Schrödinger’in zamanında termodinamik denklemleri yalnızca denge durumundaki kapalı sistemler için çözülmüştü. 1960larda, Belçikalı fizikçi Ilya Prigogine zayıf bir dışsal bir enerji kaynağının etkisi altındaki açık sistemlerin davranışlarının tahmin edilmesi konusunda ilerleme kaydetti. Prigogine bu çalışmasıyla 1977 Nobel Kimya Ödülünü kazandı. Ancak yine de denge noktasından çok uzakta bulunan, dış ortamla bağlantılı ve güçlü bir enerji kaynağının etkisi altındaki sistemlerin davranışı öngörülemiyordu.

Şimdi Maryland Üniversitesinde bulunan Chris Jarzynski ve Lawrance Berkeley Ulusal Laboratuvarında bulunan Gavin Crooks’un çalışmaları sayesinde 1990’lı yıllarda bu durum değişti. Jarzynski ve Crooks’a göre bir fincan kahvenin soğuması gibi bir termodinamik süreçte üretilen entropi basit bir oranlamaya göre hesaplanır: Atomların bu sürece katılması olasılığı bölü atomların ters sürece katılmaları olasılığı (yani, atomların kendiliğinden kahveyi ısıtacak şekilde düzenlenmeleri olasılığı.) Entropi üretimi arttıkça bu oran da sayısal olarak büyür ve sistemin davranışı daha da “geri döndürülemez” hale gelir. Basit ama güçlü olan bu formül prensipte ne kadar hızlı gerçekleşirse gerçeklesin ya da dengeden ne kadar uzak olursa olsun her türlü termodinamik sürece uygulanabilir.  “Denge durumundan uzak sistemleri modelleyen istatistiksel mekanik bilgimiz büyük oranda ilerledi,” diyor Grosberg. Hem Biyokimya hem de Fizik eğitimi alan England, MIT’de iki yıl önce kurduğu kendi laboratuvarında bu yeni istatistiksel fizik ilkelerini biyolojiye uygulamaya karar verdi.

England; Jarzynski ve Crook’un formülasyonunu kullanarak termodinamiğin ikinci yasasının yeni bir genellemesini türetti. Bu genelleme bazı özelliklere sahip sistemleri de içeriyordu: Bu sistemler kuvvetli dışsal elektromanyetik enerji kaynaklarına sahip olabilir ve çevresel bir ısı banyosu içinde bulunabilirlerdi. Bütün yaşayan sistemler bu iki özelliğe sahiptir. England böyle sistemlerin zaman içinde “geri döndürülemezlikleri” arttıkça nasıl evrimleşeceğini incelemeye karar verdi. “Çevresel enerji kaynaklarından daha çok enerji toplayıp daha çok harcayan sistemlerin evrim sonucu ortaya çıkmasının çok daha olası olduğunu formüle bakarak kolayca söyleyebiliriz,” diyor England. Bu durum sezgilerimize de uygundur: Parçacıklar dışsal enerji kaynağı ile rezonans halinde olduklarında daha çok enerji kullanırlar (harcarlar); ya da şöyle diyebiliriz, parçacıklar kendilerini iten kuvvetle aynı yönde hareket etmeye zıt yönde harekete göre daha meyillidirler.

“Buna göre, okyanus ya da atmosfer gibi belli bir ısıya sahip dışsal bir banyo içinde bulunan atom kümeleri çevrelerindeki mekanik, elektromanyetik ya da kimyasal kaynaklarla daha iyi bir şekilde rezonansa girmek zorunda kalırlar,” diye özetliyor England.

Kendi kendini kopyalayan Küre Kümeleri: Harvard’da yürütülen yeni bir araştıma, mikroküre yüzeylerini içeren bir sistemin kendi kendine belirli bir yapıyı oluşturabileceği (mesela kırmızı renkli politetrahedron gibi) ve bu yapıların komşu küreleri de aynı yapıyı oluşturmaya zorlayabileceğini gösterdi.

Kendi kendini kopyalayan Küre Kümeleri: Harvard’da yürütülen yeni bir araştıma, mikroküre yüzeylerini içeren bir sistemin kendi kendine belirli bir yapıyı oluşturabileceği (mesela kırmızı renkli politetrahedron gibi) ve bu yapıların komşu küreleri de aynı yapıyı oluşturmaya zorlayabileceğini gösterdi.

