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)
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder