Atomların Yapısı

Atomlar doğanın Lego taşlarıdır. Çeşitli şekil ve boyutlarda olan atomlar birçok farklı yoldan bir araya getirilerek bir çiçek, altın külçesi veya bir insan oluşturulabilir. Her şey kombinasyonlarda gizlidir.

Nobel ödüllü Amerikalı bilim adamı Richard Feynman, “Büyük bir afette sahip olduğumuz tüm bilimsel mirası kaybetsek ve gelecek nesillere aktarabileceğimiz tek bir cümle olsa, hangi ifade en az kelimeyle en çok bilgiyi aktarırdı?” diye sormuş ve cevabı kesin olmuştur: “Her şey atomlardan oluşmaktadır. “

Atomların doğanın Lego taşları olduğunu kanıtlamada temel adım, farklı türlerdeki atomları tespit edebilmekti.

Fakat atomların duyular tarafından doğrudan algılanamayacak kadar küçük olması bu sürecin her adımını, atomların maddenin sürekli hareket halindeki en küçük tanecikleri olduğunu ispatlamak kadar zorlaştırıyordu.

Farklı türlerdeki atomları tespit etmenin tek yolu, tek bir tip atomdan oluşan maddeler bulmaktı.

1789 yılında Fransız aristokrat Antoine Lavoisier, herhangi bir şekilde bileşenlerine ayrılamayacağına inandığı maddelerin bir listesini yaptı. Lavoisier’in listesinde 23 “element” vardı. Bazılarının element olmadığı sonraki yıllarda ortaya çıksa da, pek çoğu (altın, gümüş, demir ve cıva da dahil olmak üzere) öyleydi. Lavoisier’in l794’te giyotinde gelen ölümünün ardından 40 yıl içinde, element listesi 50 maddeye yaklaşmıştı. Günümüzde, en hafifi hidrojenden en ağırı uranyuma dek uzanan 92 element olduğunu biliyoruz.

Peki ama, bir atomu diğerinden farklı kılan nedir? Söz gelimi, bir hidrojen atomunun uranyum atomundan farkını nasıl anlayabiliriz? Yanıta ancak bu elementlerin iç yapılarını inceleyerek ulaşabiliriz. Fakat atomlar olağanüstü küçük boyutlardadır. Geçmişte, birisinin çıkıp da atomun içine bakmanın bir yolunu bulması imkansız görünüyordu. Ancak bunu bir kişi başardı: Ernest Rutherford adında bir Yeni Zelandalı. Rutherford’un dahiyane fikri, atomların içine bakmak için yine atomları kullanmaktı.

Devamını oku
Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim --- Etiketler: , , , , , ---

İndeterminizm Nedir?

Belirsizlik ilkesinin derin çıkarımlarını Heisenberg de fark etmişti. Bunların geleneksel fiziğe nasıl meydan okuduğuna dikkat çekti. Birincisi, atom altı parçacığın geçmiş davranışı bir ölçüm yapılana dek sınırlanamazdı. Heisenberg’e göre “izlediği yol onu gözlemlediğimizde var oluyor”du. Biz ölçüm yapana kadar bir şeyin nerede olduğunu bilmemizin hiçbir yolu yoktu. Heisenberg ayrıca parçacığın ileride izleyeceği yolu öngörmenin de imkanı olmadığını söylüyordu. Konum ve hıza ilişkin bu derin belirsizlikler nedeniyle sonuç da öngörülemezdi.

İki açıklama da Newton fiziğinde büyük bir gediğe yol açtı. Newton fiziğine göre dış dünya bağımsız olarak vardı ve gözlem yapınca altta yatan gerçeği bulabilirdik. Kuantum mekaniği atom düzeyinde böyle deterministik bir bakış açısının anlamsız olduğunu ve yalnızca sonuçların olasılıklarından söz edilebileceğini gösterdi. Artık sebep ve sonuçtan değil, yalnızca olasılıktan konuşabilirdik.

Einstein ve daha başka birçok fizikçi için bunu kabullenmek çok zor olsa da, denklemlerin bunu gösterdiğini kabul etmek zorunda kaldılar. Fizik ilk kez sezgilerin bu kadar dışına çıkıyor ve soyut matematiğin dünyasına giriyordu.

