Derin Basitlik (Deep Simplicity) – John Gribbin (Tarık Akın, 2 Şubat 2014)

0
Kitabın Adı: Derin Basitlik (Kaos, Karmaşa ve Yaşamın Ortaya Çıkışı).
Yazar: John Gribbin
Çeviri: Arda Barişta ve Alkım Kızıltuğ
Alfa Yayınları, 1. Basım Ekim 2013

Kitap İçeriği:

Dünyada hayatın başlangıcı ve devamı ile ilgili birçok hipotezler ileri sürülmüş ve halen de çeşitli bilimsel bakış açılarından araştırma ve çalışmalar devam etmektedir.
Hayatın başlangıcı yanında, zamanımıza kadar sürdürülebilmiş olması da, ancak evrende geçerli olan temel fizik yasaları olan; kütle çekim yasası, hareket yasaları ve termodinamik yasalarına bağlı olmak üzere kaos ve evrim teorilerinin kombinasyonu ile açıklanabilir.
Newton kütle çekim ve hareket yasalarına göre zaman oku iki yönlüdür. Yasalara göre iki bilardo topunun çarpışması ya da gezegenlerin yörüngeleri üzerindeki hareketleri ters yönde de işleyebilir. Aynı şekilde bu temel yasalara göre bir gaz kütlesinin hareketi molekül ölçeğinde izlendiğinde; her bir molekülün hareketinin tersine çevrilebilir (tersinir) karakterde olması gerekmektedir. Gerçek dünya da ise hareket eden her bir gaz molekülünün sürtünme, basınç, sıcaklık değişimi gibi etkenler dolayısıyla ve termodinamik ile istatistiksel mekaniğin yasalarına bağlı olarak, tersinir olmayan, yani tek yönlü zaman okuna sahip olarak hareketi gerçekleştirdiği gözlemlenir.
Hareketlerin gerçekte tersinir olmaması ve enerji kaybına maruz olması termodinamik bilimi tarafından yasalaştırılmıştır. Termodinamiğin birinci kanununa göre; kapalı bir sistemde toplam enerji miktarı sabittir. İkinci yasa ise; kapalı sistemlerde tüm enerjinin eninde sonunda ısı enerjisine dönüşeceğini ve sıcaklık farkının kaybolacağını ifade eden, ısının akış yönünün sıcaktan soğuğa olduğu gerçeğidir.
Bu termodinamik yasaları çerçevesinde, toplam enerjinin sabit kalmasına rağmen, kullanılabilir (işe dönüştürülebilir) enerji miktarının sürekli azaldığını Clausius yasalaştırmış ve bu durumu entropi artışı olarak adlandırmıştır. Genel anlamda entropi, düzenli durumdan düzensiz duruma geçiş ölçüsü olarak tarif edilmekte olup, tanıma uygun olarak enerjinin yoğunlaşmış hali düzenli durumu, ısı enerjisi örneğinde olduğu gibi sıcaklık seviyesinin tamamen eşitlenmiş olma hali ise düzensiz durumu temsil etmektedir. Gerçek dünyada zaman oku daima entropi artışı yönündedir.
Evrendeki tüm enerji yoğunluklarının, daha az yoğunluktaki enerjilerle eşitlenme eğilimi içerisinde, azalacağı ve entropinin sürekli yükseleceği gerçeği ile, eninde sonunda evrenin hiçbir iş yapma potansiyeli olmayan ve hiçbir metabolizmanın faliyetine olanak tanımayan “ısıl ölüme” maruz kalacağı kabul edildiyse de, kütle çekiminin negatif enerjiye sahip olmasının farkına varılması ve en az entropi artışına sebep olan denge durumlarının keşfi ile bu düşünceden vazgeçilmiştir.
Entropi artışının karakteristik özelliği olan düzenli durumdan düzensizliğe gidiş durumu olasılık hesapları ile açıklanabilir.  Örnek olarak kapalı bir kapta bulunan gaz moleküllerinin bir köşede toplanma olasılığının, kabın içerisinde hemen hemen homojen yayılma durumuna göre ihmal edilebilir seviyede olduğu istatistiksel matematik yardımıyla gösterilmiştir.
Kaos teorisinde sık sık karşımıza çıkacak olan “noktasal çekici” kavramı yine entropi ile açıklanabilir; entropinin en yüksek olduğu konumdan, enerji yoğunlaşmasının sıfır olduğu ve dağılımın en yüksek olduğu nihai konum noktasal çekicidir. Sistem, sanki bu noktaya çekiliyormuş gibi davranır.
Newton’dan sonra Laplace determininst yaklaşımla; evrendeki en büyük cisimlerin de en hafif atomların da hareketlerini izlemek olanaklı olsaydı, tek bir denklemde tüm hareketler bir araya getirilip, cisimlerin daha sonraki hareketlerinin belirlenebileceğini ileri sürdü. Fakat gerçek dünya en basit anlamda belirlenimci olmadığından ve makroskopik sistemlerin davranışları şans ve olası diğer dış etkilerden bağımsız olmadığından bu mümkün değildir. En basit üç bilardo topunun çarpışması sonrası hareketleri, gezegenlerin yörüngelerindeki hareketlerinin kararlı olup olmaması, hiçbir zaman tahmin edilemez kaotik süreçler olarak kalacaktır.
Kaos ve karmaşanın altında yatan sebepler; sürecin doğrusal olmayışı, başlangıç durumuna duyarlılık ve geri bildirimlerdir.
Kaos, genel anlamda sürecin kestirilemeyen, hesaplanamayan akış içerisinde ilerlemesidir. Bu anlamda kaos prensipte bile tamamen raslantısal ve öngörülemezdir.
Düzenden doğan kaos ise, prensipte öngörülebilen kesintisiz bir neden-sonuç ilişkisi içerisinde, birbirini takip eden aşamalardan oluşur. Tek sorun olayların meydana gelişinden önce, ne olacağını detaylı olarak tahmin etmenin imkansızlığıdır.
Düzenden doğan kaosa türbülans örneği verilebilir; sistem, bir nehir ve yatağında bulunan bir kaya ile izah edilirse, nehirdeki debinin az olduğu durumda su kayanın etrafını dolanır ve diğer tarafta sorunsuzca tekrar bir araya gelir. Debinin artması durumunda, kayanın arkasında hareket etmeyen küçük girdaplar oluşur. Daha fazla debi durumunda yine kayanın arkasında bu sefer hareketli anaforlar oluşurlar ve akış yönünde uzaklaşırlar. Debi dolayısıyla hız artmaya devam ettikçe, daralan bir anafor bölgesi oluşur ve oluşur oluşmaz hemen dağılan anaforlar dalgalı bir yüzeye sebep olur. Yine debinin artışıyla, bu bölgede düzen tamamen bozulur ve öngörülemeyen kaotik hareketler ortaya çıkar. Bu örnekte gözlenen tek değişken parametre suyun debisi ve dolayısıla hızı olup, oluşan kaos durumu başlangıç debisine hassas bağımlıdır.
Düzen ile kaos arasındaki geçiş sürecinde girdapların çatallandığını (fraktel yapı) , daha küçük girdaplara ayrıldığını ve her bir girdapın yok oluncaya kadar yine bölünme eğiliminde olduğunu gözlemleriz. Bu durum kaosun eşiğinde karakteristik olup fraktellerin her biri ana yapının benzeridir. Çeşitli örneklerde kaosa geçiş sürecinde oluşan fraktellerin matematiksel denklemlerle ifadesi mümkün olup iterasyon yöntemiyle grafik haline getirilebilirler.
Fraktel oluşumuna bir kar tanesinin kristal yapısını andıran ve matematiksel olarak Koch eğrisi olarak adlandırılan, kenarlarından üçgen doğuran üçgen grafiği örnek verilebilir. Doğadaki bu benzeşmeler doğadaki bazı oluşumlarda fraktel düzeneğinin etkin olabileceğini göstermektedir. Aynı şekilde fraktel yapı bize DNA’larda organizmayı oluşturacak kodların, tüm yapıyı en ince ayrıntısına kadar tarif etmek yerine; “n adım boyunca her adımda boyutunu ikiye katla sonra ikiye bölün” gibi talimatlarla çok daha basit olarak verilebileceğini gösterir.
Darwinci evrimin temel ilkeleri; karakteristik özelliklerin sonraki nesillere kalıtım yoluyla aktarılması, bu süreçte olasılıklar ve baskın karakterler dolayısıyla aktarım mükemmel olarak gerçekleşmediği ve farklılıklar oluşması, çevreye en iyi uyum sağlayan bireylerin “doğal seçilim” yoluyla hayatta kalmasıdır.
Canlı türleri çevre koşulları değişmeye başladığında evrimleşme safhasına girerler ve uyum sağlayamayan türler yok olur. Fakat tüm türler değişen çevre koşullarına aynı anda evrimleşme ile reaksiyon gösterdikleri için, o yaşam bölgesinde türler arasında da bir ağ örüntüsü vardır ve bir tür değişime uğradığında, diğer bütün türler de değişime uğramak zorundadır.
Yeryüzünde yaşamın oluşmasının incelenmesi şimdiye kadar, DNA ve amino asitler gibi moleküllerin hücreler içerisinde nasıl iletişimde oldukları gibi konulara yoğunlaşarak yapılmıştır. Yaşamın oluşumu; sanki Mars gezegeninden dünyaya bakıyormuş gibi incelendiğinde bambaşka bir perspektif kazanılır ve yaşam öncesi cansız süreçler, atmosferin kompozisyonu, yüzey sıcaklığının uygunluğu ve yaşamı mümkün kılan parametrelerin kararlılığı gibi etkenler dikkate alınır.
Lovelock tarafından ortaya konan hipotezde; yeryüzü sıcaklığının yaşama elverişli durumda korunması, atmosferin bileşenlerinin yaşam lehine belirli toleranslarda kalması, minerallerin yine canlıların ihtiyacına cevap verecek şekilde denizden karaya ya da tersi şeklinde transferi gibi süreçlerin açıklanmasına çalışıldı. Lovelock’un hipotezine göre; canlılar için uygun ortamın sağlanması ve dengenin korunmasında, bizzat canlıların evrim sürecinin, kaos eşiklerindeki açık termodinamik sistemin, atmosfer ve yeryüzündeki elementlerin miktarının mevcut canlı türleri ile örüntü ağı oluşturmasının büyük rolü olmuştur. Tüm yaşam öncesi cansız fiziksel varlıklar ile yaşamın başlangıcı ve devamında canlı türleri, bir örüntü ağı içerisinde katkıda bulunmuş olmalıdırlar. Ayrıca bu örüntü ağı dünyadaki yaşam koşullarının kendi kendini regüle etmesini sağlamış olmalıdır. Bu hipotez ”papatya dünyası” olarak adlandırılan kurgu ile, yeryüzü başlangıç koşulları içerisinde, siyah ve beyaz papatya olarak iki tür canlının var oluşu senaryosu ile, ve sonradan başka etkenlerin de sürece kurgusal olarak dahil edilmesiyle, yeryüzü sıcaklığının ve atmosferdeki kompozisyon değişikliklerinin nasıl dengelendiği örneğiyle izah edilmiştir.
Laplace’in deyişiyle, “Doğa sadece doğurduğu sonuçlar itibariyle basittir, oysa işleyişi, çoğu zaman çok karmaşık olan çok sayıda olguya az sayıda genel yasa aracılığıyla yaratmasına dayanır”.

Tarık Akın (2 Şubat 2014)


Yazar Hakkında

hiç yorum yok

Bu yazı da ilginizi çekebilir

العربية简体中文NederlandsEnglishFrançaisDeutschItalianoPortuguêsРусскийEspañolTürkçe