Planck Yasası

Neden ısı deyince aklımıza kırmızı renk gelir? Neden ısıtılan çelik önce kırmızı, sonra sarı ve en son beyaz ışık yayar? Max Planck bu renk değişimlerini ısının ve ışığın fiziklerini ilişkilendirerek kağıda dökmüştür. Işığı, sürekliliği olan bir dalga olarak değil de istatiksel olarak tanımlayan Planck’ın devrimsel fikri, kuantum fiziğinin de tohumlarını atmıştır.

Bir çok maddenin ısıtıldığında parladığını ve ışık yaydığını biliriz. Nesneler artan sıcaklıkla birlikte önce kırmızı, sonra sarı ve en son beyaz ışık yayar. Işık beyaz görünür çünkü var olan sarı ve sarıya daha çok mavi eklenmiştir. Renklerin bu dağılımı, kara cisim eğrisiyle gösterilir. Yıldızlar da bu sırayı izler: Ne kadar sıcak olurlarsa renkleri de o kadar maviye kayar. Yüzey sıcaklığı 6000 kelvin olan Güneş sarı bir yıldızdır. Sirius gibi bazı yıldızlar 30000 kelvine varan sıcaklıklarıyla mavi – beyaz görünür.

On dokuzuncu yüzyılda fizikçiler hangi maddeden yapılmış olursa olsun, nesnelerin ısıtıldığında yaydıkları ışığın hep aynı örüntüde olması karşısında şaşkındılar. Işığın büyük bir bölümü tek bir frekanstan yayılıyordu. Sıcaklık arttırılınca tepe frekans daha mavi (daha kısa) dalgaboylarına kayıyor, önce kırmızıdan sarıya, sonra mavi-beyaza doğru ilerliyordu. Karacisim ışıması terimini kullanmamızın sebebi ısıyı en iyi emen ve yayanların koyu renk madde olması. Fizikçiler kara cisim grafikleri elde ediyor ama bunları anlamlandıramıyorlardı. Frekansın neden tek bir renkte tepe yaptığını da açıklayamıyorlardı. Biliminsanları bazı kısmi çözümler elde ettiler. Ama bu çözümlerden bazıları, morötesi dalga boylarını ve ötesinde sonsuz miktarda enerjinin yayılması gerektiğini öngörüyordu. Bu soruna morötesi faciası adı verildi.

Kara cisim ışımınasını anlamaya çalışan Max Planck, ısı ve ışık fiziklerini birlikte ele alıyordu. Planck gönülsüzce de olsa denklemlerinin tutması için kurnazca bir düzeltme yaptı. Elektromanyetik ışımanın, termodinamik uzmanlarının ısıyı ele aldığı gibi ele alınması gerektiğini seziyordu. Sıcaklığın pek çok parçacık arasındaki ısı enerjisi paylaşımı olmasından yola çıkan Planck, elektromanyetik enerjiyi de bir elektromanyetik osilatör kümesi veya atomaltı elektromanyetik alan birimleri arasında bölüştürdü ve ışığı bunun üzerinden tanımladı.

Denklerim tutmasını sağlamak için her elektromanyetik birimin enerjisini frekansla orantılandırarak E=hv denklemini elde etti. Burada E enerji, v ışığın frekansı, h ise Planck sabiti denen sabit bir sayıdır.  Elektromanyetik enerjiyi bir çok osilatör arasında bölüştürmenin en olası yolunu bulan Planck’ın modeli enerjinin büyük bölümünü ortadaki frekanslara dağıtıyordu. Bu, tepeli kara cisim tayfına da uyuyordu. Planck 1901 de ışık dalgalarıyla olasılık arasında bağ kuran bu yasayı yayımladı ve büyük beğeni topladı. Kısa bir süre içinde bu yeni düşünce sayesinde “morötesi faciası” sorununun da çözüldüğü görüldü.

Planck’ın kuantaları, kendi yasasının matematiğinin tutarlı olmasını sağlamak için geliştirdiği fikirlerden ibaretti; o osilatörlerin gerçek olabileceğini bir an olsun aklına getirmemişti. Ama tam da atom fiziğinin hızla geliştiği bir dönemde Planck’ın bu yeni formülasyonunun çok şaşırtıcı çıkarımları olacaktı. Planck bir tohum atmıştı; bu tohum büyüyecek ve modern fiziğin en önemli alanlarından biri haline gelecekti: Kuantum Kuramı.

Yorum Durumu: Bir yorum --- Kategori: Bilim --- Etiketler:, , , , , , , , , , ---

Görelilik ve Kara Delikler

karadelikNewton’dan farklı olarak Einstein’a göre, kütleçekim zamanı etkiler, çünkü ışığı etkiler. Eğer bir kara deliğin kenarında hareketsiz tutulan bir ışık parçacığı hayal edilirse, bu parçacık ne ilerler ne de geriler, ne enerji kaybeder ne de kazanır, yalnızca belirsiz bir şekilde askıda kalır. Böyle bir durumda, “zamanın kıpırdamadan durduğunu” ileri sürmek mümkündür. Kara delikleri ve onun niteliklerini savunan görelilikçilerin iddiası budur. Sözün kısası, kastedilen, eğer tüm hareket sona erdirilseydi, ne durum ne de konumda herhangi bir değişimin olmayacağı ve bu nedenle de kelimenin herhangi bir anlamında zaman diye bir şeyin bulunmayacağıdır. Kara deliğin kenarında varolduğu farz edilen durum budur. Ne var ki bu, son derece spekülatif ve mistik bir yorum olarak görünmektedir.

Tüm maddeler sürekli bir değişim ve hareket halindedirler ve bu nedenle burada söylenen şey, eğer madde ve hareket yok edilirse, zamanın da yok olacağından başka bir şey değildir, ki bu tam bir totolojidir. Bu şunu söylemekten farksızdır; eğer madde yoksa madde yoktur, ya da eğer zaman yoksa zaman yoktur. Çünkü her iki ifade de tıpatıp aynı şeyi anlatır. Tuhaftır ama, görelilik teorisinde zamanın ve uzayın ne olduğuna dair bir tanım aramak boşunadır. Einstein şüphesiz bunu izah edilmesi zor bir şey olarak görmüştü. Ne var ki, kendi geometrisi ile klasik Öklid geometrisi arasındaki farkı izah ederken bu noktaya oldukça yaklaşmıştı. İçinde uzayın eğrilmediği bir evren hayal edilebileceğini, ama bunun bütünüyle maddeden yoksun olacağını söylemişti. Bu tastamam doğru bir yöne işaret eder. Kara delikler hakkındaki tüm yaygaralardan sonra, Einstein tarafından bu konuya hiç değinilmediğini keşfettiğinizde şaşırabilirsiniz. O, esasen çok karmaşık bir matematiğe dayalı dikkatli bir yaklaşıma bel bağlamış ve gözlem ve deneyle doğrulanabilecek öngörülerde bulunmuştu. Kara delik fiziği, açıkça saptanmış ampirik verilerin yokluğunda, son derece spekülatif bir karaktere sahiptir.
(daha&helliip;)

Yorum Durumu: 2 yorum --- Kategori: Bilim, Felsefe --- Etiketler:, , , , , , , , , , ---

Kuantum Mekaniği

QuantumKuantum fiziğinin gelişimi, bilimde dev bir ileri adımı, “klasik” fiziğin aptallaştırıcı mekanik determinizmden kesin bir kopuşu temsil etti. Bunun yerine çok daha esnek ve dinamik –yani tek kelimeyle diyalektik– bir doğa görüşüne sahibiz. İlkin küçücük bir ayrıntı, neredeyse bir anekdotmuş gibi görünen kuantumun varlığını Planck’ın keşfetmesiyle birlikte, fiziğin tüm çehresi dönüşüme uğradı. Radyoaktif dönüşüm olgusunu açıklayabilen ve spektroskopinin karmaşık verilerini ayrıntılarıyla analiz edebilen yeni bir bilim söz konusuydu. Bu da doğrudan doğruya yepyeni bir bilimin kurulmasına yol açtı; eskiden çözümsüz kalan sorunları çözme yeteneğindeki teorik kimya. Yeni kalkış noktası benimsenir benimsenmez, genelde bütün bir teorik zorluklar yığını bertaraf ediliyordu. Yeni fizik, atom çekirdeğine hapsolmuş şaşırtıcı kuvvetleri ortaya çıkardı. Bu ise doğrudan doğruya nükleer enerjinin –dünyadaki yaşamın potansiyel imhasına giden yolun– istismarını ya da nükleer füzyonun barışçıl kullanımı sayesinde akla hayale sığmaz, sınırsız bir bolluk ve toplumsal ilerleme manzarasını beraberinde getirdi. Einstein’ın görelilik teorisi, kütle ve enerjinin eşdeğer olduğunu açıklar. Eğer bir cismin kütlesi biliniyorsa, bunu ışık hızının karesiyle çarptığımızda enerji haline gelir.

Einstein, şimdiye dek bir dalga olarak tasavvur edilen ışığın bir parçacık gibi davrandığını gösterdi.
(daha&helliip;)

Yorum Durumu: 9 yorum --- Kategori: Bilim, Felsefe --- Etiketler:, , , , , , , , , , , ---

Mantık ve Atomaltı Dünya

atomaltiGeleneksel mantığın yetersizlikleri, diyalektik bakış açısından çok uzak başka filozoflar tarafından da kavranmıştır. Genelde Anglo-Sakson dünyasında ampirizme ve tümevarımcı muhakemeye daha büyük bir eğilim olmuştur. Ancak bilim hâlâ, ona kendi sonuçlarını değerlendirmesini sağlayacak ve karışık olgular ve istatistikler yığını arasında onun adımlarına, Ariadne’nin labirentteki ip yumağı gibi kılavuzluk edecek felsefi bir çerçeveye ihtiyaç duymaktadır. Salt “sağduyuya” ya da “olgulara” başvurmak yetmez.

Kıyasçı düşünce, yani soyut tümdengelimci yöntem, Fransız geleneğinde, özellikle Descartes’tan beri, çok yaygındır. Tümüyle farklı olan İngiliz geleneği büyük oranda ampirizmden etkilenmiştir. Bu düşünce okulu, erken bir dönemde, Britanya’dan derin kökler saldığı Birleşik Devletler’e ithal edilmiştir. Bu yüzden, biçimsel-tümdengelimci düşünce tarzı, hiç de Anglo-Sakson entelektüel geleneğinin karakteristiği değildir. “Tam tersine, bilimsel araştırmanın birçok alanında İngilizleri muazzam atılımlar yapmaktan alıkoymayan bu düşünce okulunun, saf kıyasa yönelik bir yüce-ampirik aşağılamayla ayırdedildiğini söylemek mümkündür. Eğer bu, gerçekten olması gerektiği gibi son noktasına kadar götürülecek olursa, kıyasın ampirikçe gözardı edilişinin, diyalektik düşüncenin ilkel bir biçimi olduğu sonucuna varmamak imkânsız olur.” Ampirizm tarihsel olarak hem ilerici (dine ve ortaçağ dogmatizmine karşı mücadelede) hem de olumsuz (materyalizmin aşırı dar yorumu, geniş teorik genellemelere karşı durma) bir rol oynamıştır. Locke’un, insan zekâsında duyulardan türetilmemiş hiçbir şey olmadığı yolundaki ünlü savı son derece doğru bir fikrin nüvesini barındırmaktadır, ama tek yanlı biçimde ortaya konulduğu için, felsefenin sonraki gelişimi üzerinde en zararlısından sonuçlara yol açabilmiş ve açmıştır. “Deneyim yoluyla sağlananlar dışında, dünya hakkında hiçbir şey bilmiyoruz.” Eğer deneyim, doğrudan beş duyumuzun tanıklığı olarak anlaşılmıyorsa, bu doğrudur. Eğer meseleyi dar ampirik anlamda deneyime indirgersek, o zaman, ne türlerin kökeni konusunda, ne de daha zorlu bir konu olarak yerkabuğunun oluşumu hakkında herhangi bir hükme varmak bizim için imkânsız olur. Her şeyin temelinin deneyim olduğunu söylemek, ya çok şey söylemektir ya da hiçbir şey söylememektir. Deneyim, özne ve nesne arasındaki aktif karşılıklı ilişkidir. Deneyimi bu kategorinin dışında, yani bunun karşısına çıkarılmış ve diğer bir bakış açısıyla bu çevrenin bir parçası olan araştırmacının nesnel maddi çevresi dışında tahlil etmek, bunu yapmak, onu, içinde ne nesnenin ne de öznenin olmadığı, ama sadece deneyime dair mistik bir formülün olduğu şekilsiz bir birlik içinde eritmektir. Böylesi bir “deney” ya da “deneyim” ancak ana karnındaki bebeğe özgüdür, ama ne yazık ki bebek, kendi deneyinin bilimsel sonuçlarını paylaşma fırsatından mahrumdur.
(daha&helliip;)

Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim, Felsefe --- Etiketler:, , , , , , , ---

Sicim Kuramı (Membran Teoremi, String Theory)

sicimkurami

Sicim Kuramı, fiziğin temel modellerinden birisidir. Yapı taşı olarak Standart modelde kullanılan boyutsuz noktalar yerine, tek boyutlu uzanıma sahip sicimler kullanılmaktadır. Bu temel yaklaşım farklılığı, parçacıkları noktalar olarak tasvir eden modellerde karşılaşılan bazı problemlerden sakınılmasını sağlamaktadır.

Kuramdaki temel fikir, gerçekliğin esas bileşenlerinin rezonans frekanslarında titreşen ve Planck uzunluğunda olan (10-35 mm civarı) sicimler olduğudur.[1] Sicim teorisine göre evrendeki her madde tek bir şeyden oluşuyor: titreşen ince sicimler. Farklı rezonanslarda titreşen bu sicimler, evrendeki her şeyi meydana getiriyor. Sicim kuramı, evren’i oluşturan en temel, bölünemeyecek kadar küçük bileşenlerinin nokta gibi parçacıklardan değil, titreşen minyatür keman tellerine benzeyen sonsuz küçük döngülerden oluştuğunu öne sürer.[2]

Fizikçilerin karmaşık teorileri, içinden çıkılmaz denklemleri ve insanı şaşkına çeviren bir jargonu anlamak gibi yetenekleri olsa da, aslında onlar basitliği severler. Gerçekliğin, temelde basit olduğunu kabul ederler. İşte bu yüzden parçacık fiziğinin standart modelinden memnun değiller. Bu model, elektronlardan kuarklara, muonlara evrendeki her şeyi oluşturan 57 (son sayımda) farklı parçacığın özelliklerini ve birbirleriyle etkileşimini açıklıyor. (Muon ilk keşfedildiğinde bir fizikçi “Onu da kim sipariş etti?” diye sormuştu.)

Chicago yakınlarındaki Fermilab’da çalışan fizikçi Joe Lykken, “Evrenin en temel parçasının 57 çeşit olması çok gülünç.” diyor. Daha temel bir gerçeklik arayışı, fizikçileri sicim teorisini kabul etmeye yönlendirdi.
Bu teorinin alışılmışın dışında bir özelliği –bazılarına göre bir dezavantajı– var: En az dokuz uzaysal boyut gerektirmesi. Bunlardan altısını ise üç boyutlu bir dünyada yaşayan bizler algılayamıyoruz.

Teori, şu ana kadar deneyle desteklenmedi. Sicimleri gören kimse yok; tahmin edilenden çok, hatta trilyonlarca kat daha küçük olabilirler. Gizli boyutlara gelince, onlar da arabanızın anahtarını nerede unuttuysanız oradalar.

(daha&helliip;)

Yorum Durumu: Bir yorum --- Kategori: Bilim, Denemeler --- Etiketler:, , , , , , , ---

Richard Feynman

Richard_FeynmanAl Seckel’den Richard Feynman

Kavgacı fizikçi

Richard Feynman Cornell Üniversitesinde hocalık yaparken ondan Buffalo’daki aeronotik laboratuarında haftada bir kurs vermesi istendi. Bir gece Buffalo yolculuğunu biraz ilginçleştirmek için bir bara uğramaya karar verdi. Feynman Alibi Room adlı bu barı sevdi ve oraya sık sık uğramaya başladı. (Alibi, bir suç işlendiği sırada sanığın suç mahallinden başka bir yerde olduğunu iddia etmesi veya bunun kanıtı demektir.)

Bir gece lavaboda bir sarhoşa rastladı. İçeri girince sarhoş patladı: “Tipini beğenmedim, ona bir tane çakıcam.” Feynman tersledi: “Çekil yolumdan…” Sarhoş aniden Feynman’ın suratına doğru bir yumruk çıkardı ve daha ne olduğunu anlayamadan Feynman eşit şiddette karşılık verdi. Sarhoş afalladı ve lavabodan geri geri çıkıp gitti. Ancak Feynman’ın sorunları burada bitmemişti. İnatla barda kaldı ve kolasını içmeye devam etti.

Daha sonra Kıvırcık (sarhoş) ve çetesi Feynman’a yaklaştı. Kavga etmek istediler, fakat Feynman hala inat ediyordu ve yerinden kalkmadı. Grup uzaklaştı. Derken Kıvırcık’ın öfkesi yine alevlendi ancak Feynman ilerde bir kavganın durmakta olduğunu hissetti. Şans eseri bara başka bir adam geldi ve Kıvırcık’ı Feynman’a takdim etmeye başladı, hemen arkasından da Feynman çabucak sıvıştı.
(daha&helliip;)

Yorum Durumu: 2 yorum --- Kategori: Bilim, İnsan ve Toplum --- Etiketler:, , , , ---

Olasılıklar Evreni

deney_tupuTermodinamiğin kanunlarını bilirsiniz. Bu kanunların sonucuna göre şöyle bir cümle kurabiliriz.

“Düzensizlik ya değişmez ya da artar.”

Her ne kadar bir kesinliği içerse de gerçekte durum tam olarak bu değildir. Basit bir örnek üstünden gitmeye çalışalım.

Odanın bir köşesine konmuş içinde Klor gazının bulunduğu ucu açık bir tüp düşünelim. Tüpün içinde bulunan klor gazının odaya dağılıp dağılmaması durumunu bu kanunlar ışığında gözlemleyelim. Termodinamiğe göre entropi artışı olacak ve klor gazı mutlaka odaya yayılacaktır.

Aslında işin özünde farklı bir matematiksel süreç yatar. Klor gazının odaya yayılması sadece bir olasılıktır. Fakat tüp içinde kalma olasılığı yayılma olasılık dağılımına göre çok çok daha düşük olduğu için (trilyonda birden daha da küçük) gerçekleşmesi ihtimali zordur. Ama imkansız değildir.

bozuk_para

Olasılık kuramları 1900 lü yıllarda gelişip yeni bir bilim dalı olan “istatiksel mekanik” geliştirilmiştir. Termodinamik değerlerden sapmalarla bu teori defalarca ispatlanmıştır.

Bunu para örneği ile açıklayabiliriz. Diyelim ki aynı anda bir milyon bozuk para atılıyor. Hepsinin tura gelme olasılığı vardır. Daha eşit bir dağılımların yüzdesi ise çok daha fazladır. Fakat sonuçta gelen parça dağılımı ne olursa olsun aslında hepsinin tura gelmesiyle aynı olasılığa sahip bir dağılım olacaktır.

Yani kısacası şu; Her olay, milyarlarca olasılıktan sadece birisidir ve yaşadığımız bu evren tamamen matematiksel olasılıklar evrenidir.

Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim, Denemeler --- Etiketler:, , , , , ---