Termodinamik ve Sosyal Sistemlerin Yakın Çevre İlişkilerinin
advertisement
Mühendislik, Ekonomik ve Sosyal Sistemlerin Entropi Bakış Açısıyla Benzerliği (Analojisi) Prof. Dr. Ünal ÇAMDALI Y.B.Ü. Müh. ve Doğa Bil. Fak. Mak. Müh. Böl. Böl. Başkanı Fuzuli (1480-1556) Dost bî-pervâ felek bî-rahm devran bî-sükûn Derd çoh hem-derd yoh düşmen kavî tâli' zebûn Türkçe divanının önsözünde şiirin özünü sevgi, temelini bilim oluşturur demektedir. 'Bilimsiz şiir temelsiz Edward A. Murphy Friedrich Nietzsche • Denizleri seviyorsan, dalgaları da seveceksin, Sevilmek istiyorsan, önce sevmeyi bileceksin, Uçmayı seviyorsan, düşmeyi de bileceksin… Mustafa Kemal Atatürk • ADALET VE MERHAMET DİLENMEKLE MİLLET İŞLERİ, DEVLET İŞLERİ GÖRÜLEMEZ; MİLLET VE DEVLETİN ŞEREF VE BAĞIMSIZLIĞI TEMİN EDİLEMEZ. ADALET VE MERHAMET DİLENMEK GİBİ BİR PRENSİP YOKTUR. TÜRK MİLLETİ, TÜRKİYE’NİN MÜSTAKBEL ÇOCUKLARI, BUNU BİR AN HATIRDAN ÇIKARMAMALIDIR. Ömer Hayyam • Feleği döndürebilir misin muradınca? Ne çıkar gök yedi kat değil sekiz katsa? Er geç toprağa karışıp gidecek gövdeni Ha ovada kurt yemiş, ha mezarda karınca. Boltzman Termodinamik • Mühendislikte önemli bir yere sahip olan Termodinamik, bir enerji bilimidir. • Yasaları evrenin en temel yasalarındandır yani evrenseldir. • Bu yasalar evrenin düzeninin anlaşılması açısından büyük önem ifade ederler. • Einstein klasik termodinamiğin üzerinde derin bir etki yapmasının nedenini; bu bilimin önerilerinin yalın, ilişkili olduğu alanların çok geniş olmasına bağlaması (Rifkin ve Howard, 1992) bu gerçeği ifade etmesi açısından dikkate değerdir. • Kaldı ki bazı evren bilimcilerin evrenin tüm düzenini termodinamiğin mevcut dört yasasına dayandırırılar. • Zira bu yasalar, evrendeki mikro kozmostan makro kozmosa kadar bütün sistemleri etkilemektedir. • Evrendeki hiçbir şey bu yasaların etkisi dışında kalamaz. • Bu yasalar bilindiği üzere termodinamiğin sıfırıncı, birinci, ikinci ve üçüncü yasalarıdır. • Bu yasalardan sıfırıncı yasa sıcaklık ölçümünün prensibini ortaya koyar. • Yani, sıcaklık ölçüm sonuçlarının gerçekliği bu yasaya dayanmaktadır. Sıcaklık Ölçümü Fourier’in Fiziksel Homojenlik Prensibi Mutlak Sıcaklık Ölçeğinin Elde Edilişi T1 sıcaklığındaki enerji kaynağı Q1 Q1 Tersinir Isı Mak. A WA Q2 Tersinir Isı Mak. C T2 Q2 Tersinir Isı Mak. B WB Q3 Q3 T3 sıcaklığındaki enerji kaynağı WC • Üçüncü yasa da kimyasal bakımdan homojen olan ve mükemmel kristal halinde bulunan maddelerin mutlak sıfır yani 0 K sıcaklığına doğru yaklaştıkça entropilerinin değerinin sıfır olduğunu başka bir ifade ile bu sıcaklıkta söz konusu maddelerde düzensizliğin mevcut olmadığını ifade etmektedir. • Diğer iki yasa da yani termodinamiğin birinci ve ikinci yasaları enerji ile ilgili yasalardır. • Bu yasalardan özellikle enerjinin korumu ve entropi yasası olarak da bilinen, termodinamiğin birinci ve ikinci yasaları; evrenin işleyiş mekanizmasının anlaşılması açısından oldukça dikkate değerdir. • Bunlar aynı zamanda enerji dönüşümlerinin prensiplerini de ifade ederler. evren= 0 • Enerjinin Korunumu Yasası tıpkı maddenin korunumu yasası gibi pek çok kimse tarafından bilinen bir yasadır. • Bu yasaya göre enerji yoktan var, varsa da yok edilemez. • Sadece form değiştir. • Örneğin termik santrallerde kömür, doğal gaz ve benzeri fosil yakıtların kimyasal enerjisinden, elektrik enerjisi üretilir. • Burada daha önce kimyasal formda bulunan enerji, form değiştirerek elektrik enerjisine dönüştürülmüştür. = 0 evren • Bu dönüşüm yani değişim sonucunda toplam enerji miktarı değişmemiştir. Entropi Yasası Δ S Evren > 0 • Clausius başta, enerjinin korunumu yasası gibi entropinin korunumu yasasını bulacağını umuyordu; • sonuçta evrenin, entropinin korunmaması yasası ile yönetildiğini gördü. • Ancak entropi yasasına göre ise bu değişim sonucunda tersinmezliklere bağlı olarak bir miktar yoktan düzensizlik, kaos veya termodinamikteki ismi ile entropi üretilmiştir. • Bu ise enerjinin kalite değerini azaltarak değiştirmiştir. • Yani enerjinin toplam miktarı sabit kalsa da kalitesi sabit kalamamıştır. • Bu dönüşüm sonucunda da enerjinin bir kısmı faydalı formundan faydasız forma yani ekserjiden anerjiye dönüşmüştür. • Bir başka ifade ile enerji dönüşüm oranı %100 olsa da; ekserji dönüşüm oranı %100 olamamıştır. • Termodinamikçiler bu durumu ekserjinin yıkımı olarak tanımlarlar ki bu tanım termodinamiğin ikinci yasasının bir başka ifadesidir. • Çevresi ile birlikte değerlendirildiğinde evrendeki tüm süreçler entropi üretimi ile sonuçlanırlar. • Bu da madde ve enerjiyi hasara uğratarak kalitesini azaltır. • Fakat yaşamın sürdürülebilir olması için bu süreçlere ihtiyaç vardır. • Yaşam bu süreçler üzerinden sürdürülür. • Yaşamın kendisi adeta entropi üretmektedir denilebilir. • Yaşam bu anlamda sürekli olarak evrenin entropisinin artmasına neden olsa da bu durum kaçınılmazdır. • Evrende entropinin azalması ile sonuçlanacak bir sürecin gerçekleşmesi mümkün değildir. • Kısaca evrendeki her süreç entropi diğer bir tanımla düzensizlik veya kaos üretmektedir. • Bu da niteliği azaltan bir değişime neden olmaktadır. Romalı Horace • Zaman dünyanın değerini düşürür Edvard Munch (Çığlık-Skrik) Arthur S. Eddington • Entropi yasasının, tüm doğa yasaları içinde en önemli yere sahiptir. • Evren hakkındaki bir teorinin, Maxwell’in formülleriyle, hatta daha önceden yapılmış bazı deneylerle uyumsuz olsa bile doğru olma şansının bulunabileceğini; • ama entropi yasası ile çelişiyorsa hiçbir şansının olmadığını söyler. Ginsberg'in Teoremi • (1) kazanamazsınız, • (2) berabere kalamazsınız, • (3) oyundan çıkamazsınız. İktisadın Termodinamik Sınırları • İktisadın hiç bir kanunu, cansızlar dünyasının madde ve enerji ilişkilerini tanımlayan termodinomik yasalarıyla çelişemez. • Sıfırıncı Kanun: Sıcak suyla, soğuk su karıştılırsa, ortaya ılık su çıkar. Ilık suyun sıcaklığı, sıcak sudan düşük, soğuk sudan yüksek olur. Birbiriyle temas eden sistemler, sıcaklık bakımından denkleşir. • Zenginle arkadaşlık eden fakirin, durumu düzelir. • 1. Kanun: Hiç bir enerji, yoktan var edilemez; varsa yok edilemez. Enerji, cins değiştirir. • Her gider, birisinin geliridir. • 2. Kanun: Hiç bir enerji, kayba uğramadan cins değiştiremez. • Hiç kaynak ziyan etmeden iş yapılamaz. • 3. Kanun: Mutlak enerjisiz bir ortam elde etmek mümkün değildir. En soğuk ortamda bile bir sıcaklık vardır. Sıcaklıkta ‘mutlak sıfır’ noktası ancak hesaben bulunabilir. • En fakir ortamda bile bir zenginlik mevcuttur. Pratikte ‘mutlak yoksulluk’ yoktur. Zararın Termodinamiği • Entropi, enerjinin hal değiştirmesi için, bir kısmının mutlaka ‘‘yok’’ olması (veya sonsuzda depolanması) gerektiğini söyler. • İşletme ekonomisinin esası budur. Yani, dönüşüm sırasında entropiye giden ‘‘para’’ (enerji) miktarını minimize etmektir. Termodinamik Analiz • Bu yasalar kullanılarak mühendislik hatta ekonomik ve sosyoekonomik sistemlerin enerji ve ekserji analizlerini gerçekleştirmek mümkündür. • Özellikle termodinamiğin ikinci yasası esas alınarak yapılan ekserji analizlerinde sistem ve çevresi birlikte göz önüne alınır. • Sistem bu anlamda çevresinden bağımsız olamaz. • Klasik termodinamik bakış açısıyla yapılan analizlerde, çevre hep sabit kabul edilerek sistem değişimleri incelenir. • Ancak ender de olsa çevredeki değişimlerin sistem üzerindeki etkisinin analizini yapmak da gerekebilir. • Örneğin sadece çevrenin değişiminin, sabit sistem üzerindeki etkisinin belirlenmesi şeklinde ki bir analizin sonucu; pek çok kimse için şaşırtıcı gelebilecektir. • Bu sonuca göre; sistemin ekserji değeri çevrenin değişimine bağlı olarak değişmiştir. • Yani sistem kendi içerisinde sabit kaldığı halde, çevreye göre sabit kalamayarak değişeme uğramıştır. • Bu değişim sonucunda da tersinmezliklere bağlı olarak entropi üretilmiştir. • Dolayısıyla sonuç olarak çevre bu noktada sistem için önemli bir etken ve referanstır. • Bu sistem açısından kaçınılmaz bir durumdur. • Gerçek dünyada bütün sistemler hep değişken bir çevre içerisinde yer alırlar. • Bundan da öte, gerçekte ne sistem ne de çevresi hiçbir zaman sabit kalamaz. • Dolayısıyla çevre de sistem de hep değişir. • Yani her ikisi de her an değişim halindedir. • Örneğin sabah çevrenin sıcaklığı, basıncı, nemi vb değerleri ile akşam ki farklıdır. • Kaldı ki bu değişim her an gerçekleşir. • Çevrede hiçbir fiziksel değer değişmese bile zaman değişmiştir. Artık akşamki çevre sabahki çevre değildir. • Sabah evinden işine giden bir kişinin her gün bindiği taksi veya dolmuş şoförüne: Bu gün benim işyerim nerede? Diye saçma gibi görünen bir sorusu, modern fizik açısından da çok anlamlıdır. • Zamanın değişimi çevreyi en azından uzaydaki konumu itibari ile değiştirmiştir. • Dilimizdeki her şey değişir deyimi bu gerçeği yansıtması açsısından oldukça manidardır. • Sabitlik ancak teoride yani düşüncededir, sonsuzluktadır... • Bunlar hep bilinen ama üzerinde çok az düşünülen fiziksel dünyanın termodinamiksel bakış açısına dayalı gerçekleridir. • Çok sıradanmış gibi gelir çoğumuza. • Zaten pek çok bilinen ve birçok kimseye sıradanmış gibi görünen fiziksel gerçeklerin çoğunun durumu da böyledir. • Ancak bu tür fiziksel gerçekler, içlerinde çok derin anlamlar da barındırırlar. Tıpkı şelalelerin kendiliğinden hep yüksekten aşağıya doğru akması gibi… Kendiliğinden aşağıdan yukarıya akamaması gibi… • Sosyal dünyanın gerçekleri bu noktada fiziksel dünyadan pek farklı değildir. • Termodinamiğin yasaları fiziksel dünyada olduğu gibi sosyal dünyada da etkilidir. • Zira sosyal sistemler de termodinamik yasalardan etkilenmektedirler. • Rifkin ve Howard’ın ifadesi ile termodinamik yasalar fiziksel dünyayı yönetirken sosyal dünyayı da etkilemektedir. • Bu durum sosyal bilimciler tarafından Baily’in Sosyal Entropi Teorisi ile açıklanmaya çalışılmıştır (Mitar, 2010). • Ancak sosyal dünyadaki her birey veya toplumun tek başına tıpkı fiziksel sistemler gibi bir sistem olduğu, bir başka birey ya da toplum için de fiziksel çevre gibi çevre olabileceği söylenebilir. • Bu oluşumlarda sevgiye-ekonomik beklentilere dayalı duygu boyutunun çok önemli bir yeri olduğu da bir gerçektir. • Ne var ki termodinamik yasalara göre her iki dünyada da değişim kaçınılmazdır. • Ancak sosyal dünyadaki çevre değişimlerinin sistem üzerindeki yani birey veya toplum üzerindeki etkisinin sonucu, fiziksel sistemlerdeki değişim sonucu üretilen entropiye karşılık gelen elem ve hüzündür. • Zaten entropinin sosyal dünyadaki anlamı karmaşa üretimi olarak ifade edilmektedir (Mavrofides vd, 2011) • Bu da fiziksel sistemlerde olduğu gibi sosyal sistemlerin duygu dünyalarında tersinmez dönüşümler yani kalıcı izler bırakabileceklerdir. • Bu bağlamda yukarıda da ifade edildiği gibi sosyal sistemlerin mühendislik sistemlerinden pek farkı yoktur. • Burada da değişimler, dönüşümler sonucunda tıpkı fiziksel sistemlerde üretilen entropiye benzer hatta onun bu yaşamdaki karşılığı olabilecek olan acı, keder ve hüzün gibi duygular üretilecektir. • Yani mühendislik sistemlerindeki süreçlerin meydana getirdiği değişim sonucunda entropi gibi yeni bir olgu, bir boyut ortaya çıkarken buna karşılık sosyal sistemlerde ise sistem ve çevresinin değişimi sonucunda entropinin bu sistemdeki karşılığı olan acı, keder ve hüzün gibi üçüncü bir duygusal boyut ortaya çıkmaktadır. • Bu benzerlik şaşırtıcıdır. Dolayısıyla sosyal sistemlerde ayrıca duygu boyutunun da analizi gerekmektedir. • Burada duygu da entropi kadar karmaşık bir yapı içermektedir. • Literatürde sınırlıda olsa bu ve benzer konularda çalışmalar mevcut olmakla • birlikte (Lee v.d., 2008: 45-54; Belavkin, 2004; Nizami, 2009: 1853-1858; • Maniatis, 2008: 40-44), bunların sayılarının henüz yeterli olmadığı düşünülmektedir. • Lee, Woo-Seok, Yong-Wan Roh, Dong-Ju Kim, Jung-Hyun Kim, Kwang-Seok Hong (2008) Speech Emotion Recognition Using Spectral Entropy, Intelligent Robotics And Applications, Proceedings Book Series: Lecture Notes in Artificial Intelligence Part II, 531: 45-54. • Belavkin, Roman V. (2004), “On Relation between Emotion and Entropy”, http://www.eis.mdx.ac.uk/staffpages/rvb/publications/rvbaisb04.pdf. • Maniatis, Georges, Eustathios Reppas and Vassilis Gekas (2008), “In-depth Analogies among Entropy, Information and Sensation. The concept of Time in Thermodynamics”, New Aspects Of Engineering Mechanics, Structures, Engineering Geology, Book Series: Mathematics and Computers in Science and Engineering, 40-44. • Kaldı ki duygu boyutunun termodinamiksel analizi konusunda tıp ve sosyal bilimlerden gelen bilgi birikimlerine de oldukça ihtiyaç olduğu bir gerçektir. • Ancak şurası da bir gerçek ki değişim burada da her boyutta gerçekleşecektir. • Bu bağlamda gelecekte bütün sistemler ve onların çevreleri yani her şey, fiziksel, biyolojik ve sosyal dünya yani tüm evren değişecektir. • Çünkü bu değişim evrenin değişmez yasasıdır. Yani değişmeyen sadece bu yasa olacaktır. • Bu yasa entropi yasasının bir başka ifadesinden başka bir şey değildir. • Kimi fizikçiler için bu, evrenin en korkunç ve an acımasız yasasıdır. • Zira bu yasaya göre, ünlü termodinamikçi Clausius’un ifade ettiği gibi, evrendeki ölen şeyler doğan şeylerden daha fazla olacak ve ölüm her zaman yaşama galip gelecektir. • Bu durum her yaşamın bir sonu olduğunu ortaya koyması açısından da anlamlıdır. • Ne var ki bu acı gerçek evrenin ve içerisindekilerin kaderidir... • Dolayısıyla sosyal yaşamda da evrensel yasalar ile uyumlu olan eylemler, bireylerin ve bunun sonucunda da toplumların yaşam süreçlerinde en azından daha sağlıklı, daha mutlu ve daha huzurlu bir yaşam sürmeleri açısından önem ifade etmektedir. • Bu uyum daha alt yasalar için bile geçerlidir. • Aksi takdirde, her şey sabit kalacakmış gibi evrensel yasaya aykırı olarak yapılan kabullere dayalı verilen gerek bireysel gerekse de toplumsal kararlar ve bunun soncunda oluşturulan sosyal yapılar belli bir süre sonra termodinamiğin entropi yasasına göre bireylere veya toplumlara yüksek entropili yani daha mutsuz ve daha hüzünlü bir yaşam olarak yansıyacaktır. • Sonuç olarak evrendeki tüm düzenler termodinamik yasalardan etkilenerek bir değişim sürecinden geçmektedirler. • Bunun sonucunda da entropi üretimi kaçınılmazdır. • Entropi üretimini durdurmak mümkün değildir ancak azaltmak mümkündür. • Bu anlamda sosyal yaşamda da değişim vb termodinamik yasalar ile diğer evrensel yasaları dikkate alarak geliştirilen yaşam tarzları, yaşamın evrene uyumu açısından oldukça büyük önem ifade etmektedir. • Bu uyum gerek bireyler gerekse de toplumlar açsısından onların lehine bir durumdur. • Zira bu süreçte yaşamın evrensel yasalara uyumu arttıkça; entropi artışı durdurulamazsa da söz konusu artış en az olarak gerçekleşecektir. • Aksi takdirde uyumsuzluk, entropinin çok daha fazla artması demektir ki bu da bireylerin veya toplumların duygu dünyalarında tıpkı entropi gibi üretilerek hayal kırıklığı, elem ve hüzün olarak ortaya çıkacaktır. • Bu ise istenen bir şey değildir. • İstenen şey elemden kaçıp hazza koşmaktır. Fizik Yasaları Dikkate Almamanın Belki de Bir Sonucu • Türk Futbolunda kaos, evrendeki düzensizliğe benzemektedir. • Futbolumuzda Entropi Hastalağı var. Teknik Direktör Bir Sonuç • Bireyleri ve sosyal yaşamı gözlemleyip analiz ederek buradan hayata dair bazı sonuçlar elde eden ünlü Fransız Nobel Tıp Ödüllü hekim Dr. Alexis Carrel’in, Man, The Unknown (İnsan Denen Meçhul) kitabında, evrensel yasalara karşı hareket etmeye çalışmanın ve onları dikkate almamanın bir kabahat olduğunu belirtmesi, ortaya konmaya çalışılan gerçeğin diğer bir ifadesidir. Bir Ümit • Bu çalışmanın, evrensel yasalara aykırı olarak geliştirilen yaşam ve ümit anlayışlarının yerine, evrensel yasalara uyumlu olarak geliştirilen yaşam ve ümit anlayışlarının egemen olması ile ilgili çabalara, küçük de olsa bir katkı yapması, yazarın bu konudaki ümidinin gerçekleşmesi noktasında büyük bir anlam ifade edecektir. Ankara Üniversitesi SBF Dergisi • 67-2 Kaynaklar • • • • • • • • • • • • • Ashall, F., Olağanüstü Buluşlar, Tübitak Popüler Bilim Kitapları, 2006. Büyüktür, A.R., Termodinamik Cilt 1, Uludağ Üniversitesi Basımevi, 1986. Cansen, E., İktisadın Termodinamik Sınırları, Hürriyet Gazetesi 25.06.2005 Tarihli köşe yazısı, http://webarsiv.hurriyet.com.tr/2005/06/25/663404.asp. Carrel, A., İnsan Denen Meçhul ((Man, The Unknown)), Hayat Yayınları, 1999. Çamdalı, Ü. and Tunç, M., Energy and Exergy Efficiencies for Society, Journal of the Energy institute, 81(2), 118-122, 2008. Çengel, A.Y. ve Boles, A.M., Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik, Literatür Yayıncılık, 2. Basım, 1996. Göğüş, Y., Çamdalı, Ü. ve Kavsaoğlu, M.Ş., Exergy Balance of A General System with Variation of Environmental Conditions and Some Applications, Energy, 27, 625-646, 2002. Greene, B., Evrenin Dokusu, Tübitak Popüler Bilim Kitapları, 2005. Guillen, M., Dünyayı Değiştiren Beş Denklem, Tübitak Popüler Bilim Kitapları, 2001. Lenihan, J., Bilim İş Başında, Tübitak Popüler Bilim Kitapları, 2000. Mavrofides, T., Kameas, A., Papageorgiu, D. ve Los, A., On the Entropy of Social Systems: A Revision of the Concepts of Entropy and Energy in the Social Centext, Systems Research and Behavioral Science, 28, 353-368, 2011. Mitar, M., Baily’s Social Entropy Theory as an Explicit Theoretical Approach for an Empirical Assessment of Security of Contemporary Societies, Qual Quant, 44, 941-955, 2010. Rifkin, J. ve Howard, T., Entropi Dünyaya Yeni Bir Akış, Ağaç Yayıncılık, 1992.
