18 October 2019

News Flash

एंट्रॉपी

आपल्या या जगात चांगल्या गोष्टींपेक्षा वाईट गोष्टी जास्त प्रमाणात होतात असे तुम्हाला कधी वाटते का?

आपल्या या जगात चांगल्या गोष्टींपेक्षा वाईट गोष्टी जास्त प्रमाणात होतात असे तुम्हाला कधी वाटते का? वाईट घटना, दुर्दैवी प्रसंग, छोटय़ा आणि मोठय़ा समस्या सगळेच किती सहजपणे, आपल्याही नकळत आपल्या आयुष्यात येऊन उभ्या राहतात. पण त्यांच्यापासून सहजासहजी सुटका मात्र होत नाही. त्यासाठी खूप झगडावं लागतं, मेहनत करावी लागते आणि वेळही द्यावा लागतो. हे असं का होतं? आपलं जग आणि त्यातील गोष्टींचा कल हा बिघडण्यावरच का असतो? या सगळ्यामागे विज्ञानातील एक वैश्विक नियम आहे असे सांगितले तर त्यावर विश्वास बसेल? चला, बघू या.

औद्योगिक क्रांतीच्या काळात वाफेवर चालणाऱ्या इंजिनच्या कार्यक्षमतेवर संशोधन करताना थर्मोडायनॅमिक्स या ज्ञानशाखेचा प्रारंभ झाला. थर्मोडायनॅमिक्समध्ये उष्णता आणि इतर प्रकारच्या ऊर्जा (यांत्रिक, विद्युत, रासायनिक) यांच्या परस्परसंबंधांचा अभ्यास केला जातो. यातलीच एक महत्त्वाची संकल्पना आहे- एंट्रॉपी (Entropy). एंट्रॉपी म्हणजे उपयुक्त ऊर्जेचा होणारा ऱ्हास! उपयुक्त ऊर्जा म्हणजे अशी ऊर्जा- जिचा वापर आपल्याला कोणत्या तरी कामासाठी करता येऊ शकतो. थर्मोडायनॅमिक्सच्या दुसऱ्या नियमानुसार, एखाद्या बंद प्रणालीची (ज्यात बाहेरून ऊर्जा येऊ शकत नाही अशी व्यवस्था) एंट्रॉपी कधीही कमी होत नाही; उलट ती नेहमी वाढतच असते. याचाच अर्थ असा की काम करण्याजोगी उपयुक्त ऊर्जा कमी होत जाऊन तिचा प्रवास व्यवस्थेकडून अव्यवस्थेकडे (Order to disorder) होतो आणि  शेवटी त्याचे रूपांतर एका निष्क्रिय व्यवस्थेत होते. यामुळे एंट्रोपीला अव्यवस्था (Chaos, Disorder) आणि विस्कळीतपणा (Randomness) मोजण्याचे मापक असंही म्हटलं जातं. थर्मोडायनॅमिक्सचा  दुसरा नियम अर्थातच वाढत जाणारी एंट्रॉपी ही एक वैश्विक संकल्पना आहे. आणि आपलं विश्व हे या नियमानुसारच चालतं. एवढंच नाही तर आपल्या विश्वाचा शेवटही यानुसारच सर्व उपयुक्त ऊर्जा संपल्याने होईल (Heat Death) असं मानण्यात येतं.

गरम चहाचा कप तसाच काही वेळ ठेवला की तो हळूहळू थंड होतो, हे एंट्रॉपीचंच उदाहरण आहे. उष्णतेमुळे गरम चहाच्या अणूंची हालचाल वाढते आणि त्यांच्यातील ऊर्जा ही सभोवतालच्या वातावरणातील अणूंमध्ये हस्तांतरित होते; जे पूर्ण खोलीमध्ये पसरतात. थोडक्यात- एका जागी व्यवस्थित (ordered) साठलेली ऊर्जा एंट्रोपीमुळे विस्कळीत (disordered) अवस्थेत जाते आणि त्यामुळे चहा थंड होतो.

पण मग याच्या उलट का घडत नाही? म्हणजे साधारण तापमानाला असलेला चहा स्वत:हून गरम का होत नाही? सूक्ष्म पातळीवर अणूंसाठी तापमान वाढणं आणि कमी होणं या दोन्ही गोष्टी सामान्य, सहज घडू शकणाऱ्या अशाच आहेत. तरीही मग थंड चहाचं तापमान का वाढत नाही, किंवा किमान आहे तसंच टिकून का राहू शकत नाही? त्या चहाच्या कपातील अणू एक तर आहेत तसेच राहून आपली उष्णता टिकवून ठेवू शकतात किंवा त्या खोलीतील हवेतील इतर अणूंच्या संपर्कात येऊन आपली ऊर्जा खोलीमध्ये पसरवू शकतात. चहातील आणि हवेतील अणूंची प्रचंड संख्या लक्षात घेतली तर असं दिसून येतं की, सर्व अणू एका ठिकाणी स्थिर राहण्यापेक्षा त्यांचा हवेतील अणूंशी संबंध येऊन ऊर्जा पसरवण्याचीच शक्यता (Probability) सांख्यिकीदृष्टय़ा खूप जास्त असते. यालाच जास्त एंट्रॉपी अवस्था असं म्हणतात. अशा प्रकारे गोष्टी नेहमी कमी एंट्रॉपी अवस्थेतून जास्त एंट्रॉपीच्या अवस्थेत जातात. थोडक्यात- जे घडतं ते घडण्याचीच शक्यता जास्त असते म्हणून घडतं, इतकंच!

एंट्रोपी या संकल्पनेचा वापर ‘वाढणारी अव्यवस्था’ आणि ‘कमी होणारी क्षमता’ दाखवण्यासाठी बऱ्याच क्षेत्रांमध्ये केला जातो. गोष्टींची कार्यक्षमता कमी होणं, त्या खराब होणं, बंद पडणं हा निसर्गनियमच आहे. चांगल्या आणि वाईट गोष्टी या आपण त्यांना दिलेली नावं आहेत. आपल्या आशा-आकांक्षेनुसार, इच्छेनुसार व कोणत्याही दैवी/ सतानी शक्तीनुसार गोष्टी घडत वा बिघडत नाहीत; तर ज्या गोष्टी घडण्याची शक्यता जास्त असते, त्याच गोष्टी घडतात. एंट्रॉपी आपल्याला हेच सांगतं. पण मग या परिस्थितीत आपण काय करायचं? या नियमांकडे बोट दाखवून बिघडलेल्या गोष्टींना स्वीकारायचं?

आधी म्हटल्याप्रमाणे, चांगल्या-वाईट गोष्टी ही आपण दिलेली नावं आहेत.. त्या गोष्टीच्या उपयुक्ततेनुसार आणि आपल्या होणाऱ्या सोयीनुसार. उदा. लोकशाही, कायदे, सामाजिक सलोखा, सुरक्षा, पर्यावरण या सामाजिक स्तरावर, तर आरोग्य, बंधुभाव, शांती, विश्वास या वैयक्तिक स्तरावर महत्त्वाच्या आणि टिकून राहिल्या पाहिजेत अशा काही गोष्टी आहेत. जर आपण या गोष्टींच्या संवर्धनासाठी ऊर्जा खर्च केली नाही तर या चांगल्या गोष्टीही हळूहळू कमकुवत होऊन नष्ट होतील. कारण या जगात चांगल्या गोष्टी घडण्याच्या शक्यतेपेक्षा आपल्या उपयोगी नसलेल्या गोष्टी घडण्याचीच शक्यता सांख्यिकीदृष्टय़ा जास्त असते. एकदा या विश्वात आपला विरोध करणाऱ्या शक्तीचं आपल्याला आकलन झालं की आपण त्यावर उपाययोजना पण करू शकतो. नसíगकपणे काळानुसार जर वस्तू, व्यवस्था क्षमतेनुसार काम करणं बंद करणार असतील तर अशा गोष्टींवर लक्ष ठेवणं, आपल्या कामाद्वारे त्याला ऊर्जा पुरवणं आणि आपल्या कष्टांच्या बदल्यात या विश्वात आपल्या उपयोगी असणाऱ्या गोष्टी आणि व्यवस्था टिकवून ठेवण्यासाठी प्रयत्न करणं, हाच कदाचित आपल्या आयुष्याचा उद्देश असू शकतो.

विज्ञानाचे अनेक शोध आणि नियम हे बऱ्याचदा आपल्यासारख्या सामान्य माणसांच्या दैनंदिन जीवनात थेट उपयोगी नसतात. पण तरीही एंट्रॉपीसारख्या काही संकल्पना आपल्याला समजतात तेव्हा त्या आपले जगाबद्दलचे केवळ आकलनच वाढवत नाहीत, तर जगाकडे पाहण्याची वेगळी दृष्टीही देतात.

parag2211@gmail.com

 

First Published on May 12, 2019 2:47 am

Web Title: entropy