Bilimsel Kavramlar

Amonyak

Azot ve hidrojenden oluşan renksiz bir gazdır İnsanın gözünü yaşartan ve burnunun akmasına neden olan keskin bir kokusu vardır Ticari amaçlarla kullanılan ve amonyak olarak bilinen sıvı amonyak gazı değildir Bu aslında amonyağın su içinde erimiş durumda olduğu amonyum hidroksittir Amonyum hidroksit çok kuvvetli bir alkalidir Evlerde temizlik işlerinde oldukça yararlıdır

Amonyak gazı iki farklı yöntemle elde edilir Sanayide yaygın olarak kullanılan yöntemde azot ve hidrojen sıkıştırılarak kızgın demir veya platinyumüzerinden geçirilir İkinci yöntem ise fabrikaların bacalarından çıkan dumanın arıtılmasıdır Amonyak, havagazı fabrikalarında elde edilen yan ürünlerden biridir

Patlayıcı Maddeler

Isının veya darbenin etkisiyle patlayan maddeler

Güherçile, kükürt ve odun kömürü karışımı olan kara barut, yüzyıl*lar boyunca tüfek mermilerinin ve top güllelerinin fırlatılmasında itici güç olarak kullanıldı Ama bir sakıncası vardı, duman çıkartıyor ve bu yüzden, savaş sırasında atışların nereden yapıldığını belli ediyordu

1884'te, Fransız mühendisi Vieille, «B barutu» denilen dumansız barutu keşfetti O tarihten beri, patlayıcı maddelerin keşfinde büyük ilerlemeler kaydedildi Bu maddeler savaş zamanında tahrip için (bir köprüyü havaya uçurmak, bir demiryolunun raylarını bozmak); barış zamanında ise taş ocaklarında, şantiyelerde (baraj yapımında, tünel açma işlerinde) ve*ya füzelerin gönderilmesinde vb kullanılmaktadır

Patlayıcı maddeler şiddetli bir kimyasal tepkimeyle ve çok kısa sürede gaz haline dönüşebilen maddelerdir Tepkime hızı saniyede binlerce metreye ulaşabilen (civa fülminat ve kurşun nitrür gibi) maddelere ise «şiddetli patlayıcılar» denir

En tanınmış patlayıcılar 1865 yılında Alfred Nobel (çok büyük servetinin gelirleri, ünlü «Nobel ödülleri»ne temel olmuştur) tarafından nitrogliserinden elde edilen dinamit; özellikle top mermilerinin fırlatılmasında kullanılan melinit; uçakların bombardımanlarda kullandıkları tolit; bayındırlık işlerinde sık sık kullanılan «T NT» (trinitrotolüen) ve plastiktir

Su

Normal sıcaklıkta sıvı halde bulunan renksiz, kokusuz, tatsız madde, yoğunluğu 1

Su da hava gibi tüm canlılar için gereklidir İnsan belli bir süre açlığa dayanabilir ama, kırk sekiz saatten fazla susuz kalırsa ölür Bu nedenle susuzluk ve kuraklıktan sürekli olarak korkan insanoğlu, çöllerde su bulunan noktaları titizlikle arar bulur Su çok miktarda olunca büyük tehlikeler doğurabilir Her yıl yeryüzünde meydana gelen birçok su baskını ve tayfun çeşitli zararlara ve can kaybına yol açar Bununla birlikte su, insanları yangın gibi bir belâdan kurtaran önemli bir silâhtır

Basit görünümüne rağmen, su bileşik bir cisimdir Suyun yapısında hidrojen ve oksijen bulunduğunu ilk olarak Lavoisier keşfetti H2O formülü bu cismin iki hidrojen ve bir oksijen 'atomundan oluştuğunu göstermektedir

Su, yerkabuğunun yüzeyindeki ısıda sıvı halde bulunur 100 derecede buharlaşarak renksiz bir gaza dönüşür Düşük sıcaklıklarda (0 derece) katılaşıp buz olur Su önemli bir eriticidir, yani çoğu maddeler (tuzlar, asitler, organik cisimler) suda erir Irmak ve okyanus sularında her zaman belli oranda erimiş madde vardır Damıtık su kadar arı olan yağmur suyunda bile erimiş birkaç gaz bulunur

Kimyasal özellikleri nedeniyle su, sanayide çeşitli uygulamaları olan önemli birçok tepkimeye katılır Bu tepkimelerin temeli hidrojeni oksijenden ayırabilme olanağına dayanır Klor gibi bazı cisimler hidrojeni bağlar, oksijeni serbest bırakır, karbon ve fosfor gibi cisimlerse oksijenle birleşir, hidrojeni serbest bırakırlar

Atom Gücü

Bütün evrenin, canlı-cansız her şeyin yapı taşı olan atomların, nasıl olağanüstü bir şekilde maddeyi oluşturduğunu artık biliyoruz Son derece küçük olan bu parçacıklar, buraya kadar da görüldüğü gibi, kendi içlerinde mükemmel bir organizasyona sahiptirler Ancak atomdaki mucizevi yön bu kadarla kalmaz; atom aynı zamanda içinde çok muazzam bir enerjiyi de barındırır

Atomun içinde saklı olan bu güç öylesine büyüktür ki, insanlık bu enerjinin keşfiyle artık okyanusları birleştiren dev kanallar açabilmekte, dağları oyabilmekte, suni iklimler üretebilmekte ve bunlar gibi daha birçok faydalı işi yapabilmektedir Ama şunu de belirtmek gerekir ki, atomun içinde saklı olan güç, bu şekilde bir yandan insanlığa hizmet ederken, diğer yandan da insanlık için çok büyük bir tehlike oluşturmaktadır

Öyle ki bu gücün kötüye kullanımıyla, 2 Dünya Savaşı sırasında Hiroşima ve Nagasaki’de onbinlerce insan birkaç saniye gibi çok kısa bir süre içinde hayatlarını kaybettiler Yakın geçmişte de, Rusya'daki Çernobil Nükleer Santrali'nde meydana gelen bir kaza çok sayıda insanın ölmesine ya da sakat kalmasına yol açmıştı Atomun gücünün Hiroşima, Nagasaki ve Çernobil’de yol açtığı felaketlerle ilgili detaylı bilgi vermeden önce, atomdaki bu gücün ne olduğundan ve nasıl ortaya çıktığından kısaca bahsedelim

Çekirdekteki Güç

Nükleer enerji denilen muazzam güç, çekirdekteki bu kuvvetin serbest bırakılmasıyla ortaya çıkar Bu enerjinin büyüklüğü elementin cinsine göre değişir Çünkü, her elementin çekirdeğindeki proton ve nötron sayıları farklıdır Çekirdek büyüdükçe nötron-proton sayıları ile bunları birbirine bağlayan kuvvetin büyüklüğü de artar Büyük bir çekirdekte, protonların ve nötronların birlikteliğini sağlayan bu kuvveti serbest bırakmak son derece zordur Parçacıklar, birbirlerinden ayrıldıkça, tıpkı bir yay gibi, daha büyük bir kuvvetle bir araya gelmeye çalışırlar

Bu kuvveti ayrıntıları ile incelemeden önce, özellikle üzerinde durulması gereken bir konu vardır: Bu kadar küçük bir yere nasıl olup da bu kadar büyük bir kuvvet sığmaktadır Bu öyle bir kuvvettir ki binlerce insanın yıllarca yaptığı araştırmalar sonucunda bulunmuştur Üzerinde bir oynama yapılmadığı zaman kimseye bir zararı yoktur, ama insan müdahalesiyle milyonları öldüren bir güç haline gelebilmektedir

Atomun çekirdeğinde bulunan ve milyonlarca kişinin hayatını tehlikeye sokabilecek olan bu olağanüstü kuvveti, "fisyon" (nükleer parçalanma) ve "füzyon" (nükleer kaynaşma) tepkimeleri diye adlandırılan iki teknik işlem açığa çıkarmaktadır Bu tepkimeler, ilk bakışta atomun çekirdeğinde gerçekleşiyor gibi gözükse de, aslında atomun bütün yapıtaşlarının birlikte katıldığı tepkimelerdir

Fisyon adıyla bilinen reaksiyon atom çekirdeğinin bölünmesi, füzyon isimli reaksiyon ise iki çekirdeğin büyük bir güçle bir araya getirilip birleştirilmesi olayıdır Her iki reaksiyonda da çok fazla miktarda enerji açığa çıkmaktadır

Atomun Oluşumu

Patlamanın her anındaki sıcaklık, atom parçacıklarının sayısı, o anda devreye giren kuvvetler ve bu kuvvetlerin şiddetleri çok hassas değerlere sahip olmalıdır Bu değerlerin birinin bile sağlanamaması durumunda, bugün içinde yaşadığımız evren var olamazdı Kastettiğimiz değerlerin herhangi birinin matematiksel olarak "0"a yakın bir miktarda dahi değişmesi, bu sonu hazırlamaya yeterlidir

"0" anı: Ne maddenin, ne de zamanın var olmadığı ve patlamanın gerçekleştiği bu "an", fizikte t (zaman) = 0 anı olarak kabul edilmektedir Yani t=0 anında hiçbir şey yoktur Yaratılmanın başladığı bu "an"dan önceyi tarif edebilmek için, o anda var olan fizik kurallarını bilmemiz gerekir Çünkü şu an var olan fizik kanunları patlamanın ilk anlarında geçerli değildir

Fiziğin tanımlayabildiği olaylar en küçük zaman birimi olan 10-43 saniyeden itibaren başlar Bu, insan aklının asla kavrayamayacağı bir zaman dilimidir Peki acaba, hayal bile edemediğimiz, bu küçük zaman aralığında neler olmuştur? Fizikçiler bu anda meydana gelen olayları tüm detaylarıyla açıklayabilecek bir teoriyi şu ana kadar geliştirememişlerdir

Fizikte her şey 10-43 saniye sonrasından itibaren hesaplanabilir ve ancak bu andan sonra enerji ve zaman tarif edilebilir Yaratılışın bu anında, sıcaklık değeri 1032 (100000000000000000000000000000000) derecedir Bir kıyaslama yapacak olursak, güneşin sıcaklık derecesi milyonlarla (108), güneşten çok büyük yıldızların sıcaklığı ise ancak milyarlarla (1011) ifade edilir Şu an tespit edebildiğimiz en yüksek sıcaklık milyar derecelerle sınırlıyken, 10-43 anındaki sıcaklığın ne derece yüksek olduğu konusunda bir kıyas yapabilmek mümkündür

10-43 saniyelik bu dönemden bir aşama ileri gidip saniyenin 10-37 olduğu zamana geliriz Bu iki süre arasındaki aralık bir-iki saniye gibi bir an değildir Saniyenin katrilyon kere katrilyonda biri kadar bir zaman aralığından bahsedilmektedir Sıcaklık yine olağanüstü yüksek olup 1029 (100000000000000000000000000000)°C değerindedir Bu aşamada henüz atomlar yaratılmamıştır

Bir adım daha atıp 10-2 saniyelik döneme giriyoruz Bu aralık, bir saniyenin yüzde birini ifade etmektedir Bu zaman dilimi içinde sıcaklık 100 milyar derecedir Bu dönemde "ilk evren" şekillenmeye başlamıştır Daha atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötron gibi parçacıklar görünürde yoktur Ortada sadece elektron ve onun zıttı olan pozitron (anti-elektron) vardır Çünkü evrenin o anki sıcaklığı ve hızı sadece bu parçacıkların oluşmasına izin verir Yokluğun ardından patlama gerçekleşeli daha 1 saniye bile geçmeden, elektron ve pozitronlar oluşmuştur

Bu andan sonra oluşacak her atom parçacığının hangi anda ortaya çıkacağı çok önemlidir Çünkü şu andaki fizik kurallarının ortaya çıkması için her parçacık özel bir anda ortaya çıkmak zorundadır Hangi parçanın önce oluşacağı çok büyük bir önem taşımaktadır Bu sıralama ya da zamanlamadaki en ufak bir oynama sonucunda, evrenin bugünkü haline gelmesi mümkün olmazdı

Bir aşama sonra, 10-1 saniye kadar bir zamanın geçtiği bir ana geliriz Bu sırada sıcaklık 30 milyar derecedir t=0 anından bu döneme gelene kadar henüz 1 saniye bile geçmemiştir Ancak atomun diğer parçacıkları olan nötron ve protonlar artık belirmeye başlamıştır Daha sonra kusursuz yapılarını inceleyeceğiniz nötron ve protonlar, işte bu şekilde yokluktan "an"dan bile kısa bir süre içerisinde yaratılmışlardır

Patlamadan sonraki 1 saniyeye gelelim Bu dönemdeki kütlesel yoğunluğun derecesine baktığımızda, yine olağanüstü büyük bir rakamla karşı karşıya olduğumuzu görürüz Yapılan hesaplamalara göre bu dönemdeki mevcut kütlenin yoğunluk değeri, litre başına 38 milyar kilogramdır Milyar kilogram olarak ifade edilen bu rakamı, aritmetik olarak tespit edebilmek ve bu rakamı kağıt üzerinde göstermek kolaydır

Ancak, bu değeri tam olarak kavrayabilmek mümkün değildir Bu rakamın büyüklüğünü daha kolay ifade edebilmek için çok basit bir örnek verecek olursak; "Himalayalardaki Everest tepesi bu yoğunluğa sahip olsaydı, kazanacağı çekim kuvveti ile dünyamızı bir anda yutabilirdi" diyebiliriz

Bir sonraki zaman diliminin en belirgin özelliği ise sıcaklığın oldukça düşük bir değere ulaşmış olmasıdır Evren artık yaklaşık 14 saniyelik bir ömre sahiptir ve sıcaklık da 3 milyar derecedir ve çok müthiş bir hızla genişlemeye devam etmektedir

Hidrojen ve helyum çekirdekleri gibi kararlı atom çekirdeklerinin oluşmaya başladığı dönem de işte bu dönemdir Yani bir proton ile bir nötron ilk defa yan yana durabilecekleri bir ortam bulmuşlardır Kütleleri var ile yok arası olan bu iki parçacık olağanüstü bir çekim oluşturarak, o müthiş yayılma hızına karşı koymaya başlamışlardır Ortada son derece bilinçli, kontrollü bir gidiş olduğu bellidir İnanılmaz bir patlamanın ardından, büyük bir denge, hassas bir düzen oluşmaktadır Protonlar ve nötronlar bir araya gelmeye, maddenin yapı taşı olan atomu oluşturmaya başlamışlardır Oysa bu parçacıkların, maddeyi oluşturabilmek için gerekli hassas dengeleri sağlayabilecek bir güce ve bilince sahip olmaları elbette ki mümkün değildir

Bu oluşumu takip eden dönemde, evrenin sıcaklığı 1 milyar dereceye düşmüştür Bu sıcaklık güneşimizin merkez sıcaklığının 60 katıdır İlk dönemden bu döneme kadar geçen süre sadece 3 dakika 2 saniyedir Artık foton, proton, anti-proton, nötrino ve anti-nötrino gibi atom altı parçacıklar çoğunluktadır Bu dönemde var olan tüm parçacıkların sayıları ve birbirleri ile olan etkileşimleri çok kritiktir Öyle ki, herhangi bir parçacığın sayısındaki en ufak bir farklılık, bunların belirlediği enerji düzeyini bozacak ve enerjinin maddeye dönüşmesini engelleyecektir

Örneğin elektron ve pozitronları ele alalım: Elektron ve pozitron bir araya geldiğinde enerji açığa çıkar Bu sebeple ikisinin de sayıları çok önemlidir Diyelim ki 10 birim elektron ve 8 birim pozitron karşı karşıya geliyor Bu durumda, 10 birim elektronun 8 birimi, yine 8 birim pozitronla etkileşime girer ve böylece enerji açığa çıkar Sonuçta, 2 birim elektron serbest kalır

Elektron, evrenin yapı taşı olan atomu oluşturan parçacıklardan biri olduğundan, evrenin var olabilmesi için bu dönemde gerekli miktarda elektron olması şarttır Az önceki örnek üzerinde düşünmeye devam edersek, karşı karşıya gelen elektron ve pozitronlardan, eğer pozitronların sayısı daha fazla olsaydı, sonuçta açığa çıkan enerjiden elektron yerine pozitronlar arta kalacak ve madde evreni asla oluşamayacaktı

Pozitron ve elektronların sayısı eşit olsaydı, bu kez de ortaya sadece enerji çıkacak, maddesel evrene dair hiçbir şey oluşmayacaktı Oysa elektron sayısındaki bu fazlalık, sonradan evrendeki protonların sayısına eşit olacak şekilde çok hassas bir ölçüyle ayarlanmıştır Çünkü daha sonradan oluşacak olan atomda, elektron ve proton sayıları birbirine eşit olacaktır

İşte, Büyük Patlama'dan sonra ortaya çıkan parçacıkların sayısı bu kadar ince bir hesapla belirlenmiş ve sonuçta madde evreni oluşabilmiştir Prof Dr Steven Weinberg bu parçacıklar arasındaki etkileşimin ne derece kritik olduğunu şu sözleriyle vurgulamaktadır: Evrende ilk birkaç dakikada gerçekten de kesin olarak eşit sayıda parçacık ve karşıt parçacık oluşmuş olsaydı, sıcaklık 1000000000 derecenin altına düştüğünde, bunların tümü yok olur ve ışınım dışında hiçbir şey kalmazdı

Bu olasılığa karşı çok iyi bir kanıt vardır: Var olmamız Parçacık ve karşı parçacıkların yok olmasının ardından şimdiki evrenin maddesini sağlamak üzere geriye bir şeylerin kalabilmesi için, pozitronlardan biraz daha çok elektron, karşı protonlardan biraz daha çok proton ve karşı nötronlardan biraz daha çok nötron var olmalıydı

İlk dönemden bu yana toplam 34 dakika 40 saniye geçmiştir Evrenimiz artık yarım saat yaşındadır Sıcaklık milyar derecelerden düşmüş, 300 milyon dereceye ulaşmıştır Elektronlarla pozitronlar birbirleriyle çarpışarak enerji açığa çıkarmayı sürdürürler Artık atomu oluşturacak olan parçacıkların sayıları, madde evreninin oluşmasına imkan sağlayacak şekilde dengelenmiştir

Bu noktada ünlü fizikçi Prof Stephen Hawking'in konuyla ilgili sözleri ilgi çekicidir Hawking, anlatılan olayların aslında kavrayabildiğimizden çok daha ince hesaplar üzerine kurulduğunu şöyle açıklamaktadır: Eğer Big Bang'ten bir saniye sonra genişleme oranı, 100000 milyon kere milyonda bir değeri kadar az olsaydı, evren genişlemeyi bırakıp kendi içine çökecekti

Atom Spektrumları

Hayret verici bir keşif de atomların çizgi tayfı yaymalarının bulunmasıydı Bir gaz ısıtılırsa ya da bir gazdan elektrik akımı geçirilirse, madde ışık yayar Işığın tayfı, çeşitli renklere ayıran bir prizmadan geçirilerek analiz edilirse, tayfta yalnız belli renkli çizgiler görünmektedir 19 yy’da bu olayın açıklaması yapılamıyordu Oysa atomdan yayılan ışım, atomun içine bakış sağlayan bir ipucuydu

Robert Bunzen (1811-1899) ve Gustav Kirchoff'un (1824-1887) araştırmaları şu iki sonucu ortaya çıkarmıştı:

1 Her element, buhar veya gaz halinde, tıpkı insanlardaki parmak izi gibi kendine özgü bir çizgi spekturumu verir

2 Her elementin atomunun yaydığı ışık, aynı koşullarda, o elementin önceden soğurmuş olduğu ışıkıtır

Atom spektrumları arasında en geniş şekilde incelenmiş olana hidrojeninkidir Bir hidrojen lambasından yayılan ışık kırmızı mor renkte görünür Hidrojen molekülü, görünür ışık yaymaz Hidrojen lambalarında düşük basınçta, elektrik boşalımı yapılarak oluşturulan hidrojen atomları (uyarılmış hidrojen atomları) ışık yayar

Bu ışığın bir bileşeni kırmızı ışıktır Bundan başka hidrojen atomunun görünür spektrumunda yeşilimsi mavi ve menekşe çizgiler görülür Balmer, işte bu çizgiler için deneme yanılma yöntemiyle bir bağıntı türetmişti

Bohr Kuramı, doğal olarak bilim dünyasında büyük bir heyecan doğurdu Rutherford'a yazılan bir mektupta Einstein'in tepkisi anlatılırken şunlar yazılır: "Einstein'in kocaman gözleri daha da büyüdü ve bana "Demek ki büyük bir buluşla karşı karşıyayız" dedi"

Bakteriler

Bakteri dünyası, canlı çeşitliliğine, neredeyse sonsuz denilebilecek bir oranda katkıda bulunuyor Her gün yeni türler keşfediliyor ve birbirinin aynı olduğu düşünülen bakterilerin bile metabolizmaları incelendiğinde, aslında farklı türler oldukları ortaya çıkıyor

Bakteriler, Yeryüzü'nde yaşamın sürekliliği için çok önemli birçok biyokimyasal olayın gerçekleşmesini sağlıyor Kısacası, yaşamın temelindeki kimyasal olayların gerçekleşmesini bakterilere borçluyuz Tek olumsuz yönleri bazılarının hastalıklara yol açmaları; ancak, doğanın dengesinin korunması açısından düşünürsek hastalık yapıcı bakterilerin bile yararlı olduğu öne sürülebilir

Dünya atmosferi için oksijen kaynağı olan fotosentez olayını bitkilerin yanında fotosentetik bakterilerin de gerçekleştirdiğini bilmek çok etkileyici Büyük bir üretim zenginliği ve tür çeşitliliği olan bu görünmeyen kimyacılar, yani bakteriler bu yönleriyle bilime ve teknolojiye önemli olanaklar sunuyor

İyi yapılmış bir turşuyu yemenin keyfine doyulmaz, ama turşuyu tutturması zordur Su, tuz, sirke, şeker, limon gerekir ve bunların birbirine oranları da turşunun kalitesini belirler Turşu yapmanın amacı, asitli bir ortam sağlayarak meyve ve sebzeleri korumaktır

Tuz ve sirke, ortamda çürükçül bakterilerin ve küflerin çoğalmasına engel olur Tuzu az konulursa meyve ve sebzeler çürümeye neden olan bakterilerin ortamda çoğalması nedeniyle bozulur; turşu amacına ulaşamaz Sebze ve meyvelerin zevkle yenilen turşulara dönüşmesini ise sirkede doğal olarak bulunan bakteriler sağlar

Turşu yapımı, besin saklanması ve üretiminde bakteri kullanımının yalnızca bir örneği Turşu yaparken fermantasyon ürünü asetik asit olan Acetobacter bakterilerine oksijensiz bir yaşama ortamı sağlamak için, kavanozun kapağını hava almayacak şekilde kapatmak gerekir Kavanozun içinde oksijen kalması, turşunun niteliğini bozduğu için istenmeyen bakteri ve küf mantarlarının çoğalmasına yardım eder Turşunun sonbaharda yapılmasının da bir anlamı var

Sonbaharda sebze-meyve bolluğunun olması ve bunların kışın da yenebilecek bir şekilde saklanmasının amaçlanması bir yana, hava sıcaklığının ne çok sıcak ne de çok soğuk olması da önemli Çünkü bakterilerin yaşayabildiği ve çoğalabildiği belirli sıcaklık sınırları var Aynı durum yoğurt ve peynir gibi diğer besinlerin yapımı sırasında da önemli Bu besinlerin yapımını da bakteriler sağlıyor

Laktik asit bakterileri adı verilen bu bakteri grubu, oksijensiz solunum yani fermentasyon yoluyla şekeri kullanarak laktik asit açığa çıkarıyor Bakterilerin belirli sıcaklık aralıklarında yaşayabilmesinin nedeni ise enzimleri Enzimler protein yapısında olduğundan, işlevlerini ancak belirli sıcaklıklarda gerçekleştirebiliyorlar

Bakterilerin yaşayabildikleri ve çoğalmalarını gerçekleştirebildikleri sıcaklık sınırları türden türe farklılık gösteriyor ve bakterilerin inanılmaz çeşitliliği bu noktada birçok yönünü ortaya koyuyor Buzullarda çok düşük sıcaklıkta da sıcak su kaynaklarının dayanılmaz sıcaklığında da yaşayabilenler var Bunun dışında, tuz ya da asit oranı çok yüksek ortamlarda yaşayabilen binlerce tür bulunuyor

Mikrobiyolojiye giriş niteliğinde bir derse yeni başlamış olan öğrencilere ilk öğretilen şeylerden biri bakterilerin doğada her yerde bulunduğudur Örneğin, evinizin bahçesindeki toprakta milyonlarca tür ve milyarlarca birey bulunabilir

İlk laboratuvar uygulamasında çeşitli ortamlardan alınan örneklerden hazırlanan kültürlerdeki mikroorganizma üremeleri gözlenir ve öğrencileri şaşkına çevirir Bunların birçoğu zararsızdır ve ekolojik dengenin sürmesinde önemli işlevleri vardır Bazıları ise insan ve hayvanlar için hastalık etmenidir

Vücudun çeşitli bölümlerinde enfeksiyona neden olabilirler Hastalık etmeni bakterilerin bazıları besinlerin hazırlanması ya da saklanması sırasında temizlik koşullarına uyulmadığında, besinlere bulaşır, bunların içinde çoğalır ve toksin (zehir niteliğindeki bileşikler) üretirler bu besinler insanlar tarafından tüketildiğinde, sonucunda "besin zehirlenmesi" denilen duruma neden olabilirler Hastalık etmeni olan bakterilerden korunmanın yolları aşılamalara ve temizlik kurallarına özen göstermekten geçer

Makroskobik Dünya'nın Mikroskobik Canlıları

Bakterilerle ilgilenmeye yeni başlayan biri için onların dünyasını keşfetmek, yeni bir gezegen keşfetmeye benzer Dünya'nın en küçük canlılarından olan bakteriler, gezegendeki doğal ekolojik sistemlerin işleyişinde çok önemli bir yere sahiptir

Besin, mineral ve enerji döngülerinde "kimyacı" gibi işlev gören bakteriler, canlılar arasındaki ilişkilerde etkin bir rol oynar Bu yüzden, bakteriler canlılıkla ilgili süreçlerin anlaşılmasına yardım ederler

Yaklaşık 3,5 milyar yıl önce, yaşayan ilk hücreler olarak ortaya çıktıkları belirlenen bakteriler en basit yapılı canlılar olmalarının yanında, dünya yüzeyinde belirli bir canlı grubuna ait en büyük kütleyi oluştururlar

Bakteriler, canlılar aleminde "Prokaryotlar" olarak adlandırılıyorlar Bitkilerin ve hayvanların yaşamsal işlevlerinin birçoğu, bu prokaryotik hücrelerin etkinliklerine bağlı olarak gerçekleşir Atmosferdeki oksijenin yarısından fazlasını fotosentez yapan Cyanobacteria adı verilen gruba ait bakteriler üretir Bu bakteriler önemli bir miktarda karbon dioksit ve azot gazlarının organik bileşik olarak bağlanmasına da yardım ederler

Atmosferle yer ve canlılar arasındaki azot döngüsünde, havadaki serbest azotun canlılar tarafından bağlanmasına yönelik tek mekanizma, baklagillerin köklerinde özel yumrucuklar içinde yaşayan, yumrucuk bakterileri ya da cins adı Rhizobium olan bakteriler tarafından sağlanıyor

