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: , , , , , ---

Biraz kuantumdan zarar gelmez

Aşağıdakilerden biri doğrudur:
• Aldığınız her nefes Marilyn Monroe’nun verdiği nefesten bir atom içerir.
• Yukarı doğru akabilecek bir sıvı türü vardır.
• Bir binanın en üst katında, en alt katına kıyasla daha hızlı yaşlanırsınız.
• Bir atom aynı anda birçok farklı yerde bulunabilir; tıpkı sizin aynı anda hem New York hem de Londra’da bulunmanız gibi.
• Tüm insan ırkı, bir küp şekerin sahip olduğu hacme sığdırılabilir.
• Herhangi bir kanala ayarlanmamış televizyondaki karlanmanın yüzde biri, Büyük Patlama’nın neden olduğu elektromanyetik gürültüdür.
• Zamanda yolculuk fizik kurallarına aykırı değildir.
• Bir fincan sıcak kahvenin ağırlığı, soğuk halinden daha fazladır.
• Ne kadar hızlanırsanız, o kadar incelirsiniz.

Hayır, şaka yapıyorum. Bunların hepsi de doğru!

Bir bilim yazarı olarak, bilimin bilim kurgudan çok daha tuhaf bilgiler içermesi ve evrenin icat edip edebileceğimiz her şeyden çok daha etkileyici oluşu karşısında her zaman hayrete düşmüşümdür. Buna rağmen, 20. yüzyılın sıradışı keşiflerinden pek azı kamuoyunun dikkatini çekebilmiştir. Geçtiğimiz yüzyılın en önemli iki başarısı, atomlar ve bileşenlerini resmeden kuantum teorisi ile uzay, zaman ve kütle çekimini resmeden Einstein’ın genel görelilik teorisidir.

Bu iki teori, dünya ve bizim hakkımızda neredeyse her şeyi açıklamaktadır. Aslına bakılacak olursa, kuantum teorisinin, ayaklarımızın altındaki zeminin neden katı olduğu ve güneşin neden ışıldadığını açıklamanın ötesinde, bilgisayarların, lazer teknolojilerinin ve nükleer santrallerin inşasını mümkün kılarak, bildiğimiz anlamda modern dünyayı yarattığı söylenebilir.

Göreliliğin gündelik yaşam üzerindeki etkileri bu denli aşikar değildir belki. Ne var ki, bu teori bize, hiçbir şeyin, ışığın bile kaçamadığı kara deliklerin varlığını, ezelden beri var olduğu düşünülen evrenimizin aslında Büyük Patlama denilen devasa bir patlamayla oluştuğunu ve zaman makinelerinin -buraya dikkat- mümkün olabileceğini göstermiştir.Bu konular üzerine yazılan önemli kaynakların pek çoğunu okumama ve sahip olduğum bilimsel geçmişe rağmen,getirdikleri açıklamalar beni çoğu zaman şaşkınlığa sürüklemiştir.

Durum böyleyken, bilimle alakası olmayanlar için konunun nasıl görüneceğini düşünemiyorum bile. Edindiğim tecrübelerin tümü, “Temel bilimsel düşüncelerin çoğu özünde basittir ve dolayısıyla herkes tarafından kolaylıkla anlaşılabilecek bir dille ifade edilebilir,”diyen Einstein’ın haklı olduğunu gösteriyor. Bu kitabı yazarken aklımdaki fikir, sıradan insanların 21. yüzyıl fiziğinin temel prensiplerini anlamasına yardımcı olmaktı.Yapmam gereken yalnızca, kuantum teorisi ve genel göreliliğin temel fikirlerini ortaya koymak (ki bu işin aldatıcı derecede basit olduğu ortaya çıktı) ve geriye kalan her şeyin,mantıksal ve kaçınılmaz olarak, nasıl bu fikirlerden türediğini göstermekti.Söylemesi kolay. Kuantum teorisi, geçtiğimiz 80 yıl içerisinde biriken ve kimsenin tam bir elbiseye dönüştüremediği parçalardan oluşmuş bir yamalı bohçaya benzetilebilir.

Dahası, teorinin evre uyumsuzluğu gibi, neden insanların değil, ancak atomların aynı anda iki yerde olabileceğini açıklayan çok önemli parçalarını anlaşılır şekilde aktarmak fizikçilerin gücünün ötesinde görünmektedir.Birçok “uzmanla” konu üzerine görüştükten sonra,onların da bu kavramı tam olarak anlamamış olabileceğini fark ettim. Bu, bir anlamda, beni özgür kılıyordu.

