Maxwell Denklemleri

Modern fiziğin dönüm noktalarından biri olan Maxwell’in dört denklemi, evrensel kütleçekim kuramından sonraki en önemli gelişme kabul edilir. Bu denklemler elektrik ve manyetik alanların aslında bir paranın iki yüzü gibi olduklarını ortaya koyar. Her iki alan da gerçekte aynı olgunun -elektromanyetik dalganın- farklı dışavurumlarıdır.

Ondokuzuncu yüzyılın başlarında deneyciler elektrik ile manyetizmanın birbirine dönüştürülebildiğini görmüşlerdi. Ama bütün elektromanyetizma konusu dört denklemle ifade ederek modern fizikteki en önemli başarılardan birini gerçekleştiren kişi James Clerk Maxwell oldu.

Elektrik ve manyetik kuvvetler, elektrik yüklü parçacıkları ve mıknatıslar etkiler. Değişen elektrik alanı bir manyetik alan, değişen manyetik alan da bir elektrik alanı yaratır. Maxwell her ikisinin de aslında tek bir olgudan, hem elektriksel hem de manyetik özellikleri olan elektromanyetik dalgadan çıktığını açıklamıştır. Maxwell elektromanyetik dalgaların boşluktaki hızını hesaplamış ve ışığın hızıyla aynı olduğunu göstermiştir. Başka çalışmalarla birleştiğinde bu bulgu, ışığın da aslında ilerleyen bir elektromanyetik çalkalanma olduğunu doğrulamıştır. Elektromanyetik alanların uyguladığı elektromanyetik kuvvet, Evren’deki dört temel kuvvetten biridir.

Maxwell dönemin tüm biliminsanlarını şaşırtarak, elektromanyetik olguların hepsini hepi topu dört temel denklemle betimlemeyi başardı. Bu denklemler günümüzde öylesine ünlüdür ki artık tişörtlerde bile yer alıyorlar. Altlarında da “ve Tanrı ışığı yarattı” yazıyor. Bugün elektromanyetizmayı tek bir olgu olarak düşünebiliyoruz ama ortaya atıldığı dönemde bu radikal bir fikirdi ve tıpkı bugün kuantum fiziğiyle kütleçekiminin birleştirilmesinin önemi kadar önem taşıyordu.

Einstein, Maxwell’in fikirlerini alıp kendi görelilik kuramına dahil etmiştir. Einstein’ın denklemlerinde manyetizma ile elektrik, aynı olgunun farklı referans çerçevelerinden bakan gözlemciler tarafından görünüşleridir. Bu açıdan, elektrik ve manyetik alanların bir ve aynı şey olduğunu nihai olarak gösteren kişi Einstein’dır denebilir.

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

Ohm Yasası

Gökgürültülü bir fırtınanın içinde uçan bir uçağın yolcuları neden aslında tehlikede değildir? Paratonerler binaları nasıl korur? Evimizdeki ampüllerin ışığı neden bir yenisini açıldığında zayıflamaz? Tüm bu soruların yanıtı Ohm yasasındadır.

Elektrik, elektrik yüklerinin hareketiyle oluşur. Elektrik yükü atomaltı parçacıkların temel bir özelliğidir ve onların elektromanyetik alanlarla nasıl etkileşeceğini belirler. Bu alanlar kuvvet yaratarak elektrik yüklü parçacıkları hareket ettirir. Yük, tıpkı enerji gibi korunur; yani yok edilemez ve yaratılamaz.

Yüklü parçacıkların hareketi, durgun elektriğin birikmesine yol açar. Zıt yükler farklı yerlerde birikir. Plastik tarağın elbisemize sürtünmesi ve yıldırımların oluşumu buna örnektir.