Bakterilerin, baklagillerle olduğu gibi başka canlılarla da simbiyotik (ortak yaşam biçiminde) ilişkileri var Bu ilişkilerde karşılıklı yararlanmalar söz konusu Örneğin, bazı böceklerde yavruların cinsiyetini, simbiyotik ilişki içinde olduğu bakteriler belirliyor Geviş getiren hayvanlarda ise, sindirimi oldukça zor olan selüloz, bağırsaklarda yaşayan bakteriler tarafından parçalanıyor

Hastalık yapan bakterilerin konaklarıyla olan ilişkisi ise asalaklık biçiminde (parazitik) bir yaşam olarak değerlendirilebilir Toprakta yaşayan bakteriler de toprakların verimliliğine katkıda bulunur

Çürükçüller (saprofitler) adı verilen bu bakteriler ölmüş canlıları parçalayarak, onların proteinlerinde bağlı olarak bulunan azotun ve diğer minerallerin toprağa geçmesini ve yeniden azot döngüsüne katılmasını sağlar Bakteriler azot ve oksijen döngülerine katıldıkları gibi, karbon ve kükürt döngülerine de etkin olarak katılırlar

Bakteriler, yaklaşık 1 mikrometre çapında olup, hücre zarından ve DNA ipliğinden başka farklılaşmış yapı içermezler, hücrenin içi ise metabolik tepkimeleri sürdüren enzimler, küçük organik bileşikler ve inorganik iyonlarla doludur Boyutlarının ancak mikroskopla görülebilecek kadar küçük olmasına bağlı olarak, onların Dünya'daki en yaygın yaşam formları olduklarını ve en büyük canlı grubu kütlesini oluşturduklarını görsel olarak hissetmek pek zordur

4,5 milyar yaşındaki Dünya'da yaklaşık 2 milyar yıl kadar tek canlı grubu olarak yaşadıkları düşünülen bakterilerin en eski örnekleri olduğu kabul edilen fosiller Batı Avustralya'da bulunmuştu ve yaklaşık 3,5 milyar yıl önce yaşamışlardı Bu fosil örneklerinin yapısından ve içinde bulundukları kayaların özelliklerinden fotosentez yapan bakterilerin en az 3 milyar yıl önce var oldukları belirlendi

Evrim sırasında oksijen üreten fotosentetik bakteriler gibi canlı formlarından sonra, oksijen kullanan yaşam formlarının ortaya çıktığı ve diğer canlı türlerinin de böylece oluştuğu düşünülüyor Bu açıdan, bakteriler, canlılığın başlangıcında da etkin bir role sahip görünüyor

Bakteriler, yapı bakımından birbirine çok benzer gruplar altında ele alınırlar Bu yüzden bakteriyologlar, bakterileri görünüşlerine göre değil, biyokimyasal özelliklerine göre değerlendirirler Asit ya da metan üretenleri, oksijeni ve kükürtü indirgeyenleri olabilir Enerjisini çok çeşitli kimyasal kaynaklardan elde edenleri bulunabilir; ancak, çoğu bakteri çevredeki fiziksel ve kimyasal koşullar uygun olmadıkça büyüyüp gelişemez

Son yüzyıl içinde Robert Koch'un öncü çalışmalarıyla varlıkları belirlenen bakterilerin, bugüne kadar 5 000 türü tanımlanmış ve bunun daha buzdağının tepesi olduğu düşünülüyor Buzdağının alt kısımlarında ise birçok hayvanın sindirim organlarında, derin deniz ve yer katmanlarında yaşayan türler var Türlerin, özellikle de görünüş olarak birbirine çok benzeyenlerin nasıl ayırt edildiğine gelince, bunda da genler kullanılıyor

Türleri birbirinden ayırmak için 16S ribozomRNA'sını kodlayan gen incelenir Bu gen her organizmada var; ancak, evrimsel anlamda öyle yavaş değişim geçiriyor ki, nükleotid dizilişi bir türün tüm bireylerinde tamamen aynı olabiliyor Bu da türler arası farklılıkları ortaya koymaya yarıyor

Yine de araştırmacılar 16SRNA geni üzerindeki çalışmaların, gerçek çeşitliliğin daha azına ışık tutacağını düşünüyorlar Çeşitlilik üzerine yapılan çalışmalarda, ribozom RNA'sı yönünden bakınca, köpek ve insanın aynı organizmaymış gibi görülebileceği de araştırmacıları düşündüren konular arasında Tür çeşitliliğinin diğer canlılarda olduğu gibi bir de biyokimyasal yönü var Bakterilerin biyokimyasal işleyişleri ise, ancak laboratuvarlarda saf kültürler üzerinde izlenebiliyor

Biyokimyasal ve ekolojik bilgileri yalnızca gen dizilişlerini inceleyerek elde etmek pek olası değil Bir türün tüm tipik özelliklerinin belirlenmesi laboratuvar çalışmalarını da gerekli kılıyor Bakterilerin bu tür çeşitliliğinin nereden geldiği düşünülebilir

Hızlı çoğalmaları, hareketli olmaları, yaygınlıkları ve kalıtsal yapılarının mutasyonlar (DNA yapısında oluşan ani ve kalıtsal değişiklikler) nedeniyle kolaylıkla değişebilir olması onların dış koşullarda oluşan değişikliklere kolaylıkla uyum sağlayabilmelerine olanak sağlıyor

Haploid yapıda olmaları, yani DNA'larının tek zincirli olması nedeniyle, mutasyonların oluşturduğu değişiklikler diğer nesillere kolaylıkla aktarılabiliyor Çoğalmaları da çok kısa sürede gerçekleştiğinden, yeni türlerin ortaya çıkması da büyük bir zaman almıyor olsa gerek

Bakterilerde çoğalma ikiye bölünme ile gerçekleşiyor İnsanda bağırsaklarda doğal olarak yaşayan bir bakteri türü olan Escherichia coli üzerinde yapılan çalışmalarda E coli'nin 20 dakikada bir ikiye bölündüğü belirlenmiş Neyse ki birçok bakteri hemen ölüyor Böyle olmasaydı, E coli hücrelerinin 20 dakikada bir durmadan bölündüklerinde tüm dünyayı kaplayacak hacime 43 saatte ulaşacakları hesaplanmış

Hatta iki saat daha geçtiğinde 6,6 x 1020 tona ulaşarak Dünya'yla yaklaşık olarak aynı ağırlığa geleceği de düşünülmüş Çoğu bakteri hücresi öldüğünden bu duruma gelinmiyor; çünkü, besin için aralarında büyük bir yarış var ve diğer bazı organizmaların (küf mantarı ve bazı bakteriler gibi) ürettiği doğal antibiyotikler de onları öldürüyor Evet, bakteriler aynı zamanda diğer bakterileri öldüren antibiyotikler üretiyorlar Hatta vitamin sentezi yapanlar da var

İlaç endüstrisinde, bu bakterilerin saf kültürlerinin antibiyotik üretmesi sağlanıyor ve sentetik olmayan antibiyotikler çoğunlukla bu yolla elde ediliyor Antibiyotiklerden başka, aşılar ve tıbbi açıdan yararlı bazı enzimler de bakteriler tarafından üretiliyor Antibiyotiklerin çoğunu toprakta yaşayan bakteriler üretiyor

Streptomyces'ler gibi, Actinomycetes grubuna ait olan bakteriler, tetrasiklin, eritromisin, streptomisin, rifamisin ve ivermektin gibi antibiyotikleri üretiyorlar Bacillus türleri basitrasin ve polimiksin üretiyor Difteri, boğmaca, tetanoz, tifo ve kolera gibi hastalıkların aşıları da bakterilerden elde ediliyor

Ölüm ve Yaşam

Bakterilerin yaygınlığının bir nedeni de, yaşam evrelerinden birinin özelliğidir Sınırları çok hassas olarak belirlenmiş ortam koşullarında yaşayan bakteriler, koşullar bozulunca ya da onu zora koşmaya başlayınca, bölünmeye başlar Normal koşullarda bu bölünme sonucunda ana hücreden kalıtsal özellikleri tamamen aynı olan iki yavru hücre meydana gelir Ancak, koşullar bozulduğunda ya da besin azaldığında vazgeçilen ilk şey bu "aynılık" olur

İkiye bölünme yine gerçekleşir ama bu kez birbirine eşit olmayan, yalnızca birinin hayatta kalacağı iki hücre meydana gelir Bunlardan büyük olan ana hücredir ve küçük "kardeş"ini içine alır 10 saat süresince tüm enerjisini kullanarak onu besler ve kendini korumasına yardım edecek olan özel bir protein kılıf oluşturmasını sağlar

Böylece, varolan canlılar içinde en dayanıklı ve kendini koruyabilen nitelikteki bireyler oluşur Bu dayanıklı yapıya "spor" adı verilir İşte bakteriler, normal bölünmelerinin dışında, sporlar yoluyla Dünya'nın her yerine kolayca yayılırlar

Sporların iç kısmında DNA ve ribozomlar yarı kristalize bir halde bulunurlar Sporlar binlerce yıl gibi uzun süreler yaşabilirler Tıpkı geçen yıllarda, araştırmacıların 25 milyon yıl önce çam ağacı reçinesi içinde yakalanmış ve bugüne kadar korunmuş bir arının karnından çıkardıkları bakteri sporları gibi

Reçinenin sertleşmiş hali olan amber içindeki arı, laboratuvarda steril koşullar altında açılarak karnındaki bu eski bakterilerin sporlarının çıkarılıp, kültüre alınmasıyla bakteriler kolayca yeniden gelişmeye başladılar Bu tarihi bakterinin kalıtsal özelliklerinin arıların sindirim sisteminde bulunan Bacillus sphaericus adlı bir bakteri hücresine benzediği de belirlendi

B sphaericus, arıların sindirim süreçlerine yardım eder ve aynı zamanda antibiyotik üreterek, onları hastalıklara karşı korur Bu örnekte de olduğu gibi, sporlar, uzun süre uykuda kaldıktan sonra, uygun koşullar bulduklarında yeniden gelişmeye geçerler

İngiliz ve Rus bilim adamları yukarıdaki örneğin benzerlerinin, Antarktika'da buz altında yeni bulunmuş olan ve yaklaşık 50 000 yıldır dış dünyayla hiçbir bağlantısı kalmamış olan bir gölde de olabileceğini düşünüyorlar ve eğer varsayımları doğruysa, gölün altında yaklaşık bir milyon yıl öncesinin yaşam formlarına rastlayabileceklerine inanıyorlar

Bakteriler sınırsız sayıda bölündüklerinden, kural olarak ölümsüz kabul ediliyorlar Ancak, yapılan son çalışmalarda araştırmacılar, bakterilerde ölümsüzlükten çok ölümün bulunduğunu belirlemişler

Bakteriler bir hücre olarak kabul edildiklerinde ölüm çok önem taşımıyor, ama daha büyük bir organizma bütününün bir parçasıymış gibi bakılırsa, ölümün onlar açısından anlamı değişiyor Bu tartışmayı hissedebilmek için bakteri kolonilerine bir göz atmak gerek

Bazı bakteri türleri koloniler halinde yaşıyorlar, yani aynı türün bireyleri tek tek yaşamaktansa bir "birey grubu" olarak yaşamayı tercih ediyor Bu kolonilerin birçoğunda bireyler arasında bir işbölümü var Bu işbölümüne bağlı olarak da hücrelerarası farklılaşmalar olabiliyor E coli türünde de görülen bu koloniler incelendiğinde, bireylerin farklılaşmış yapılar sergilediği gözlenmiş

Bu farklılıkların hücre büyüklüğü, biçimi ve enzim çeşitleri açısından olduğu ortaya konmuş Değişik genlerin etkisi değişik bireylerde ortaya çıkabilmiş ya da mutasyonlar gerçekleşmiş Bu sırada çevreye uyum sağlayan bireylerin yanında, çok sayıda hücrenin de öldüğü belirlenmiş

Araştırmacılar, spor oluşturan ana hücrenin ölümünün de bu durum gibi yorumlanabileceği görüşündeler ve bazı bireylerin diğerlerinin yararına öldüklerini düşünüyorlar

Bu konu üzerinde belki de daha çok çalışacak ve düşünecekler Diğerinin yararına ölme durumuna neden olarak da şimdilik, sporların "hayatta kalma" yani DNA'yı koruma ve devam ettirme amacına hizmet ettiğini, bu durumun belki de hayatta kalanların ölenlerin proteinlerini kullanabilmeleri için gerçekleşmiş olabileceğini gösteriyorlar

En önemli soru da, hangi bireylerin öldükleri? Araştırmacılar, bunun da bir şans işi olduğunu, doğru ya da yanlış yerde, doğru ya da yanlış zamanda bulunmanın bu durumun belirleyicisi olduğunu düşünüyorlar

Bakteriler Bilimin Emrinde

Moleküler genetik biliminin ve rekombinant DNA teknolojisinin ilerlemesiyle, bakteriler önemli roller almaya başladılar Genlerin nasıl işlediği bilindiğinden beri, bilim adamları canlıların genleri üzerinde oynayabiliyorlar Bunun ahlaki yönü tartışıladururken, bilimsel çalışmalar da hızla ilerliyor Bakterilerin genetik müdahalelerle doğrudan ne ilgisi olduğunu düşünebilirsiniz

Bakteriler, genetik yapısı değiştirilmek istenen canlılara aktarılmak istenen genlerin taşınması için yalnızca bir araç Bazen kendinde varolan bir geni, bazen de dışarıdan yapısına eklenen genleri, genetik yapısı değiştirilmek istenen canlıya taşımada kullanılıyorlar Örneğin, insandan eritropoietin adı verilen ve kımızı kan hücrelerinin yapımından sorumlu olan bir hormon bulunuyor

Böbreği olmayan kimselerde bu hormon yapılamıyor Normal koşullar altında üretilmesi çok zor olan bu hormonun yapımını kontrol eden gen, bakterilere aktarılıyor Böylece, bakteriler bu hormonu üretebilir hale geçiyorlar ve bu yolla elde edilen hormon birçok kişi için yaşam kurtarıcı oluyor

İnsan insülini de bu yolla elde edilebiliyor Bir başka örnek de tarımdan verilebilir Patatesin soğukta donmasına belli bir bakterinin bir geninin neden olduğu belirlendikten sonra, bilim adamları, biyoteknolojik yöntemlerle bu geni taşımayan bakteriler ürettiler

Bu bakteriler patates tarlalarına bırakıldığında, sonuç olumluydu Patatesler artık donmuyordu Çünkü, donmaya neden olan geni işlemeyen bakteriler normal bakterilerle besin kaynakları için yarışıyor ve normal bakterilerin sayısının azalmasına neden oluyor

Çevre açısından tehlike taşıyan maddelerin temizlenmesi için yapılan biyoteknolojik uygulamalarda da bakteriler kullanılıyor 1989'da Alaska'da Exxon Valdez petrol tankeri kazasında petrolün denize dökülüp çevrede ve canlılarda büyük zararlara yol açmasından sonra petrol ürünlerini parçalayan bakteriler geliştirildi

Bitkiler üzerinde yapılan biyoteknolojik çalışmalar da daha çok hastalıklara, böceklere ve yabani otları öldüren ilaçlara karşı, bitkilere direnç kazandırmaya yönelik oluyor Örneğin, Agrobacterium tumefaciens tarımda bitkilere genetik müdahaleler yapılırken kullanılıyor

Sonuçları son yıllarda alınan, ama yaklaşık otuz yıllık bir çalışmanın ürünü de selüloz üreten bakteriler Selüloz, normal koşullarda bitki hücrelerinin duvarlarında bulunan bir molekül

Doğal bir polimer olan selüloz, dünyada çok yaygın olması nedeniyle, kâğıt ve pamuk endüstrilerinde önemli bir yer edinmiş durumda Biyoteknologlar bitkiler olmadan da selüloz üretebilmenin yollarını ararlarken, Acetobacter xylinum adlı bir bakteri türünün ürettiği selülozun yüksek bitkilerin ürettiklerine benzer olduğunu buldular

Fotosentetik bakterilerden olmayan A xylinum'un selülozu oldukça güçlü, katlanınca şeklini koruyan ve esnek olan bir yapıya sahip Bu nedenle, kumaş ve tıbbi malzeme olarak kullanılması düşünülüyor Ayrıca, pamuk bitkisinin kalitesini artırmada, A xylinum'dan yararlanılması da planlanan çalışmalar arasında Ancak, çalışmalar henüz ticari boyuta ulaşmamış durumda

Bir İngiliz biyoteknoloji şirketi de bakterileri plastik üretiminde kullanıyor Biyolojik olarak parçalanma özelliği taşıyan bu polimerler, Alcaligenes eutrophus adındaki bakteri türü tarafından fermentasyon sırasında yapılıyor

Biyopol adı verilen bu polimerler, şişelerin ve kontrollü miktarda kullanılması gereken ilaç şişelerinin yapımında kullanılıyor Bakterinin plastiği nasıl ürettiğine gelince, bakterilere besin olarak glikoz ve propiyonik asit veriliyor Bakteriler de bunu polyestere dönüştürüyor

Bu polyester, bakteri için enerji kaynağı olmanın yanı sıra, tıpkı insan hücrelerinin yağ depolaması gibi depolanıyor Hücreden alındığında da polipropilen gibi esnek bir materyal elde ediliyor Ancak, polipropilenden önemli bir farkı biyolojik olarak bileşenlerine parçalanabilmesi ve ortamda birikmemesi

Bakteriler, basit yapıları ve biyolojik süreçlerinin kolay anlaşılabilirliği ve hızlı çoğalmaları yüzünden, moleküler biyoloji ve genetik konusunda yararlı bir laboratuvar deneği konumuna geldiğinden, özellikle biyoteknoloji konusunda ilerleyen çalışmalar sonucunda geleceğe yön vereceğe benziyorlar

Beynin Evrimi

Canlılar, yaşamlarını sürdürmek ve bulundukları ekolojik ortama uyum sağlamak için, göreceli olarak gelişmiş duyu organlarına ve bu durumu yansıtan beyin yapısına sahiptirler Tüm vertebralılarda beyin, embriyon gelişimi sırasında nöral kanalın ucunda bulunan 3 kabartıdan meydana gelir: Ön, orta ve arka beyin

Temelde birçok ortak yapı olmasına karşın, değişik türlerde beyin, vücudun herhangi bir organına göre çok daha büyük farklılık gösterir Farklı türlerde duyusal alıntılar ve bunlara verilen cevaplar çok farklıdır ve o tür için yaşamsal önem taşımaktadır Canlıların beyinlerinde, temel bazı ortak özellikler vardır Koku alma merkezi, ön beynin yapısını şekillendirir

Balık ve sürüngenlerde, bazı türler dışında bu kısım, toplam beyin hacmine oranla oldukça büyüktür Bu durum memelilerde ise çok değişkendir Örneğin özellikle yüksek primatlarda küçükken, karınca yiyenler ve armadillolarda son derece büyüktür

Balıkta koku alma birincil enformasyon kaynağıdır Bu büyük koku alma merkezine ilaveten, beynin büyük bir kısmı bu iş için kullanılmaktadır Sürüngenlerde beyin belirgin bir şekilde balıklardan daha büyüktür ve neokorteks oluşumu ortaya çıkar Omurgalıların evrimsel gelişimi sırasında giderek daha gelişir ve görme, tatma ve dokunma gibi duyuların alımı ve kullanımı ile ilgilidir

Bu kısımların işlevi, balıkta orta ve arka beyin aracılığıyla sağlanmaktadır Neokorteksin genişlemesi entellektüel öğrenimi sağlar Bu gelişim cerebrum’un orta beyni tamamen kapladığı, gelişmiş memelilerde, doruk noktasına ulaşır Bu organizmalarda artık corpus callosum vardır Böylece iki yarım kürenin neokorteksi, binlerce sinir bağı aracılığıyla iletişim haline geçer ve hızlı bilgi alışverişi mümkün olur

Balıkta görme lobları küçüktür Sürüngenlerde ve kuşlarda ise hemen her zaman gelişmiş bir yapı gösterirler Memelilerde, optik lobların homoloğu olan superior colliculi’nin boyutu son derecede küçülmüştür ve beynin arka kısmında, occipital lobda iki küçük yumru olarak yeralır

Cerebellum göreceli olarak kuşlarda en büyüktür Balıklarda, medulla oblangata dokunma, ısı, tat ve dengenin oluştuğu tek merkezdir Yüksek vertebralılarda bu görev neokorteks tarafından yapılmaktadır Ancak insanlarda bile çok gelişmiş neokortekse rağmen reflekslere cevap verme yetisini hâlâ medulla oblangata korumaktadır Kuş ve memelilerde giderek kompleksleşen nöronal alışverişin gerçekleştiği bir yer olarak belirmeye başlar

Primatlarda ve İnsanda Beyin Yapısı

Bilindiği gibi insan "gelişmiş memeliler" olarak tanımlanan "Primat Takımı" nın bir üyesidir Evrim basamaklarında ilk olarak sürüngenlerde ortaya çıkan neokorteks primatlarda çok gelişmiştir ve beyin hacminin yarısını oluşturur Diğer memelilerin çoğunda üçte bir oranındadır

Primatlarda varolan becerikli ellerin ve kompleks sosyal davranışların temelinde bu genişleme yatar Primatlarda dış dünyadan alınan enformasyon temelde görme duyusuna dayanır ve gelişim sürecinde de bu eğilimi gözlemek mümkündür Erken evrelerde örneğin dinozorların nesillerinin yokolduğu 2 zamanın (yaklaşık 65 milyon yıl) sonunda, ilk primatlar yerde "terrestrial" yaşam biçimini sürdürmekteyken başat olarak koklama duyusunun öne çıktığı bilinmektedir

Zaman sürecinde, ağaç yaşamına uyum sağlayan "arboreal" primatlarda görme duyusunun öne çıkmaya başladığı gözlemlenir Primat takımı iki alt takımdan oluşur: Prosimii’ler ve Antropoid’ler Prosimii’ler; Lemur ve Tarsius’ları içerirken, Antropoid’ler; Eski ve Yeni Dünya maymunları, kuyruksuz büyük maymunlar ve insanı da kapsayan Hominid’leri içerirler Bu sınıflandırmada beyin gelişimi açısından birinciden sonuncuya doğru beyin kapasitesinde bir artış eğilimi gözlenmektedir

Prosimii’lerde Duyu

Ağaç yaşamına uyum sağlamış dolayısıyla da uzaklığı doğru algılamanın yaşamsal önem taşıdığı primat takımında, görme algısı çok gelişmiş ve stereoskopik görüş yetisi ortaya çıkmıştır Bilindiği gibi ekseni birbirine paralel olan her iki gözün aynı objeye bakabilme ve derinliğini algılama yetisi "stereoskopik görme" olarak tanımlanır

Prosimii’lerde örneğin Lemur’larda görme yeteneği gelişmiştir Ancak Primat takımının alt basamaklarında yeralan bu canlılarda koku hâlâ çok önemlidir Lemurlardan bazıları gece faal "nocturnal", bazıları da gündüz faal "diurnal"dir Her iki yaşam biçimini benimsemiş olanlarda da görme ön plandadır Objeleri elleriyle de yakalar ve dokunurlar, ancak dokunma duyusu hâlâ burundadır

Antropoid’lerde Duyu

Primatların daha gelişmiş olan alt takımı Antropoid’lerde görme, Lemur’lara göre daha öne çıkmaktadır Koku alma soğanı küçülmüş ve daha basit bir yapı sergilemektedir Nasal passage -burun boşluğu- küçülüp yüzün gerisine gitmiş, karşılığında göz öne doğru çıkmıştır

İleri ve tamamen öne doğru bakış Antropoid’lerde ortaya çıkmıştır Gözlerin öne doğru ilerlemesi çiğneme apareyinden de yüzü uzaklaştırmış ve çiğneme kasılması sırasında göz yuvarlağındaki küçük oynamaların gözün keskin (acute vision) görüş yeteneğini bozmasını engellemiştir

Bu canlılarda araştırma ve manipulasyon için diş ve öne doğru uzamış burunu (muzzle) kullanmaktan çok, elleri kullanma eğilimi vardır Bundan dolayı da reseptörler muzzle’dan çok elde toplanmıştır Görme simülasyonunu alan bölgeler ve eldeki çok duyarlı reseptörler göreceli olarak büyük ve komplikedir

Primatlarda cerebral cortex’in çok geliştiği ve genişlediği görülür Cerebral cortex beynin dış yüzeyindeki kalın "gri cisim" tabakasıdır Burada "yüksek mental fonksiyonlar" olan; hafıza, birleştirme, neden arama vbden sorumlu bölgeler vardır

Primatlardaki beyin bölgelerinin oranları aynı zamanda ileri derecede becerisi olan ellerin kullanımına yönelen bir eğilime işaret ederYaşayan primatlarda "beyin" gelişimi kortikal genişleme açısından dört aşama gösterir: - En ilkeli Prosimian’lardır (Lemur ve Tarsius’lar)-

Eski ve Yeni Dünya maymunları bir sonraki aşamadır- Ape’ler özellikle de Pongidae daha gelişmiş olanlarıdır (Kuyruksuz Büyük Maymunlar)- En sonuncusu da insandır

İnsan beyni diğer Primatlarla karşılaştırıldığında cerebral cortex’in en geniş olduğu ve her bölümünün aynı oranda gelişmediği bir form olarak karşımıza çıkar İnsan beyninde en fazla gelişim gösteren iki bölge vardır: Frontal (alın) asosiasyon bölgesi ve Parietal (duvar kemikleri- beynin üst sağ ve solunda yer alan bir çift kemik) asosiasyon bölgesi

Bu bölgeler bilginin saklanması, yeni deneyimlerin eskilerle karşılaştırılması ve çeşitli duyu merkezlerinden gelen bilginin ve hafızanın (hatıraların, daha önceden yaşanmış olayların) neden arama, hayal gücü, konuşma ve diğerlerinin birleştirilmesi ile ilgilidirler Böylece "insana özgü" fonksiyonların kontrol edildiği bölgelerin bu alanlar olduğu ortaya çıkar

Frontal ve parietal bölgelerin görevlerinin bu önemi insanın morfolojik gelişim sürecinde kafatası büyümesinin neden özellikle alın ve yan taraflarda gerçekleştiğini açıklamaktadır Hominid’lerde zaman sürecinde birbiriyle doğru orantılı olarak beyinde hem hacim artışı olmuş, hem de frontal ve parietal genişleme gerçekleşmiştir

İnsanlarda frontal bölgenin fonksiyonu uzun süreli bir amaca yönelik olarak dikkati sürdürmek, şaşırtıcı bir uyaranı süzgeçten geçirerek almak ve birbirini tutmayan, anlaşılamayan uyaranların alıkonulması gibi olgularla ilgilidir Böyle bir kontrol mekanizması olmadan insana özgü bazı karakteristik aktiviteler mümkün olmazdı

Örneğin, yaralı bir hayvanı tüm gün izleme, avantajlı bir iş için risk alma ya da bir yiyeceği gruba getirmek yerine bulduğu yerde yeme içgüdüsünün bastırılabilmesi gibi Parietal asosiasyon bölgesinde de benzer büyük bir gelişim olmuştur Bu bölge hali hazırda birincil assosiasyon bölgeleri tarafından "sindirilmiş" bilgilerle ilgilidir Buraya gelen bir bilgi diğer yerlerden gelen ve hafızada yer alan bilgilerle birleştirilir

Hem öğrenme hem de konuşma dilini kullanma ve özetleme kabiliyeti, farklı duyu alanlarından gelen bilgiyi birleştirme becerisine dayanır ve parietal lobda gerçekleştirilir Aynı zamanda konuşmanın gerçekleştiği bölgedir İnsanda beyin neden gelişti?

