Olmak, ya da olmamak. Bütün mesele ‘Entropi’… mi?

Evrendeki bütün cansız varlıklar, zaman ilerledikçe daha da ‘düzensiz’ hâle geliyorlar. Örneğin, doğaya bıraktığımız herhangi bir madde, zaman içinde çözülür ve düzensiz bir hâl alır. Eşyalar eskir; yapılar yıpranıp yıkılır; gıdalar çürür. Benzer bir biçimde, cam bir vazoyu sert bir zemine atarsak, kırılır ve parçaları etrafa dağılır. Fakat, kırılan parçalar bir müdehale olmadan tekrar bir araya gelip vazoya dönüşmez. Yine, rastgele savurduğumuz bir avuç toprak veya kumdan düzenli ve biçimli bir obje elde edemeyiz. Ya da, bir kutu dolusu yap-boz parçalarını yere serptiğimiz zaman, her parçasının kendiliğinden olması gerektiği yerine düşerek çözülmesini bekleyemeyiz. Zira, yap-boz parçalarının doğru yerlere düşebilecekleri bir adet olasılık varken, düzensiz bir biçimde dağılmalarının neredeyse sonsuz kombinasyonları mevcuttur.

Bu olgular etrafımızda devamlı olarak ve tekrar ederek meydana geldiklerinden, bize basit gelseler de, aslında tüm bu olgular tesadüfen gerçekleşmiyor ve altlarında evrensel fizik kanunları yatıyor. Kırılan vazonun parçalarının düzensiz bir şekilde etrafa saçılmasının, rastgele savurduğumuz toprağın estetik bir şekle bürünememesinin ve yere serpiştirdiğimiz yap-boz parçalarının kendiliğinden tamamlanamamasının sebebi fizik biliminde ‘entropi’ olarak adlandırılan, termodinamiğin ikinci yasasıdır. Buna göre, zaman ilerledikçe, evrendeki bütün cisimlerin ‘düzensizlik seviyesi’ artar.

Bu durumun sebebi ise, evrende aktarılan veya dönüştürülen ‘enerjinin’ bir kısmının ‘sıcaklığa’ dönüşüp ‘işlevsel’ enerjiden ‘kullanışsız’ enerjiye evrilmesi. Sıcaklığa dönüşerek işlevselliğini yitiren bu enerji, evrendeki ‘gelişigüzellik’ ve dolayısıyla ‘düzensizlik’ seviyesinin artmasına neden oluyor. Çünkü, ‘enerji’ ve ‘madde’ dışarıdan bir müdehale olmadığı sürece, yoğunluktan seyrekliğe ve sıcaktan soğuğa doğru yayılma eğilimi gösterir. Eğer ‘büyük patlama’ (‘big bang’) teorisi doğruysa, bu eğilimin temelinde evrenin oluşumundaki o ilk patlama ve dışarıya doğru yayılma yatıyor olabilir. Madde ve enerjinin bu değişimi ve yayılması esnasında, yeniden biçimlenen ve dengelenen enerji veya maddenin düzenli bir şekle bürünmesi çok az sayıda olasılıklar iken, düzensiz bir şekle bürünmesinin neredeyse sınırsız olasılıkları söz konusudur. Tıpkı yere gelişigüzel bir biçimde savrulan yap-boz parçaları gibi. Bu olasılıklar dağılımından dolayıdır ki, Murphy kanununa göre, “yanlış gidebilecek [yani yanlış gitme olasılığı olan] herşey yanlış gidecektir.”

Cansız maddenin aksine, canlı organizmalar düzenliliğe doğru eğilim göstermektedirler. Birkaç parçadan oluşan bir yap-bozun yere atılarak doğru birleştirilme olasılığı yok denecek kadar az iken, canlı bir organizmanın bünyesini oluşturan milyarlarca materyal ve kimyasalın bu denli bir düzen ve ahenk içinde bir araya gelmeyi başardıklarını görüyoruz. Üstelik de hem tekrar eden ve hem de giderek daha düzenli ve sofistike yapılar oluşturan bir eğilim söz konusu. Oysa, milyarlarca materyal ve kimyasalın bu düzenlilikte bir araya gelerek canlı bir organizma oluşturma olasılığı, yere dökülen yap-boz parçalarının düzenli bir biçimde ve doğru yerlerine düşmeleri olasılığından katbekat daha düşüktür.

