Entropi düzensizliğin bir ölçüsüdür. Evrenimizde entropinin her zaman artışta olduğu beyanı termodinamiğin ikinci yasası olarak bilinir. İkinci yasa, makinelerin asla mükemmel bir şekilde verimli olamayacağını gerektirir; her zaman enerji kaybı yaşanacaktır. Evrende ne zaman bir yapı ortaya çıksa, bunun nihayetinde sadece enerjiyi daha da dağıtmaya hizmet ettiği anlamına gelir.
“Hayatta ölüm, vergiler ve termodinamiğin ikinci yasası dışında hiçbir şey kesin değildir” diye yazmıştır, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde fizikçi olan Seth Lloyd.
Entropi kavramı, sanayi devrimi sırasında makineleri mükemmelleştirme girişiminden doğmuştur. Sadi Carnot adında 28 yaşında bir Fransız askeri mühendis, buharla çalışan motorun nihai verimliliğini hesaplamaya koyuldu. 1824’te 118 sayfalık bir kitap yayımladı.
Carnot, buhar makinesinin özünde, ısının sıcak nesnelerden soğuk nesnelere doğru akma eğilimini kullanan bir makine olduğunu fark etti. İşe dönüştürülebilen ısı oranına bir sınır koyarak, düşünülebilecek en verimli makineyi tasarladı; bu sonuç artık Carnot teoremi olarak biliniyor. En önemli ifadesi, kitabın son sayfasındaki bir uyarıda yer alıyor: “Pratikte yanıcıların tüm hareket gücünü kullanmayı asla beklememeliyiz.” Bir miktar enerji her zaman sürtünme, titreşim veya istenmeyen başka bir hareket biçimiyle dağılacaktır. Mükemmellik elde edilemez.
Carnot’nun kitabını birkaç on yıl sonra, 1865’te okuyan Alman fizikçi Rudolf Clausius, boşuna hapsedilmiş enerji oranı için bir terim ortaya attı. Buna, dönüşüm anlamına gelen Yunanca kelimeden esinlenerek “entropi” adını verdi. Daha sonra termodinamiğin ikinci yasası olarak bilinen şeyi ortaya koydu: “Evrenin entropisi maksimuma doğru eğilim gösterir.”
Dönemin fizikçileri hatalı bir şekilde ısının bir akışkan olduğuna inanıyorlardı. Sonraki on yıllarda, ısının daha çok tek tek moleküllerin çarpışmasının bir yan ürünü olduğunu fark ettiler. Bu bakış açısı değişikliği, Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann’ın olasılıkları kullanarak entropi fikrini yeniden çerçevelemesini ve keskinleştirmesini sağladı.
Boltzmann, moleküllerin mikroskobik özelliklerini, örneğin bireysel konumlarını ve hızlarını, bir gazın sıcaklık ve basınç gibi toplu makroskobik özelliklerinden ayırdı. Boltzmann, belirli bir makro durumun entropisini, ona yol açan olası mikro durumların sayısı açısından tanımladı. Yüksek entropili bir makro durum, birçok uyumlu mikro duruma sahip olandır.
Bu nedenle, entropi bir düzensizlik ölçüsü olarak görülebilir. İkinci yasa sezgisel bir olasılıksal ifadeye dönüşür: Bir şeyin temiz olmaktan çok dağınık görünmesi için daha fazla yol vardır, bu nedenle, bir sistemin parçaları farklı olası yapılandırmalar arasında rastgele karıştırıldıkça, daha da dağınık görünen düzenlemelere bürünme eğilimindedirler.
Entropi, termodinamiğin ikinci yasası ile ilişkilendirilen bir kavramdır ve genellikle bir sistemin düzensizliğinin veya rastgeleliğinin bir ölçüsü olarak tanımlanır. Bu kavram, enerji transferlerinin yönünü belirlemek için kritik öneme sahiptir. Entropinin artışı, bir sistemin enerji dağılımının daha az düzenli hale gelmesi anlamına gelir ve bu durum doğanın temel eğilimlerinden biridir.
Clausius, entropiyi termodinamik süreçlerde enerjinin kullanımını sınırlayan bir faktör olarak tanımlamış; Boltzmann ise entropiyi, mikro durumların sayısı ile ilişkilendirerek istatistiksel bir yaklaşımla ele almıştır. Entropinin artışı, evrendeki doğal süreçlerin geri döndürülemez olduğunu gösterir. Örneğin, sıcak bir nesnenin soğuması sırasında entropi artışı gözlemlenir.