İnsan beyini kendi takımı içinde -simian primatlar arasında- beklenildiğinin üç katı büyüklüğündedir ve bu büyüme sadece son birkaç milyon yıl içinde gerçekleşmiştir İnsan beyninin gelişmesine zemin hazırlayan en önemli olgu dik yürümedir Çünkü dik duruş postürünü benimsemiş bir organizmada kafatası omurga üzerinde altta ve ortaya yakın bir alanda yer alacaktır Dolayısıyla da yarı eğik postürdeki bir canlının kafatasının dengede durması için gereken ağır kas baskısı bulunmayacaktır Bu da beynin gelişmesi için gerekli temel zeminin oluşmasını sağlamaktadır

Yani insan beyninin gelişmesini hazırlayan temel öğe dik yürümeye uyumdur Daha sonra ateşin bulunması ve ön hazırlığı yapılmış yiyeceklerin yenmesiyle dişlerin küçülmesi masseter (çiğneme) kaslarının azalmasına neden olmuş bu da beynin gelişmesi için bir başka pozitif etken oluşturmuştur

Australopithecine’lerde beyin kapasitesi modern büyük maymunlardaki kapasite sınırları içerisindedir Bu grubun geneli için ortalama 450 cm olarak kabul edilmektedir Ansefalizasyon (beynin gelişimi) muhtemelen bu ortalamayı ilk olarak 25 milyon yıl civarında geçmeye başlamıştır Bu dönemde Homo Genusunun ilk üyeleri yaşamıştır

Koobi Fora’dan bulunan KNM-ER 1470 yaklaşık 750 cm bir beyin hacmine sahiptir 15 milyon yıl öncesinde Homo Erectus’ta beyin hacmi 1000 grama ulaşmıştı Beyin hacmi beden hacmine paralel olarak ilk Homo Sapiens’in muhtemelen ortaya çıktığı 400000 yıl öncesine kadar artmaya devam etmiştir

Erken Homo Sapienslerin beyin hacmi neredeyse bizimkine yakın bir büyüklüğe ulaşmıştır Avrupa Neandertallerinin beyin hacmi de modern insandaki aşamaya ulaşmıştır ve birçok bilim adamı bunların Homo Sapiens içine konulmaları gerektiğini söylemektedirler

Gırtlak yapısı açısından bazı değişikliler sergilemesi ve konuşma açısından sorun yaşadığının sanılmasına rağmen bu fosil insanlar, muhtemelen mental kabiliyetleri açısından modern insan seviyesindeydiler Tüm memelilerde vücut-beyin oranları dikkate alındığında beynin büyümesine doğru bir eğilim vardır Buna karşın beynin gelişme hızı memeliler arasında farklılık gösterir

Büyük beyin ancak yüksek enerjili diyetlerle kazanılabilir Erişkin bir insanda beyin, vücut enerjisinin yüzde 20’sini harcar Bu durum yaşamın erken aşamalarında daha da fazladır Yeni doğanda beyin ortalama vücut ağırlığının yüzde 10’unu oluşturur ve enerjinin yüzde 60’ın harcar

Bazı türlerin neden büyük beyine ihtiyaç duydukları sorusunu sormak yerine bunların büyük bir beyine sahip olmalarının nasıl üstesinden geldiklerini anlamaya çalışmak daha doğru olur Eğer yeterli enerji varsa -fonksiyonların oluşması türden türe farklılık gösterse de- büyük bir beyine sahip olmak tüm hayvanlar için avantajlı bir durumdur

İnsan beyninin evriminde iki aşamadan sözedilebilir: İlk aşamada Australopithecine’lerden Erken Modern Homo genusuna doğru olan çizgide beyin kapasitesinde büyük bir artış olmuştur Bu artış, beslenme rejiminin yüksek enerji ihtiyacının karşılanması yönündeki değişimine neden olmuştur

İkinci aşamayı oluşturan alet yapımı ve kullanımı döneminde; özel seçilim baskısı muhtemelen artan beyin dokusunun iletişim sistemindeki değişikliklerin belirlenmesinde esas rol oynamış olmalıdır Bu değişiklikler ise problem çözmedeki ilerlemede, sofistike alet yapımında ve en önemlisi de kültür ve dilin ortaya çıkmasında kendini göstermektedir

Endocastlardan girus ve sulcusları, belirli kan damarlarını, beynin şeklini anlayabiliriz Ancak bu çalışmalarda bazı sorunlar ortaya çıkmaktadır Bunlar:

Beyin büyüdükçe kortikal kıvrımlanma daha sıkı bir yapı gösterir ve dura mater daha kalın ve az esnek olur Bundan dolayı da bir insan veya kuyruksuz büyük maymunun kortikal detaylarını görmek daha küçük bir primatın bu tür özelliklerini anlamaktan çok daha zordur

Endocastları elde edebileceğimiz fosil kafatasları genellikle deforme olmuşlardır ve eksik parçaları vardır Bu da aynı özelliğe ait çok farklı yorumların yapılmasına neden olur

Endocast yüzeyine bakarak beynin iç organizasyonu genellikle yapılamaz Çok tartışmalı konulardan biri de lunate sulcusun yerinin bilinmesidir Bu bize birincil ve ikincil görme alanları arasındaki sınırı gösterir

Australopithecine’lerde bu sulcus’un göreceli olarak biraz daha arkada yer alması beyin fonksiyonlarının insana doğru yöneldiğinin bir diğer göstergesidir Hominid’lerde bipedal yürüme beyin yapısını etkileyen çok önemli bir olgudur ve muhtemelen lunate sulcus’un yerinin değişmesini de etkilemiştir

Dik yürümeye adaptasyon beyin kökünün Ape’lere göre çok daha vertikal olmasına neden olmuştur Bu durum beyinciğin oksipital loblara göre daha aşağıya inmesiyle sonuçlanmıştır Böylece lateral yüzde ye alan visual korteksin bir kısmı arka ortaya doğru kaymıştır Bu değişimler lunate sulcusun Australopithecine’lerde ve daha sonraki Hominid’lerde daha orta ve geriye kaymasına neden olmuştur

Fonksiyonal açıdan farklı bölgeler arasındaki sınırı gösteren central sulcusun da bulunup bulunmaması antropologlar için önemlidir Bu oluşum Antropoid’leri Prosimian’lardan ayırmaya yarayan kriterlerden bir tanesidir Oligosen’de yaşamış olan Aegyptopithecus’un beyin kalıbında bu oluşum gözle görülebilir Bu nedenle bu fosilin ilk Antropoid maymunlardan olduğu düşünülmektedir

İlk ortaya çıkan maymun formlarında, bu oluk somatik korteksi motor korteksten ayırdığından, bu fonksiyonel bölünmenin başladığını göstermesi açısından önemlidir Sylvian açıklık beyin yüzeyindeki özellikler içinde en önemlisidir Bu oluşum temporal lobun üst sınırını çizer, sol tarafta daha aşağıda ve daha uzundur Bu durum Homo genusunun ilk örneklerinin bazılarında görülmeye başlar

Modern insanlarda bu daha büyük Wernicke konuşma bölgesiyle ilgilidir Bazı fosillerde bu açıdan görülen benzerlikler bunların konuştukları izlenimini vermiş, ancak bazı maymun ve Ape beyinlerinde de bu asimetrinin bulunması bu konuda şüphe yaratmıştır

Ancak yine de kortikal asimetriler bize daha yaygınlaşmış fonksiyonel asimetrilerin orijini hakkında önemli ipuçları verebilir Broca bölgesini gösteren bazı sulcus özellikleri Homo habilis ve Homo erectus’te görülmüştür Bu kıvrımlar Australopithecine beyinlerinde görülmez Ancak biz sadece Broca bölgesinin fosil formlarda bulunup bulunmadığını söyleyebilmekteyiz Bu bölgenin fonksiyonun evrimini endocasttaki sulcus izlerine bakarak söylemek gerçekçi olmaz

İnsan beyninde bu sulcusların varlığı ve yeri çok değişkendir Ayrıca dil fonksiyon alanlarının yeri konusunda da bir tutarsızlık mevcuttur Daha da önemlisi maymun beyinlerinde de benzer bir alan bulunmuştur ve bu nedenle de bu girus ve sulcusların fosillerde bulunması tamamen yeni bir yapıya işaret etmez

Australopithecine ve Erken Homo türleri arasında beyin hacminin büyümesi cerebral korteksin her alanında birçok yeni kıvrımın oluşmasına neden olmuştur Bu yeni kıvrımlar da spesifik bir değişmeden çok, büyümenin genel bir sonucu olabilir Belki de bu hominidler Broca bölgesini konuşma için kullanmış olabilirler Ancak endocastlar bu işin ispatlanması için yeterli değildir Burada anlatılan zorluklara rağmen endocastlar bizim için eski beyinlerin yapısını anlamaya yarayacak en önemli ipuçlarıdır

Çekirdek Dünyası

Bir çekirdek santralinde elektrik üretimi ilk kez 1951 yılında ABD'nin Idaho Eyaletinde gerçekleşti Bugün 26 ülkedeki 500'ün üstünde reaktör, 200000 MW civarında elektrik gücü üretmekte olup bu, yaklaşık günde 10 milyon varil petrole eşdeğerdir

Fransa, Belçika, ve Tayvan elektriklerinin yarıdan çoğunu reaktörlerden elde emektedir Finlandiya, İsveç, İsviçre, Bulgaristan ve Japonya bunların hemen arkasından gelmektedir Amerika Birleşik Devletlerinde üretilen enerjinin yaklaşık yüzde 20 si çekirdek enerjisidir Bu, dünya ortalamasının biraz üstündedir Çekirdek teknolojisinin bütün başarısına rağmen bu ülkede 1979 dan beri yeni çekirdek güz santraller planlamamıştır Neden?

1979 martında soğutma sistemindeki aksaklılar Pensilvanya'nın "Three Mile" adasındaki üç reaktörden birisini çalışamaz hale getirdi ve bir miktar radyoaktif madde etrafa yaydı Bir çekirdek reaktörü atom bombası gibi patlamasa da büyük toplulukları tehlikeye atacak bozukluklar olabilir Gerçek bir felaketten ucu ucuna sıyrılmakla beraberle "Three Mile" Adası olayı çekirdek enerjisiyle ilgili tehlikelerin gerçek olduğunu açıkça gösterdi

1979'dan sonra yeni reaktörlerin daha güvenli bir biçimde yapılması kaçınılmazdı Bu zaten yüksek olan maliyeti daha da artırdı Ayrıca ABD'deki de elektrik gereksinimi kısmen verimi artırma çabalarından kısmen de çok elektrik kullanan bazı endüstrilerin gerilemesinden dolayı beklendiği kadar hızlı artmıyordu Bunların bir sonucu olarak yapımı eskisi kadar ekonomik görünmüyordu Bu kamuoyunun yaygın rahatsızlığı ile birleşince ABD'de çekirdek enerjisinin yayılması durdu

Başka yerlerde durum farklıydı Çekirdek reaktörleri bol fosil yakıt kaynakları bulunmayan pek çok ülkenin enerji gereksinimini karşılamak için hala en iyi yol olarak görünüyordu Daha sonra Nisan 1986'da ciddi bir kaza o zamanki Sovyetler Birliği'ndeki 100 mw'lık Çernobil reaktörünü tahrip etti

Atmosfere fazla miktarda radyoaktif malzeme girdi ve rüzgarlarla dünyanın değişik yerlerine taşındı Reaktör civarındaki yerleşim merkezleri tahliye edildiIşınıma maruz kaldıklarından yüzlerce santral ve kurtarma işçisi öldü Özellikle yiyeceklerin radyonüklütlerle yaygın bir biçimde kirlenmesi gelecek yıllardaki kanser ölümlerini çok artıracaktır

ABD'de "Three Mile" adasından sonra olduğu gibi Avrupa'da Çernobil'den sonra kamuoyunun çekirdek programlarının güvenliği hakkındaki endişesi arttı Bazı ülkeler örneğin İtalya yeni reaktör yapma planlarını terketti ve bazı mevcut reaktörleri de kapamayı düşünmeye başladı Diğer bazı ülkeler de örneğin Fransa çekirdek programlarının gerisindeki mantık Çernobil'e rağmen bunları sürdürecek kadar kuvvetli olarak kaldı

Reaktörlerin kendi güvenliklerinden tamamen farklı olarak oluşturdukları atıkların ne yapılacağı sorunu vardı Eski yakıt çubukları içerdikleri uranyum ve plütonyumu ayırmak üzere işlem görmekle birlikte kalan hala yüksek derecede radyoaktiftir Aktifliğin pek çoğunun birkaç ay içinde ve kalanın çoğunun birkaç yüzyılda gitmesine rağmen radyonüklütlerden bazılarının yarıömürleri milyonlarca yıldır Şu an ABD'de 15,000 tonun üzerinde kullanılmış çekirdek yakıtı depolanmaktadır

Çekirdek atıklarını yerin derinliklerine gömmek şu anda onlardan kurtulmanın en iyi uzun vadeli yolu olarak görülmektedir Doğru yerin özelliklerini saymak kolay olmakla birlikte, böyle bir yerin bulunması zordur Deprem olasılığı az ve jeolojik açıdan kararlı olmalı, civarında kalabalık merkezler bulunmamalı, ısı ve ışınım etkisiyle parçalanmayan fakat delinmesi kolay bir kaya türü olmalı ve yakında kirlenebilecek yer altı suyu bulunmamalıdır Önümüzdeki yüzyılın başlarında atıkların gömülmesine başlamayı planlayarak uygun yerlerin bulunması çalışmaları sürdürülmektedir

Cotanjant Kavramı

İlk defa "Seked" terimi ile Mısır Matematiğinde görüldü Arabistan'da ve Hindistan'da Güneş'in yüksekliği ile ilgili çalışmalarda bulunulmuş, bu sayede yatay gölge yardımıyla gölge-güneş sistemi açısı "Cotanjant" olarak isimlendirilmiştir

Darwin'e Göre Duyular

Ağlamak, gülmek, üzülmek gibi duygularımızı ifade ettiğimiz davranışları, kalıtımsal olarak devralıyoruz Bütün canlılarda birçok duygu ifadesi ortak Gözyaşlarının kimyasını inceleyen bilim adamları, ağlama nedenine bağlı olarak gözyaşının kimyasal içeriğinin değiştiğini açıklıyorlar

Eğer, çok üzüldüğümüz için ağlıyorsak, gözyaşımızdaki protein çeşidi ve miktarı, gözümüze toz gibi yabancı bir nesne girdiğinde döktüğümüz gözyaşındakinden oldukça farklı Bu bulgular ışığında bilim adamları, gözyaşlarının vücudun üzüntü ve stres sırasında salgıladığı kimyasallardan bir çeşit kurtulma yolu olduğu teorisini geliştirdiler

Pekala, nasıl ağlıyoruz ya da bir başka deyişle bu tip fizyolojik sebeplerin yanında anatomik olarak ağlamamızı sağlayan nedir?Ağlamak, birkaç hayvan türü dışında sadece insanın sergileyebildiği bir ifade şekli Evrimsel olarak, insanoğluna en yakın hayvan olan maymunların ağlama yetisine sahip olmaması, bizim bu ifade şeklini, evrimimizin son basamağında kazandığımızı gösteriyor

Evrim Hakkında Bilmemiz Gerekenler

Evrim hakkında bilmemiz gereken en önemli noktalardan biri, şu an yaşayan hiçbir türün bizim atamız olmadığıdır Her tür kendi yegane evrimsel tarihine sahiptir ve en az insanoğlu kadar moderndir Evrim söz konusu olduğunda yapılan en büyük hatalardan biri, insanın günümüz maymun türlerinden evrim geçirerek ortaya çıktığı düşüncesidir Ancak, gerçek şu ki insanoğlu ve maymunlar nesli tükenmiş ortak bir ataya sahiptir ve günümüz maymunları tamamen modern türlerdir

Evrim düşünüldüğünde, genelde akla hep morfolojik değişimler gelse de, aslında davranışsal değişimleri de gözönünde bulundurmamız gerek Bir organizmanın başarısı, davranışlarına -belki içgüdüsel davranışlar demek daha doğru olabilir- bağlıdır Bu davranışlar, organizmanın öncüllerinin deneyimleri sonucu, genlerinde depolanmış ve hayatta kalma şansını arttıran faktörlerdir Çünkü, türün bireyleri arasındaki en temel iletişim yoludur

Korkuda Ortak Yönler

Şimdi, tekrar başlangıçtaki noktamıza dönecek olursak; hangi anatomik yapılarımız duygularımızı ifade etmemizi sağlıyor? Bu davranışlar içgüdüsel ve evrensel olabilir mi ve insanoğlu duyguların ifadesi söz konusu olduğunda gerçekten diğer hayvanlarla benzerlik gösteriyor mu?

Darwin'in Expression of Emotions in Man and Animals (1872) kitabında ele aldığı örneklere geçmeden önce, bu davranışların nasıl ortaya çıktığına bir göz atalım Acaba, bu davranışlar Darwin'in düşündüğü gibi belli bir duyguyu ifade etmek için ilk önce türün birkaç bireyi tarafından uygulanıp, ardından diğer bireylere sıçramış ve zamanla evrensel olmuş olabilir mi?Tüm hayvanların paylaştığı, en temel duygulardan biri olan korkuyu incelemek, bu tip davranışların gerçekten içgüdüsel olup olmadığı hakkında bizi aydınlatabilir mi?

Hayvanlar korktukları zaman titrerler Her ne kadar, titreme aşırı mutluluk ya da öfke halinde görülse de, çoğunlukla korkunun muhtemel bir göstergesidir Hayvanlarda korkunun ya da öfkenin bir diğer ifadesi vücuttaki tüy ve kılların dikilmesidir Böylece, hayvan olduğundan büyük ve korkutucu görünecek ve karşısındaki düşmana kolay bir av olmadığı mesajını verecektir

İnsanlara baktığımızda, hayvanlara benzer bir tabloyla karşılaşıyoruz İnsanlar ve hayvanlar korktukları zaman ağızlarını ve gözlerini açar, hareketsiz durur ve neredeyse hiç nefes almazlar İlk olarak ağzın açılması, daha fazla havanın vücuda girmesini ve bireyin daha uzunsüre hareketsiz kalarak düşmanın dikkatini çekmemesini sağlar

Her ne kadar insanların vücudu hayvanlar gibi kıllarla kaplı olmasa da, korktuğumuzda derimizin yolunmuş tavuk benzeri bir görüntü alması, aynı refleks davranışın insanlarda da varolduğunu ve hayvanlardakiyle aynı kasların kasıldığını gösteriyorBu refleks bize bir zamanlar tüm vücudu kıllarla kaplı atalarımızdan miras kalmıştır

Korku anında sergilenen bu tepkisel davranışların istemli ya da içgüdüsel olarak gerçekleştiğini anlayabilmek için Hoimar Von Ditfurth'un, Dinozorların Sessiz Gecesi-2 kitabında verdiği bir örneği hatırlamak bize yardımcı olacakDitfurth, bu kitabında tavuklar üzerinde yapılan bir deneyi açıklar Deneyde, bilim adamı bir tavuğun beyninin çeşitli bölgelerine elektrotlar yerleştirir ve elektrik akımı ile özellikle orta beynin belli bir bölgesini uyardığında, biraz önce açıkladığımız korku anında ortaya çıkan davranışları sergilediğini görür

Çevrede hayvanın korkmasına sebep olabilecek bir şey olmadığı halde, beynin bu bölgesi uyarıldığı anda hayvan korkmaya ve içgüdüsel olarak belli "şablon" davranışları uygulamaya başlar Bu davranışlar hayvanın beyninde bulunan hazır programlardır ve beyin doğal olarak uyarıldığında harekete geçerek hayvanın yaşamını kolaylaştırır, doğal seçilimle ayıklanır ve genler yoluyla gelecek nesillere geçerler

İnsanlarda ise büyük beyin kabuğunun ortaya çıkardığı bilinçli davranışlar yüzünden bu tip hazır programların varlığı pek belirgin değil Ancak, karanlıkta yapayalnız kaldığımız bir anı düşünelim Görme yeteneğimizi büyük ölçüde kaybettiğimiz için beyin kabuğu etraftaki gelişmeler konusunda tereddüte düşecek ve orta beyin baskın konuma geçecektir

Böyle anlarda, hiç sebep yokken korkmaya başlar, sanki karanlıkta hayaletlerin bize saldıracağını hissederiz Bu hayaletler aslında karanlıkta bizden daha iyi görebilen ve bir zamanlar atalarımız ormanlarda yaşarken gece onlara saldırmış olan hayvanların beynimizdeki kopyalarıdır Bu davranışların pekçoğunun beynimizde hazır programlar halinde bulunabileceğini ve içgüdüsel olabileceğini gördüğümüze göre, şimdi pek çok hayvanda ortak olan ifade şekillerine bir göz atabiliriz

Ses ve Benzerlikler

İnsan dahil pek çok hayvan duygularını ifade edebilmek için sesini kullanır Hayvanlar, çok fazla korktuklarında belki de türün diğer bireylerini potansiyel bir düşmana karşı uyarabilmek için çığlık atarlar Belli durumlarda sesin kullanılmasında alışkanlığın da rolü var Özellikle, sosyal hayvanların ses organlarını daha serbest kullandığını görüyoruz

Öfke, sevinç, korku, acı, memnuniyet; hepsinin ifadesinde ses organlarının katılımı var ve öyle görünüyor ki, aynı ses hemen hemen her türden hayvanda aynı duyguları uyandırıyor Benzerlik, sinir sisteminin tüm türlerde benzer mekanizmalarla işlediğini gösteriyor Örneğin, bir kuşun şarkısı bize mutluluk verirken, korkutucu bir çığlık hoşumuza gitmez

Yazının başında da bahsettiğimiz gibi, ağlamak, üzüntünün bir göstergesiSadece insanlar değil, diğer hayvanların da üzüldüklerinde bağırdığını görüyoruz Bağırırken, gözlerin çevresindeki kaslar kasılır ve bu göz kapaklarının kapanmasına sebep olur Göz kapaklarının kapanması ve gözün kaslarla sıkıştırılması ise göze kan hücumunu engeller ve böylece gözü korur İnsanlarda, göz ne zaman çevresindeki kaslar tarafından sıkıştırılsa gözyaşları salgılanır

Ağlama eylemini gerçekleştirebilen yegane tür insandır Gözyaşlarının en önemli görevi gözde sürtünmeyi engellemek ve burunu ıslak tutarak koklama gücünü arttırmaktır Üzüntü, hemen her türde isteksizliğe, hareketsizliğe sebep olur Birey, çok yavaş nefes alır ve genelde bu nefes alışlar iç çekmeleriyle bölünür Tüm bu melankolik davranışlar bilinçdışı ve içgüdüsel olarak sergilenir

Hayvanlar saldırganlaştıklarında, kalp atışları ve dolayısıyla kan dolaşımları hızlanır ve bu da özellikle insanlarda yüzün kızarmasına sebep olur Vücut her an saldırabilmek ve düşmanı korkutabilmek için diktir ve tehditkar bir görüntü sergiler

Mutluluk Anları

Mutluluk anlarında ise hayvanlar amaçsız hareketlerle çevrelerinde gezinir ve gülerler Maymunlar ve insanlarda alkışlamaya da rastlıyoruz Aşırı mutlulukta attığımız kahkahalar da reflekstir ve çevremizdekilere mutlu olduğumuzu belirtirSevgi de mutluluk gibi bize zevk veren bir duygu

Sevgimizi birine göstermek için güleriz, gözlerimiz parlar Sevgimizi gösterebilmek için fiziksel temasta bulunma ihtiyacı, Darwin'e göre çocukluğumuzda annemizden gördüğümüz yakın temas ve sevginin bir ürünü ve kalıtımsal Tüm hayvan türlerinde fiziksel temas, birbirine sarılma, sevginin göstergesidir Örneğin, kediler ve köpekler sahiplerine sürtünmekten, yavrularını yalamaktan büyük zevk alırlar Sevdiğimiz birini öpmek de aynı şekilde fiziksel temas ihtiyacından doğar

Darwin, tüm bu duygu ifadelerinin kalıtımsal ve evrimsel olduğunu düşünüyor ve bu ifadelerin başta istemli olarak sergilendiğini, zamanla öğrenilerek alışkanlık haline geldiğini ve doğal seçilimle kalıtımsallaştığını ve gelecek nesillere geçtiğini söylüyorDuyguların ifadesinin kalıtımsal olduğunu özellikle kör insanları incelediğimizde daha iyi anlıyoruz

Körlerin hiçbir yüz ifadesini ve vücut hareketini taklit yoluyla öğrenme imkanları yoktur Ancak, incelendiğinde hepsinin bu bahsettiğimiz ifadeleri sergilediğini görürüz Duyguların ifadesi evrenseldir, çünkü hangi ırktan insana bakarsak bakalım aynı yüz ifadeleri her zaman aynı duyguların göstergesidir

Gözlemlerimiz, tüm ırklardan genç, yaşlı tüm insanların ve pekçok hayvanın belli duygularını aynı şekilde ifade ettiğini gösteriyor İnsanlar ve hayvanlar arasındaki bu benzer davranışlar kökenimiz hakkında bize bir ipucu veriyor Öyle görünüyor ki, duyguların ifade edilebilmesi en önemli iletişim yollarından biri ve bireyin bir toplum içinde yaşama şansını arttırdığı için türlerin evriminde doğal seçilimle korunarak, bir nesilden diğerine geçiyorlar

Darwin ve Moleküler Devrim

Doğal seçilim aslında bir genetik kuramı Çünkü doğal seçilim süreci genetik çeşitliliğin varlığını gerektiriyor Bu çeşitlilik ortamında, Darwin'in deyimiyle "varolma mücadelesi"nde, avantajlı özelliklere sahip bireyler varlıklarını sürdürebiliyor ve bu özelliklerini bir sonraki kuşağa aktarabiliyorlar

Ancak Darwin, genetik süreçlerin nasıl işlediğini -özelliklerin bir kuşaktan diğerine nasıl aktarıldığını- bilmiyordu Ebeveynler ve yavrular arasındaki genel benzerliğin farkında olsa da, kalıtım sürecinin ayrıntılarını anlamamıştı Oysa, tam da Darwin'in evrim düşüncesini geliştirmekte olduğu sıralar, Gregor Mendel, bu ayrıntıları anlama aşamasındaydı

Darwin, Mendel'in makalesini hiçbir zaman okumadı Sonuç olarak, o sıralar kalıtımla ilgili geçerli yaklaşım olan "karışımsal kalıtım" düşüncesiyle yetinmek zorunda kaldı Bu düşünceye göre bir yavru, ebeveynlerinin özelliklerinin bir karışımını taşırdı ve genellikle bir özellik, anne ve babanınkilerin ortalaması gibiydi

Ancak, "Türlerin Kökeni"nin yayımlanmasından sekiz yıl sonra (Mendel'in makalesinden bir yıl sonra), 1867'de, bir mühendis olan Fleeming Jenkin, karışımsal kalıtım ve doğal seçilimin birbirleriyle uyumlu olmadığını gösterdi Biri kırmızı, diğeri beyaz iki kutu boya olduğunu ve doğal seçilimin "kırmızı" özelliği yeğlediğini düşünün Karışımsal kalıtım durumunda, kırmızı bir birey ile beyaz bir bireyin çiftleşmesi sonucu oluşacak yavrular her zaman pembe olacaktır