Ortaya konmuş tutarlı bir açıklama olmadığından ötürü, farklı kişilerden aldığım görüşleri bir araya getirerek kendi görüşlerimi oluşturmam gerektiğini anladım. Bu yüzden,burada yapılan açıklamaların birçoğunu başka hiçbir yerde bulamayacaksınız. Okuyacağınız sayfaların, modern fiziğin temel fikirlerini sarmış olan sisin bir kısmını dağıtacağını ve böylece ne denli büyüleyici bir evrende bulunduğumuzu görerek bunun değerini vermeye başlayacağınızı temenni ediyorum .

Marcus Chown

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

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: , , , , , , , ---

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.

Devamını oku

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

Telepatik Parçacıklar

atom

Bir lazerden çıkan bir foton Bir KnbO3 kristalinden geçerken daha az enerjili iki fotona ayrılır. Her foton bir optik lif içine girer ve yolu üstünde yarı yansıtıcı bir aynaya rastlar. Ayna tamamen rastlantıya bağlı olarak, fotonu bazen yansıtır, bazen geçirir. Aynayı geçen foton bir detektöre çarpar. Deney şunu göstermiştir: Aralarında 10 km’den fazla bir uzaklık bulunan bu iki foton, her an birbirlerinin tıpatıp aynı davranışları gösterirler; şöyle ki fotonlardan biri aynadan geçmişse, öteki de yansır.

Söz konusu deney, birbirlerinden uzak olan iki fotonun, bir “iletişim halinde” olduklarını göstermek amacıyla yapılmıştı. Deneyde aynı kaynaktan, lazerle uyarılmış bir KNbO3 kristalinden çıkıp iki farklı yöne giden iki foton gözlemlendi. Fotonların her biri optik lif içine alınarak yarıyansıtıcı bir aynaya ulaştırıldı. Bu ayna, adından da anlaşılacağı üzere bir fotonu bazen geçirir (bu durumda bir detektör, foton geçtiğini haber verir), bazen de yansıtır(bu durumda foton, hareket yönünü değiştirir).

Yarıyansıtıcı bir aynaya gelen bir fotonun aynadan geçmesi ya da yansıması tümüyle rastlantıya bağlıdır. Çok sayıda deney yapılarak bunların istatistikleri dikkate alınırsa şu görülür : Aynadan geçen ve yansıyan fotonların sayısı eşittir; bir başka deyişle ayna kaç foton geçirmişse o kadar fotonu da yansıtmıştır. Sağduyu bize şunu söyler: Davranışları tümüyle rastlantıya bağlı olması gereken iki fotondan her birinin, diğeri gibi davranması için hiçbir “mantıksal” neden yoktur. İşte bu deneyi inanılmaz yapan şey de budur. İsviçreli fizikçiler kesin olarak şu gözlemi yapmışlardır: Aralarında 10 km uzaklık olan iki foton, ayna karşısında her seferinde birbirleriyle aynı davranışı göstermişlerdir; fotonlardan biri yarıyansıtıcı bir aynadan geçmişse, ondan 10 km uzaktaki öteki foton da aynı anda yarıyansıtıcı bir aynadan geçmiştir. Biri yansıdıysa, aynı anda öteki de yansımıştır. Sanki her biri, diğerinin o anda ne yaptığını bilmektedir. Sanki fotonlar arasında telepati vardı…
Devamını oku

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

Kuantum Fiziği, Görelilik ve Doğanın Diyalektik Anlayışı

Enerjinin kuantalar (küçük parçacıklar) haline gelebildiğinin bulgulanması, kütle ve enerjinin eşdeğerliliği alanın da maddesel özellikte, maddenin somut biçimlerinden biri olduğunu göstermektedir. Şimdi klasik fiziğin görüş açısından alışılageldik madde imgesinin “kaybedildiği” ve madde üzerine felsefi spekülasyonların yapıldığı en hassas bölüme gelmiş bulunuyoruz.

Felsefi bir ironiyle de belirtmek gerekirse, maddenin sonsuz değişim özelliği ve hareketsel özellikleri içerisindeki kavranışıyla maddenin aldığı somut biçimlere göre maddeye ilişkin yorumlarımızda olabilecek değişmelerin kısaca doğaya ilişkin materyalist diyalektik kavrayışımızın özünü ve onu evrensel düzeyde genelleştirebilmemizin temellerini buluruz bu noktada.

Parçacıkların içsel enerji durumu; durgun kütle ve kinetik enerji gibi birinden diğerine, diğerinden öbürüne sıçramalı geçişler yapabilme ve bir ve aynı şeyin iki ayrı görünümü olarak ortaya çıkan parçacık ve dalgasal hareket özelliklerinin bilinmesi, maddeye ilişkin bilgimizi derinleştirip doğadaki hareketin diyalektiğinin daha derin bir kavranışına da ulaştırmaktadır bizi.
Devamını oku

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