Pekiyi, öyleyse, entropi yasasına göre evrendeki herşeyin artan bir düzensizlik seviyesine doğru gitmesi gerekirken, nasıl oluyor da canlı organizmalar kendi içlerindeki düzeni koruyabiliyor ve hatta daha düzenli formlar oluşturabiliyorlar? Yoksa, ‘evrensel’ olması gereken fizik kanunları, aslında evrensel değil ve canlı organizmalar için geçerli değiller mi? Canlı organizmaların entropi yasasından muafiyetleri mi söz konusu? Elbette, hayır. Fiziksel evrenin parçaları olarak canlı organizmalar da entropiye tabidir. Fakat, canlı ve cansız varlıkların evrenin toplam düzensizlik (yani entropi) miktarına katkıları farklı şekilde gerçekleşmektedir.

Burada, canlıların ‘açık sistem’, cansız varlıkların ise ‘kapalı sistem’ olmaları rol oynuyor. ‘Açık sistemler’ çevreleriyle hem madde ve hem de enerji alış-verişinde bulunurlar. Örneğin, nefes alırken ciğerlerimize oksijen alıp, verirken çevremize karbondioksit veririz. Bu bir madde alış-verişidir. Aynı zamanda, kimyasal enerji içeren besinleri alıp nefes almamızı, organlarımızın çalışmasını, yürümemizi vb. sağlayan kinetik enerjiye dönüştürürüz. Tüm bunları yaparken çevremize ısı da veririz. Bu da, enerji alış-verişidir. ‘Kapalı sistemlerde’ madde alış-verişi gerçekleşmez ve yalnızca enerji alış-verişi gerçekleşir. Örneğin, sıcak bir metali soğuk bir metalin yanına bıraktığımızda, iki metal arasında ısı enerjisi alış-verişi gerçekleşir. Sıcak olan metalden soğuk olana ısı geçer. Ancak, bir metalden diğerine bir madde geçişi söz konusu olmaz. Burada, sıcak olan metalin entropi oranı düşecek, soğuk olanın ise artacaktır. Sonuçta sebep olunan toplam entropi veya düzensizlik oranı ya sabit kalacak veya kayba uğrayan enerji nedeniyle kısmen artacaktır. Ayrıca, canlı varlıkların aksine, cansız varlıklar çevreleriyle enerji ve sıcaklık ‘dengesi’ (‘equilibrium’) sağlarlar. Örneğin, sıcak bir fincan kahveyi bir odada bıraktığımızda, zaman içinde soğuyup oda sıcaklığıyla ‘dengeli’ hâle gelir. Canlılar ise dışardan aldıkları enerji ve madde takviyeleriyle çevrelerinden farklı enerji ve sıcaklık seviyeleri (‘non-equilibrium state’) korurken etrafa yaydıkları enerjiyle içsel düzenliliklerini muhafaza ederler.

Yani, açık sistemler olarak canlılar, dışarıdan aldıkları fazladan enerji ve enerjiye dönüştürdükleri maddeler sayesinde içsel düzenliliklerini koruyabiliyorlar. Başka bir ifadeyle, canlılarda aslında dışardan bir müdehale, bir enerji takviyesi, söz konusudur. Güneşten, yiyeceklerden, teneffüs ettiğimiz havadan vs aldığımız ve dönüştürdüğümüz takviye enerjiyle (‘free energy’) bir taraftan yaşamsal fonksiyonlarımızı yerine getirirken, bir yandan da çevremize (özellikle ısı olarak) yaydığımız enerji ile evrendeki toplam entropinin artmasına neden oluruz. Bu hem hayvanlarda, hem de bitkilerde benzer olarak gelişir. Yani, canlılar da, içsel olarak düzene doğru eğilim göstererek ‘entropi’ yasasına aykırı davranıyormuş gibi görünseler de, çevrelerindeki entropi miktarını arttırarak, durumu kompanse edip bu evrensel yasaya uyum gösteriyorlar.