Yalnızca kırmızı ile kırmızının çiftleşmesi durumunda kırmızı bireyler ortaya çıkacak, diğer tüm çiftleşmelerdeyse (ör beyaz + kırmızı: pembe + kırmızı) kırmızılık azalacaktır Yeni ve yararlı bir özellik olan kırmızı, büyük bir olasılıkla ender olarak ortaya çıkacak ve hakim durumdaki beyaz form ile çiftleşerek pembe yavrular üretecektir

Diğer bir deyişle, karışımsal kalıtım her şeyin orta noktaya yaklaşmasına yol açacak, renk pembeye yaklaştıkça, bir uç nokta olan kırmızı yok olacaktır Fleeming'in düşüncesi, haklı olarak bunun doğal seçilimin etkisine ters düşen bir süreç olduğuydu

Darwin, Jenkin'in haklılığını görerek kuramını kurtarmak için bir yol aradı ve "pangenesis" adını verdiği kendi kalıtım kuramını ortaya attı Bu kuram özünde, Jean-Baptiste de Lamarck adlı Fransız biyologun, 19 yüzyılda dile getirdiği ve sonradan "Lamarkizm"le tanımlanacak olan kalıtım sürecine benziyordu

Bu süreç, "edinilmiş özelliklerin kalıtımı"nı içeriyordu Temelde Lamarck, bir canlının, yaşamı süresince edindiği özellikleri yavrularına geçirebileceğine inanıyordu Lamarck'ın kendisi tarafından kullanılmamış olmasına karşın, bu konudaki en ünlü örnek zürafanın boynuyla ilgili olanıdır Lamarkizme göre tek tek her zürafa, en üst dallardaki yapraklara ulaşabilmek için yaşamı boyunca boynunu gerdiği için, yaşlı bir zürafanın boynu gençlerinkine göre biraz daha uzundur

Lamarck, zürafanın boyun uzunluğundaki bu değişimin yavrularını da etkileyeceğini düşünüyordu; böylece sonraki kuşağın zürafaları, yaşamlarına önceki kuşaktan daha uzun boyunlarla başlayacaklardı Darwin'in Pangenesis Kuramı ise bu süreç için bir mekanizma öneriyordu: Vücudun değişik parçalarında üretilen "gemül"ler, kana karışarak eşey hücrelerine, yani erkekte sperm, dişideyse yumurta hücrelerine taşınıyordu Her bir gemül, anatomik bir parça ya da bir organa ait özellikleri belirliyordu Bu durumda bir zürafanın yaşamı boyunca boynunu germesi, "boyun uzunluğu" gemüllerinin sürekli "daha uzun boyun" sinyalleri göndermesine neden olacaktı

Lamarck ve Darwin yanılmışlardı Darwin'in kurguladığı sistemin yanlışlığını ortaya çıkaran, kendi kuzeni Francis Galton oldu Galton, birkaç kuşak boyunca tavşanlara, başka renk tavşanlardan kan verdi Darwin haklı olsaydı, kanın içindeki yabancı renk gemülleri nedeniyle alıcı tavşanların en azından birkaç tane 'yanlış renkte'yavru üretmeleri beklenirdi Oysa Galton, deneyi birçok kuşak boyunca tekrarlamasına karşın, beklenenden farklı bir renk oranı gözlemlemedi

Jenkin'in eleştirilerini yanıtlayabilmek için son çare olarak Pangenesis'e sarılmış olan Darwin'se, Galton'un ortaya koyduğu delilleri kabul etmek istemedi Sonunda, Darwin'in öldüğü sıralarda, Alman biyolog August Weismann, sperm ve yumurta oluşturan eşey hücrelerinin diğer vücut dokularıyla ilişkisi olmadığını ortaya koydu Yani bir zürafanın boynuyla sperm/yumurta üreten hücreleri arasında hiçbir iletişim yoktu Dolayısıyla Lamarkizm ve Pangenesis, biyolojik olarak olanaksızdı

Darwin'in, Mendel'in çalışmaları konusunda bilgisi olsaydı, Jenkin'i yanıtlayabilmek için son derece ayrıntılı, üstelik de bütünüyle yanlış olan Pangenesis Kuramı'nı ortaya atması gerekmeyecekti

Mendel, bezelye bitkilerini üreterek yaptığı gözlemlerine dayanarak, daha sonra "gen" adı verilecek olan kalıtım etkenlerinin, bireyin deneyimlerinden etkilenmedikleri, aksine, kuşaktan kuşağa bir bütün olarak ve değişmeden aktarıldıkları sonucuna vardı Ayrıca bazı koşullar altında, bir özellik geçici olarak gizli kalabiliyordu

Kırmızı ve beyaz boya kutularımıza dönecek olursak, ilk çiftleşmenin sonucunda pembe bireyler ortaya çıksa bile bir sonraki kuşakta, örneğin pembe + pembe çiftleşmesinden kırmızı bireyler elde edilebilirdi Böylece Mendel'in çalışmaları hem doğal seçilimi Jenkin'in eleştirilerinden kurtarıyor, hem de doğal seçilimin işleyebileceği genetik bir temel sağlıyordu

Doğal seçilimin kritik etkeniyle ilgili olarak (önce karışımsal kalıtım, sonra da Pangenesis konusunda) Darwin'in iki kez yanıldığı düşünülürse, bu kuramın varlığını sürdürmesi çok olağandışı bir durum Üstelik, kuruluşundaki hatalara karşın bu kuramın doğruluğu artık kanıtlanmış bulunuyor

Bu olağandışı sonucun nedeni, Darwin'in öncelikli olarak bir 'deneyci'(empiricist) olmasıydı: Onun için önemli olan gözlemlerini açıklama çabaları değil, gözlemlerin kendisiydi Evrim biyologu Ernst Mayr'ın da yazdığı gibi, "Darwin, genetik çeşitliliği bir 'kara kutu'gibi ele aldı Hem bir doğabilimci, hem de hayvan yetiştiriciliğiyle ilgili literatürü izleyen bir okuyucu olarak çeşitliliğin her zaman var olduğunu biliyordu ve bu onun için yeterliydi Ayrıca, doğal seçilimin hammaddesi olan çeşitliliğin, her kuşakta yenilendiğinden ve dolayısıyla her zaman varolacağından da emindi Diğer bir deyişle, doğal seçilim kuramının öncülü olarak doğru bir genetik kurama gereksinimi yoktu"

Öte yandan, son 50 yıl içinde moleküler genetik alanında kaydedilen olağanüstü ilerlemeyi gözönüne alırsak, Darvin'in düşüncelerinin varlığını sürdürebilmiş olması daha da şaşırtıcı Jim Watson ve Francis Crick, DNA'nın sarmal yapısını "Türlerin Kökeni"nin yayınlanmasından neredeyse 100 yıl sonra ortaya çıkardılar O zamandan beri moleküler biyolojide kaydedilen ilerlemeleri Darwin'in öngörmesine olanak yoktu Yine de onun basit kuramı, biyolojide kendisini izleyen tüm gelişmelere ters düşmeden yaşadı Hatta yeni bulgular, kuramı zayıflatmak bir yana destekledi bile

Moleküler genetiğin en son zaferini, insanın (ve birçok başka türün) genomundaki dizilimin eksiksiz olarak belirlendiği çalışmayı ele alın: Kendisi de genom projelerinin başlatanlarından olan Jim Watson, projeden bugüne kadar elde edilen en önemli bulgunun ne olduğu konusunda düşüncesi sorulduğunda, "Genom projesi Darwin'in, kendisinin bile inanmaya cesaret edebileceğinden daha haklı olduğunu gösterdi" yanıtını vermişti

Ayrıca Watson beklenilenin tersine, genom projesinden çıkarılacak tıbbi sonuçlar yerine evrimsel sonuçlan vurgulamayı yeğledi Çünkü genom projesi, genetik organizasyonun temel özelliklerinin tüm canlılar tarafından ne ölçüde paylaşıldığını ortaya çıkarmış bulunuyordu Watson haklı olarak, genom çalışmalarıyla birlikte, canlıların evrimsel bağlantılarıyla ilgili yeni ufukların da açılacağı düşüncesinde

Yakın zamanda, "Türlerin Kökeni"ni yeniden yazma ve güncelleştirme işini üstlenmiş olan İngiliz bilimci Steve Jones da, Darwin'in çalışmasının sağlamlığından etkilenenlerden: "Sonuç olarak bu kitap (benim beklemediğim kadar) aslına benzeyen bir yapıt oldu Darwin'in tezi bir asırlık bilimsel gelişmeyi kolayca kaldırabiliyor"

Tüm bulgular, Darwin'in düşleyebileceğinin çok ötesinde olmalarına karşın, "Türlerin Kökeni"nde çizilen çerçeveye rahatça oturuyorlar Bu modern çağda, Darwin, gerçekten de "kendisinin bile inanmaya cesaret edebileceğinden daha doğru"

Yaprak yiyebilmek için moleküler düzeyde ne gerekli?

Doğal seçilimin gücünü en iyi ortaya koyan süreçlerden biri de "benzeştiren evrim"dir Bu süreç, akrabalıkları olmayan canlı gruplarının, aynı seçilim baskısı sonucunda benzer özellikler edinmesini içerir Bu yakınlaşma farklı düzeylerde olabilir: Örneğin kuşların ve yarasaların kanatlan, benzeştiren evrim sonucunda oluşmuştur

Her iki çözüm de bir uçma organı yaratmak şeklindeki evrimsel sorunu paylaşır Kuş ve yarasa kanatları temelde bütünüyle farklıdır elbette (örneğin, kuş kanadı kuşun yalnızca ön ayağını, yarasa kanadıysa hem ön hem de arka ayakları içerir) Ayrıca bu iki canlı grubunun, uçma yeteneğini birbirlerinden bağımsız olarak kazandıkları da çok açıktır Taksonomistlerin yarasayı kuş olarak sınıflandırma tehlikesi yoktur; çünkü bu canlılar ortak olan sorunlarını çok farklı yollarla çözmüşlerdir

Ancak, taksonomistler için büyük sorun yaratan doğal seçilim örnekleri de var Bazı durumlarda benzeşim süreci o kadar etkili oluyor ki, ortaya çıkan benzerliğe dayanarak hiçbir akrabalığı olmayan canlılar, yanlışlıkla aynı gruba konulabiliyorlar Örneğin, soyu tükenmiş olan keselikurdun, görünürde kurda çok benzemesi, ilk taksonomik değerlendirmeler sonucunda bu iki canlının yakın evrimsel akrabalar olarak sınıflandırılmasına (diğer bir deyişle benzerliklerinin, kurt-benzeri ortak bir atadan evrimleşmiş olmalarından kaynaklandığı düşüncesine) neden olmuş

Oysa daha ayrıntılı bir incelemede, temelde çok farklı iki ayrı memeli grubuna ait oldukları ortaya çıkıyor: Keselikurt bir keseli, kurtsa bir etenli (plasentalı) memeli Yani bir kurda benzemesine karşın keselikurt, aslında kanguru gibi keseli hayvanlarla daha yakın akraba Öyle görünüyor ki, iki ayrı bölgede 'köpek'liği yeğleyen seçilim baskısı, biri keseli, diğeri plasentalı olmak üzere iki farklı hayvan çözümüyle sonuçlanmış

Darwin'in bu örneklerle bir sorunu olmayacağı kesin Ancak DNA devrimi, seçilim sonucu oluşan benzerlikleri çok daha ayrıntılı incelememize olanak tanıyor Doğal seçilim ne kadar duyarlı? Benzer seçilim baskıları, farklı gruplar arasında moleküler düzeyde benzeşmeyle sonuçlanabilir mi? Diğer bir deyişle, temel bir işlevi yerine getirmek üzere belli bir proteini kullanan çeşitli canlılar arasında, protein dizilimi açısından benzeştiren evrim gelişmesini bekleyebilir miyiz?

DNA dizilimi, yaşamın aktif molekülleri olan proteinleri kodlar Proteinlerin kendileriyse aminoasit adı verilen yapıtaşlarından oluşurlar Yani bir genin DNA dizilimi, oluşacak aminoasit zincirini belirler Dolayısıyla DNA diziliminde oluşan bir mütasyon, üretilen proteinin aminoasit dizilimini de etkiler Öyleyse, belli bir proteinin belli bir biçimde kullanımının yeğlendiği durumlarda, akrabalığı olmayan canlıların aminoasit diziliminde de benzeştiren evrim görmeyi bekleyebilir miyiz?

Doğal proteinlerde 20 farklı aminoasit bulunabiliyor Proteinin belli bir yerinde bu 20 aminoasitten herhangi biri bulunabileceği için, olası farklı dizilim sayısının çok yüksek olduğunu unutmayın Örneğin, 200 aminoasit uzunluğundaki bir protein için 20 üzeri 200 farklı aminoasit dizilimi bulunabilir Doğal seçilim, proteinin işlevini en iyi biçimde yerine getirmesini sağlayan dizilimi yeğler Ama doğal seçilim ne kadar kesin sonuç verebilir? Belli bir işlev için ortak seçilim baskıları olduğunu varsayarsak, farklı canlı gruplarında bağımsız olarak aynı aminoasit dizilimiyle -bütün olasılıklara karşın yeğlenen dizilimle- sonuçlanabilir mi?

Belli koşullar altında, "evet" Bunun en iyi örneğini yaprak-yiyen hayvanlarda görebiliriz Yaprak yemek, besin elde etmenin zahmetli bir yolu; çünkü bitkilerde hücre duvarının temel maddesi olan selülozun parçalanması, özellikle zor Ve selülozu parçalayamazsanız yaprak hücrelerinin içine ulaşıp gerekli besinleri alamazsınız Bu nedenle, "geviş getirenler" olarak bilinen, ineğin yanısıra başka evcil hayvanları da içeren memeli grubu, mikroplardan yararlanır

Bu hayvanların bağırsaklarında, selülozu ustaca parcalayabilen bakteri toplulukları yaşar Kısacası inekler, selülozu parçalayıp bitki hücrelerini açmak için bakterileri kullanırlar Ama bakteriler bu hücrelerin içindeki besini kendileri kullandıkları için, ineklerin bu kez de besini bakterilerden ayırmanın bir yolunu bulmaları gerekir Bunu yapabilmek için inekler ve diğer geviş getirenler, "lizozim" adı verilen ve bakterilerin hücre duvarını parçalayan bir enzim (aktif bir protein) kullanırlar

Sonuç olarak, bir ineğin yediği otlardan besin elde etme süreci son derece dolaylı: Otu yiyor, bakteriler bitkinin selüloz hücre duvarını parçalıyor ve hücrenin içindekileri kullanıyor: bundan sonra ineğin bağırsaklarındaki lizozim, bakterileri parçalıyor ve sonunda besinler ineğe ulaşabiliyor Evrimsel açıdan lizozim, yeni bir sindirim işlevi için kullanılmış oluyor Enzimin tipik işleviyse, memeli vücudunu bakteri saldırılarına karşı korumak; hayvan için sorun yaratmalarına fırsat vermeden, bakterilerin lizozimler tarafından parçalanması gerekiyor Örneğin, gözyaşındaki lizozim bu yolla bakteriyel enfeksiyon riskini azaltıyor

Aslında geviş getirenler yaprak yemekte uzmanlaşmış tek memeli grubu değil Özellikle Asya'da yayılım gösteren ve langur adı verilen bir grup maymun da bu işi yapabiliyor Peki ama langurlar selülozu sindirme sorununu nasıl çözüyorlar? Şaşırtıcı bir şekilde (ve geviş getirenlerle hiç de yakın akraba olmadıkları için bağımsız olarak) bu sorun için aynı çözümün evrimleştiğini görüyoruz: Onlar da bağırsaklarında, işlevi selülozu parçalamak olan bir bakteri topluluğu barındırıyorlar Ve onlar da, bakterilerin bitkilerden aldıkları besini elde etmek için, bakterilerin hücre duvarını parçamada lizozimden yararlanıyorlar

Bu olgunun kendisi, benzeştiren evrimin diğer bir deyişle bütünüyle ayrı iki hayvan grubunun ortak bir evrimsel sorunda aynı çözüme ulaşmasının, güzel bir örneğini oluşturuyor Ancak benzeşim bununla da kalmıyor: Langur maymunlarına ve geviş getirenlerden biri olarak ineğe ait lizozimlerin aminoasit dizilimlerini karşılaştırdığımızda, bu kadar uzak akraba olan gruplar için bekleyebileceğimizden çok daha yüksek bir benzerlik buluyoruz Daha ayrıntılı bir inceleme yaptığımızdaysa, geviş getirenlerdeki belli aminoasit değişimlerinin (olasılıkla lizozimin sindirime ilişkin bu yeni işlevi kazanmasını kolaylaştırmak üzere) langurlarda da gerçekleşmiş olduğunu görüyoruz

Bu son derece olağanüstü bir sonuç Bu iki yaprak-yiyen grup, yalnızca selüloz sorununu çözmek için kirli işlerini bakterilere yaptırmakla kalmadılar, lizozimi genel bir bakteriyel savunma enzimi olmaktan, sindirim işlevinin temel öğesi olmaya dönüştüren aminoasit değişimleri açısından da benzeştiler Doğal seçilimin, aminoasit diziliminde evrimle sonuçlanması gerçekten dikkate değer bir olgu Bizim gibi (ya da inekler ya da langur maymunları gibi) karmaşık hayvanların vücudunda üretilen yaklaşık 100 000 farklı protein var Ve bu örnekte, bu proteinlerden yalnızca bir tanesinde, lizozimde oluşan küçük farklılaşmalar, doğal seçilimin gücünü yönlendirmek için yeterli olmuş

Yakın geçmişte bu öykünün bir başka yanı daha ortaya çıktı Geviş getirenler ve langur maymunları gibi yaprak yiyen ve dolayısıyla selüloz sorunuyla karşı karşıya olan bir kuş türü incelendiğinde, yalnızca Amazon havzasında bulunan ve son derece garip görünüşlü olan "hoatzin" adlı bu kuşun da, selüloz sorununu bakterilerin yardımıyla çözdüğü ve bakterileri parçalamak içinse lizozim kullandığı bulundu Evet, yaprak yiyen iki memeli grubuna ait lizozimin ve hoatzin lizoziminin aminoasit diziliminde de benzeşme oluşmuş Diğer bir deyişle, moleküler düzeydeki bu benzeştiren evrim örneğinin yalnızca memelileri değil, kuşları da içerdiğini görüyoruz

Elektrik Enerjisi

- Elektrik enerjisinin diğer enerji türlerine dönüştürülmesi kolaydır

- Diğer enerji türlerine göre çok uzaklara taşınması ve kullanılması son derece rahattır

- Verimi yüksektir Bir enerji, istenen başka bir enerji türüne dönüştürülürken, ekseriya istenmeyen başka enerji türleri de ortaya çıkar Bunların arasında özellikle ısı enerjisinin büyük olması dikkati çeker İstenmeyen bu ısı enerjisi, yararlanılamadığı için yitirilir ve verimi düşürür İşte elektrik enerjisinin ısıdan başka bir enerjiye dönüştürülmesinde oluşan ısı enerjisi az olduğu için verimi yüksektir

- Elektrik enerjisi sayısız bir çok parçaya ayrılarak kullanılabilir Örneğin: Bir elektrik santralında kazanılan elektrik enerjisi, enerji taşıma hatlarıyla büyük kentlere götürülmekte ve orada sayısız konut ve iş yerlerine dağıtılarak kullanılmaktadır

- Elektrik enerjisi bulunduğu yerin ekonomik, sosyal ve kültürel düzeylerini hızla yükseltir ve kendisine karşı duyulan gereksinmenin artmasına gene kendisi neden olur

- Elektrik enerjisi toplumların ekonomik, sosyal ve kültürel yönlerden kalkınmasını sağlayan ve çağdaş uygarlığın en önemli araçlarından biri durumundadır

- Son 50 yıl içinde baş döndürücü bir hızla ilerleyen teknolojideki gelişimler ve hatta bir ev kadınının eli altına bir makinanın verilmesi (örneğin çamaşır makinesi) elektrik enerjisi sayesinde olanaklı olmuştur

Elektrik enerjisinin belirtilen bu ve bunlara benzer avantajları ve iyi yönleri yanısıra sakıncalı yönleri de vardır Bunların başında elektrik enerjisinin depo edilemeyen bir enerji türü olması gelir Nitekim elektrik enerjisi üretildiği anda kullanılmak zorunluluğundadır Bundan dolayı üretim ile tüketim arasında devamlı bir dengenin bulunması gerekir Ayrıca üretim sisteminde bir arıza ortaya çıktığında, bu sisteme bağlı sayısız abonede hizmetlerin durmasına ya da aksamasına neden olur Bu nedenle, elektrik enerjisinin üretiminde sürekli bir devamlılığın sağlanması ve elde büyük ölçüde yedek sistemlerin bulundurulması zorunludur

Elektrik enerjisinin bir başka sakıncası da üretimine paralel olarak taşıma ve dağıtımı için özel düzenlere kesinlikle gereksinme duymasıdır Oysaki, örneğin: bir dokuma fabrikası ürünlerini tüketiciye götürmek için özel yollara ve taşıtlara gereksinme duymaz Bu görevi herkesin yararlandığı bir yoldan ve bir kamyon ile yapabilir Buna karşın elektrik enerjisinin taşıma ve dağıtılması için projeye ayrıca yatırımların (örneğin: direkler, teller, izolatörler) katılması zorunlu olmaktadır

ELEKTRİK ENERJİSİNİN İLETİMİ (TAŞINMASI) VE DAĞITILMASI

Genellikle birbirinden uzak olan elektrik üretim santrallarıyla tüketim merkezleri arasındaki bağlantı, iletişim şebekesi ve enterkonnekte sistemlerle sağlanır Elektrik depolanamadığından, üretildiğinde hemen kullanıcıya ulaştırılması gerekir Bu da üretim ve tüketimin her an dengede tutulması demektir Öte yandan tüketim miktarı bölgelere, mevsimlere ve hatta günün saatlerine göre büyük değişiklikler gösterebilir

Enterkonnekte sistemler, üretimi tüketim düzeyindeki değişimlere uyarlamayı sağlar Elektriğin iletimiyse, gerilimin gücüne bağlı olarak taşıma iletim sığası değişen elektrik hatları aracılığıyla gerçekleştirilir Gerilim arttığında iletim işleminde ciddi tasarruflar sağlanır: enerji kaybı gerilim düzeyiyle ters orantılı olduğu için enerjiden, hat miktarı azaldığı için yerden, şebekedeki bakım masrafları azaldığı için de harcamalardan tasarruf edilir Mesela, 1000 MW'lık bir nükleer santralın ürettiği elektriği boşaltmak için, 380000V'luk bir hat kullanılır; oysa aynı işi görmek için 154000V'luk altı hat veya 66000V'luk 30 hat gerekir

Enterkonnekte sistemler çok dağınık bölgelerin üretim imkanlarını birleştirerek, aynı malzeme güvenliği bakımından gerekli olan güç miktarının azalmasını sağlar Arızalar meydana geldiğinde, yerinde değiştirilmesi gereken parçalar o an için elde bulunmayabilir Bu durumda enterkonnekte sistem yardıma koşar; elektrik dağıtım istasyonlarında gerilimin akış yönü ayarlanarak anında ve en az harcamayla üretim ile tüketim arasındaki denge sağlanır Şebekenin yönetimi için gerekli emirler ve bilgiler özel iletişim hatları, özel telsizler kullanılarak sağlanır

Şebeke ve Gerilimler

Gerilim ne kadar yüksek olursa, bir hattın iletebileceği elektrik miktarı da o kadar yüksek olur Üretim santrallarından çıkan çok büyük miktarlardaki akımı iletebilen hatlar Türkiye' de 380000V veya 154000V düzeyindedir Uzak mesafeler arasına kurulan büyük iletişim şebekeleri ve enterkonnekte sistemler bu tip hatlardan oluşur Bu şebekeler, bütün üretim santrallarını birbirine bağlar Elektrik, gerilimi düşürüldükten sonra bölgesel şebekelere iletilir ve bu şebekeler yardımıyla ayrılarak dağıtım merkezlerine gönderilir

İletim şebekesi bölgesel, ulusal veya uluslar arası ölçekte de olsa, yönetim ve organizasyon nedenleriyle iletim işlemi Türkiye' de 34500V veya bunun üzerindeki bir gerilim düzeyinde gerçekleştirilir En çok kullanılan 380000V, 154000V, 66000V veya 24500V'tur 34500V'un altındaki gerilimlere ortalama gerilimler olan 20000V ve 15000V veya alçak gerilim olan 380 veya 220V'luk "dağıtım gerilimleri" denir

Petrokimya, metalürji (özellikle alüminyum), demir-çelik fabrikaları ve elektrikli ulaşım hatları (tren, tramvay) çok büyük tüketicidir Orta gerilim şebekeleri orta ve küçük sanayi işletmeleri ile büyük mağazalar veya yöresel yönetimler, hastaneler, okullar gibi merkezleri besler Son olarak, milyonlarca yerel kullanıcı, alçak gerilimli elektrik akımıyla beslenir

Elektrik Dağıtım Merkezleri ve Dağıtım Bağlantıları

Elektrik üretim merkezleriyle tüketicileri arasındaki bağlantı, elektrik iletim şebekesiyle anında sağlanır Elektriğin dağıtımı, üretim ve iletim merkezlerindeki karmaşık bir programlama sistemiyle gerçekleştirilir Dağıtım Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) tarafından hazırlanarak uygulanmakta olan bir plana göre Türkiye çapında yapılır Bu amaçla haberleşme ve telekomünikasyon araçlarından, otomasyondan ve önceden hazırlanan istatistik verilerine dayalı öngörülerden yararlanılır Bu öngörülerde, ele alınan günün birkaç yıl öncesine kadar şebeke ve tüketim durumu dikkate alınır

Eskiden yılda bir kere yapılan tahminler, zamanla haftalık, günlük hale gelmiş ve tüketimin daha da yakından izlenmesi imkanı sağlanmıştır Dağıtım ve iletimde meteorolojik koşullar da çok önemlidir; kapalı bir hava veya güneşli bir hava büyük sıcaklık farklılıklarına yol açar ve bu da milyonlarca konutun ısıtma ve aydınlatılmasında rol oynar Elektrik akımının iletimi ve dağıtımı şebekeye bağlı dağıtım merkezlerince (transformatör istasyonları) sırayla yapılır

Şebeke dağıtım merkezlerinin iki ayrı işlevi vardır: hem hatların birbirine bağlanmasını sağlar (enterkoneksiyon), hem de dönüştürme işlevi üstlenir (transformatör) Transformatör istasyonları transformatörler (dönüştürücü), disjonktörler ve ayırıcılarla donanmıştır

Transformatörler, duruma göre elektrik akımının gerilimini yükseltir veya alçaltır; dolayısıyla, iletim ve dağıtıma en uygun gerilimi seçerek elektriğin taşınmasında büyük önem taşır Disjonktörler gerilim hattında herhangi bir aksaklık olduğunda akımı otomatik olarak kesmeye yarar Hattın şebekeden ayrılması gerektiğinde devreye sokulabilir