Kendi kendinin kopyasını yapma (biyolojik terimle, üreme), yani Dünyadaki hayatın sürmesini sağlayan süreç, bu tür mekanizmaların iyi bir örneğidir. Üreme sonucunda enerji daha da harcanmış (kullanılmış) hale gelir. England’ın dediği gibi, “enerjiyi daha da harcanmış hale getirmenin yolu, kendi kendinin kopyasını çıkarmaktır.” Eylül ayında Kimyasal Fizik Dergisinde yayınlanan makalesinde England, RNA molekülünün ve bakteri hücrelerinin kendi kendini kopyalaması ile teorik minimum sınırında enerji harcanımı sağlandığını bildirdi ve bu harcanım miktarının gerçek harcanım miktarına çok yakın olduğunu gösterdi. Ayrıca, DNA temelli yaşamın öncülü olduğu kabul edilen nükleik asit olan RNA’nın oldukça ucuz bir yapı malzemesi olduğunu da kanıtladı. Bir kez RNA ortaya çıkınca, “Darwinci evrimin başlamasının şaşırtıcı olmayacağını” iddia etti.

İlkel çorbanın kimyası, rastgele mutasyonlar, coğrafya, felaket getiren olaylar ve sayısız başka faktörler Dünyanın flora ve faunasının çeşitliliğinin ayrıntılarını belirleyen diğer faktörler oldu. Ama England’ın teorisine göre bütün bu olguların altında yatan temel mekanizma maddenin harcanım temelli adaptasyonuydu.

Bu ilke cansız maddelere de uygulanabilmektedir. “İnsan, harcanım temelli adaptif organizasyonun kanatları altına doğadaki hangi olguların alınabileceği hakkında spekülasyon yapmaktan kendini alamıyor,” diyor England. “Burnumuzun dibinde birçok örnek bulunabilir. Ama bugüne kadar olgulara hiç bu gözle bakmadığımız için, fark etmemiş olabiliriz.”

Cansız sistemlerde kendi kendinin kopyasının çıkarılması olgusu bilim adamları tarafından çoktan gözlendi bile. Berkeley Kaliforniya Üniversitesinden Philip Marcus tarafından yönetilen ve Ağustos’ta Physical Review Letter’de yayınlanan bir araştırmaya göre, türbülanslı sıvılarda oluşan vortekslerin çevrelerindeki sıvıdan enerji alarak kendi kendilerinin kopyasını çıkarabildikleri gözlenmiş. Bu hafta Harvard’da uygulamalı Matematik ve Fizik Profesörü olan Michael Brenner ve arkadaşlarının Proceedings of the National Academy of Sciences’in çevrimiçi sitesinde yayınlanan araştırmasında, kendi kendinin kopyasını çıkarabilen mikro yapıların teorik model ve simülasyonlarını incelemiş. Özel bir biçimde kaplanmış mikroküreler çevrelerindeki diğer küreleri kementleyip (yakalayıp) kendilerinin bir kopyası haline dönüştürerek enerji harcıyorlar. “Yaptığımız çalışma Jeremy’nin anlatmak istediğine güzel bir örnek oluşturuyorlar,” diyor Berenner.

Kendi kendini kopyalama olgusunun dışında, daha büyük yapısal organizasyonlar da dışardan destekli yapıların enerji harcanımı için bir başka yoldur.  Örneğin bir bitki, organize olmamış bir atom kümesine göre enerjiyi kendi gövdesi üzerinde toplayıp yönlendirme konusunda çok daha iyidir. Böylece, England kimi özel durumlarda maddenin kendiliğinden organize olabileceğini iddia ediyor. Maddedeki bu eğilim gerek canlıların gerekse de bir çok cansız yapının içsel düzenini açıklayabilir. “Kar taneleri, kumul tepecikleri ve tirbülanslı vortekslerin bir ortak yönü var. Hepsi de çarpıcı örüntülere sahip ve hepsi de harcanımlı bir süreçlerin etkisi altında bulunan çok-parçacıklı sistemler,” diyor England. Yoğuşum, rüzgâr ve viskoz sürüklenme (viscous drag) bu özel durumlarla alakalı.