O zaman akla şu sorular geliyor: devamlı olarak düzensizliğe doğru evrilen cansız madde, nasıl oldu da düzenlilik gerektiren canlı organizmaya geçiş yapabildi? Neredeyse, sonsuz görünen ‘düzensizlik’le sonuçlanabilecek kombinasyonlar varken, gerçekleşme olasılığı hiçe yakın olan düzenli ve canlı organizma nasıl ortaya çıkabildi? Özetle,‘düzensizlikten’ ‘düzenlilik’ nasıl doğdu? İşte bu sorular hâlâ aydınlatılmaya muhtaç.

Elbette konuyla ilgili birtakım teoriler mevcut. Biyoloji biliminin alanı olarak görülebilecek olan ‘canlılığın kaynağı’nı bir fizik bilimi konusu olarak ele alıp Biyofizik biliminin temellerini atan Avusturyalı bilim insanı Erwin Schrödinger’e göre, belirli koşullarda düzensizlikten düzenlilik elde edilebilse de, bu durumlar çok büyük sayılarda atomlar gerektirdiği için, canlı organizmalardaki ‘düzenlilik’ bunlarla açıklanamaz. Schrödinger’e göre, burada kuantum seviyesinde bir olguyla karşıkarşıya olmalıyız. Canlı organizmalardaki düzenlilik bir bilgisayar yazılım koduna benzeyen ‘aperiyodik kristaller’ sayesinde gerçekleşebilir ve nesilden nesile aktarılabilir. Bu ‘aperiyodik kristallerin’ DNA’da bulunan genler olduğu sonradan keşfedilecekti. Tabii, bu hâlâ ‘cansızdan’ ‘canlı’ya veya ‘düzensizlikten’ ‘düzenliliğe’ geçişin nasıl olduğu konusunu tam olarak aydınlatmıyor. Zaten Schrödinger böyle bir geçiş olmadığını savunuyor gibi görünüyor.

Genç bir bilim insanı olan Jeremy England’a göre ise, canlılığın temelinde yatan şey entropinin kendisidir. Jeremy England; entropi yasasının gereği olarak evrenin, enerji dağılımı, yayılımı ve harcanması üzerine kurulu olduğunu ve dolayısıyla maddenin giderek enerjiyi daha etkin olarak dağıtan, yayan ve harcayan yapılara doğru adapte olduğunu savunuyor. Böylece, bu fonksiyonları etkin bir şekilde yerine getirebilen canlılığın ortaya çıkışı bu adaptasyonun kaçınılmaz bir sonucu olarak meydana gelmiş oluyor. Ancak, bu teori canlılığın replikasyon yoluyla kuşaktan kuşağa geçişini açıklamakta henüz yetersiz kalıyor.

Bu da bizi yeniden Schrödinger’in vurguladığı gibi, kuantum mekaniğin canlılığın oluşumu ve gelişimindeki potansiyel rolüne götürüyor. Prof. Dr. Jim Al-Khalili ‘proton tünellemesi’ (‘proton tunnelling’) olarak bilinen kuantum etkisinin DNA yapısında oluşturduğu destabilizasyon sayesinde mutasyona sebep olduğunu savunmaktadır. DNA sarmalındaki zincirleri bir arada tutan hidrojen bağlarındaki protonlar bir nükleotidden diğerine tünelleme yapabilir ve bunun neticesinde bağ eşlerinde kaymaya (‘tautomeric shift’) sebep olarak genetik kodlamada ‘hatalara’ ve dolayısıyla da mutasyonlara yol açabilirler. O zaman, ‘proton tünelleme’ veya ‘kuantum süperpozisyon’ (‘superposition’), ‘kuantum dolanıklık’ (‘entanglement) ve ‘kuantum uyumluluk’ (‘coherence’) gibi diğer kuantum etkileri cansız maddeden canlı organizmaya geçişi sağlamış olabilirler. Tıpkı canlı organizmanın DNA’sında sebep oldukları değişiklikler gibi.

Bu durumda, ‘evrim’ de biyolojik değil, fiziksel bir vaka olabilir mi? Darwin’in düşündüğü gibi makro anlamda çevresel etkenler değil de, mikro seviyede kuantum etkiler canlılığın evrimine sebep olmuş ve olmaya devam ediyor olabilir mi? Öyle görünüyor ki bu mümkün. Bu teori Darwin’in teorisiyle çelişmek zorunda da değil aslında. Evrim hem çevre koşullarından ve hem de kuantum seviyedeki etkilerden besleniyor olabilir.

Pekiyi, tüm bunlardan ne tür sonuçlara varabiliriz? Bunlardan çıkartılabilecek sayısız sonuçlar ve dersler söz konusudur. Birkaç örnek vermeye çalışayım. İlk olarak, yaşam ve canlılık oldukça karmaşık ve anlaşılması basit olmayan konulardır. O nedenle, birçok farklı pencereden bakmak yararlı olabilir. Biyoloji biliminin konusu gibi görünen ‘canlılık’ ve ‘yaşam’ı anlamak için fizik bilimine de başvurmamız gerekiyor. Dar alanlarda uzmanlaşan bilim insanları büyük resmi göremez hâle geldiler. Uzmanlaşmak elbette önemlidir. Ancak, bilim disiplinleri arasındaki diyalog canlı tutulmalı ve bu doğrultuda çalışma modelleri geliştirilmelidir. Eski çağlarda olduğu gibi birçok bilim dalını Da Vinci’ninki gibi tek bir beyinde toplamak (en azından doğal yollarla) mümkün olmadığından, bu farklı bilimlerle meşgul olan beyinlerin bir araya gelebildikleri çalışma modelleri tasarlanmalıdır. İkincisi, fizik biliminin önemini kavramamız çok mühim. Şüphesiz, fizik en temel ana bilim dalıdır. Artık açıktır ki, fizik bilimine hâkimiyet diğer bilim dallarında da ufuklar açacaktır. Üçüncüsü, kanser gibi çaresi bulunamayan hastalıkların çaresini yalnızca biyoloji ve kimyada değil, fizikte de aramakta fayda olabilir. Zira, belki de mutasyonlara sebep olabileceği düşünülen ‘proton tünellemesi’ DNA’da istenmeyen kodlamalara sebep olarak kanser vb hastalıklara yol açıyor olabilir. Dördüncüsü, yalnızca makro düzeyde ve biyolojik anlamda bir evrim yerine kuantum düzeyde ve fiziksel anlamda bir evrim gerçekleşmesi olasılığı, evrenin tamamında bir evrimleşmenin olması olasılığına zemin hazırlıyor. “Acaba, evrim geçiren evrende (özellikle kuantum seviyede) fizik kanunları da evrimleşiyor olabilir mi”, gibi sorulara da cevap aramalıyız. Beşinci olarak, ‘yaratılış’ olasılığını da elememek gerekiyor. Bu bilimsel teoriler bir Yaratıcı’nın varlığıyla otomatik olarak çelişmiyor. Yalnızca “Ol” diyerek ‘oldurması’ bizim düşündüğümüz basitlikte olmayabilir.

Tüm bunların yanında, felsefik çıkarımlar da yapabiliriz ‘entropi’den. İçinde yaşadığımız ve hatta parçası olduğumuz evren ‘düzensizliğe’ doğru yol alan bir olgu. Dolayısıyla, bireyler, aileler ve toplumlar olarak tüm plânlamalarımıza rağmen düzensizliğe ve dağılmaya eğilim gösteren hayatlarımız, belki de, bu fiziksel kuralın bir neticesidir. Devamlı olarak plânlar yaparız; ama bunların çoğunluğu başarısızlıkla sonuçlanır. Ailelerimizi, arkadaşlarımızı, halklarımızı bir araya toplamaya çalışırız; fakat çoğunlukla günü gelir ve parçalanırlar. Milletler olarak barışlar imzalar, antlaşmalar yapar, birlikler kurarız; ama bir zaman sonra bu birlikler dağılır ve yeniden savaşırız. Kısaca, biz ‘düzen’ kurmaya çalışırız, ama en nihayetinde yine ‘kaosa’ döneriz. O zaman, pes edip ‘kadere’ teslim mi olalım? Bu da bir seçenektir. Ancak, tüm bu ‘düzensizlik’ eğilimine karşın varlığını ‘düzenlilik’ üzerine inşa eden ‘canlılık’ ve ‘yaşam’ bize gösteriyor ki: düzensizliğe, erimeye ve yok olmaya direnebilmenin tek yolu ‘enerji’ harcamak; yani çabalamak ve mücadele etmektir. Öyleyse, mücadeleye devam.