Ayırıcılar da aynı rolü üstlenir, ama hatta akım olmadığı zaman çalışır ve hattı şebekeden tamamen ayırmakta kullanılır Bir dağıtım merkezinin birçok farklı öğesi çoğunlukla açıktadır; bazı kentlerde bir dizi öğe yeraltında veya bina içlerinde olabilir Bunlar basınçlı gaz zarfı içinde tutulur Atmosferle pek temas etmediğinden, bundan kaynaklanan kirlenmelere uğramaz Merkezler biraz uzaktaki bir kumanda istasyonundan yönetilir

Elektriğin Ülke Çapında Dağıtımı

Türkiye'de elektrik dağıtımından genelde Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) sorumludur; bazı bölgelerde bu işi özel şirketler üstlenmiştir Dağıtım kuruluşu tüketim ihtiyacına göre şebekeler kurmak, bunları yönetmek ve yenilemek, tüketicileri şebekeye bağlayan bağlantıları yapmak, dağıtılan elektriğin sürekliliğini sağlamak ve miktarını sabit kılmakla yükümlüdür İletim sistemi aracılığıyla yüksek gerilimde taşınan elektrik, alçak gerilime düşürülerek bir dağıtım merkezine, yani transformatör istasyonuna ulaştırılır Kırsal bölgelerde bu şebekeler açıktadır; yerleşim bölgelerindeyse çoğunlukla yeraltına döşenmiştir

Orta gerilim/alçak gerilim merkezlerinin bağlayıcı elemanı, farklı gerilimdeki iki şebekeyi birbirine bağlayan ve kısaca trafo denen transformatördür Alçak gerilimli dağıtım sistemi tüketicilere üç fazlı ve bir topraklı (nötr) elektrik sağlar; elektrik iki gerilim düzeyinden oluşur Bunlardan giderek yaygınlaşanı fazlar arası 380V ve faz-toprak arası 220V gerilimidir Fazlar arası 200V ve faz-nötr arası 127V olanı giderek azalmaktadır

En çok kullanılan sistemler üç fazlı 380V ve tek fazlı 220V'tur Bu seçeneğe göre, bir alet 4 tele veya 2 tele bağlanır Elektrik akımının frekansı bütün Avrupa'da ve Türkiye'de 50Hz, Amerika kıtasındaysa 60Hz'dir Bir motor veya bir bilgisayar, aygıtın içinde kullanılan frekansa eşit frekanslı bir şebekeye bağlanmadıkça düzgün çalışmaz

Elekromanyetik Kuvvet

Bu kuvvetin keşfedilmesi fizik dünyasında bir çığır açtı Her cismin kendi yapısal özelliğine göre bir "elektrik yükü" taşıdığı ve bu elektrik yükleri arasında bir kuvvet olduğu öğrenilmiş oldu Bu kuvvet zıt elektrik yüklü parçacıkların birbirini çekmesini, aynı yüklü parçacıkların da birbirlerini itmelerini sağlar

Bu sayede bu kuvvet atomun çekirdeğindeki protonlarla çevresindeki yörüngelerde dolaşan elektronların birbirlerini çekmelerini sağlar İşte bu şekilde atomu oluşturacak iki ana unsur olan "çekirdek" ve "elektronlar" bir araya gelme fırsatı bulurlar

Bu kuvvetin şiddetindeki en ufak bir farklılık elektronların çekirdek etrafından dağılmasına ya da çekirdeğe yapışmasına neden olur Her iki durumda da atomun, dolayısıyla madde evreninin oluşması imkansız hale gelir Oysa bu kuvvet ilk ortaya çıktığı andan itibaren sahip olduğu değer sayesinde çekirdekteki protonlar elektronları atomun oluşması için gereken en uygun şiddette çeker

Elektron Mikroskoplar

Hareketli elektronların dalgalı doğası, ilki 1932 yılında yapılan elektron mikroskobunun temelin oluşturur Herhangi bir optik aygıtın kırınım yüzünden sınırlanan, ayırma gücü, deneği aydınlamakta kullanılan her ne ise, onun dalga boyu ile orantılıdır

Görünen ışık kullanan iyi bir mikroskopta, en büyük faydalı büyülte 500 x civarındadır, daha büyük büyültmeler daha büyük görüntüler verir fakat daha fazla ayrıntı vermez Halbuki hızlı elektronların dalga boyları görünen ışığınkinden çok kısa olup bunlar yükleri dolayısıyla elektrik ve manyetik alanlarla kolayca kontrol edilebilirler X ışınlarının da dalga boyları kısadır fakat onları yeterince odaklamak (henüz) mümkün değildir

Bir elektron mikroskobunda, akım taşıyan bobinler manyetik alanlar oluşturur Bu alanlar mercek gibi davranarak elektron hüzmesini deneğin üstüne odaklarlar ve daha sonra bir floresan ekran veya fotoğraf plakası üzerinde büyütülmüş bir görünü oluştururlar Hüzmenin saçılmasını ve bu yüzden görüntünün bulanıklaşmasını engellemek amacıyla, ince bir denek kullanılır ve tüm sistemin havası boşaltılır

Manyetik "mercekler" in teknolojisi, pratikte, elektron dalgalarının kuramsal ayırma gücüne ulaşmasına izin vermez Örneğin, 100 keV'luk elektronların dalga boyu 00037 nm'dir Fakat bunların bir elektron mikroskobundaki ayırma gücü sadece 01 nm civarındadır Fakat bu yinede bir optik mikroskobun -200 nm'lik ayırma gücüne göre büyük bir gelişedir Elektron mikroskopları ile 1000000 x'in üstündeki büyütmelere erişilmiştir

Nükleer Parçalanma (Fisyon)

Fisyon adı verilen tepkime, evrendeki en kuvvetli güç olan "Güçlü Nükleer Kuvvet" ile bir arada tutulan atom çekirdeğinin parçalanmasıdır Fisyon tepkimesi deneylerinde kullanılan ana madde "uranyum"dur Çünkü uranyum atomu en ağır atomlardan biridir, bir diğer deyişle çekirdeğinde çok yüksek sayıda proton ve nötron bulunur

Fisyon deneylerinde bilim adamları uranyum çekirdeğine, büyük bir hızla nötron göndermişler ve bunun sonunda çok ilginç bir durumla karşı karşıya kalmışlardır Nötron uranyum çekirdeği tarafından soğurulduktan (yutulduktan) sonra, uranyum çekirdeği çok kararsız duruma gelmiştir

Burada çekirdeğin "kararsız" olması demek, çekirdek içindeki proton ve nötron sayıları arasında fark oluşması ve bu nedenle çekirdekte bir dengesizliğin meydana gelmesi demektir Bu durumda çekirdek, meydana gelen dengesizliği gidermek için belli miktarda enerji yayarak parçalara bölünmeye başlar Ortaya çıkan enerjinin etkisiyle de çekirdek, büyük bir hızla içinde barındırdığı parçaları fırlatmaya başlar

Deneylerden elde edilen bu sonuçlardan sonra "reaktör" adı verilen özel ortamlarda, nötronlar hızlandırılarak uranyum üzerine gönderilir Yalnız, nötronlar uranyum üzerine gelişigüzel değil, çok ince hesaplar yapılarak gönderilmektedir Çünkü, uranyum atomunun üzerine gönderilen herhangi bir nötronun uranyuma hemen ve istenilen noktadan isabet etmesi gerekmektedir

Bu yüzden bu deneyler belli bir olasılık göz önünde bulundurularak gerçekleştirilmektedir Ne kadar büyük bir uranyum kütlesi kullanılacağı, uranyum üzerine ne kadarlık bir nötron demeti gönderileceği, nötronların uranyum kütlesini hangi hızla ve ne kadar süre bombardıman edeceği çok detaylı olarak hesaplanmaktadır

Tüm bu hesaplar yapıldıktan ve uygun ortam hazırlandıktan sonra, hareket eden nötron, uranyum kütlesindeki atomların çekirdeklerine isabet edecek şekilde bombardıman edilir ve bu kütledeki atomlardan en azından birinin çekirdeğinin iki parçaya bölünmesi yeterlidir Bu bölünmede çekirdeğin kütlesinden ortalama iki ya da üç nötron açığa çıkar

Açığa çıkan bu nötronlar kütlenin içindeki diğer uranyum çekirdeklerine çarparak zincirleme reaksiyon başlatırlar Her yeni bölünen çekirdek de ilk baştaki uranyum çekirdeği gibi davranır Böylece zincirleme çekirdek bölünmeleri gerçekleşir Bu zincirleme hareketler sonucu çok sayıda uranyum çekirdeği parçalandığı için ortaya olağanüstü büyüklükte bir enerji çıkar

İşte, onbinlerce insanın ölümüne yol açan Hiroşima ve Nagasaki felaketlerine, bu çekirdek bölünmeleri sebep olmuştur 2 Dünya Savaşı sırasında, 1945 yılında Amerika’nın Hiroşima’ya attığı atom bombasında patlama anında ve hemen sonrasında yaklaşık 100000 kişi ölmüştür

Hiroşima felaketinden 3 gün sonra yine Amerika’nın Nagasaki’ye attığı bir diğer atom bombası yüzünden patlama anında yaklaşık 40000 kişi hayatını kaybetmiştir Çekirdekten çıkan güç bir yandan insanların ölümüne sebep olurken, diğer yandan çok büyük bir yerleşim alanı harap olmuş, kalan bölge halkında radyasyon nedeniyle nesiller boyu düzeltilemeyecek genetik ve fizyolojik bozulmalar meydan gelmiştir

Peki dünyamız, tüm atmosfer, bizler de dahil olmak üzere canlı-cansız her şey atomlardan oluşmuşken, atomların bu tip nükleer tepkimelere girmelerini, her an ve her yerde yaşanabilecek Hiroşima ve Nagasaki gibi olayları ne engellemektedir?

Nötronlar, doğada serbest halde -bir çekirdeğe bağlı olmadan- dolaştıklarında "beta bozunumu" diye adlandırılan bir bozulmaya uğrarlar Bu bozulma yüzünden doğada serbest nötrona rastlanmaz Bu sebeple nükleer tepkimeye girecek nötronlar yapay yollarla elde edilir nötronlar serbest halde bozulmaya uğramasalardı, dünya, yaşamanın mümkün olmadığı, nükleer reaksiyonların son bulmadığı bir küreden ibaret olurdu

Hücre

Canlıların temel yapı ve işlevsel birimi hücredir Bütün canlılar bir ya da daha fazla hücreden meydana gelmiştir Kalıtım materyali hücrede bulunur Modern Hücre Teorisi'ne göre yeni hücreler varolan hücrelerin çoğalması ile oluşur

Bu teoriyi şöyle açıklayabiliriz: Canlılarda gördüğümüz her türlü yapısal ve işlevsel faaliyeti hücrede görebiliriz Yani bir hücre büyüme, boşaltım, üreme, hareket gibi, canlılığa özel işlevleri tek başına yerine getirebilir

Bütün canlılar hücrelerin biraraya gelmesiyle oluşmuştur Tek bir hücreden meydana gelen amip, terliksi hayvan ve milyarlarca hücreden meydana gelen insan Canlılığın en büyük özelliklerinden birisi hücresel yapıya sahip olmalarıdır

Her türlü özelliğimizin oluşmasını sağlayan kromozomlar hücrede bulunur Kromozomlar, prokaryot (ilkel çekirdekli) canlılarda stoplazma içerisine dağılmış olarak bulunurken, ökaryot (gerçek çekirdekli) canlılarda çift kat zarla çevrili çekirdek organelinin içerisindedir Kromozomlar sayesinde ana-babadaki özellikler, genç hücrelere ve tabii ki yavrularına geçer

Anorganik ve organik evrim süreci dışında hiçbir hücre, durduk yerde ortaya çıkmaz Ancak varolan hücrelerin mitoz veya mayoz bölünme geçirmesiyle oluşur Mitoz bölünme, bir hücreden aynı özellikleri taşıyan iki yavru hücrenin meydana gelmesidir Büyüme ve gelişme sırasında vücut hücrelerimiz bolca mitoz bölünme geçirerek çoğalırlar

Mayoz bölünme ise, bir hücreden dört yavru hücrenin meydana gelmesidir Üreme hücrelerinde görülen bir bölünme şeklidir Canlıların çeşitlenmesine ve farklı özellikler kazanmasına olanak sağlar

Hücrenin Bölümleri

Hücre Zarı

Singer-Nicholson adlı iki bilim adamı tarafından ortaya atılan "Akıcı-Mozaik Zar Modeli" ile açıklanır Bu modele göre hücre zarı, tek katlı lipid tabakasından meydana gelmiş, karbonhidrat ve protein molekülleri lipid tabakasına gömülü durumdadır Lipid tabakası sürekli hareket halindedir

Stoplazma

Hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran canlı sıvıdır Büyük bir kısmı sudur Içerisinde organel denilen çeşitli görevleri üstlenmiş ve özelleşmiş yapılar bulunmaktadır

Endoplazmik Retikulum

Çekirdek zarı ile stoplazma ya da hücre zarı arasında uzanan iletimle görevli kanal ve borucuklar sistemidir

Golgi Aygıtı

Hücrenin bazalında bulunan iç içe geçmiş tabak görünümünde zar sistemidir Yağ sentezi ve lizozomların paketlenmesinde görevlidir

Lizozom

Tek katlı zarla çevrili, içerisinde sindirim enzimleri bulunduran organeldir

Mitokondri

Hücrenin enerji santralidir Oksijenli solunumun gerçekleştiği yerdir

Kloroplast

Sadece bitki hücrelerinde bulunan bu organel, fotosentezin yani besin üretiminin gerçekleştiği yerdir

Sentrozom

Bu organel sadece hayvan hücrelerinde bulunur ve bölünme esnasında kromozomların kutuplara taşınması görevini üstlenmiştir

Çekirdek

Hücrenin en önemli organeli ve yöneticisi konumundadır Dış tarafı çift kat zarla çevrili, içerisi ise karyoplazma denilen sıvı madde ile doludur Ayrıca kromozomlar ve çekirdekçik de burada bulunur

Işığın Madde Haline Geçişi

Enerji ile maddenin birbirlerine dönüşmesi E=mc2 eşitliğine göre olmaktadır (E=enerji, m=kütle, c=ışık hızı) Einstein’ın bulduğu bu formül bu yüzyılın başından beri bilinmektedir Maddenin ışık enerjisi şekline geçişini çok iyi biliriz

Yıldızların parlaması, termonükleer bombanın patlaması vb Amerikalı fizikçilerden oluşan bir ekip dünyada ilk defa bu olayın tersini, yani ışığın vakum içinde maddeye dönüşmesini kanıtladı Bu buluş Stanford Doğrusal Parçacık Hızlandırıcı’sında yapıldı

Kuramsal fizikçi Breit ve Wheeler daha 1934’de iki foton çarpışınca bir elektron’la bir pozitron doğabileceğini ileri sürmüştü Fakat, bu olayın gerçekleşebilmesi için bu iki fotonun enerjilerinin çok yüksek olması gerekir; örneğin sıradan lazer ışınlarının fotonları maddeye çevrilemez Bu bakımdan çok ustaca bir deney hazırlanması gerekiyordu

Çok yüksek enerjili (46,6 GeV) bir elektron demetiyle çok odaklaşmış bir lazer ışını çarpıştırıldı Elektronlarla çarpıştıktan sonra bazı lazer fotonları gittikleri yönün tam tersinde gitmeye başladılar ve bu sırada son derece büyük bir enerji kazandılar Bu yüksek enerjili fotonlar, başlangıçtaki lazer fotonlarıyla çarpıştıklarında bir elektron-pozitron çifti oluşturdular

Işık Dalgaları

Galile, ışık hızını saptanması problemini formülleştirdi; ama çözmedi Bir problemin formüllleştirilmesi, çoğu zaman, problemin yalnız bir matematik ya da deney ustalığı sorunu olan çözümünden daha önemlidir Yeni sorular, yeni olanaklar ortaya koymak, eski problemlere yeni bir açıdan bakmak, yaratıcı hayalgücünü gerektirir ve bilimde gerçek ileremeye damgasını vurur

Galile’nin İki Yeni Bilim’inde, öğretmen ile öğrencileri arasında, ışık hızı üzerine şöyle bir konuşma geçer: "SAGREDO: Peki ama, bu ışık çabukluğunun ne çeşit ve ne kadar büyük bir çabukluk olduğunu düşünmeliyiz? Ani ya da pek birdenbire midir, yoksa öbür hareketler gibi o da zaman mı gerektirmektedir? Bunu deneyle saptayabilir miyiz?

"SIMPLICO: Günlük yaşantı, ışığın yayılmasının birdenbire olduğunu göstermektedir; çünkü çok uzağımızda ateşlenen bir topun önce alevini görürüz ve bu, hiç zaman almaz; oysa topun sesi ancak oldukça önemli bir zaman aralığından sonra kulağımıza ulaşır

"SAGREDO: Evet ama Simplico, kimsenin yadırgamadığı bu yaşantıdan benim çıkarabildiğim tek şey, bize ulaşan sesin ışıktan daha yavaş yol aldığıdır; bu, bana ışığın gelişinin apansız olup olmadığını ya da son derece çabuk geliyorsa, yine de zaman alıp almadığını öğretmiyor

"SALVIATI: Bunun ve buna benzer başka küçük gözlemlerin pek az kanıtlayıcı olması, birinde aydınlanmamın, yani ışığın yayılmasının, gerçekten birdenbire olup olmadığını kesinlikle saptamak için bir yöntem düşünmeme yol açtı"

Salviati’nin önerdiği deney tekniği ile, yani Galile zamanında ışığın hızını, anlatılan şekilde ölçmek olanağı pek azdı Süredurum İlkesi, enerjinin korunumu yasası, yalnızca önceden çok iyi bilenen deneyler üzerinde yeni ve özgün bir biçimde düşünmekle bulunmuştur

Galilei’nin, yaptığı deneyin tek kişi ile daha kolay ve eksiksiz yapılabileceğini görmemiş olmasının insanı şaşırttığını söyleyebiliriz Belirli bir uzaklıkta duran arkadaşının yerine bir ayna koyabilirdi ve ayna, işareti alır almaz kendiliğinden geri gönderirdi

Işık hızını, ilk olarak ve yalnız yeryüzündeki olanaklardan yararlanarak yaptığı deneylerle saptayan Fizeau, aşağı yukarı iki yüz elli yıl sonra, işte bu ilkeyi kullandı Roemer, ışık hızını daha önce, ama daha az tam olarak, gökbilimsel gözlemlerle saptamıştı

Aşırı bir yük olduğu için, ışık hızının, ancak Yer ile Güneş Sistemi'nin diğer gezegenleri arasındaki uzaklıklarla bir tutulabilen uzaklıklar kullanılarak ya da çok geliştirilmiş bir deney tekniği ile ölçülebileceği bellidir Birinci yöntem, Roemer’inki, ikincisi Fizeau’nunki idi

Bu ilk deneylerin yapıldığı günlerden beri, ışık hızını gösteren o çok önemli sayı, kesinliği gittikçe artarak birçok kez saptandı Yüzyılımızda, Michelson, bu amaçla pek ince bir teknik geliştirdi Bu deneylerin sonuçları kısaca şöyle özetlenebilir: Işığın boşluktaki hızı, yaklaşık olarak, saniyede 300000 kilometredir (saniyede 186000 mil)

1675'te Danimarkalı Christensen Roemer (1644-1710) ışığın hızını ölçtü

1678'de yine Danimarkalı Christian Huygens ise (1629-1695) Işığın Dalga Kuramı'nı ortaya attı

1781'de Alman William Herschell (1738-1822), 124 cm'lik aynalı teleskobuyla Uranüs'ü keşfetti Bu, uzak mesafede keşfedilen ilk gezegendi Yakındakiler binlerce yıldan beri zaten biliniyordu

1783'te içinde bir insan bulunan ilk balon uçuruldu

Astronomiye büyük bir tutkuyla bağlı olan Edmund Halley (1656-1742), 21 yaşındayken öğrenim gördüğü Oxford'dan ayrılıp St Helena'ya gitmişti; kuyruklu yıldızlarla ilgili gözlemler yapmıştı 1682'de gördüğü, bugün de kendi adıyla anılan yıldızın 1758'de yeniden görülebileceğini ileri sürmüştü Halley'in ölümünden 16 yıl sonra, bu yıldızın görülmesi, Newton'un en inatçı karşıtlarını bile ikna etmeye yetecekti

Evrensel Kütle Çekimi Yasası, Neptün'ün bulunmasıyla, parlak bir şekilde doğrulanmıştı Astronomlar, Uranüs'ün, Kütle Çekim Yasalarının öngördüğü yörüngesinden, arasıra kaydığını çoktandır gözlüyordu Uranüs, kimi zaman yavaşlıyor, kimi zaman da sanki görünmez bir kuvvetin etkisiyle hızlanıyordu

Rus astronom Leksel, 18 yüzyılın sonunda Uranus'ün hareketlerine, ötesinde bulunan ve bilinmeyen bir gezegenin neden olacağını ileri sürdü 1846'da Fransız matematikçi Leverrier, bu yeni Gezegen'in gökteki konumunu hesapladı ve sonra astronomlar o Gezegen'i gözlediler Kütle Çekim Kuramı'nın gözlemlere tam uyuşmayan bir olayı da Merkür'ün günberisindeki (Güneş'e en yakın noktalar) sapmaydı

Bu olgu uzun süre doğanın açıklanamaz bir kaprisiymiş gibi geldi O'nun açıklanması, bilimde bir devrim gerektirdi ve bunu da büyük bilim adamı Albert Einstein başaracaktı

Işık Hızı

Laboratuvar koşullarında ışığın hızı saniyede 17 metreye düşürüldü Arabalar artık ışıktan hızlı gidebilecek Daha doğrusu, burada söz konusu olan son derece özel bir araba Nature Dergisi'nin 18 Şubat 1999 tarihli sayısında, yalnızca arabaların değil, bisikletlerin de nasıl ışıktan daha hızlı gidebileceği anlatılıyor

Genç Einstein, bir tramvayda ofisine doğru gittiği sırada Görelilik Kuramı'nı düşlerken, ışık hızıyla yolculuk etmenin nasıl bir şey olacağını merak etmekteydi Ancak, o günlerde, herhangi bir tramvay, bisikletci ya da arabanın, ışığın boşluktaki hızına, yani saniyede 300 milyon metrelik hıza ulaşması olanaksızdı Dolayısıyla Einstein, bu hızı, herhangi bir nesnenin aşamayacağı, üst hız sınırı olarak belirledi

Burada anahtar sözcük vakum,yani maddesiz ortamdır Madde, ışığı soğurarak, saçılımına yol açar ve onu yavaşlatır Işık huzmelerinin su, cam lensler ya da prizmadan sapması, yani kırılma, ışığın bu saydam ortamlarca yavaşlatılmasının doğurduğu bir yan etkidir

Bununla birlikte, olağan bir kırılma, ışığın boşlukta yolalırken ulaştığı hızın yarısından fazla olmaz Kırılıma neden olan ortamın doğası gereği bir kırılma sınırı söz konusudur Kırılma ışığı yavaşlattığından, ortamın, ışık içinden geçerken onu soğurma olanağı doğar Dolayısıyla da, içinden geçen ışığı çok yavaşlatan maddeler donuk, yani opak hale gelerek, ışığı tümüyle engellerler

Fizikçiler, soğurma olmaksızın yüksek oranda kırılma sağlayarak, donuklaşması gereken maddelerin saydam olarak korunduğu ortamlar yaratmak yoluyla, artık bu engeli aşmış bulunuyorlar Bu amaçla da lazerlerin yardımına başvurulmuş

Kırılım ortamı ise, lazerler yardımıyla hazırlanan, aşırı-soğuk atom bulutlarından oluşuyorBu sistem içinden geçen ışık, atomlarla değil de, atom-artı-lazer sistemiyle etkileşime girmekte ve ilginç etkilere yol açmakta Bu etkilerden biri, 'elektromanyetik yolla sağlanan saydamlık'adı verilen bir olay nedeniyle, soğurmanın yokedilmesi

Lazerle hazırlanmış kurşun atomları kullanan Stanford Üniversitesi bilim adamları, bir ışık pulsunu, ışığın boşluktaki hızının 165'te birine, yani saniyede 180000 metreye yavaşlatmışlar Bu bile, en iyi bisikletçinin ulaşamayacağı bir hız

Cambridge, Rowland Bilim Enstitüsü'nden Lene Vestergaard Hauve arkadaşları ise, Nature'da yer alan araştırmalarında, lazerle hazırlanmış atom bulutlarının ışığı, boşluktaki hızının nasıl 20 milyonda birine, yani saniyede 17 metreye yavaşlattığını açıklıyorlar

Dünya rekortmeni bisiklet yarışçısı Bruce Bursford, özel bir vites sistemi taşıyan özel bir bisikletle, saniyede 92 metrelik inanılmaz bir hıza ulaşmış kişi olarak, artık ışık hızında bisiklete binebilecek

Hau ve arkadaşları, bu sonuca, mutlak sıfırın (eksi 273°C) hemen üstünde bir sıcaklığa soğutulmuş sodyum atomlarından oluşma bir gazla ulaşmışlar Soğutma işlemi bile, ısıl, yani termik etkileri azaltıyor ve ışığın yavaşlamasında rol oynuyor Ancak, aşırı düşük sıcaklıklar, ayrıca ek bir etki doğurmakta

Belli bir sıcaklık altında, mutlak sıfırın, derecenin 435 milyarda biri kadar üzerinde, atomlar, her biri eşit kuantum durumunu benimsemeye eğilim gösterdikleri, maddeni Bose- Einstein Kondensat (BEC) adı verilen özel bir haline geçiş yapıyorlar Bir bakıma, BEC'teki tüm atomlar, sanki 'aynı'atommuş gibi davranıyorlar

BEC'ler, sıradan atomik gazların en soğuklarından bile daha yoğundur Düşük sıcaklık ve atomların kuantum koheransı davranışları, ışık pulslarının BEC içinde, saniyede 17 metrelik düşük bir hıza yavaşlamalarına neden oluyor

Bir ışık pulsunun hızı, bir Bose- Einstein alkoli atom kondansatı içinde optik olarak endüklenmiş kuantum girişimi aracılığıyla, neredeyse iyi bir bisikletçinin bisiklet sürme hızına indirgenmiş bulunuyor

Işık pulsu, serbest boşluktaki hızına oranla, yaklaşık 20 milyona eşdeğer bir çarpan kadar yavaşlatıldı Ortam, ayrıca, bugüne kadar gözlenen en büyük optik doğrusallıksızlığı (yoğunluğa bağımlı kırılım indisi biçiminde) sunmakta

Bu teknik sayesinde, tek bir foton düzeyindeki düzlemsel olmayan optikler kadar, evreye duyarlı, sınırlı madde dalgası uyarılmaları da olanaklı hale gelebilecek Kapakta, bu yarışın başrol oyuncuları olan, deneydeki vakum pencerelerinin çerçeveleri görülüyor

Jeotermal Enerji

Jeotermal enerji, Dünya'nın ısısından elde edilen enerjidir Jeotermal sözcüğü "yer" ve "ısı" anlamındaki Yunanca iki sözcükten üretilmiştir Bilim adamları, jeotermal ısının nereden kaynaklandığı, yeryüzüne çıkan buharın nasıl oluştuğu konusunda henüz tam bir görüş birliğine varamamışlardır Büyük bir olasılıkla bu ısının kaynağı , Dünya'nın derinliklerindeki "magma" denilen erimiş kayaç kütlesidir