Konum ne kadar kesin olarak belirlenirse, o anki momentum da o denli az kesin olarak bilinebilir ve tersi de geçerlidir.

Werner Heisenberg
Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim --- Etiketler: , , , , , , , , ---

Kritik Kütle Nedir?

Kritik kütle bilimsel olarak bir reaksiyonun başlaması için gerekli minimum madde miktarıdır. Genellikle nükleer reaksiyonlarda kullanılan bu terimin kimya reaksiyonları için geçerli olduğunu da belirtmek gerekir. Ama asıl durum sosyoloji ve psikolojide de geçerli olmasıdır.

Kritik kütleyi sosyal ve psikolojik açıdan incelediğimizde elimize net sayılar ulaşmaz. Örneğin bir halk isyanı kaç kişi bir araya geldiğinde başlar bilemeyiz. Ancak olasılık olarak tahmin edebiliriz.

Ya da kişisel bazda incelendiğinde “bardağı taşıran son damla oldu” deyimi aslında eylem için kritik kütleye ulaşıldı anlamına gelir. Verilen bütün kararlar bu ilke ile bağlantılıdır. İçsel veya dışsal motivasyon ölçülebilseydi, karar anı öncesi kritik kütleye ulaşıldığını rahatça belirlenebilirdi.

En basitinden trafikte kırmızı ışıkta bekleyen yayalar bir süre sonra eğer arabalar da yavaşsa yeterli kalabalığa ulaştığında kendiliğinden bir isyan başlatır ve karşıya geçmeye başlarlar kırmızı ışık yandığı halde. Bu da kritik kütleye bir örnek olabilir.

Aslında daha çok örnek verilebilir. Benzer örnekleriniz varsa yorum olarak ekleyebilirsiniz konuyu daha incelememizi sağlayabilir örnekler.

Ayrıca bakınız bir bitkinin ve bisiklet grubunun da adıdır.

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

Schrödinger Dalga Denklemi

Eğer parçacıklar da dalga gibi yayılabiliyorsa, nerede olduklarını nasıl söyleyebiliriz? Erwin Schrödinger dalga gibi davranan bir parçacığın bulunabileceği konumu ihtimale bağlı olarak veren çığır açıcı bir denklem buldu. Bu denklem atomlarda elektronların enerji düzeylerini de verdiği için kuantum mekaniğinin yanı sıra modern kimyayı da başlatmıştır.

Işığın da aralarında olduğu elektromanyetik dalgalar, her ikisinin de özelliğini gösterir ve hatta atomaltı parçacıklar ile moleküller bile tıpkı dalgalar gibi kırınabilir ve girişim yapabilir.

Fakat dalgalar sürekliyken parçacıklar değildir. Bu durumda dalga gibi yayılmış haldeki parçacığın nerede bulunduğunu nasıl söyleyebiliriz? Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger’in 1926’da bulduğu denklem, dalga fiziğini ve olasılık kullanarak dalga gibi davranan bir parçacığın belli bir konumda bulunma ihtimalini verir.

Denklem ilk olarak atomlarda elektronların yerlerini belirlemek için kullanıldı. Schrödinger denklemi dalga-parçacık ikiliği fikrinin yalnızca atomlar için değil, tüm maddeler için geçerli olduğunu göstererek fizikte bir devrim yaratmıştır.

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

Cern Kuantum Çalıştayı

Başlığı kuantum olarak yazdım fakat parçacık fiziği, yüksek enerji fiziği olarak da geçiyor. Bu yıl Ocak ayı sonunda katıldığım kuantum çalıştayı oldukça güzel ve heyecan verici geçti. Elbette Cern ortamı, Alplerin ve İsviçre’nin doğası ve kültürü bu güzelliği daha da özel hale getirdi. Cern hakkında yanlış bilinen, yanlış yorumlanan bir sürü gerçeğin aslında sadeliği ve açık olması insanların bilgisi olmadan fikri olması konusunda yine şaşırtmadı. İsviçre’nin Cenevre şehrine kurulan Büyük Hadron Çarpıştırıcı’nın büyük bir bölümü de Fransa topraklarında kalıyor. Hoş, sınır olayını çözmüşler. Fransa ve İsviçre arasında göstermelik bir kapı olsa da insanlar elini kolunu sallayarak iki ülke arasında gidip gelebiliyor.