Hareket halinde olan elektrik akımı, bir yük akışıdır. Evde kullandığımız elektrik metal kablolarla iletilir, çünkü metallerdeki elektronlar belli atom çekirdeklerine bağlı değildir ve kolaylıkla harekete geçebilirler. Seramik ve plastikler gibi içlerinden elektriğin kolayca akamadığı maddelere yalıtkan denir.
Devamını oku

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

Bragg Yasası

DNA’nın çifte sarmal yapısı, Bragg yasası sayesinde keşfedilmiştir. Bu yasa, düzenli bir yapıya sahip bir katı içinde ilerleyen dalgaların, parlak beneklerden oluşan bir desen meydana getirecek şekilde birbirilerini nasıl güçlendirdiğini açıklar. Beliren beneklerin aralıkları ise katıyı oluşturan atomların veya moleküllerin aralarındaki muntazam mesafelere bağlıdır. Benek desenine bakılarak malzemenin mimarisi anlaşılabilir.

Avusturyalı fizikçi William Lawrance Bragg, kırınımın kristaller arasından geçen dalgalarda bile gerçekleştiğini keşfetmiştir. Tepeleri ve çukurları aynı hizada olan dalgalar aynı fazdadır ve üst üste geldiklerinde parlaklıkları artar, benekler oluştururlar. “Faz dışı” olan dalgaların tepeleri ve çukurları ters hizada olur. Bu yüzden birbirilerinin etkisini yok ederler ve hiç ışık çıkmaz. Dolayısıyla parlak beneklerden oluşan desende benekler arasındaki açıklık sayesinde kristalin atomları arasındaki uzaklık belirlenebilir. Dalgaların bu şekilde birbirilerinin etkisini arttırma ya da azaltma olgusuna “girişim” denir.

Bragg bunu iki dalgayı göz önüne alarak matematiksel olarak ifade etmiştir -biri kristalin yüzeyinden yansıyan, diğeri de yalnızca bir atomluk katman kadar girip yansıyan ikinci dalga. İkinci dalganın aynı fazda olup ilk dalgayı güçlendirmesi için ilk dalganın boyunun bir tam sayı katı kadar ek bir mesafe gitmiş olması gerekir. Bu ek mesafe ışınların geliş açısına ve atom tabakaları arası açıklığa bağlıdır. Bragg yasası belli bir dalga boyu için gözlemlenen girişim ile kristaldeki açıklıkların arasındaki ilişkiyi ortaya koyar.

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

Kaos Kuramı

Kaos kuramı, koşullardaki çok küçük değişikliklerin ileride çok büyük sonuçlara yol açabileceğini söyler. Evden 30 saniye geç çıksaydınız, belki otobüsü kaçıracaktınız ama aynı zamanda sizi yeni bir işe yönlendirerek yaşamınızın akışını değiştirecek kişiyle de tanışacaktınız. Kaos kuramının en bilinen uygulama alanı hava durumudur. “Kelebek etkisi” adıyla bilinen olguda, küçük bir rüzgarcık, gezegenin bir başka yerinde kasırgaya yol açabilir. Ancak kaos gerçek anlamda kaotik değildir; içinde bir takım kalıplar barındırır.

Aslında kaos pek doğru bir adlandırma değildir. Çünkü sözcüğün akla getirdiği gibi tümüyle rassal, öngörülemez, ve gelişigüzel yapılı değildir. Kaotik sistemler de aslında deterministiktir, yani başlangıç noktası kesin olarak bilinirse öngörülmeleri ve tekrarlanmaları mümkündür. Ama bir sonuca bakarak nasıl meydana geldiğini kesin olarak söylemek imkansızdır, çünkü aynı sonuca birden fazla yoldan ulaşılmış olabilir.

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

Brown Hareketi

Brown hareketi, bir sıvının veya gazın içindeki çok küçük parçacıkların dört bir yana yaptığı gelişigüzel hareketlerdir. İlk olarak mikroskobunun ıslak lamında hareket eden polenleri gören botanikçi Robert Brown tarafından gözlenmiştir. Hareketi matematiksel olarak açıklayan kişiyse Albert Einstein olmuştur. Brown hareketi, durgun suda veya havada kirliliğin nasıl yayıldığını açıkladığı gibi, su taşkınları veya borsa hareketleri gibi birçok rassal süreci de açıklar. Aynı zamanda fraktalların oluşumunda devreye girer.