“England, canlı sistemlerle cansız sistemler arasındaki sınırın düşündüğümüz kadar kesin olmadığını düşündürüyor bize,” diyor Cornell Üniversitesinden Biyolojik Fizik profesörü Carl Franck yazdığı bir e-mail’de. “Kimyasal devre büyüklüğünde yalnızca birkaç biyomolekül içeren sistemleri düşündüğümde, England’ın fikirleri daha da etkileyici hale geliyor.”

England’ın cesur fikirleri önümüzdeki yıllarda ciddi bir şekilde test edilecek. Kendisi bugünlerde kuramını test etmek için bilgisayar simülasyonları oluşturuyor ve zaman içinde parçacık sistemlerinin enerjiyi harcamada daha iyi hale gelip gelmediklerinin sınamasını yapıyor. Bir sonraki adım canlı sistemler üzerinde deneyler yapmak olacak.

Eğer yeni teori doğruysa canlı sistemlerin başlangıcını belirleyen ilke, doğadaki başka örüntüleri de açıklayabilir. Kar taneleri, kumul tepecikleri ve ilkel gezegen oluşum diskindeki kendi kendini kopyalayabilen girdaplar gibi oluşumlar harcanım temelli adaptasyonlara örnek teşkil edebilir.

Eğer yeni teori doğruysa canlı sistemlerin başlangıcını belirleyen ilke, doğadaki başka örüntüleri de açıklayabilir. Kar taneleri, kumul tepecikleri ve ilkel gezegen oluşum diskindeki kendi kendini kopyalayabilen girdaplar gibi oluşumlar harcanım temelli adaptasyonlara örnek teşkil edebilir.

Harvard Üniversitesindeki laboratuvarında biyofizik deneyleri yapan Prentiss, England’ın kuramının farklı mutasyonlara sahip hücrelerin karşılaştırılmasıyla test edilebileceği görüşünde. Deney ve kontrol gruplarının enerji harcama ve üreme oranları arasında korelasyon bulabilirsek kuramı test etmiş olacağız. “Yine de dikkatli olunmalı, çünkü bir mutasyon pek çok anlama gelebilir,” diyor Prentiss. “Yine de farklı sistemlerde bir çok deney yapabiliriz ve harcanım ile üreme başarısı arasında korelasyon varsa, doğru yoldayız demektir.”

Brenner, England’ın kuramı ile kendi mikroküre yapılarının ilişkili olduğunu kanıtlama umudunda. Böylece kuramın hangi kendi kendini kopyalama ve kendi kendine bütünleşme işleminin gerçekleştiğini bulmaya çalışacak. Ona göre “bilimin temel soruları”ndan biri de bu.

Bir çok bilim adamının ortak görüşü, her şeyi kapsayan bir yaşam ve evrim ilkesine sahip olmak canlı yapıların ortaya çıkışı ve işlevini anlamada araştırmacılara geniş bir perspektif sağlayacak. “Doğal seçilim bazı özellikleri açıklamada yetersiz kalıyor,” diyor bir e-mail’inde Oxford Üniversitesinde Biyofizikçi olan Ard Louis. Bu özellikler arasında metilasyon olarak adlandırılan gen ifadesindeki kalıtsal değişiklik de bulunuyor. Louis tarafından son günlerde çalışılan doğal seçilimin yokluğunda karmaşıklığın artması ve kimi moleküler değişimler de bu özellikler arasında yer alıyor.

Eğer England’ın yaklaşımı deneylere dayanabilirse ortaya koyduğu ilke, biyologları bütün adaptasyonların altında Darwinist mekanizmalar aramaktan kurtaracak ve böylece harcanım-temelli organizasyonun daha büyük bir genelliğe sahip terimleriyle konuşabilecekler. Örneğin, şu türden argümanlara başvurabilecekler: “Bir organizmanın Y yerine X özelliğine sahip olmasını açıklamak için; X’e sahip olan canlının Y’ye sahip olan canlıya göre çevresine daha iyi uyum sağladığı şeklinde değil de; daha çok, fiziksel kısıtlamaların X’in evrimleşmesini Y’ye göre kolaylaştırdığı şeklinde açıklayabilecekler,” diyor Louis.

“İnsanlar kimi sorunlara saplanıp kalabiliyorlar,” diyor Prentiss. England’ın fikirleri doğru da olsa yanlış da olsa, “bilimsel devrimlerin altında çoğu zaman sorunları daha geniş bir perspektifle ele alma yeteneği yatmaktadır.”

Reset’in Notu 1. Yukarıda anlatılan kuram doğru da olsa, eksik de olsa, yanlış da olsa bize bir şey gösteriyor: O da yaşam bilmecesinin adım adım çözüldüğü… Sonuca yaklaşılıyor. Benim inancım bu bilmecenin eninde sonunda çözüleceği yönündedir zaten.

İkinci olarak, makale yaşam barındırmaya uygun her gezegende yaşamın ortaya çıkmasının bir zorunluluk olduğunu öngörüyor. Bu çok önemli bir haber bu yüzden. Tahminimce yaklaşık olarak her on yıldızdan birinde yaşamın olduğunu söyleyebiliriz, tabi kuram doğruysa. Çünkü kuram şartların uygun olduğu her yerde yaşamın ortaya çıkmasının bir zorunluluk olduğunu söylüyor. Buna göre evren yaşamla dolup taşıyor demektir. Bu konudaki bir yazı için bakınız, Evrende Yalnız mıyız?

Reset’in Notu 2. Bu çeviride “dissipation” sözcüğü yerine kimi yerde “yayılım” kimi yerde “harcanım” ya da “harcama” sözcüklerini tercih ettim. Yayılım, ya da harcanım kavramını, fizikçilerin hangi anlamda kullandığını, ya da bu sözcüğün karşılığı olarak hangi Türkçe sözcüğü kullandıklarını bilmiyorum, ama özel bir terim yoksa, yayılım, ya da harcanım, “dissipation” karşılığında rahatlıkla kullanılabilir. Yalnız şunu da belirtmek gerek ki enerji hiç bir zaman harcanmaz. Çünkü Termodinamiğin birinci kanunu, enerjinin yoktan var edilemeyeceğini söyler. O halde enerji nereye gidiyor? Günlük hayatımızdan biliriz ki piller tükenir, yaylar boşanır, otomobillerin deposu boşalır. Peki bütün bu enerji kaynaklarında içerilen enerjiye ne olur, yok olmadığına göre… Enerji yok olmuyor ama yok olmuştan beter oluyor; çevreye yayılıyor. Enerji bir “ısı çöplüğü” demek olan çevresel ısıya dönüştüğünde, Termodinamik yasaları artık onun yeniden kullanılamayacağını söyler. Evet, enerji çevreye yayılmıştır ama yeniden bir yerde toplanamayacağı için (toplanabilmesi için çok daha büyük miktarda enerji ‘harcamak’ gerekir çünkü…) artık yayılmış olan enerjiyi tekrar kullanamayız. Enerji makinalarının çalışması için, enerjinin düzensiz olarak yayılmış olması gerekir. Sözün gelişi, bir pilin içinde çevresine göre daha fazla miktarda enerji toplaşmıştır. Termodinamik yasaları bu durumdan hiç ‘hoşlanmaz’ ve derhal enerjiyi boşaltmak (yani çevreye yaymak) için çalışmaya başlar. Bir süre sonra pilin içindeki enerji kullanılmış (harcanmış) olur. İşte bu yayılımdır. Buna harcanmak demekte bir sakınca yok, ama yine de terimi dikkatli kullanmalı. Peki pilin içindeki enerji nereye gitti? Bu soruya yanıt verdik zaten: Enerji yok olmadı ama yayıldı (harcanmış oldu). Evrenin ısısı biraz daha arttı (dolayısıyla entropisi yükseldi). Evren biraz daha ‘ılık’ hale geldi, ısı farkları biraz daha azaldı. Evrenin nihai kaderi budur zaten. Eninde sonunda evrendeki bütün enerji içeriği eşitlenecektir. O zaman hiç bir termodinamik süreç gerçekleşemeyecek; yani evrende anlamlı hiçbir şey olmayacak… Bu duruma “entropik katastrof (yani çöküş)” deniyor. Evrenin geleceği son nokta bu entropi mezarıdır. Burada hemen belirtmeliyim ki, evrenin başlangıcında evrenin entropisi sıfırdı. Yani bütün enerji tek bir noktada toplanmıştı. Evrenin neden sıfır entropiyle başladığı ayrı ve ilginç bir sorudur. Belki de evrenin ortaya çıkmasının, başlangıcının sırrı burada gizli. Onca enerji nasıl oldu da bir noktada toplandı? Evrenin yayını başlangıçta kim ya da ne kurdu? Dine inananlar bunun tanrı tarafından yapıldığını düşünmekte serbesttirler. 🙂