Bir haftalık yoğun eğitim ve gezilerde görünen şey bilime, düşünceye ne kadar önem verildiği ve merakın peşinde giden insanların neler yapabileceklerini görmenin hayranlığı yaşam planımdaki bazı değişimlere yol açtığıdır.

Devamını oku
Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim, Günlük --- Etiketler: , , , , , ---

Madde Dalgaları

1924’te Louis-Victor de Broglie madde parçacıklarının da dalga gibi davranabileceği fikrini ortaya attı. Her nesnenin kendine özgü bir dalga boyu olduğunu, dolayısıyla parçacık-dalga ikiliğinin sırf ışığa özgü olmadığını ileri sürdü. Üç yıl sonra elektronlardan tıpkı ışık gibi kırındığı ve girişim yaptığı gözlenince, madde dalgası fikri kanıtlanmış oldu. Günümüz fizikçileri nötron ve proton gibi daha büyük parçacıkların hatta karbondan mikroskobik futbol topuna benzetebileceğimiz “bucky” kürelerinin de aralarında olduğu bazı moleküllerin bile dalga gibi davrandığını gözlediler. Bilye ya da rakun gibi büyük nesnelerin dalgaboyları çok küçük olur; öyle ki onların dalgaı gibi davrandığını gözlemleyemeyiz. Bir tenis topunun dalga boyu 10-34 metredir; yani bir protonun çapından (10-15 metre) çok daha kısadır.

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

Işık Madde mi Parçacık mı?

Fizikçiler hala bu ikilikle boğuşur. Bugün ışığın farklı koşullarda nasıl davranması gerektiğini biliyormuşcasına hareket ettiğini biliyoruz. Işığın dalga özelliklerini gözlemlemek için tasarlamış bir deneyde, örneğin bir kırınım ağından geçirildiğinde, ışık dalga gibi davranır. Parçacık özelliklerinin gözlemlemek için tasarlanmış bir deneyde ise parçacık gibi davranır.

Fizikçiler ışığın gerçek doğasını ortaya çıkarmak için zekice deneyler yapsalar da şimdiye kadar hep başarısız oldular. Bunların çoğu Young’ın çift yarık deneyinin çeşitlemeleriydi. Bir ışık kaynağından çıkıp iki ince yarıktan geçerek bir ekrana düşen ışık ışınlarını düşünün. Her iki yarık da açıkken girişim saçaklarına benzeyen aydınlık-karanlık şeritler görürsünüz. Dolayısıyla ışık, bildiğimiz üzere dalgadır. Işığı kısarak fotonların yarıklardan teker teker geçeceği düzeye kadar düşürdüğümüzde, bir dedektörler her bir fotonun duvara çarpışını saptayabiliriz. Bu durumda bile fotonlar ekran üzerinde şeritlerden oluşan girişim desenleri oluşturacak şekilde yığılır.

Peki tek bir foton, ekranda girişim dalgası oluşturacak şekilde hangi yarıktan geçeceğini nereden bilir? Eğer yeterince hızlı davranırsanız, foton ışık kaynağından çıkar çıkmaz veya yarıklardan geçmiş ama daha ekrana düşmemişken yarıklardan birini kapatabilirsiniz. Fizikçiler test ettikleri her durumda fotonların bir mi yoksa iki mi yarık olduğunu biliyormuş gibi davrandıklarını gördüler. Hatta ortada tek bir foton olmasına rağmen, sanki aynı anda iki yarıktan birden geçiyormuş gibi görünüyordu.

Fotonun hangi yarıktan geçtiğini gözlemlemek için yarıklardan birinin yanına bir dedektör konduğunda, şaşırtıcı bir biçimde ekranda girişim deseni oluşmamaya başlar. Fotonlar ekranda tek bir yığın oluşturur ve girişim saçakları oluşmaz. Yani fotonları iş üstünde yakalamak için ne yaparsanız yapın, sanki tüm yapılanları biliyor gibidirler. Ve aynı anda hem dalga hem de parçacık gibi davranırlar – ikisinden bir tanesi gibi değil.

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