bilimkurgu kulubu

Bilim & Teknoloji Boltzman-Beyni

Tarih: 12 Haziran 2021 | Yazar: Sinan İpek

0

Boltzmann Beyni Hipotezi Nedir?

Fiziğin tuhaf görüşlerinden biri de entropi kavramıdır. Kısaca entropi, evrendeki düzensizliğin bir ölçüsü olarak düşünülebilir. Aslında çok basit bir temele dayanan bu düşünce, ilkin Ludwig Boltzmann adlı bilim insanının aklına gelmiş ve tüm devrimci düşünceler gibi, bu fikir de birçok tartışma yaratmış, zamanın bilim çevresi tarafından kabul edilmemiştir. Dahası Boltzmann, atom kuramının en büyük savunucusuydu. Yaşadığı çağda atom düşüncesi kanıtlanmamış temelsiz bir düşünce olarak görülürken, Boltzmann tüm yaşamını termodinamik bilimi ve atomlar arasındaki ilişkiyi kanıtlamaya harcamıştı. Ancak düzinelerce insanla yaptığı tartışmalar, bu büyük bilim insanını yıpratmış, derin üzüntüyle kendini gösteren depresyon hastalığının pençesine atmış, sonunda da intihar etmesine yol açmıştı.

Termodinamik, özellikle de buhar makinesinin bulunuşuyla birlikte ısı akışının ve makinelerin çalışma prensiplerini ortaya çıkarma amacıyla yapılan araştırmaların sonucunda doğmuştu. Sonsuz devinim makinelerinin neden yapılamayacağı, ısının neden bir yerden bir başka yere akmak zorunda olduğu, bir odaya konan parfüm kokusunun neden bir süre sonra tüm odaya yayıldığı, neden soğuk cisimlerin ısınırken, sıcak cisimlerin (mesela bir fincan kahvenin) zamanla soğuduğu gibi sorulara yanıt veriyordu. Boltzman’ın düşüncesi, evrenin sürekli hareket eden parçacıklardan oluştuğu (atomlar) ve bu parçacıkların düzeninin olasılık ve istatistik yasalarıyla anlaşılabileceği fikriydi.

Mezar taşının üzerinde şu formül yazmaktadır:

S = K.logW

Formül termodinamiğin ikinci yasasını açıklar ve kapalı bir sistemdeki entropinin denge durumuna ulaşana kadar daima artması gerektiğini söyler. Bunun nedeni, bir sistemin düzensiz hale getirilmesinin, düzene girmesinden çok daha fazla yolu olmasıdır. Entropi genellikle evrenin giderek kaotikleşme eğiliminde olduğu şeklinde ifade edilir, ancak özünde entropi istatistik yasalarıyla ilgilidir.

Ludwig Boltzmann (1844 – 1906)

Bir bilardo masasını düşünelim. Masa üzerindeki topların olası tüm düzenlemelerini gözümüzde canlandırmaya çalışalım. Çok fazla ihtimal olduğu bellidir. Bütün olası durumların birer resmi olsun elimizde. Bu resimlerden çoğu, yani muazzam miktardaki resim, birbirinden ayırt edilemeyen düzensiz durumları gösterecektir. İçlerinden pek azı belli bir düzeni yansıtacaktır. Diyelim ki topların masanın ortasında klasik başlangıç pozisyonu olan üçgen biçimindeki dizilişi, sayısız düzensiz resim arasında kaybolup gidecektir. Yalnızca bir avuç resim böyle düzenli bir durumu yansıtacaktır. Tıpkı bir odadaki gaz molekülleri ya da bir bardak kahvenin içindeki su molekülleri gibi… Bir odadaki gaz molekülleri de bir bilardo masasındaki toplar gibi, farklı şekillerde dizilebilir ve bu dizilişlerden pek azı düzenli bir durumu temsil eder. Diyelim ki moleküllerin odanın bir köşede toplandığı durum, olanaksız bir durum değildir ama düzensiz durumların sayısı yanında, böyle düzenli durumların sayısı önemsenmeyecek kadar azdır.

Peki, bunun anlamı nedir?

Gayet açık. Kendi haline bırakılmış kapalı bir sistemin, sayısı çok fazla olan düzensiz durumlardan birinde bulunması, sayısı çok az olan düzenli durumlara göre çok daha olasıdır. Nitekim kapalı sistemler de böyle davranır ve onları çoğunlukla düzensiz durumlarda görürüz. Eğer sistem düzenli bir durumda başladıysa bile, bir süre sonra düzensiz duruma doğru hareket edecektir. İşte entropinin sürekli artma yasası bu fikri özetlemektedir.

Evrenin başlangıcı olan Büyük Patlama anı, en düşük entopiye sahipti. Yani evrende entropi sürekli artıyorsa, geriye doğru gittiğimizde entropinin sürekli azalması ve başlangıç anında en düşük seviyede olması gerekir. Patlama anında tüm parçacıklar tek ve sıcak bir noktada yoğunlaşmış ve o zamandan beri entropi sürekli olarak artmıştır. En sonunda evren, tüm parçacıkların en düzensiz hale gelecekleri (termodinamik denge), yani artık daha düzensiz hale gelemeyecekleri, hiçbir makinenin çalışamayacağı, evrenin her noktasının aynı sıcaklıkta olacağı “termodinamik ölüm” anına doğru ilerlemektedir.

Peki, ama istatistik olarak evrenin kendiliğinden ya da tesadüfen düzenli bir duruma geçmesi olasılığı hiç mi yoktur? Şaşırtıcı ama istatistik yasaları bize bu olasılığın sadece çok küçük olduğunu söylüyor. Küçük ama sıfır değil. Yani böyle bir olasılık her zaman vardır. Bilardo masasındaki toplar kendiliğinden düzenli bir duruma geçebilir (Burada topların asla durmadığını, sürekli hareket ettiklerini farz ediyoruz. Yani topların kendi aralarındaki çarpışmalar ile masanın duvarlarında yaptıkları çarpışmaların tam esnek çarpışmalar olduğunu ve enerji kaybının sıfır olduğunu farz edersek, toplar sonsuza değin durmaksızın hareket edeceklerdir).

Gerçekten de yeterince beklersek, bir gün masadaki topların başlangıç durumuna geri döndüklerini, yani masanın ortasında üçgen biçiminde dizildiklerini görebiliriz. İşte Boltzmann Beyni fikri buradan doğmuştur.

Evren, devasa bir bilardo masası ise kendi haline bırakıldığında dağınık bir durumda olması olasılığı çok daha yüksektir, dedik. Peki, öyleyse Büyük Patlama nasıl gerçekleşti? Yani, her şey nasıl oldu da en düşük entropi durumunda başladı? Bunu anlamak için evrenin, kozmostaki istatistiksel bir dalgalanma ile başladığını kabul etmeliyiz. Yani devasa ve karışık evrende, sonsuz bir zaman içinde sürekli hareket eden parçacıkların bir kısmı tesadüfen bir araya gelerek Büyük Patlama anını yarattı. Yani bilardo masasında sürekli dönen toplar, sonunda gidip bir köşede başlangıç üçgenini oluşturdular. Çok düşük bir olasılık bu ama imkânsız da değil… Yeterince uzun zaman beklenirse böyle bir olay gerçekleşebilir.

Bu düşünce aynı zamanda evrenin termodinamik dengedeki bir başka evrenden türediği anlamına geliyor. Yani düzensiz, dağınık bir bilardo masası vardı önce. Bu masadaki toplar sürekli hareket halindeydiler ve çok uzun bir zaman içinde tesadüfen bir araya gelerek, başlangıç anına geri döndüler. Tabii evrenin sadece bir köşesi de bu olayı yaşamış olabilir. Geri kalan kozmos, hala düzensiz yapıda bulunmaya devam edebilir. Ancak bu düşüncenin bir sorunu var (ki bu da ciddi bir sorundur). Parçacıkların, tümüyle düzensiz bir durumdan tümüyle düzenli bir duruma bir anda geçmeleri istatistik olarak çok zordur. Normalde beklentimiz şu olurdu: Tam düzensizlik durumundan, birazcık daha düzenli bir duruma geçiş olasıdır ama tam düzensiz bir kozmosun birden bire tam düzenli bir başlangıç anına dönmesi pek güçtür.

Kısaca, aşırı düzensiz bir durumdan küçük sapmalar bekleyebiliriz ama büyük bir sapmanın gerçekleşmesi çok zordur.

Bilardo masası örneğimize dönersek, masada düzensizce yerleşmiş toplar zamanla biraz daha düzenli hale gelebilir, ama sürekli olarak daha da düzenli hale gelip en sonunda başlangıç üçgenini yaratmasını bekleyemeyiz. Bu, zamanın geri gitmesi gibi görünecektir. Ayrıca, entropinin sürekli artması gerektiği ilkesi ile de çelişkilidir. Düzenli durumun birden bire ortaya çıkması ise çok düşük bir olasılıktır. İşte Boltzmann Beyni düşüncesi de buradan doğuyor. Kısaca açıklarsak, evrenin tam düzensiz durumdan, tam düzenli duruma geçmesi çok zordur. Ama bir Boltzmann Beyni’ne evrilmesi daha olasıdır. Yani istatistiksel dalgalanmaların bizi bir ara duruma götürmesi daha ihtimal dahilindedir.

Yani dalgalanmaların, parıldayan galaksiler ve şeytani kara deliklerle dolu yeni bir evren yaratması yerine, sadece bütün bunları hayal eden bir beynin tezahür etmesi daha olasıdır. Bunu bir piyango çekilişi benzetmesi ile anlatırsak: Satın aldığımız bilete büyük ikramiyenin çıkması pek olasılı değil, ama bir sanal gerçeklik oyun makinesi satın alabileceğimiz daha küçük bir ikramiyenin çıkması daha olasıdır. Sanal gerçeklik oyun makinesine büyük ikramiyeyi kazandığımızı simüle eden bir oyun yükleyebiliriz. Oyunun adı ise: “Boltzmann Beyni.”

Kısaca, büyük ikramiye değil de küçük bir ikramiye kazanıyoruz ama bu küçük ikramiye, bize büyük ikramiyeyi kazandığımızı düşündüren bir beyin yapısı oluyor; kendi varlığını ve tüm evrenin varlığını hayal eden bir beyin, hiç yaşanmamış bir hayatın anılarıyla dolu bir sahte bellek. Bu düşünce deneyine göre akıllı bir gözlemcinin tüm bilgi ve anılarla dolu olarak ortaya çıkması, bütün bir evrenin ortaya çıkmasından daha olasıdır. Ortaya çıkan gözlemci bu evrende var olduğuna inanır, ancak bu evren yalnızca gözlemcinin hayal gücünün bir ürünüdür.

Ancak Sean Carroll gibi fizikçilerin işaret ettiği gibi, Boltzmann Beyni Kuramı, kendi kendini baltalıyor. Şöyle ki, bizim evrene ilişkin gözlemlerimiz bize şunu kesin olarak gösteriyor: Gözlemlerimize güvenemeyiz. Felsefe, bunu anladığı için bilime dönüşmüştür. Yani gözlemlerimizin bizi aldattığını, bize gerçeği söylemediğini biliyoruz (Boltzmann Beyni, gözlemlerinden şüphe duymazdı). Üstelik, Kuantum ve Görelilik Kuramları, sağduyumuzdan şüphe etmemiz sonucunda ortaya çıkmışlardır (Boltmann Beyni, sağduyusundan şüphe etmezdi).

Öte yandan bu kuramı çürütmenin de bir yolu yok. Çünkü Boltzmann Beyni’nin gerçekten var olduğuna dair bulduğumuz kanıtlar, zihnimizi oluşturan istatistiksel dalgalanmanın bir oyunu olabilir. Ayrıca böyle bir zihnin gerçek zekâya sahip olmak yerine saf sanrılar yaratması istatistiksel olarak daha olasıdır. Yani daha önce sözünü ettiğimiz sanal gerçeklik oyunu, yüzde yüz gerçek grafikler yerine, gerçek gibi görünen grafiklerle bizi aldatacaktır büyük olasılıkla. Boltzmann Beyni fikri, daha çok zihinsel bir egzersiz olarak düşünülmelidir. Bedensiz beyinler olduğumuza ya da anılarımızın yapay olduğuna inanmak için hiçbir gerekçemiz yoktur. Ayrıca, böyle bir kuramı asla bilimsel olarak doğrulayamayacağımızı ve gerçek olduğunu kanıtlayamayacağımızı düşünürsek, bu fikri bir eğlencenin dışında ciddiye almamıza da gerek yoktur.

Bu tür bir beyin, bizim bir simülasyon veya bir hologram olduğumuz kuramıyla aynı kapıya çıkar. Böyle bir kuram üzerine düşünmek ilginçtir ama bu kuramın ipiyle hiçbir kuyuya inemeyiz. Evren, Boltzmann’ın ölüme benzettiği bir ısıl denge durumuna (Termal Kıyamet) doğru ilerliyor. Eninde sonunda evren termal olarak ölü bir yere dönüşecek. En düzensiz haline ulaşacak ve o zaman hiçbir makine, hiçbir sistem çalışamayacak. Çünkü makinelerin çalışması için ısıl dengesizliğe ihtiyaç var. Ancak o günler çok uzakta ve şimdilik yaşamımızı normal bir şekilde sürdürebiliriz.

Kaynak

Etiketler: , , , , , , , , ,


Yazar Hakkında

Yazar, çizer, düşünür, öğrenir ve öğretmeye çalışır. Temel ilgi alanı Bilimkurgu yazarlığıdır. Bunun dışında Matematik, bilim, teknoloji, Astronomi, Fizik, Suluboya Resim, sanat, Edebiyat gibi konulara ilgisi vardır. Ara sıra sentezlediklerini yazı halinde evrene yollar. ODTÜ Matematik Bölümü mezunudur ve aşağıdaki başarılarıyla gurur duyar:TBD Bilimkurgu Öykü yarışmasında iki kez birincilik, 2. Engelliler Öykü yarışmasında birincilik, Ya Sonra Öykü Yarışması'nda finalist, Mimarlık Öyküleri Yarışması'nda finalist, 44. Antalya Altın Portakal Belgesel Film Yarışmasında finalist. Ithaki yayınları Pangea serisinin 5. üyesi "Beyin Kırıcı" adlı bir romanı var. https://www.ilknokta.com/sinan-ipek/beyin-kirici.htm