Einstein, Brown’ın gözlemlediği hareketleri başarılı bir şekilde açıklamak için moleküllerin çarpışmasına dayanan ısı kuramından yararlanmıştır.

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

Tarihin Akışını Etkileyen Rüyalar

Uyanıkken bir türlü içinden çıkamadığımız soruların cevaplarını rüyada bulmak mümkün mü? Ya da rüyadan zihnimizde yaratıcı bir fikirle uyanmak? Her ne kadar kanıtlanması zor olsa da, tarihin akışını etkileyen kimi keşiflerin ardında rüyaların payı varmış gibi görünüyor:

Niels Bohr – Atomun Yapısı: Kuantum mekaniğinin babası olan Bohr, 1911’de doktorasını tamamladıktan sonra atomun yapısı üzerinde çalışmaya başlamış, ama uzun bir süre arayışı sonuçsuz kalmıştı. Derken bir gece rüyasında atomlar gördü: Elektronlar, güneşin etrafında dönen gezegenler gibi çekirdeğin etrafında dönüyordu. Bu rüyadan sonra laboratuvar çalışmalarıyla bu modelin doğruluğunu kanıtlayan Bohr, 1922 yılında bu buluşu için Nobel Ödülü aldı.

Albert Einstein – Işık Hızı: Görelilik kuramını keşfetmeden çok önce, henüz gençken Einstein rüyasında kızakla kaydığını görmüştü. Kızak giderek hızlanıyor, öyle ki ışık hızına yaklaşıyor ve gökteki yıldızlar da bunun sonucunda birbirine karışmış, biçimsizleşmiş görünüyordu. O an Einstein erişebileceğimiz hızın bir sınırının olması gerektiğini anladı ve uzun yıllar boyunca bu teorisini kanıtlamaya çalıştı. Başardığında, tarihin muhtemelen en ünlü teorisini ortaya koymuştu.
Devamını oku

Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: İnsan ve Toplum, Psikoloji --- Etiketler: , , , , , ---

Mutlak Sıfır

Mutlak sıfır; bir maddenin, atomlarının hareketinin duracağı kadar soğuk olduğu hayali bir noktadır. Mutlak sıfıra ne doğada ne de labarotuvarda ulaşılabilmiştir. Ama biliminsanları ona çok yakın sıcaklıklara inebilmiştir. Mutlak sıfıra ulaşmak imkansız olabilir. Ulaşılsa bile bunu bilemeyebiliriz, çünkü onu ölçecek bir termometre yoktur.

Bir şeyin sıcaklığını ölçerken aslında ölçtüğümüz şey, onu oluşturan parçacıkların ortalama enerjisidir. Sıcaklık parçacıkların ne kadar hızlı titreştiğini ya da dolaştığını gösterir.

Dünya’da ölçülmüş en düşük sıcaklık 1983’te Antarktika’nın ortasındaki Vostok’ta ölçülen -89 derece Celsius, yani 184 Kelvindir. (0 Celsius, 273 Kelvindir)

Uzaya çıkılırsa orası daha da soğuktur. Şu ana değin Evren’de saptanan en soğuk bölge, Bumerang nebulasında mutlak sıfırın yalnızca bir derece üstünde olan karanlık bir gaz bulutudur.

Laboratuvar ortamında Evrenden bile daha düşük sıcaklıklara geçici olarak ulaşılmıştır. 1994’te Colorado eyaletinde biliminsanları, lazer kullanarak sezyum atomlarını mutlak sıfırın yalnızca bir kelvinin bir milyarda 700’ü üstüne kadar soğutmayı başlardılar. Dokuz yıl sonra Massachussets Teknoloji Enstitüsü’ndeki biliminsanları daha da ileri gittiler ve mutlak sıfıra bir kelvinin milyarda 0,5’i kadar yaklaştılar.

Ne kadar çalışırlarsa çalışsınlar, biliminsanları gerçekte mutlak sıfıra kesinlikle ulaşamayacaklarını bilirler. Mutlak sıfır için belki de “orada öyle bir yer yok” demek en doğrusudur.

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