Reset’in Notu 3. Bu yazıda anlatılanları çok kısaca şöyle özetleyebiliriz:Termodinamik yasaları, enerji topaklarının bozularak enerjinin çevreye yayılmasını sağlayacak şekilde işliyor. (Ya da termodinamik yasaları, evrenin bu eğilimini özetliyor, diyebiliriz.) Buna göre, bir miktar enerji ne kadar küçük bir alana kapatılırsa, onun yayılma ihtiyacı o kadar fazla oluyor. Güneşten gelen yüksek enerjili fotonlar da böyle topaklanmış enerji paketleridir. Şimdi sıkı durun: Yukarıdaki bilim adamının söylediği özetle şu: Termodinamik kanunlarına göre topaklanmış enerjinin harcanması (yayılması) kendi haline bırakıldığında çok uzun sürebilir; oysa canlılar bu işi (yani topaklanmış enerjiyi harcama işini) çok daha verimli ve etkili bir şekilde yapabilirler; işte bu nedenle, doğa kanunları gereği canlılığın ortaya çıkması bir zorunluluktur. Dikkat edin, bu bilim adamı doğanın bunu nasıl yaptığından çok yapmak zorunda olduğunu söylemekte.

Ayrıca bakınız.

  1. Evrende Yalnız mıyız?
  2. Yaşaın Ortaya Çıkışı İle İlgili İki Temel Varsayım.

Kaynak: https://www.simonsfoundation.org/quanta/20140122-a-new-physics-theory-of-life/

Reklamlar

About reset

Kimin söylediğini bırak, ne söylediğine bak.

5 comments

  1. Geri bildirim: Evrende Yalnız mıyız? | Taş Duvarla Konuşmalar

  2. Geri bildirim: Termodinamik Kanunları ve Yaşam | Taş Duvarla Konuşmalar

  3. Dikkat ettim de gelişmiş ülkelerde profesörler genelde genç oluyor,bizdeki gibi pörsümüş tipler değil,gençlere yatırım yaptıkları için gelişmişler zaten,yaşlılar bir zaman sonra kafasına yeni bir şey alamaz,at gözlükleri çıkar onlarda,zaten genç nüfus da pek yok,o yüzden buradan göç edenler kolay iş buluyor.(Yazıdan tamamen alakasız bir yorum olduğu için bunu okurken bana kafa atma isteği içinde uyanmış olabilir ama zaten biliminden çok anlamadığımı biliyorsun.)

  4. Alakasız da olsa doğru… Associate Proffessor tabir ediyorlar, yani “yardımcı profesör.” Böylece genç insanları kadroya alıyorlar. Bizde ise sağdan soldan çalıp çırparak kitap yazan, makale çıkaran prof. doç. bozuntuları çoktur. Bizzat bir ikisini tanırım.

  5. Her grupta öyle insanlar olduğu için tanımayan var mı?Hırsız veya emeksiz bir şey başaran dünyanın her yerinde vardır.Mamafih yaşlılar oturup hikayelerini dinliyorsam gerçekten çok sevdiğim insanlar.Tabii insan başkasının tecrübelerinden çok bir şey öğrenemez bence.Biri sana tırnağın çekilmesinin acısını saatlerce anlatsın,bir hareketle tırnağını çekseler,adam anlatırken anladıklarının on katını anlarsın.O yüzden yaşlılar sadece hikaye anlatan insanlar.Ama bizde haddinden fazla rahmet var onlara.İşe alırken illa tecrübe isterler.Sonra niye beyin göçü var?

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Connecting to %s

%d blogcu bunu beğendi: