19 Şubat 2017

Beni İzlediğini Biliyorum

       Klasik fizikte her şey mantıklı görünür. Bir makara sayesinde büyük bir yükü nasıl daha rahat taşıyabildiğimiz, gezegenlerin hareketleri, bir motorun çalışması, uçakların uçması vesaire. Tüm bu hareketler ve fizik, atom boyutuna kadar inebilir. Hatta atomun çalışma prensibini de açıklayabilir. Atomlar nasıl bir araya gelir, nasıl molekülleri oluşturur gibi. Fakat atom altı dünyaya yani kuantum denilen evrene geçiş yaptığımızda pek mantıklı görünmeyen şeylerle karşılaşırız. Aynı anda farklı yerlerde görünen atom altı parçacıklar, biri evrenin bir ucunda diğeri öbür ucunda dahi olsa birbirlerine anlaşılmaz bir bağ ile bağlı olan parçacıklar ve daha birçok durum örnek verilebilir. Çok fazla kafa karışıklığı yaratmak istemem. Bu yazımda yine mantıksız görünen bir olgudan bahsedeceğim. İzlendiğinin farkında olan parçacıklar. Akıllı birer canlıymışçasına onları izlediğimizi biliyorlar ve ona göre tepkilerini, durumlarını değiştiriyorlar. Bir nevi beni izlediğini biliyorum diyorlar.


       Bu fenomen ilk olarak Young Deneyi olarakta bilinen Çift Yarık Deneyinde gözlemlendi. Çok basit olarak anlatmak istiyorum. Bir duvarımız var. Duvarın biraz önüne üzerinde tek bir yarık olan demir bir levha koyuyoruz. Bu levhaya elektron tabancası ile elektronları fırlatmaya başlıyoruz. Doğal olarak arkadaki duvarda yarığın tam hizasında düz bir çizgi oluşuyor. Bu şu anlama geliyor. Gayet doğal olarak elektronlar parçacık özelliği gösterdi ve yarıktan geçen elektronlar arkadaki duvarda yarığın boyutunda düz bir çizgi oluşturdu. Buraya kadar her şey normal. Deney tekrarlanıyor fakat bu sefer demir levhadaki yarık sayısı ikiye çıkartılıyor. Çift yarığa elektron tabancasından gönderilen elektronlarda ilginç bir şey oluyor. Duvarda bu sefer iki adet iz görülmesi gerekirken bir çok iz çıkıyor. Yarık sayısı ikiye çıkınca elektronlar parçacık gibi değil, dalga gibi hareket etmeye başlıyor. Niçin iki yarık olunca parça değil de dalga özelliği gösteriyorlar. Bilim insanları bunun sebebini anlamak için ve elektronları gözlemek için, çift yarıklı levhanın yanına bir gözlem cihazı koyuyorlar. Fakat o da ne ? Gözlem yapılırken atılan elektronlar duvarda iki adet çizgi oluşturdu. Yani biz elektronları gözlemezken dalga özelliği, biz onları gözlerken parçacık özelliği gösteriyorlardı.



       Sorular, sorular ve sorular bu noktada ortaya çıktı. Deney çok kez tekrar edildi fakat sonuç aynıydı. Elektronlar baktığımızda parçacık, bakmadığımızda dalga özelliği göstermeye devam ediyordu. Madde neydi o halde ? Dalga mı yoksa parçacık mı ? Elektronlar bilinçli varlıklar mıdır ki gözlendiklerini biliyor ve özelliklerini değiştiriyorlar ? Ve hatta acaba evren, gördüğümüz her şey, biz baktığımız için mi orada ? Dalında kıpkırmızı sulu bir şeftali, biz bakarken şeftali, bakmazken sadece bir dalga/frekans şeklinde mi varlığını sürdürüyor ? Aslında çift yarık deneyi idealist felsefenin, new ageci sapkın akımların çokça tacizine uğramış bir deney. Ben, şunu söylemek istiyorum. Kuantum dünyasına indiğimizde her şey çok değişik ve karmaşık. Peşin hükümler vermeden önce şunu söylememiz gerekiyor. Bilim, -bilmiyoruz- kelimesini gururla söyleyebilir. Bilim utanmaz, sıkılmaz ve henüz bilmediğini rahatça ifade eder. Fizikçiler, parçacık/kuantum fizikçileri bu soruların cevaplarını arıyor. Bize de şimdilik hayret etmek ve bilimin güzelliği karşısında saygıyla eğilmek kalıyor.

Şu iki kısacık videoyu da izlerseniz konuyu tamamen kavrayacaksınız. İzlemenizi şiddetle öneririm.







13 Şubat 2017

Evrenin Küçüklüğü

       Bir önceki yazımda evrenin büyüklüğünden kısaca bahsetmiştim. Daha geniş bir yazı yazılabilirdi belki ama yazıma çok fazla bilimsel terim eklemek istemedim. Okuyan insanlar ne denmek istendiğini derhal anlasın ve verilen bilgiyi özümsesin. Benim yazılarımdaki amacım budur. Bu yazımda ise evrendeki küçüklüklerden bahsetmek istiyorum. Makro düzeyde evren ne kadar göz kamaştırıcı, ilgi çekici ve merak uyandırıcı ise, evren içerisindeki küçüklüklerde o kadar göz kamaştırıcı, ilgi çekici ve merak uyandırıcıdır.

       Maddenin tarihte tartışılması her daim süregeldi. Antik Yunan felsefecileri maddeyi birçok şekilde tanımladılar. Bunlardan en ünlü ve geçerlisi, Aristoteles'in maddeye bakışı idi. Aristoteles maddeyi dört ana hal üzerine tanımladı. Bunlar ateş, su, toprak ve havaydı. Bu görüş ve inanış, 1803 yılında John Dalton tarafından atom fikri ortaya atılana dek süregeldi. Ona göre madde gözle görünmeyen, bölünemez küçük parçaların bir araya gelmesi ile oluşmaktaydı. Buradaki bölünemez ifadesi önemlidir. Çünkü yıllar sonra bu görüşün yanlış olduğu kanıtlandı. Maddenin atomdan çok daha küçük elemanları vardı. İsimler ve tarihler üzerinde sizi boğmak istemiyorum. Bunlar kolaylıkla unutulur. Bilginin önemli kısımlarını ve özetini vererek sizi meraklandırmak istiyorum.



       Daha sonraki araştırmalarda atomların proton, nötron ve elektron isimli üç parçacıktan oluştuğu anlaşıldı. Proton artı elektrik yüklü parçacık idi, elektron eksi elektrik yüklü parçacık idi ve nötron elektrik yükü olmayan nötr parçacık idi. Proton ve nötronlar atomun çekirdeğinde bir arada bulunuyor, elektronlar ise bu çekirdeğin çevresinde - görünüp kaybolma ve tekrar görünüp kaybolma - hareket ediyorlardı. Bu noktada bir dipnot açmalıyım. Elektronlar yaygın bilinen inanışın aksine çekirdeğin çevresinde yörüngesel hareket etmezler. Görünüp kaybolma ve sonra tekrar görünüp kaybolma şeklinde hareket ederler. Oradan oraya ışınlanırlar da diyebiliriz. Şimdi gelelim atom denen varlığın küçüklüğünü anlamaya. Sadece bir küp şeker örneği ile açıklayayım. Bir tane küp şekerde bulunan atomları, her birini bir kum tanesi büyüklüğünde büyütseydik, tüm dünya kumlar ile kaplanırdı. Ayrıca bu kumlar elli santim de yüksekliğe ulaşırdı.

       Devam edelim. Küçüklük bununla bitmiyor elbette. Atomun keşfinden sonraki araştırmalar ile atom altı parçacıklar denen bir aleme ulaşılmış olundu. En küçük madde birimi sanılan atomun daha küçük parçaların bir araya gelmesiyle oluştuğu anlaşıldı. Bilim buldu ki, atomu oluşturan proton ve nötronlar, aslında daha küçük birimler olan kuarklardan oluşuyordu. Elektron ise şimdilik tek bir yapıdan oluşuyor gibi görünmekte. İleride elektronu da oluşturan daha küçük parçacıkların keşfedilmesi bizi şaşırtmamalı. Özetle kuarklar bir araya geliyor ve atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötronları oluşturuyor. Kuarklar görece proton ve nötrondan çok fazla küçük değiller. Birkaç kuark bir araya gelerek proton ve nötronu oluşturur. Fakat burada da bitmiyor. String teori olarak bilinen sicim kuramı ise tüm bu küçüklükler içerisinde, ileri sürdüğü küçüklük kavramı ile adeta insanı şoka uğratıyor. Herşeyin temelinde titreşen sicimlerin, frekansların olduğunu söyler sicim kuramı. Sicim ne kadar küçüktür peki. Bir atom dünya kadar büyütülebilseydi, bir sicim ancak bir ağaç boyutunda olabilirdi. Kuarklar bile ağaç boyutundaki bir sicimin yanında ay kadar büyük olurdu. Küp şeker örneğindeki atomun küçüklüğü ile, atoma göre sicimin küçüklüğünü karşılaştırıp şaşırmak size kalmış. Şuan için bilimin ulaşabildiği en küçük parça sicimdir.



       Son olarak bir küçüklükten daha bahsetmek gerekir ki, bu maddi veya enerji bazında bir parçanın küçüklüğünü değil, fizikteki olası bir küçüklüğü anlatır. Fizik yasalarına göre bu küçüklükten daha küçük bir uzunluk olamaz. Bu Planck Uzunluğudur. Planck uzunluğunun fiziksel anlamı araştırma konusudur. Çünkü Planck uzunluğu mevcut uzunluklar ile kıyaslanırsa en küçük olanıdır. Bu uzunluğu doğrudan ölçebilecek hiçbir araç yoktur. Bu yüzden Planck uzunluğu araştırmaları çok teoriktir. Planck uzunluğu fizik yasalarının geçerli olduğu en küçük uzunluk birimidir. Daha küçük bir uzunluk sadece felsefi olarak düşüncelerimizde mümkündür. Bir insan peki planck uzunluğunu ikiye bölelim elimize yine bir uzunluk geçer ve bu uzunluk bir planck uzunluğunun yarısıdır diyebilir. Fakat bu düşünce sadece hayal gücümüzde mümkündür. Planck uzunluğu altında fizik yasaları işlemez. Planck uzunluğundan daha kısa bir uzunluk ölçüsü mümkün değildir. Plancktan küçük her uzunluk fiziki evrende değil, insan aklında var olabilir. Planck o kadar küçüktür ki biraz matematiği işin içine sokmadan anlatmak mümkün olmamakta. Şöyle ki bir planck uzunluk birimi 10 üzeri eksi 35 metredir. Bu da şu demektir. 10 üzeri eksi 35 metre, bir protonun çapının 100,000,000,000,000,000,000'de birine tekabul eder.




11 Şubat 2017

Evrenin Büyüklüğü

       Evren/Kainat ne kadar büyük ? Bu sorunun cevabını verebilmek pekte kolay değil. Çünkü evrenin gerçek büyüklüğü hakkındaki bilgimiz kısıtlı. Görülebilen evren denilen bir kavram vardır. Bunun açılımı şudur; Teleskoplarla tespit edebildiğimiz ve tespit edemediğimiz/göremediğimiz büyük bir kısmını da hesaplamalar yaparak ortaya çıkardığımız evren. Aslında görebildiğimiz/hesaplayabildiğimiz evrenin ötesinde sınırlarını bilmediğimiz çok daha büyük bir alan bizi bekliyor.
Evrenin büyüklüğünü hesaplamak için kullanılan yöntemlerden biri ışık hızı ve ışık yılı kavramlarıdır. O kadar büyük mesafeleri bildiğimiz metre veya kilometre cinsinden hesaplamak imkansızdır. Bunun için bilim çevreleri ışık hızı ve yılını hesap olarak kullanırlar. Başka baz alınan yöntemlerde olmakla beraber, anlatımı kolay olacağı için ışık hızını kullanacağım.


Işık “saniyede” hemen hemen 300.000 kilometre hızla hareket eder. Saatte, dakikada değil, “saniyede”.Bu boşluktaki hızıdır. Bazı ortamlarda daha yavaş hareket edebilir ancak bu hızlar önemsiz farklardadır. Işık yılı kavramı ise ışığın 1 yılda kat ettiği yoldur. Yani “saniyede” 300.000 km hızla “ 1 yıl boyunca hareket eden ışık, 1 ışık yılını doldurmuş olur.
Şimdi gelelim “görülebilen evren”in büyüklüğüne. Güneş bir yıldızdır. Yıldızlar bir araya gelerek galaksileri oluşturur. Galaksiler yıldız topluluklarıdır. Ancak üç beş adet yıldızın bir araya gelmesi ile değil. İçinde bulunduğumuz galaksi olan Samanyolu Galaksisi türevlerine göre ufak ve genç bir galaksi olup içerisinde 200 ile 300 “milyar” adet yıldız barındırır. Samanyolu galaksisi gibi kimisi daha ufak kimisi daha büyük olmak üzere evrende bilinen tahmini 100–150 “milyar” adet galaksi vardır. Bu da ortalama 125 milyar galaksi x 250 milyar yıldız demektir. Daha sonra bu galaksilerin bir araya geldiği topluluklara da galaksi kümesi adı verilir. Tabi bu toplulukları dip dibe düşünmeyin. Aralarında devasa boşluklar var.Şimdi açıklayacağım şekilde anlayacaksınız.



       İçinde bulunduğumuz Samanyolu Galaksisinin büyüklüğünü şu şekilde anlatabiliriz.Işık hızında 100.000 yıl boyunca giderseniz Samanyolu Galaksisini bir uçtan diğer uca katedebilirsiniz. Ve buradan çıkıp bir sonraki en yakın galaksi olan Andromeda Galaksisine gitmek isterseniz 2 milyon 200 bin yıl boyunca ışık hızında gitmelisiniz. Daha ötesini hesaplamak mümkün ama gereksiz. Umarım bu kısa makale de evrenin büyüklüğü hakkında biraz olsun fikir verebilmişimdir.