Yüzeye püsküren buharın da, yüzeyden derinlere sızan yağmur sularının, bu kızgın magma bölgesinde ısınıp buharlaşması sonucunda oluştuğu sanılmaktadır Bu ısıdan, İzlanda ve Japonya'da olduğu gibi, evlerin, hamamların ve seraların ısıtılmasında yararlanılabilir Elektrik enerjisi üretiminde de, üreteçlere bağlı buhar türbinlerinin çalıştırılmasıyla jeotermal enerji kullanılabilir

İlk jeotermal enerji santralı 1931'de İtalya'daki Larderello'da kuruldu Bugün Larderello'da toplam gücü 351 megawatt olan ve yaklaşık 600 bin nüfuslu bir kenti beslemeye yeterli elektrik üreten bir grup jeotermal enerji santralı bulunmaktadır

Ucuz enerji çağından pahalı enerji çağına girilirken ömrü son derece kısıtlı olan konvansiyonel enerji kaynaklarının, bir gün tükenebileceği düşünülmeye başlanmıştır Bu nedenle, hızla artan nüfusun ve teknolojik yeniliklere bağlı olarak gelişen endüstrinin enerji gereksinimi karşısında, konvansiyonel enerji kaynaklarının yerine geçebilecek, yeni ve yenilenebilir doğal kaynakların araştırılması bulunması ve bunlardan yararlanılması konusunda büyük bir arayış içine girilmiştir

Dünyadaki enerji kaynakları fosil kaynaklar (kömür, petrol, doğal gaz, turba, petrollü, kaynaklar, vb) yenilenebilir kaynaklar (hidrolik, biyomas, jeotermal, jeotermal gradyan, rüzgar, gelgit, dalga, vb) olmak üzere iki bölüme ayrılabilir Bunlardan yenilenebilir kaynaklar grubuna giren Jeotermal Enerji, önemli bir yer tutmaktadır

Yerkabuğu içerisinde hazne kayalarda bulunan, basınç altında aşırı derecede ısınmış suların enerjisidir Ekonomik önemdeki jeotermal enerji birikimi, 40°C-380°C arasında olup, 3000 m 'ye kadar olan derinliklerde geçirimsiz kayalar altında yer alan, geçirimli hazne kayalar içinde bulunmaktadır Şimdiye kadar üç çeşit jeotermal sistemin varlığı saptanmıştır Sıcak kuru kaya sistemi, sıcak su sistemi, kuru bahar sistemi

Sıcak Su Sistemi

Yeryüzünde sıcak su esaslı sistemler Buhar esaslı sistemlerden yirmi kat daha fazla bulunmaktadır Sıcak su sisteminde, derindeki hazne kaya içerisinde, basınç altında, yüksek sıcaklıkta, erimiş kimyasal madde bakımından çok zengin, farklı kimyasal özelliklerde sular bulunmaktadır Bu tür sistemlerden sondajlarla yeryüzüne çıkarılan sıcak su+buhar karışımından elde edilen buhardan, elektrik enerjisi üretilmekte, buharı alınmış sıcak su ise atılmaktadır

Kuru Bahar Sistemi

Buhar esaslı sistemler, sıcak su esaslı sistemlerden farklı olarak, çok fazla ısınmış, nem miktarı az, sıcaklığı yüksek buhar üretirler Bu tür buhar, bir enerji kaynağı olarak doğrudan jeotermal santrallere gönderilerek elektrik enerjisine dönüştürülmektedir Bir bakıma bunlar yerkabuğu üzerinde oluşmuş, birer doğal nükleer reaktör olarak kabul edilir

Sıcak Kuru Kaya Sistemleri

Yerküremizde özellikle genç, aktif volkanik kuşaklarda, jeotermal gradyanın çok yüksek olduğu bölgelerde, sıcak su içermeyen yüksek sıcaklığa sahip kızgın, kuru kayalar bulunmaktadır Bu tür sistemlere soğuk su basılarak sıcak su+ buhar karışımı alınmakta ve bu, bir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır

Kuarklar

Günümüzden 20 yıl öncesine kadar atomları oluşturan en küçük parçacıkların protonlar ve nötronlar oldukları sanılıyordu Ancak çok yakın bir tarihte, atomun içinde bu parçacıkları oluşturan çok daha küçük parçacıkların var olduğu keşfedildi

Bu buluştan sonra, atomun içindeki "alt parçacıkları" ve onların kendilerine has hareketlerini incelemek üzere "Parçacık Fiziği" isimli bir fizik dalı ortaya çıkmıştır Parçacık fiziğinin yaptığı araştırmalar şu gerçeği açığa çıkarmıştır: Atomu oluşturan proton ve nötronlar da aslında "kuark" adı verilen daha alt parçacıklardan oluşmaktadırlar İnsan aklının kavrama sınırlarını aşan küçüklükteki protonu oluşturan kuarkların boyutu ise daha da hayret vericidir: 10-18 (0,000000000000000001) metre

Protonun içinde bulunan kuarklar hiçbir şekilde birbirlerinden çok fazla uzaklaştırılamazlar; çünkü, çekirdeğin içindeki parçacıkları bir arada tutmaya yarayan "güçlü nükleer kuvvet" burada da etki etmektedir Bu kuvvet, kuarklar arasında adeta bir lastik bant gibi görev yapar

Kuarkların arası açıldıkça bu kuvvet büyür ve iki kuark birbirinden en fazla 1 metrenin katrilyonda biri kadar uzaklaşabilir Kuarklar arasındaki bu lastik bağlar, güçlü nükleer kuvveti taşıyan gluonlar sayesinde oluşur Kuarklarla gluonlar birbirleriyle son derece güçlü bir iletişim halindedir Ancak, bilim adamları bu iletişimin nasıl gerçekleştiğini halen keşfedememişlerdir

Kütlesel Çekim

Yukarı atılan bir cisim, bir süre sonra döner ve yere düşer Irmaklar hep yukarıdan aşağıya doğru akar Bunun açıklamasını "yerçekimi" olarak yaparız Bu, tüm kütleli nesnelerde, gezegenlerde ve yıldızda varolan bir kuvvettir ve ona "kütle çekimi" diyoruz

Bu çekim, en yoğun cisimeleri ve "boşluğu" eşit oranda donatır Ondan korunmanın ya da onu etkilemenin hiçbir yolu yok Uzaklıkla azalır; ama hiçbir şekilde kaybolmaz Atmosferi Yerküre'nin çevresinde tutan kuvvet ya da bizim Evren boşluğuna uçup gitmemizi engelleyen kuvvet, Dünya'nın uyguladığı kütle çekimi kuvvetidir

Bir yapma uyduyu, Dünya yörüngesine yerleştirmek için gerekli hız, saniyede 8 kilometreden (8 km/s) az değildir Dünya'nın çekiminden kurtulmak ve onu temelli terketmek için saniyede 112 kilometre hız yapmak gerekir Güneş'in kütle çekimi daha büyüktür Çünkü Güneş'in kütlesi, Dünya'nınkinin 400 bin katıdır Güneş'in kütlesel çekimini aşabilmek için saniyede 167 kilometrelik hız gerekir

Kuşkusuz insanoğlu çok eski zamanlarda da kütle çekimini sezmiş ve onu hesaba katmış olmalı İlginçtir, bilinen bu eski kuvvet, çağlar boyu açıklanamamış olarak kaldı Kütle çekimi için bilimsel bir kuram geliştiren ve bunu Evren'i kapsayacak kadar genişleten, büyük İngiliz bilimcisi Sir Isaac Newton (1642-1727) idi

Masa üzerindeki bir kitabı inceleyelim Kitaba herhangi bir etki olmadıkça kitap, masa üzerinde hareketsiz kalır Şimdi, kitabı yatay doğrultuda sürtünme kuvvetini yenecek büyüklükte bir kuvvetle sağa doğru itelim Sürtünme kuvveti kitapla masa arasında varolan bir kuvvettir

Kitaba uygulanan kuvvet, sürtünme kuvvetine eşit ve zıt yönlü ise kitap sabit bir hızla hareket edebilecektir Uygulanan kuvvet sürtünme kuvvetinden büyükse kitap ivmelenir Uygulanan kuvvet ortadan kalkarsa sürtünme kuvvetinin etkisi ile kısa bir süre hareket ettikten sonra durur (negatif ivmelenme sonucu)

Şimdi, kitabın karşıdan karşıya kaygan hale getirilmiş yüzeyde itildiğini düşünelim Kitap, yine duracak fakat önceki durumda olduğu gibi çabucak durmayacaktır Döşemeyi, sürtünmeyi tamamen ortadan kaldıracak kadar cilalar, parlatırsanız kitap, bir defa harekete geçtikten sonra, karşı duvara çarpıncaya kadar aynı hızla hareket edecektir

Galileo, cisimler hareket halinde iken, durmaya ve hızlanmaya direnme (eylemsizlik) tabitanıa sahip olduğu sonucuna da varmıştı Bu yeni yaklaşım daha sonra Newton tarafından formülleştirilerek, kendi adıyla anılan Newton'un "Birinci Hareket Yasası" olarak tanımış ve şöyle ifade edilmiştir: "Bir cisme bir dış kuvvet (bileşke kuvvet) etki etmedikçe, cisim durgun ise durgun kalacak, hareketli ise sabit hızla doğrusal hareketine devam edecektir"

Daha basit bir anlatımla, bir cisme etki eden net kuvvet sıfırsa ivmesi de sıfırdır Newton'un birinci yasası, bir cisme etki eden dış kuvvetlerin bileşkesi sıfır olduğu zaman cismin davranışındaki değişmeleri inceler Bir cisim üzerine sıfırdan farklı bir bileşke kuvvet etki ettiği zaman neler olur? Bu sorunun yanıtını Newton'un ikinci yasası verir

Çok düzgün, cilalı, parlatılmış yatay bir yüzey üzerinde, sürtünme kuvvetini önemsemeyerek bir buz kalıbını ittiğinizi düşünün Buz kalıbı üzerinde yatay bir F kuvveti uygularsanız, kalıp "a" ivmesi ile hareket edecektir Kuvveti iki katına çıkarırsanız ivme de iki katına çıkacaktır Bu tür gözlemlerden bir cismin ivmesinin, ona etkiyen bileşke kuvvet ile doğru orantılı olduğu sonucuna varırız

Peki bileşke kuvveti aynı tutarken cismin kütlesini iki katına çakrsak ne olur? İvme yarısına düşer; üç katına çıkarılırsa üçte birine düşer Bu gözleme göre, bir cismin ivmesinin kütlesi ile ters orantılıdır Buna göre Newton'un ikinci yasası şöyle anlatılabilir: "Bir cismin ivmesi, ona etki eden kuvvetle doğru orantılı, kütle ile ters orantılıdır"

Elbette ki gezegenler, Kepler Yasalarına göre hareket ediyordu Ama neden gezegenler değişik ve üstelik düzgün bir hızla hareket etmiyordu? Gezegenlerin gökyüzünde hareket etmeleri için onları "iten" bir gücün olması gerektiği düşünülüyordu Ama bu güç neydi? Newton'un yaşadığı dönemde hiç olmazsa birçok insan astrolojiyi ciddiye almıyordu; yani gezegenleri meleklerin itmediği kesindi Newton, Kepler'in formüllerini çıkarmak için kütlesel çekim (gravitasyonal alan) yasasını kullanmştı

Newton, Galileo'nun sarkaç deneylerini inceledi ve buradan boşlukta serbestçe dolaşan gezegenlere etkiyen bir çekimin bulunması gerektiği sonucuna kolayca vardı Çünkü o, düşünür ve matematikçiydi Gezegenler, eliptik yörüngeler izliyordu Bu yörüngeler üzerinde dolanırken Güneş'e daha yakın oldukları yerlerde hızları artıyor, sonra Güneş'ten uzaklaştıkça hızları azalıyordu

Newton, kuvvet bilinirse, bunu kütle denen büyüklüğe bölünce ivmenin bulunabileceğini varsaymıştır Burada kütle, harekete karşı koymanın bir çeşiti olarak görünür: kütlesi bir başka arabanınkinin iki katı olan çok yüklü bir araba, aynı beygirin etkisi altında birincinin yarısı kadar bir ivme kazanır

Kısacası kütle, hareket edenin eylemsizliğini bildirir ve bu yüzden ona "eylemsizlik kütlesi" adı verilir Buna göre her cismin, olanaklı bütün kuvvetlere karşı gösterebileceği tepkiyi belirleyen özel bir eylemsizliği vardır Bunu saptadıktan sonra geriye kuvvet denen şeyin ne olduğunu anlamak kalıyordu

Newton kuvveti şöyle tanımlaıyor: Kuvvet, cisimleri hareketsizlik durumu ya da düzgün hareketei değiştirecek biçimde etkileyen bir eylemdir merkezcil bir kuvvet, cisimleri bir merkeze ya da belli bir noktaya doğru çeker ya da çekilme eğilimi içinde bulunmalarına yolaçar

Böylece Dünya, Ay'etkilediği zaman ona bir kuvvet uyguluyordu Ay, Dünya'dan ne kadar uzaksa bu kuvvet de o kadar zayıftı Daha kesin olarak söylenirse Newton, uzaklık iki kat olunca, kuvvetin ilk değerinin dörtte birine indiğini varsaydı İki madde birbirlerini kütllelerinin çarpımı ile doğru aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı bir kuvvetle çeker Bunların hepsi çekim sabiti denen evrensel bir sabitle çarpılır

İki elektrik yükü arasındaki kuvvet de aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır ama; bunun kütle ile hiçbir ilgisi yoktur "Evrensel kütle çekimi yasası" nda, kütlenin rolünün birden değiştiğine dikkat edelim Kütlenin bu yeni görevini iyice belirtmek için, ağırlık katsayısı (çekim sabiti) ortaya çıktığında buna "çekim kütlesi" denmesi uygun görüldü O halde Newton'un varsayımı şöyle dile getirilebilir: Çekim kütlesi, eylemsizlik kütlesine eşittir

Bu özelliğin, ister Ay kadar büyük, isterse Ay modülü kadar küçük olsun bir gök cisminin yörüngesinin kütlesinden bağımsız olarak aynı olduğu sonucunu vermesi ilginçtir Newton, kütle çekimi yasasını çok farklı olaylara uyguladı ve onu bilinen Evrenin tümünü kapsayacak şekilde cesaretle yaygınlatırdı Merkür'ün yaramazlığı dışında bir sorunla karşılaşmadan 200 yıl kendini korudu

Kütleçekim alanlarının temel nitelikleri şöyle sıralanabilir:

Kütle çekim kuvvetleri Evrenseldir Yani Evrendeki her cisim bu kuvvetlerden etkilenir

Bir kütle çekim alanı mutlaka çekici kuvvetlere neden olur

Kütleçekim alanları, uzun erimlidir; yani bir cismin etrafında oluşan çekim alanının etkileri zayıflayarak da olsa çok uzak mesafelere kadar uzanabilir

"Duran iki cisim düşünüldüğünde, bu iki cismin birbirine etki ettirdiği çekim kuvveti; cisimlerin arasındaki uzaklığın karesi ile ters, cisimlerin kütleleri ile doğru orantılıdır" Newton böylece doğanın temel sabitlerinden birini de bulmuştu

Newton, bir matematik sihirbazıydı Çünkü çok uzun süre onun dışında kimse diferansiyel denklemlerin içinden çıkamıyordu Newton'dan 60 - 70 yıl önce, büyük Alman bilim adamı Johannes Kepler (1571-1630), gezegenlerin Güneş çevresindeki hareketlerini yöneten temel yasaları bulmuştu

Tarihçe kısaca şöyledir: Eski bilginler gezegenlerin gökyüzündeki hareketlerini gözlemleyerek onların Dünya ile birlikte Güneş çevresinde döndüğü sonucuna vardılar Bu sonuç daha sonra Copernicus tarafından da bağımsız olarak keşfedildi İnsanlar keşfin daha önce yapıldığını unutmuşlardı Bundan sonra araştırılacak soru şuydu: Güneş çevresinde tam olarak nasıl dönüyorlardı?

Güneş’in merkez olduğu bir çember üzerinde mi, yoksa başka bir eğri boyunca mı? Hızları neydi? Bunların yanıtlanması daha zun zaman aldı Copernicus sonrası dönemler, gezegenlerin gerçekten Dünya’yla birlikte Güneş etrafında mı döndükleri, yoksa Dünya’nın Evren!in merkezinde mi olduğu sorularının tartışıldığı dönemlerdi

Daha sonra Danimarkalı astronom Tycho Brahe (1546-1601), soruyu yanıtlamak için bir yöntem önerdi Eğer gezegenler çok dikkatle gözlenip gökyüzündeki yerleri tam olarak kaydedilirse, teorilerin durumu belki açıklığa kavuşabilirdi Bu, modern bilimin anahtarı ve doğanın gerçekten anlaşılmasının başlangıcı oldu: birşeyi gözlelek, ayrıntıları kaydetmek ve bu bilgilerin şu veya bu yorumu çıkarmayı sağlayacak ipuçlarını içerdiğini ummak

Zengin bir kişi olan Tycho’nun Kopenhag yakınlarında bir adası vardı Buraya pirinçten yapılmış kocaman daireler yerleştirdi ve özel gözlem yerleri yaptırdı; sonra, geceler boyunca gezegenlerin konumlarını kaydetti İşte ancak bu tür yorucu ve yoğun çalışmalar yoluyla birşeyler bulunabilir

Toplanan bütün bilgi Kepler’in eline verildi; o da gezegenlerin Güneş etrafında ne türlü bir hareket yaptığını incelemeye koyuldu Bunun için deneme yanılma yöntemini uyguladı Bir ara yanıtı bulduğunu sandı: Gezegenler, Güneş’in merkez olduğu çemberler üzerinde hareket ediyorlardı Ancak daha sonra bir gezegenin, Mars’ın sekiz dakikalık bir yay kadar sapma yaptığını farketti

Kepler, Tycho Brahe’nin bu ölçüde bir hata yapamayacağını düşünüp, yanıtın doğru olmadığı sonucuna vardı Deneylerin çok dikkatli yapılmış olması nedeniyle başka bir yol deneyerek sonunda üç şey keşfetti İlk olarak, gezegenler Güneş’in odak olduğu elips şeklinde bir yörünge izliyorlardı

Elips bütün ressamların bildiği bir eğridir: basık bir daire Çocuklar da onu iyi bilir; iki ucu tesbit edilmiş bir ipe bir halka geçirip halkaya da bir kalem sokulunca elips çizilebileceğini birileri onlara söylemiştir

İkinci olarak, bir gezegenin Güneş çevresindeki yörüngesi bir elipstir; Güneş de odakların birindedir Bundan sonra gelen soru şuydu: Güneş’e yaklaştıkça hızı artıyor, uzaklaştıkça yavaşlıyor mu?

Kepler, bunun da yanıtını buldu Bulduğu yanıt şöyle açıklanabilir: Örneğin üç hafta gibi belirli bir ara içeren iki farklı zamanda gezegenin konumun saptayalım Sonra, yörüngenin başka bir bölümünde, gezegenin yine üç hafta ara ile iki ayrı konumunu saptayalım ve Güneş’le gezegeni birleştiren doğruları çizelim (bilimsel deyimiyle bunlar yarıçap vektörleridir)

Üç hafta ara ile çizilen iki doğru ve yörenge arasında kalan alan, yörüngenin her bölgesi için aynıdır Demek ki, gezegen Güneş’e daha yakın olduğu yerlerde daha hızlı hareket ediyor ve uzaklaştıkça aynı alanı taramak için daha yavaş ilerliyor

Birkaç yıl sonra Kepler, üçüncü bir kural keşfetti Bu kural yalnızca tek bir gezegenin Güneş çevresindeki hareketiyle ilgili değildi; farklı gezegenler arasında da ilişki kuruyordu Bu kurala göre, bir gezegenin Güneş çevresinde tam bir devir yapması için gereken zaman, yörüngenin boyutuna bağlıdır; bu zaman da yörüngenin boyutunun küpünün kare kökü ile orantılıdır Yörüngenin boyutu elipsin en büyük çapıdır

Kepler’in bu üç yasası şu şekilde özetlenebilir: Yörünge bir elipstir; eşit sürelerde eşit alanlar taranır ve bir devir için geçen süre, boyutun üç bölü ikinci kuvvetiyle orantılıdır; yani boyutun küpünün kareköküyle Kepler’in bu üç yasası gezegenlerin Güneş çevresindeki hareketlerini tam olarak belirlemektedir

Bundan sonraki soru şuydu: Gezegenleri Güneş çevresinde hareket ettiren şey nedir? Keplerle aynı dönemde yaşamış bazı kişiler bu soruyu şöyle yanıtlıyorlardı: Melekler kanatlarını çırparak gezegenleri arkadan yörünge boyunca iterler Daha sonra göreceğiniz gibi bu yanıt gerçeğe pek de uzak sayılmaz Tek fark, meleklerin farklı yönlerde oturup kanatlarını içeriye doğru çırpıyor olmalarıdır

Aynı sıralarda Galileo da Dünya’daki sıradan cisimlerin hareket kurallarını inceliyor, bu inceleme sırasında da bazı deneyler yapıyordu Toplar eğik bir düzlemden aşağı doğru nasıl yuvarlanıyor, sarkaçlar nasıl sallanıyordu?Galileo "eylemsizlik ilkesi" denilen önemli bir kural keşfetti

Kural şuydu: Düz bir doğru üzerinde belirli bir hızla hareket eden bir cisim, hiçbir etken olmazsa bu doğru boyunca, aynı hızla, sonsuza kadar gitmeye devam edecektir Bir topu durmamacasına yuvarlamaya çalışmış olan herkes için buna inanmak güç olsa da; bu ideal şartların varlığında, yerdeki sürtünme gibi etkenler olmasa, top gerçekten de düzgün bir hızla sonsuza kadar gidecektir

Daha sonraki gelişme Newton’un şu soruyu tartışması ile başladı: Eğer cisim düz bir doğru boyunca hareket etmiyorsa ne olur? Buna verdiği yanıt da şu oldu: Hızı herhangi bir şekilde değiştirmek için kuvvet uygulamak gerekir Örneğin, bir top hareket ettiği yönde itilirse hızı artar

Eğer gidiş yönü değişmişse kuvvet yandan uygulanması gerekir Kuvvet iki etkinin çarpımı ile ölçülebilirUfak bir zaman aralığında hzının ne kadar değiştiği, "ivme" olarak tanımlanır Bunu cismin kütlesi veya eylemsizlik katsayısı ile çarparsık kuvveti buluruz Bu ise ölçülebilir

Örneğin bir ipin ucuna bağlanmış bir taşı başımızın üzerinde döndürürsek, ipi çekmemiz grektiğini farkederiz Nedeni şudur: Taşın hızı sabit olmakla birlikte, bir çember çizerek döndüğü için yönü değişmekte, bu nedenle de taşı sürekli içeriye doğru çekin bir kuvvet gerekmektedir; bu kuvvet de kütle ile orantılıdır

Şimdi iki ayrı taş alıp önce birini sonra diğerini döndürelim ve ikinci taş için gereken kuvvveti ölçelim Bu kuvvet, birinciden, kütlelerinin farklılığıyla orantılı olarak daha büyük olacaktır Hızı değiştirmek için gereken kuvveti saptamak, kütleyi ölçmek için bir yönetem oluşturur

Newton, bundan bir başka sonuç çıkardı Onu da basit bir örenkle açıklayalım: Eğer bir gezegen Güneş çevresinde bir çember boyunca gidiyorsa, onun yana doğru, teğet boyunca gitmesi içi kuvvete gerek yoktur Eğer herhangi bir kuvvet olmasaydı başını alır giderdi

Ancak gezegen bunu yapmıyorr;kuvvetin olmaması durumunda bir süre sonra gitmiş olcaeğı ta uzaklarda değil, Güneş’e yakın bir yerde bulunuyor Başka bir deyişle,hızı ve hareketi Güneş’e doğru sapıyor; yani meleklerin, kanatlarını sürekli Güneş’e doğru çarpmaları gerekiyor

Bir gezegenin düz bir doğru boyunca hareket etmesinin bilinen bir nedeni yoktur Nesnelerin sonsuza dek gitmeyi sürdürmelerinin nedeni bulunamamıştır Eylemsizlik Kuramı'nın da bilinen bir kökeni yoktur Melekler gerçek olmasa da harektin süregittiği bir gerçektir

Ancak,düşme olgusu için kuvvete gereksinim vardır ve kuvvetin kökeninin Güneş’e doğru olduğu da anlaşılmıştır Newton, eşit sürelerde eşit alan taranması kuramının, hızdaki bütün değişmelerin Güneş yönünde olduğu savının doğrudan bir sonucu olduğunu; bunun eliptik yörünge için de geçerli olduğunu göstermeyi başardı

Bu yasayı kullanarak Newton, kuvvetin Güneş yönünde olduğunu ve eğer gezegenlerin periyotlarının Güneş’ten olan uzaklıklarıyla nasıl değiştiği bilinirse, bu kuvvetin uzaklık ile nasıl değiştiğinin de bulunabileceğini gösterdi ve kuvvetin, uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu saptadı

Buraya kadar Newton, pek bir şey söylemiş sayılmaz; çünkü yalnızca kepler’in ifade ettiği iki şeyi farklı biçimde dile getirmiş oluyordu birincisi, kuvvetin Güneş yönünde olduğunu söylemekle; ikinci de kuvvetin, uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu söylemekle aynı şeydi

İnsanlar Jüpiter’in uydularının Jüpiter çevresinde nasıl hareket ettiklerini teleskopla görmüşlerdi bu hareket tıpkı Güneş Sistemi'nde olduğu gibiydi; sanik uydular Jüpiter’e doğru çekiliyorlardı Ay da Dünya’nın çekimindedir; Dünya’nın çevresinde döner ve Dünya’ya doğru çekilir Sanki her şeyin birbirinin çekimi altınrdaymış gibi görünmesi bir sonraki kuramı; genelleme yapacak olursak her cismin her cismi çektiği yolunda olması sonucunu getirdi

Eğer bu doğru ise, Güneş'in gezEgenleri çektiği gibi dünya da Ay’ı kendisine doğru çekiyordu Dünya’nın cisimleri çektiği bilinen bir şeydi (hepimiz havada uçmak isetesek de iskemlemizde sık sıkı oturduğumuzu biliyoruz) Yeryüzü'ndeki çekim, yerçekimi olgusu olarak ilyi bilrdiğimiz bir şeydir

Newton, Ay’ı yörüngede tutan çekimin, nesneleri Dünya’ya çeken kuvvetle aynı şey olabileceğini düşündü Daha sonra Newton birçok yeni şey ortaya çıkardı Çekim Yasası'nın ters kare olması durumunda yörüngenin şeklinin ne olacağını hesapladı ve bunu bir elips olarak buldu

Ayrıca birçok farklı olaya da açıklama getirildi Bunlardan biri gel-git olayıydı Gel-git, Dünya ve denizlerin Ay tarafından çekilmesinden kaynaklanıyordu Bu, daha önceleri de düşünülmüştü; ancak ortada bir pürüz vardı: Olay, Ay’ın denizleri çekmesinden kaynaklanıyorsa Ay’ın bulunduğu taraftaki sular yükselecek, o zaman günde ancak bir gel-git olacaktı

Gerçekte ise yaklaşık oniki saatte bir, yani günde iki gel-git olduğunu biliyoruz Farklı bir sonuca varan bir düşünce ekolü daha vardı Buna göre de Dünya, Ay tarafından suyun dışına çekiliyordu Gerçekte ne olup bittiğini ilk farkeden Newton oldu: Ay’ın aynı uzaklıktaki kara ve denizler üzerindeki çekim kuvveti aynıydı

Gerçekte Dünya da Ay gibi bir çember boyunca hareket eder Ay’ın Dünya’ya uyguladığı kuvvet dengelenmiştir; ama dengeleyici nedir? Ay’ın Dünya’nın çekim kuvvetini dengelemek için dairesel bir yörünge üzerinde hareket etmesi gibi, Dünya da dairesel bir yörünge üzerinde hareket etmektedir Bu dairenin merkezi Dünya’nın içinde bir noktadadır ve Ay’ın kuvvetini dengelemek için darisel bir hareket yapmaktadır

İkisinin de ortak bir merkez etrafında dönmesiyle, Dünya açısından kuvvetler dengelenmiş oluyor; ancak bir yöndeki su öteki yöndekine göre daha çok çekildiği için su iki yanda da kabarıyor Herneyse, gel-git olayı ve günde iki kez gerçekleşmesinin nedeni böylece açıklanmış oluyordu Bu arada açıklanan daha birçok şey vardı: Dünya, her şey içe doğru çekildiği için yuvarlaktı; kendi ekseni etrafında döndüğü için de yuvarlak değildi Dış bölgeler biraz uzaga itilmişlerdi ve denge oluşuyordu

Bilim ilerleyip daha hassas ölçümler yapıldıkça "Newton Yasası" da daha zorlu sınamalarla karşılaştı Bunlardan ilki Jüpiter'in gezegenleriyle ilgiliydi Uzun süre dikkatle yapılmış gözlemlerle hareketlerinin Newton Yasası'na uyumu saptanabilirdi Ancak sonuç bunun doğuru olmadığını gösteriyordu

Jüpiter’in gezegenleri, Newton Yasası ile hesaplanmış zamana göre, bazen sekiz dakika ileri, bazen sekiz dakika geri olan bir fark oluşturuyorlardı Bu fark Jüpiter’in Dünya’ya yakın olduğu zamanlarda ileri, uzak olduğu zamanlarda ise geriye doğruydu Bu tuhaf bir durumdu

Yerçekimi yasasına güveni tam olan Danimarkalı astronom Roemer (1644-1710), bu durumda ışığın Jüpiter’in gezegenlerinden Dünya’ya gelmesinin zaman aldığı gibi ilginç bir sonuç çıkardı Ayrıca bu gezegenlere baktığımız zaman gördüğümüz şey onların o andaki durumu değil, ışığın bize gelmesi için geçen zamandan önceki durumuydu

Jüpiter bize yakın olduğunda ışık daha kısa sürede, uzak olduğunda ise daha uzun sürede geliyordu Bu neden Roemer’in gözlemleri zaman farkı yönünden şu kadar erken, bu kadar geç olmalarına görüe düzeltilmesi gerekiyordu Bu yolla ışğın hızını ölçmeyi başarmış, ışığın bir anda yayılan birşey olmadığını da ilk kez göstermiş oldu

Eğer bir yasa doğru ise başka bir yasanın bulunmasına da yol açabilir Eğer bir yasaya güveniyorsak, ona ters bir şeyin ortaya çıkması bizi başka bir olguya doğru yöneltir Yerçekimi yasasını bilmeseydik Jüpiter’in gezegenlerinden ne bekleyeceğimizi de bilemezdik; ışığın hızını ölçmek ise çok daha sonralara atılmış olurdu

Bu süreç, adeta bir keşifler çağına yol açtı Her yeni keşif, bir yenisine daha yol açan araçları da beraberinde getirir 400 yıldan beri süregelen ve büyük bir hızla sürmele devam edecek olan bu çağ, işte bu şekilde başlamıştır

Daha sonraları ortaya yeni bir sorun çıktı Newton Yasası'na göre gezegenler yalnızca Güneş’in çekiminde değildi; birbirlerini de biraz çekiyorlardı Öyleyse yörüngeleri eliptik olmamalıydı Gerçi bu küçük bir çekimdi; ancak "küçük" olan da önem taşıyabilir ve hareketi etkiler

Jüpiter, Satürn ve Uranüs’ün büyük gezegenler oldukları biliniyordu Herbirinin diğerleri üzerindeki çekimi sonucu, yörüngelerinin Kepler’in kusursuz elipslerinden ne ölçüde farklı olduğunu saptayacak hesaplar ve gözlemler yapıldı Sonuçta Jüpiter ve Satürn’ün hesaplamalara uygun hareket ettikleri; Uranüs’ün ise ‘tuhaf’ davrandığı ortaya çıktı

Adams ve Leverrier adındaki iki astronom, birbirinden bağımsız olarak yaptıkları çalışmalar sonucunda neredeyse aynı anda, Uranüs’ün hareketlerinin görünmyen bir gezegenden etkilendiğini iler sürdüler Herbiri kendi gözlemevine "teleskopunuzu çevirin ve orayı gözleyin yeni bir gezgen göreceksiniz" şeklinde birer mektup yolladılar

Gözlemevlerinden birinin tepkisi "Saçma! Eline kalem kağıt alıp oturan biri, bize gezegen bulmak için nereye bakacağımızı söylüyor" şeklindeydi Diğer gözlemevinin yöntemi farklıydı ve Neptün’ü buldu

20 yy’ın başlarında Merkür’ün hareketinin tam da "doğru" olmadığı anlaşıldı Einstein, Newton Yasalarının biraz hatalı olduğunu ve değiştirilmeleri gerektiğini gösterinceye dek bu durum hayli sıkıntıya yol açtı Şimdi de bu yasanın kapsamının genişliği sorusu ortaya çıkıyor

Yasa, Güneş Sistemi dışında da geçerli midir? Galaksimizi birarada tutan şey, yıldızlar arasındaki çekim kuvvetidir Dünya'dan Güneş'e olan uzaklık sekiz ışık dakikası olduğu halde, galaksilerin uzunlukları 50000-100000 ışık yılıdır Ancak çekim kuvvetinin bu büyük yıldız yığınlarında, bu ölçekteki uzaklıklarda bile geçerli olduğundan kuşkulanmak için bir neden yoktur

Çekim kuvvetinin varolduğunu doğrudan kanıtlayabileceğimiz uzaklık bu kadar; yani Evren'in büyüklüğünün onda biri veya yüzde biri kadar uzaklıktır Buna göre, gazetelerde birşeylerin Dünya'nın çekim kuvveti dışına çıktığına ilişkin haberler okusanız da, Dünya'daki yerçekiminin kesin bir sonu yoktur

Bu yerçekimi, uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak giderek zayıflar; uzaklık iki katın çıkınca o da dört kat zayıflar ve böylece diğer yıldızların güçlü alanlarının karmaşasında kaybolur Çevresindeki yıldızlarla birlikte başka yıldızları çekerek galaksi oluşturur; bu galaksi de diğer galaksileri çekip bir galaksiler kümesi oluşturur Böylece Dünya'nın çekim alanı hiç bitmez; ancak belirli ve düzenli bir şekilde zayıflayarak belki de Evren'in sınırlarına kadar gider

Çekim Yasası, diğer yasaların çoğundan farklıdır Evren'in ekonomisi ve mekanizması için çok önemli olduğu açıktır ve Evren yönünden birçok pratik uygulaması da vardır Ancak, diğer fizik yasalarından farklı tipik bir özelliğe sahiptir: bilinmesi pek az pratik yarar sağlar

Bir galaksiyi oluşturan birçok yıldız değil, sadece gazdır Belki de her şeyi başlatan, bir şok dalgası olmuştur Bundan sonraki olaylar, çekim kuvvetinin etkisiyle gazın gittikçe sıklaşarak toplanması, büyük gaz ve toz yığınlarının ve topların oluşmasıdır Bunlar içeriye doğru düşerken, düşmenin yol açtığı ısıyla yanar ve yıldız haline gelirler

Böylece yıldızlar, çekim etkisiyle gazın sıkışıp biraraya gelmesiyle ortaya çıkıyorlar Yıldızlar bazen patladıklarında toz ve gaz püskürtür, bu toz ve gazlar tekrar biraraya toplanıp yeni yıldızlar yaratırlar

Nükleer Enerji

Halkımız her zaman, nükleer enerji denilirken radyasyonu düşünmüş ve bilinçsizliğin etkisiyle haklı olarak Akkuyu Projesi'ne karşı çıkmıştır Gelişmiş Avrupa Ülkelerinin hiçbir zaman vazgeçemediği nükleer enerji bize hala çok uzaktır Fransa, Almanya, İtalya, İngiltere, ABD, bazı İskandinav Ülkeleri, Bulgaristan, Rusya, Ermenistan ve daha birçok ülkenin vazgeçilmez enerji kaynağı olan nükleer enerjinin fayda ve zararlarından bahsedelim;

Nükleer enerjinin üretimiyle bilindiği gibi radyasyon açığa çıkar Bu olay, gayet doğal karşılanmalıdır Şu konu açıkça belirtilmelidir ki; insan ömrünün her saniyesinde 15,000 radyasyon parçacığı, insan vücuduna çarpar Böylelikle insana, yılda 500 milyar radyasyonik parçacık çarpar Tüm ömür boyunca 40 trilyon partikül çarpması meydana gelir

Bir röntgen çekilmesi halinde insan vücuduna trilyonlarca partikül geçer Ancak, şu sonuç açıkça belirtilmiştir ki, 50 katrilyonda bir parçacık (1/50000000000000000) insan hücresine zarar vermektedir Tabii ki her radyasyon ışını bu rakamlar eşiğinde güvenlidir anlamına gelmez Ancak biraz önceki oranlar denetiminde radyasyon şiddeti (sayısı) değil de, radyasyon cinsi önemlidir sonucuna varabiliriz

Yapılan araştırmalarda, oluşan kanserin %0,5'i, insanlara, ömürleri boyunca çarpan radyasyonik parçacıklardan oluşmuştur Şüphesiz ki radyasyon kanser riskini artırır Ancak her insan, mutlaka radyasyona maruz kalmaktadır Eğer insan radyasyondan korunmak istiyorsa; topraktan kendini izole etmelidir, çünkü toprak uranyum kaynağıdır Beton ve tuğla evler yerine ahşap evlerde oturmalıdır çünkü beton ve tuğla uranyum ve potas barındırır

Böyle durumda insan kurşun zırhtan elbiseler giymelidir Bunun gibi daha birçok önlem alınmalıdır Bu önlemler oluşan radyasyonun ancak %20 sini engeller Ancak bunların hiçbiri mümkün olmadığına göre şu kabullenmeyi tekrar hatırlayalım; sıradan bir insana çarpan 50 katrilyon radyasyon parçacığından sadece biri kansere yol açabilir Radyasyonun en kullanışlı birimlerinden biri olan mrem, 7000000 parçacığa verilen isimdir

Öyle ki, 1 mrem radyasyon, televizyon izleyerek, fosforlu saatlerden vb önemsiz kaynaklardan kolaylıkla alınabilir 10000 mremin altındaki radyasyonlar düşük seviyeli radyasyonlardır Şu ana kadar olan bütün reaktör kazalarının çoğunda da 10000 mrem sınırı aşılmamıştır

ABD Bilimler Akademisi, İyonlaştırıcı Radyasyonun Biyolojik Etkileri Komitesi'nin vardığı bağımsız sonuca göre ‘‘1 mrem radyasyon, kanserden ölme riskini sekiz milyonda bir (1/8000000) oranında artırır’’ Uluslararası Radyolojik Korunma Kurulu (ICRP) ise bu oranı on milyonda bir (1/10000000) olarak açıklamıştır

Radyoaktif serpinti, ekstentif bir değişimdir Örneğin bir nükleer serpinti olduğunda o çevrede yaşayan nüfus ne kadar ise kişi başına düşen parçacık sayısı da yaklaşık olarak onun oranı kadar olur

Her parçacık insanlara çarpmak zorunda değildir Toprağa adsorplanabilir Bir reaktör kazasının olması günümüzde zor bir ihtimaldir Çünkü önceki kazalar teknolojik yetersizlikten ileri gelmiştir Günümüzde ileri teknoloji kullanılmaktadır Fransa ve İtalya da reaktörler sebze ve meyve tarlalarıyla bitişik inşa edilmiştir Hiçbir tehlikeli durum olmamaktadır

ABD'de reaktör kazaları olmuştur Bu kazalarda çevreye radyasyon saçılmıştır ancak bir röntgen filminde alınan radyasyon 80 kat daha fazladır yani 80 mremdir Japonya'ya atılan atom bombası sonrasında çok yüksek seviyeli (100000 mremin üzerinde) radyasyon açığa çıkmıştır Atom bombasının atılmasının ardından 80000 kişilik bir Japon grubu üzerinde yapılan testlerde; 8500 Japon, toplam 100 bin ile 600 bin mremlik radyasyona maruz kalmış ve 1974 yılına kadar, beklenenden 200 kişi fazlasında, kanserden ölüm vakası görülmüştür

1935-1954 yıllarında İngiltere'de ‘‘ankylosing spondylitis’’ denilen omurga hastalığı tedavisinde 300000 mrem civarında ağır dozlarda radyasyon uygulanırdı 1970'e kadar, tedavi gören 14000 hastada, beklenenden 80 kişi fazlası kansere yakalanmıştır

Önemli konulardan biri de genetik bozukluklardır Yaygın bir nükleer sanayinin yol açacağı genetik etkiler 2,6 gün geç çocuk sahibi olmakla aynı değeri taşır Geç yaşta annelikte, çocuğun dawn sendromu, turner sendromu vb kromozomal düzensizliğe yakalanma şansı çok artarken; yaygın bir nükleer sanayinin bulunduğu yerlerde, normalde oluşan genetik bozuklukların üç binde biri kadar artış olmuştur

Kimyasal maddeler (kükürtdioksitin suda çözünmesiyle ortaya çıkan bisülfatlar, nitrojen oksitlerden elde edilen nitrözamin ve nitröz asiti vb) genetik bozukluklara yol açarlar Ayrıca hava kirlenmesiyle, kimyasal maddeler bozulurlar ve birçok genetik bozukluklara sebebiyet verirler Yine 28,35 g alkol, genetik etki bakımından 140 mremlik radyasyona eşittir Kafein de buna benzer

Dünya televizyon kanallarından biri, bazı insanları korkutmak için çok fazla tahrip edici özelliği olan, hurler sendromuna yakalanmış iki güzel ikiz bebeği (çok cici elbiseler giydirilmiş olarak) konuk etmiştir Tüm ayrıntılar bu hastalığın dehşet verici sonuçlarıyla ilgiliydi

5 yaşına gelince kör ve sağır olacaklar ve 10 yaşında ölmeden önce de kalp, karaciğer, akciğer ve böbrek rahatsızlıkları geçireceklerdi Çok kısa bir süre için, radyasyonun söz konusu olduğu bir işte çalışmış olan babaları, seyircilere, çocuklarının, genetik hastalığına kendisinin maruz kaldığı radyasyonun neden olduğunu açıkladı Radyasyonun ne kadar korkunç bir şey olduğunu gösterebilecek daha etkili bir propaganda olabilir mi?

Ancak babasının işi dolayısıyla aldığı radyasyonun sadece 1300 mrem olduğu; yani eşinin çocuklara hamile kaldığı zamana kadar aldığı doğal radyasyonun yarısından da az bir doz olduğu belirtilmedi Bu dozda bir etkilenim sonucu, çocukların genetik bozuklukla doğma olasılığı 25 binde birdir; normal risk, kendiliğinden meydana gelen mutasyonlara bağlı olarak %3 tür Çocukların genetik sorunlarının, babalarının işyerinde aldığı radyasyona bağlı olma olasılığı ise; binde birdir

Nükleer enerji karşıtları, her an yeni bahaneler üretmek isterler Bunlardan biri de Dünya Ülkelerinin nükleer enerjiden vazgeçtiği söylentisidir Dünya Ülkeleri bu enerjiden vazgeçmemiştir Sadece ekonomik durgunluk, Çernobil muhalifleri akımı, gelişmiş ülkelerin yeterince nükleer enerji santralleri olduğu için artık ihtiyaç duymaması gibi etkenler, bu imajı ortaya çıkarmıştır

Bu enerjiden, İsveç'in vazgeçtiği söylenir İsveç, bu santrallerden vazgeçmemiştir Halen nükleer santraller çalışmaktadır ve asla vazgeçemez Çünkü bu santraller, çevreye hiçbir zarar vermemektedir (Aksine ekonomik faydası vardır, çevreye dosttur, çünkü İsveç'te diğer santral türlerinden saatte 29 kg/h'lık CO2 açığa çıkarken, nükleer santrali olmayan Danimarka'da bu miktar 890 kg CO2 sınırını zorlamıştır)

Ancak yeni santral yapmama kararı almıştır Çünkü siyasiler, oy kaygısı çekmektedir Ülkenin %60'ı nükleer enerjiye hayır demiştir Yine Kanada, nükleer santral yapmamaktadır Çünkü çok fazla santrali vardır Bu ülkenin artık nükleer enerji santraline ihtiyacı yoktur

Çin ve Kore, dörder tane santral inşa ediyor Şu sıralarda inşa işlemi yavaşlatılmış durumdadır Bunun sebebi, çevreye zarar verdiği değildir, tek sebebi ekonomik durgunluktur Son 3 yılda 11 adet nükleer enerji santralleri inşasına başlanmıştır 1996 yılında dördü Çin'de olmak üzere 6 tane, 1997 yılında 1 adet G Kore'de, 1998 yılında 3 adet yine G Kore'de, 1999 yılında 1 adet Slovakya da başlanmış ve halen inşaları devam etmektedir

Aklımıza şöyle bir soru gelebilir, ‘’Niçin gelişmiş ülkeler de inşa işlemi yoktur?’’ Tek sebebi, gelişmiş ülkelerin yeni santrallere ihtiyaç duymamasıdır Bu ülkelerin yeterince santralleri vardır, bunlardan asla vazgeçmemiştirler ve asla da vazgeçemezler

Fransa'nın, yaklaşık olarak %75'lik enerji ihtiyacı nükleer reaktörler vasıtasıyla karşılanır Yine ABD'nin %25'lik enerji ihtiyacı bu enerjiyle karşılanır Ülkemiz; stratejik açıdan çok önemli bir mevkiidedir Uluslararası gücümüzün sürekliliği için nükleer enerji santralleri şarttır En uygun bölge de Akkuyu'dur Çünkü en güvenli yer orasıdır Gerek soğutma suyuna (denize) yakınlığı ve gerekse deprem bölgesi olmayışı ile en uygun yerdir

Nükleer enerji santralleri, insanoğlunun inşa ettiği en güvenli makinedir Geçmişte olan nükleer enerji kazaları abartılmaktadır Çünkü insanların aklına birden atom bombası gelmektedir İyi bir nükleer enerji santrali, atom bombasından bile etkilenmez

Günümüzde, bir de rüzgar enerji santralleri ortaya atılmıştır Bu yeni enerji sistemi 4,6 cent/kwe enerji üretmektedir Bu sistem çok ucuza enerji üretmektedir Elbette ki inşasına karşı değiliz, yapılmalıdır Ancak şu unutulmamalıdır ki hiçbir enerji, nükleer enerjiye alternatif değildir

Nükleer enerji, 2,5 cent/kwe enerji üretmektedir Ayrıca 1000 MW lık bir adet reaktör, 1 er MW lık 8000 adet rüzgar santraline eşdeğerdir Çünkü 1 rüzgar paneli, 1 MW tan fazla enerji üretemez Ürettiği enerjide %20 verimlidir 8000 MW lık inşaa edilen rüzgar santralleri ancak 1000 MW enerji üretebilir

8 adet reaktör (1 Akkuyu Projesi) = 64000 adet rüzgar paneli

8000 adet rüzgar santrali ise yüzlerce hektar arazinin işgali demektir Bu araziye insan girmesi de sakıncalıdır Yine Güneş Enerjisi üretimi metodu da buna benzer Ülkemiz, rüzgar ülkesi değildir Bazı Ege kesimleri yeterli rüzgarı görmektedir Elbette ki rüzgar sistemleri de kurulsun O bölgeye bağımsız enerji sağlayabilir Ya rüzgar kesilirse?

Nükleer enerjiye hiçbir enerji alternatif değildir Dünya'da 400'ün üzerinde nükleer santral vardır En çok da Kanada'dadır Üstelik bu santrallerin çoğu, turistik yerleşim merkezlerine yakındır Pickering Santrali, bir köyün içinde ve yat marinasıyla yan yanadır Burada 8 reaktör vardır Çevreye hiçbir zarar vermemektedir Bu tür Candu santrallerinde asla serpinti olmaz

Bizim yapmayı tasarladığımız sistem de Kanada teknolojisine benzer Bu sistemde serpinti ortaya çıksa; ilk önce yakıtın kendisi, nükleer serpintiyi adsorplar Radyasyonun buradan kurtulduğunu düşünelim Bu defa kapalı soğutucu sistem içinde kalır Buradan da kurtulduğunu varsayalım Soğutucu sistemin dışında yine kapalı bir sistem olan reaktör koruma kabı vardır Hadi buradan da kurtulduğunu düşünelim Bu defa en dışta beton sistemi ve onun içinde 4-25 cm kalınlığında çelik sistemi bulunan, beton konteynır vardır Zaten serpintinin bu kısma gelmesi mümkün değildir Gelse bile asla dışarıya sızma yapmaz

Çernobil Santrali'nde bu sistem yoktu Sadece kütleyi taşıyacak çelik bir kap ve dışta betonarme bir bina vardı Zaten kazada vardiya değişimi sırasında, reaktörün gücünün birden düşürülmesinden, yani insan hatasından meydana gelmiştir Yeni, teknolojik santrallerde böyle hatalar olmaz Serpinti ortaya çıksa bile, yedi katmandan oluşan reaktörden, dışarıya asla sızıntı olmaz

Elbette ki her enerji üretme sistemi çevreye zararlıdır Ancak içlerinde en çevrecisi nükleer enerji santralidir Nükleer enerjiye karşı olan insanlarımız, eski enerji üretim metotlarımızdan memnun gözüküyorlar Ancak nasıl bir enerji üretimi yaptığımızı bilmiyorlar Barajlarımız dönümlerce arazimizi sular altında bırakmıştır, üstelik yetersizdir Bu açığı kapatmak için kullandığımız termik santrallerimiz aracılığıyla, tonlarca CO2, CO, SO2, NO2, ağır metallerden Ag, Pb, Sg, U ve daha birçok zararlı maddeleri doğaya verdiğimizden haberleri var mıdır?

Yine enerji açığımızı doğalgaz ile kapatmaya çalışıyoruz Bu enerji türü, doğaya, termik santralden daha az zararlıdır Ancak sonuçta zararlıdır, çünkü çevreye yine zararlı gazlar verilmektedir Üstelik doğalgaz bulmamız çok da kolay değil Eğer komşu doğal gaz ülkeleri, bu enerji kaynağı transferini keserse açıkta kalırız

Alternatif diye düşünülen, Güneş ve rüzgar enerjisinden başka bir de termal enerji vardır Yeraltından gelen sıcak su çok korroziftir Nitekim, Denizli'deki su da böyledir Ayrıca atık su ise çok zehirlidir Bu suyun tekrar yeraltına gönderilmesi gerekir Çevreye zararlıdır Bu enerji sistemi de, nükleer enerjiye asla alternatif olamaz

Türkiye'nin en büyük barajı Atatürk Barajı'dır Bu barajın gücü 2400 MWh'tir Verimi ise %50 ile 1000 MWh'tir Akkuyu'ya yapılması tasarlanan nükleer enerji santralindeki 8 adet reaktörün gücü ise 8000 MWh civarındadır Buna göre;

8 adet Atatürk Barajı = 1 Akkuyu nükleer santrali (Enerji bakımından) olur

Nükleer reaktör yakıtı olarak genelde U235 kullanılır Yakıt reaktife girmeden önce doğal radyoaktiftir 1x1 cm ebadındadır Bir yakıt kabında 37 tane çubuk kap sistemi vardır Her çubuk 50 adet yakıt (1x1 cm ebatlı) almaktadır Bir yakıt kabı toplam; 37 x 50 = 1850 adet yakıt bulundurur Bu da 1850 ton kömüre eşdeğerdir Yine 1kg nükleer yakıt, 2 milyon litre benzine eşdeğerdir

Nükleer enerji karşıtlarının en önemli soruları, ‘’Nükleer atıklar ne yapılacaktır’’ sorusudur Cevap olarak birçok yöntem var Bunlardan en önemlileri, camlaştırma ve kayalaştırma yöntemidir; Camlaştırma yöntemine göre; reaktörden çıkan atık, ilk 10 yıl reaktör kabı yanındaki havuzda bekletilir Sonraki 20 yıl ise beton havuzda bekletilir

Atıkta U238, U237, Neptinyum, Sezyum, vb maddeler bulunur Bu atıklar istenirse sonsuza dek burada bekletilir İstenirse camlaştırılarak (küçük cam küreler halinde) etrafında çelik küre, yine etrafında fiziksel koruyucu, aşınmaya karşı etkileşimli madde, dış dolgu maddesi bulundurularak yerin 600 metre altına gömülür 600 metre aşağıda su olduğunu düşünelim; Bu su asla yeryüzüne çıkamaz Zaten 200 yıl sonra, atık maddenin %98'i kaybolur

Geriye %2 lik U238, U235, Protaktinyum, Plütonyum gibi doğada çok fazla bulunan maddeler kalır Bunlar zaten doğada çok fazladır Yeryüzüne çıksalar bile radyoaktif tesirleri, doğadaki gibi doğal normlarda olur

200 yıl boyunca cam küreciklerde hiçbir aşınma olmaz (Mezopotamya'da 3000 yıl dayanan camlar su içerisinde bulunmuştur) Zaten 200 yıl sonra nükleer etki doğal hale gelir Mutlaka çok azda olsa zehirlilik etkisi vardır, ancak Hg, Cd, As, Cd gibi diğer zehirli kimyasallarla karşılaştırıldığında radyoaktivite için durum çok daha olumludur

Kaya kütlelerine dönüştürme yöntemine göre ise; atıklar kayalaştırılarak yeraltına gömülmektedir Kayaların hareketi çok iyi bilindiği için hiçbir riski yoktur 200 yıl sonunda zaten nükleer atık, doğal radyoaktiviteye dönüşür Biz bu sorunları düşünmemeliyiz Bilim adamları bu sorunları çözdüler Bizler, kömürün yanmasıyla oluşan atıkları düşünelim (Her yıl Amerika'da bu kirlilikten dolayı binlerce kişi ölmektedir) Baraj suları altında telef olan hektarlarca arazimizi düşünelim Bunlara çözümler arayalım

Sonuç olarak; yüksek teknolojiyle inşa edilen bir reaktör, insanlara radyoaktif etki yapmaz Reaktörlerin atık maddeleri de toprağın altına betonlanarak, çeliklenerek veya kurşunlanarak bırakıldığı taktirde izole edilir, zamanla zararsızlaşır

Bir gram aktif maddenin reaktörde yakılmasıyla; E = m C2kadar enerji açığa çıkar, sayısal değer olarak bu enerji; E = m C2 = 1 g x (30000000000 cm/sn)2 = 900000000000000000000 (900000 katrilyon) Erg'likenerji açığa çıkar Q = 900000 katrilyon erg x 0,00000002389cal/erg=1501000000000 cal/1g kadar ısı enerjisi açığaçıkar Bu değer ise; P = 25002000 kWh/1g güce eşittir

Bu rakamlar, hiç de küçümsenecek rakamlar değildir Nükleer enerji aleyhindeki tepkiler, halkımızın bilinçsizliğinden ileri gelmektedir Reaktörler, diğer enerji kaynaklarına oranla daha tehlikesiz, daha yararlı, daha ucuz, ve daha çevrecidir Niçin çevreci ve ekonomik yol varken diğerlerini alternatif kabul edelim?

Plazma

Maddenin üç hali vardır bunlar sıvı katı ve gazdır Bunu hepimiz ilkokulda öğrenmiştikPeki o zaman maddenin 4 hali olduğu söylenen ve son on yılda gündeme gelen plazma nedir? Eğer "ben plazmaya daha yakından bakmak istiyorum" diyorsanız, yapmanız gereken çok basit Kibriti elinize alın ve çakın İşte pırıl pırıl alevi ile plazma karşınızda duruyor Evet alev de bir plazma hâlidir

Alevin kibritteki sıcaklığı kibritin elinizle söndürebileceğiniz kadar düşük olabileceği gibi Güneşin çekirdeğindeki gibi milyonlarca santigrad kadar yüksek de olabilir Plazma hâli sadece elektrik gerilim altında oluşmaz Gaz hâline gelen bir maddeyi çok yüksek sıcaklıklara ısıtırsanız; enerji alanı elektronlar çekirdeklerinden kurtulur ve gaz plazma hâline geçer Sıcaklık güneş çekirdeğindeki gibi çok yüksek ise; atomlar tüm elektronlarını kaybetmiş hâlde bulunabilirler

Bizim günlük hayatımızda kullandığımız alev nispeten düşük sıcaklıktadır Ancak burada düşük sıcaklıktaki alevin enerjisi ile ısınma ve yemek pişirme gibi ihtiyaçlarımızı giderdiğimizi unutmayalım Bu arada çaktığınız kibrit bitmek üzere En iyisi siz onunla bir mumu tutuşturup plazmayı öyle seyredin Mumun alevi de düşük sıcaklıkta bir plazma hâlidir Ancak "bu sıcaklık bana yetmez" demeyin

Plazma, Her yerde Plazma

Maddenin plazma hâline dünya üzerinde çok az rastlamamıza rağmen kâinatta plazma hâli fazlalık bakımından maddenin diğer hâllerine karşı ezici bir üstünlüğe sahiptir Şöyle ki; kâinattaki toplam madde miktarının % 99'unun plazma hâlinde olduğu sanılmaktadır Örnek verecek olursak tüm yıldızlar, nebulalar ve yıldızlararası uzay plazma hâlindeki maddeden oluşur

Bunların sıcaklığı ve partikül yoğunluğu şekil üzerinde gösterilmiştir Birim hacimdeki partikül yoğunluğu da plazmanın bilinmesi gereken bir özelliğidir Sıcaklığı yüksek olsa da, yoğunluğu düşük bir plazma fazla enerji yaymaz Kâinatın boşluk diyebileceğimiz madde yoğunluğu çok düşük olan bölgelerinde ise; sıcaklık 3 K yani -270 C derece kadardır Bir yanda hiç bir canlının hattâ cansızların bile mukavemet edemeyeceği kadar yüksek bir sıcaklık, diğer yanda atomları bile donduracak derecede bir soğuk

Hayat Kaynağı Plazma Küresi

Işık ve ısı kaynağı olarak dünyamızda hayatın devamını sağlayan Güneş dev bir plazma küresidir Bu dev plazma küresinin çekirdeğindeki 15 milyon K'lik sıcaklık ve kurşundan 11 kat daha fazla olan yoğunluk, termonükleer reaksiyonların gerçekleşmesini sağlar Bu reaksiyonlarda özetle hidrojen çekirdekleri birleşerek helyum çekirdeklerine dönüşür ve muazzam bir enerji açığa çıkar Ancak dünyamıza ısı göndererek hayatın devamını sağlayan ışıkkürenin sıcaklığı ancak 6000 K'dir

Bu tabakanın üzerinde yer alan ve korona adı verilen güneş tacının 2 milyon K'lik sıcaklığının sebebi ise tam anlaşılamamıştır Bu tabaka dünyanın da ötesine uzanır ancak çok düşük yoğunlukta olduğu için sıcaklık tesiri fazla değildir Bu tabakanın yoğunluğu ışıkküre gibi yüksek olsaydı dünya üzerinde hayat mümkün olmazdı Yine güneşten kopup gelen elektrik yüklü parçacıkların, dünya atmosferine yapabileceği muhtemel etkiler dünyanın manyetik alanı tarafından önlenmiştir Bu manyetik alana manyetosfer adı verilir

Güneş'in oluşturduğu yüklü parçacık, akımı bu manyetik alan tarafından saptırılarak kutup bölgelerine doğru itilir Bunun sonucunda kutup bölgelerinde atmosferin oksijen ve azot atomları ile etkileşime girerek ışımalara sebep olurlar ki bunlara aurora adı verilir Auroralar yaklaşık ikiyüz km yüksekte oluşurlar ve sıcaklıkları bir kaç yüz derecedir Güneş etkinliğinin yüksek olduğu günlerde telsiz ve radyo haberleşmelerinin olumsuz etkilendiğini hatırlarsak manyetosferin önemi daha iyi anlaşılırbunlarda henüz ders kitaplarında okutulmayan maddenin 4 halinin hayatımızdaki yerini ve önemini anlatabiliyor zannederim

Radyoaktiflik

Tarihin en büyük raslantısal (tesadüfi) keşiflerinden biri, 1896 yılında yapıldı: HBecqerel, uranyum tuzu kristallerinin ışın yayınladığını tesadüfen gördü Işığa karşı korunmuş olmasına karşın, fotoğraf plağını, bu maddeden yayılan ışımanın kararttığını gördü

Kontrollü olarak pek çok gözlem yaptı Kristalden, hiçbir uyarı almaksızın ışın yayınlandığını ve bunun yeni tip bir ışıma olduğunu saptadı Uranyumun kendiliğinden radyasyon yayınlama olayı, kısa bir zaman sonra radyoaktiflik olarak adlandırıldı Diğer araştırıcılar da bazı maddelerin radyoaktif olduklarını gösterdiler Bu tür çalışmalar içinde en anlamlı araştırma Pierre ve Marie Curie tarafından yapılmıştır

Radyoaktif bir cevher (filiz) olan Pitchblend'in tonlarcası, uzun yıllar süren dikkatli ve yorucu kimyasal arıtma işlemlerine tabi tutuldu Sonuçta, her ikisi de radyoaktif olan ve daha önce bilinmeyen iki yeni elementin varlığı, Curie'ler tarafından rapor edildi Bu elementler, polonyum ve radyum olarak adlandırıldı Rutherford'un saçılması ile ilgili ünlü çalışması dahil, sonraki tüm deneyler radyoaktifliğin, kararsız atom çekirdeklerinin bozunması sonucu oluştuğunu gösterdi

Bir elementin kendiliğinden, hiçbir dış etkiye bağlı olmaksızın başka bir elemente dönüşmesidir radyoaktiflik Uranyumun tüm izotopları radyoaktiftir Alfa ve beta parçacıkları yayarak kurşun izotoplarına dönüşürler Bu özellik, sıcaklığa, basınca, katalizöre ve başka çevre koşullarına bağlı değildir

Her radyoaktif maddenin, bir yarı ömrü ya da yarılanma süresi vardır Örneğin uranyum-238'in kurşun-206'ya dönüşmesinin yarı ömrü 45 milyar yıldır Yani şu anda elinizde 1 gram uranyum varsa, bu 45 milyar yıl önce 2 gramdı Kayaların içindeki uranyum-238 ve kurşun-206 oranlarından yararlanılarak o kayaların yaşları belirtilebilir Bu yolla Dünya'daki en eski kayanın yaşınının 35-4 milyar yıl olduğu saptanmıştır

Alınan bu sonuçlar, son zamanlarda geliştirilen rupidyum-87'nin radyoaktif bozunmasında (yarı ömrü 52 milyar yıl) ve feldispat, mika içinde bulunan potasyum-40'ın (yarı ömrü 13 milyar yıl) yarılanma sürelerinin saptanmasıyla bir kere daha kesin olarak kanıtlanmıştır

Canlı vücutta kararlı potasyum-39'un yanısıra, kararsız olan potasyum-40 da bulunur Potasyum-40 beta yayıcıdır Yani çekirdekteki nötronlardan birisi beta (elektron) yayarak protona dönüşür

Biyolojide en çok kullanılan izotop, karbon-14 izotopudur Bu izotopun yarıömrü 5730 yıldır Bu izotopla yaklaşık 50 bin yol öncesininin kalıntılarının yaşını ölçebilmekteyiz Karbon-14, daha eski zamanlar için uygun değildir Çünkü büyük bir kısmı o sürelerde harcanmış olacak ve bu nedenle de saptanması güçleşecektir

Karbon-14 beta yayıcıdır Beta yayan her karbon atomu azot atomuna dönüşür Organizmadaki karbon, havadan karbondioksit alınmasıyla yapıya girer Yaşayan organizmalarda karbon-12'nin karbon-14'e oranı atmosferdekiyle aynıdır Canlı ölünce artık atmosferden karbon alamaz olur Vücutaki karbon-14, zamanla azota dönüşür ve giderek azalmaya başlar Diyelim ki bir mağarada bulunan bir insan kemiğinde karbon-14/azot-14 oranı 1/4 ise bu insanın yaşı 11200 yıldır

Rüzgar Enerjisi

İnsanlar binlerce yıldır rüzgardan bir enerji kaynağı olarak yararlanmaktadır Buna ilişkin olarak ilk akla gelen yelkenli teknedir Rüzgar enerjisini kullanabilmenin üç yolu vardır: Yelkenli teknelerde olduğu gibi doğrudan hareketi sağlamak; yel değirmenlerinde olduğu gibi herhangi bir makinenin kanatlarını döndürmek; elektrik üreteçlerine bağlı türbinleri çalıştırmak Rüzgar enerjisi, dönüşüme uğramış güneş enerjisidir

Güneş enerjisinin kayaları, denizleri ve atmosferi her yerde özdeş ısıtmaması nedeniyle oluşan sıcaklık ve basınç farkları rüzgarı oluşturmaktadır Rüzgar bit merkez çevresinde dolandıklarında, santrifüj kuvveti etkisinde kaldıkları gibi, yeryüzü ve hava arasındaki sürtünme kuvvetinden de etkilenirler Kutuplar ve ekvator arasındaki sürekli hava akımlarına göre, enerji üretimi açısından denizler, karalar, dağlar ve vadiler arasındaki yerel rüzgarlar daha önemlidir

Rüzgar enerjisi bol ve serbest halde bulunan güvenilir ve sürekli bir enerji kaynağıdır Havanın öz kütlesi az olduğundan, rüzgardan sağlanacak enerjinin miktarı hızına bağlıdır Rüzgarın hızı yükseklikle, gücü ise, hızının küpü ile orantılı olarak artar Sağlayacağı enerji, gücüne ve estiği süreye bağlıdır

1982-92 döneminde Kaliforniya'da yaklaşık 150000 rüzgar türbini kurulmuştur Buralardan yaklaşık 3000000000 kWh elektrik üretilmiş ve Kaliforniya' nın elektrik tüketiminin %1,2 buralardan sağlanmıştır Dünyanın en büyük rüzgar çiftliği ABD' de kurulan Altamount Pass rüzgar tesisidir 8160 Hektar alan kaplayan bu çiftlik 3500 adet 100 kW'lık ve 40 adet 300-450 kW'lık türbin bulunmaktadır

Rüzgar Teknolojisi

Rüzgar enerjisi Betz teoremine göre max %59,3 etkinlikle mekanik enerjiye çevrilebilir Bu çevirim, rüzgar türbini tarafından yapılır Böyle bir türbin; çevredeki engellerin rüzgarı kesemeyecek kadar yükseklikte bir kule üzerinde bulunması gerekir ayrıca yüksek verim için geniş düzlükler bu enerji kaynakları için daha elverişlidir Türbinin rüzgara göre yönlendirilmesi, rotor ekseni ile rüzgar doğrultusu arasındaki yav açısını kontrol eden mekanizmayla sağlanır Elektrik üretimini sağlayan bu makineye rüzgar jeneratörü adı verilir

2000 yılı için kurulu kapasite hedefi ABD'de 2800 MW, Avrupa'da 6340 MW, Asya'da 3817 MW civarında olması tahmin edilmektedir Avrupa'da en büyük kapasite Almanya'da 2000 MW olacak ve onu 1000 MW'la Danimarka takip edecektir Gelecek 10 yıl sonunda ABD elektrik üretiminin %20 sini rüzgar enerjisinden sağlamayı hedeflemiştir Avrupa Birliği ise 2005 yılında elektrik enerjisinin %20 sini yenilenebilir kaynaklardan sağlamayı hedeflemektedir Bu projede ise rüzgar enerjisine %2'lik bir pay ayrılmıştır

Elektrik; çağdaş yaşamın en yaygın enerji kaynaklarından birisidir Kullanıldığı alanlar neredeyse sayılamayacak kadar çoktur Evlerimizi aydınlatmak, elektrikli süpürge, çamaşır makinesi gibi ev aletlerini çalıştırmak, hatta yemek pişirmek ve odalarımızı ısıtmak için elektrik enerjisinden yararlanırız

Fabrika ve işyerlerindeki makineler ile bilgisayarlar ve telefon, radyo, televizyon yayınları gibi iletişim sistemleri için gerekli olan enerji gene elektrikten sağlanır Motorlu taşıtlardaki ateşleme sistemini ve marş motorunu besleyen enerji kaynağı da akümülatörlerde depolanmış olan elektriktir Öte yandan elektrikli trenler ve otomobiller gibi bazı taşıtlar tümüyle elektrik enerjisiyle yol alır Kısacası elektrik insanların en vazgeçilmez ihtiyacı haline gelmiştir ve yaşantımızda son derece önemli bir rol oynar

Barometre hava basıncını ölçmeye yarar Bir çoklarımızın evinde termometre vardır da barometre yoktur Olanların da çoğu için pek mana ifade etmez Halbuki barometre hava tahmininde en önemli araçtır

Çok sağlıklı hava tahminleri meteoroloji balonları, şimdilerde ise uydular vasıtası ile yapılıyor ama evinizde barometrenin düşüş veya yükselişini takip ederek, bir de rüzgar yönünü gözlemleyerek hava tahminini rahatlıkla yapabilirsiniz

Örneğin barometre 30'un üstünde gösteriyor ve yükselmeye devam ediyorsa hava açık olacak ve rüzgar şiddeti azalacak demektir Eğer 30'un altında ve düşmeye devam ediyorsa hava bulutlu ve rüzgarlı olacak, hatta fırtına gelebilecektir

Atmosferdeki hava başmandaki değişiklikler rüzgarları yaratırlar Ancak hava basıncındaki değişiklik tek başına o günkü veya gelecek günlerde oluşacak hava durumları hakkında yeterli bilgi veremez Eğer rüzgar yönünü de biliyorsanız o zaman kısa dönemler için pratik tahminler yapabilirsiniz Şimdi rüzgar yönleri, barometrenin durumu ve bunlara göre oluşabilecek hava durumlarına bir bakalım:

Diyelim ki evinizde bir barometre yok Problem değil Hava basıncını ölçmenin diğer pratik yollan da var Bir fincan kahve de aynı işi görebilir Eğer kahve üzerindeki kabarcık ve köpükler fincanın ortasında toplanıyorlarsa hava basıncı yüksek, kenarlara doğru yayılıyorlarsa basınç düşük demektir

Ses Dalgaları

Ses dalgaları, en önemli boyuna dalga örnekleridir Bu dalgalar, herhangi bir ortamda (yani gazlar, katılar ve sıvılar), ortamın özelliklerine bağlı olan bir hızla yayılırlar Ses dalgası, bir ortamda yayılırken; ortamın parçacıkları, dalganın hareket doğrultusu boyunca yoğunluk ve hacim değişiklikleri üreterek titreşir Bu, parçacık hareketi, dalga hareketinin yönüne dik olan enine dalga hareketindeki durumun tersidir

Ses dalgaları şeklinde ortaya çıkan yer değiştirmeler, denge konumundan itibaren her bir molekülün boyuna yer değiştirmesini gerektirir Bu sıkışma ve genişleme şeklinde yüksek ve alçak basınç bölgelerinin oluşumuna yol açar Bir mikrofonun diyaframındaki gibi, ses dalgası kaynağı sinüsel olarak titreşirse, basınç değişimleri desinüsel olur Harmonik ses dalgalarının matematiksel tanımının, teldeki harmonik dalgaya özdeş olduğunu göreceksiniz

Frekanslarına göre, boyuna mekanik dalgalar, üç gruba ayrılır:

İşitilebilir dalgalar, insan kulağının duyarlılık sınırları içinde olan ses dalgalarıdır Bu dalgalar 20 Hz ile 20000 Hz frekansları arasındadır Bu sesler, değişik yollarla yaratıyabilir: müzik aletleriyle, boğazdaki ses telleriyle ve hoparlör ile

Sesaltı (infrasonic) dalgalar, işitilebilir mertebenin altındaki frekansta olan boyuna dalgalardır Deprem dalgaları bu dalgalara örnektir

Sesüstü (ultrasonik) dalgalar, işitilebilir mertebenin üstünde frekansları olan boyuna dalgalardır Örneğin, bu dalgalar, bir kuartz kristaline, alternatif elektrik alanın uygulanmasıyla elde edilebilir

Gücü, bir halden diğerine dönüştüren herhangi bir aygıt, transducer (dönüştürücü) olarak adlandırılır Mikrofon ve kuartz kristal gibi, seramik ve magnetik fonograf pikaplar da ses dönüştürücülerine ait genel örneklerdir Bazı dönüştürücüler, ultrasonik dalgalar yaratabilirler Böyle aygıtlar, ultrasonik temizleyicilerde ve sualtı denizciliğinde kullanılır

Ses, sıfır derecedeki havada, saniyede 331 m, 20 derecedeki havada 343 m, sıfır derecedeki helyum gazı içinde 972 m ve sıfır derecedeki hidrojen gazı içinde 1286 m; 25 derecedeki suda 1493 m, deniz suyunda 1533 m; alüminyumda 5100 m, bakırda 3560 m ve yapay kauçukta 54 m hızla ilerler

Süperiletkenlik

Elektronun keşfinin ortaya çıkardığı en önemli sonuçlardan birisi süperiletkenliğin bulunmasıdır Elektrik akımı, yani elektronların akışı, iletken kablolar yardımıyla sağlanır Fakat bu metal kabloların elektriksel dirençleri vardır ve akımın telden akması sırasında bu direnç nedeniyle enerjilerinin bir kısmı atık ısıya dönüşür

Süperiletken malzemelerde ise neredeyse hiç elektriksel direnç yoktur Dolayısıyla elektrik akımı bir süperiletkenden hiç enerji kaybına uğramadan akabilir

Süperiletkenliğin keşfi, yüzyılımızın başlarında oldu Danimarkalı fizikçi Kamerlingh Onnes, 1908 yılında, mutlak sıfırın birkaç derece üstündeki sıcaklıklarda civanın elektriksel direncini ölçerken 4,2 °K’de direncin aniden sıfıra gittiğini gözledi Daha sonraları, bu mükemmel iletkenliğe keskin geçişin, başka metal ve alaşımlarda da olduğu bulundu ve bu olguya süperiletkenlik adı verildi

Bir metal, özelliklerine bağlı olarak değişen ve geçiş sıcaklığı adı verilen belli bir sıcaklıkta süperiletken hale gelir Örneğin çinko için bu sıcaklık 0,88 °K iken kurşun için 7,2 °K dir

Süperiletkenlik olgusu, elektronların davranışıyla belirlenir: Süperiletken bir metalin kristal örgüsündeki serbest elektronların, civarlarındaki pozitif iyonlarla etkileşmeleri, örgüde kusurlara neden olur Bunun sonucunda, normalde birbirlerini itmesi gereken elektronlar arasında dolaylı bir çekim kuvveti dolayısıyla metal içinde elektron çiftleri oluşur

"Cooper Çiftleri" adı verilen bu elektron çiftlerinin, saçılma ile birbirlerinden ayrılmaları zordur Üstelik bu çiftlerin, saçılmayı önleyici kuantum özellikleri de vardır Bu çiftler süperiletkenliğin sorumlusudur Çünkü metallerde elektriksel iletkenlik, temelde saçılmaya bağlıdır; ne kadar az sayıda saçılma olursa metal elektriksel olarak o kadar iyi iletken hale gelir

Süperiletkenlik olgusunun kuramsal olarak açıklanması, yüzyılımızın ortalarında John Bardeen, Leon Cooper ve John Schrieffer isimli üç Amerikalı fizikçi tarafından yapıldı ve bu çalışmaları onlara Nobel Ödülü kazandırdı

Termik Santraller

Termik santrallar, kömür, akaryakıt veya gaz gibi fosil yakıtların yakılması yoluyla elektrik üretir Su santrallarda, ocağın kazan bölümünde dolanan su, çok sıcak buhar haline dönüşür ve bu buhar, elektrik akımı üreten alternatörlere bağlı türbinleri çalıştırır İlk büyük petrol krizi sanayileşmiş Batılı ülkelerde bu tip termik santralların yapımını yavaşlattı Ancak gene de bu tip santrallar, birçok ülkede enerji açığını kapatmakta görev üstlenmeye devam etmektedir

Termik santralların ürettiği ısının bir bölümü çevreye atılır Soğutma suyunun sağlandığı kıyı ve ırmak suları birkaç derece ısınır Kömürün yanmasıyla oluşan küllerin bir bölümü bacaların elektrostatik filtrelerinden dışarı sızar Ve nihayet, bütün fosil yakıtlar azot ve kükürt içerir ve bu maddeler yanma sonrasında oksitler halinde atmosfere karışır Çevre uzmanlarına göre gaz atıklar, ormanlar için son derece zararlı olan asit yağmurlarının en önemli nedenidir

Termik Santralın Çalışma Yöntemi

Elektrik enerjisine dönüştürülecek olan termik enerjiyi üretmek için, yakıt bir buhar kazanında yakılır Buhar kazanı, bir ocak ile bir boru demetinden oluşur; boruların içinde dolanan su, burada ısıtılır ve buhar haline geldikten sonra türbinlere gönderilir Eğer yakıt olarak kömür kullanılıyorsa, bu kömür önce öğütülüp toz haline getirilir; sonra sıcak havayla karıştırılır ve brülörle buhar kazanının yanma odasına püskürtülür Eğer sıvı yakıt kullanılıyorsa, bu sıvı yakıt önce akışkanlığının artması için ısıtılır, sonra kullanılır

600MW'lik bir santralda buhar 565 derecelik bir sıcaklığa ve 174 bar düzeyinde bir basınca çıkarılır Yüksek basınçlı türbinlere yollanan buhar kısmen genleşerek türbin çarklarını döndürür Bu ilk aşamadan geçen buhar, enerjisinin bir bölümünü korur Aynı buhar, ayrı bir devre aracılığıyla yeniden kazana gönderilir ve tekrar ısıtılır; sonra 34 bar düzeyinde bir basınçla, orta basınçta çalışan türbine basılır Düşük basınç bölümündeyse buhar tam olarak genleşir Bu çevrimin sonunda basıncı 300 milibara düşen buhar kondansöre gönderilir

Kondansör, buharın yeniden suya dönüştürüldüğü soğuk bir kaynaktır Buhar burada, içinde soğutma suyunun dolandığı binlerce küçük çaplı boruya temas ederek tekrar suya dönüşür Sonra pompalarla toplanır ve yeniden ısıtma çevrimine sokulur; bu amaç için türbinin farklı noktalarında ısıtılan buhardan yararlanılır Böylece yeni çevrim başlamış olur: su tekrar buhar kazanına girer, burada ısıtılarak buharlaştırılır ve türbinlere doğru yollanır Türbinlerin mekanik enerjiyse alternatör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür Ve son olarak da bir transformatörde gerilimi yükseltilen elektik, genel iletim hatlarına verilir

Oksijen

Yoğunluğu 1,105 olan renksiz, kokusuz gaz

Oksijen, sıvılaştırılması güç bir azdır (-183 derecede kaynar) Do*ğada en yaygın olan element odur: havada olduğu gibi suda da var*dır; soluduğumuz havanın beşte bi*ri oksijendir Hayvanların ve bitkilerin hayatında çok önemli yer tut*tuğu gibi (solunum); insan uğraşla*rında da payı büyüktür (besinlerin pişirilmesi, soğukla savaş, madenlerin hazırlanması vb)

Oksijen olmadan hiç bir canlı var olamaz Nefes alırken havayla birlik*te oksijeni de içimize çekeriz; oksi*jen kana karışır ve kandaki alyu*varlar sayesinde vücutta dolaşır Ok*sijen kimyasal bileşimlerde de yer alır: besinlerdeki karbonla birleşe*rek solunumla dışa attığımız karbon dioksiti meydana getirir Vücudumu*za enerji verir ve vücut sıcaklığının değişmemesini sağlar Bu son derece önemli görevleri nedeniyle, havasız*lık veya oksijensiz hava (daracık, di manii yerler), solunumun durmasına kadar varabilen ağır bozukluklara yol açabilir

ISI VE IŞIK

Yanma olayını (oksijenin katılma*sıyla meydana gelen ve ısı çıkaran kimyasal tepkilerin tümü) ilk defa Lavoisier inceledi Yanabilir denen maddelerin bir kısmı karbondur (C); bu maddeler yanarken, bileşimlerin-deki karbon, havanın oksijeniyle bir*leşerek dumanda bulunan karbon dioksit (CO2) ve karbon monoksit (CO) gazlarını verir

Ateş denen gözle görülür yanma, çok miktarda oksijen harcayan, buna karşılık ısı ve ışık yayan şiddetli bir kimyasal tepkimedir Sözgelimi bir otomobil motorunda, ağırlık olarak l kısım yakıtın yanması için 14 kısım hava gerekir ve bu çok büyük bir ha*cim tutar (çünkü bir metre küp hava ancak 1,3 kilo gelir)

DOĞAL OKSİJEN VE SANAYİ OKSİJENİ

Oksitlerin oluşumu, oksijenin çe*şitli maddelerle karıştığı az veya çok şiddetli, az veya çok yavaş kimyasal tepkilerin bir sonucudur En kolay oksitlenen maddeler arasında ma*denler yer alır Örneğin, oksijen demiri paslandırır

Çok miktarda tüketildiği halde at*mosferdeki oksijen miktarı pek de*ğişmez Gerçekten, hayvanlar âlemi*nin tükettiği oksijeni bitkiler yerine koyar: çünkü bitkiler havadan kar*bon dioksit alır, bunun karbonunu alıkoyduktan sonra oksijenini geri verir

Sanayide sıvı havanın damıtılması yoluyla elde edilen saf oksijen ma*denî tüpler içinde basınçlı olarak satılır Saf oksijen şiddetli bir yanma sağlar: basınçlı oksijenle beslenen gazlı, asetilenli, hidrojenli veya bu-tanlı hamlaçlar madenleri birbirine kaynatabilir veya kesebilir

Saf oksijen canlılar için de yararlı*dır; bazı hastaları bir oksijen çadırına yerleştirmekle kurtarmak müm*kündür Saf oksijen uçaklarda, denizaltılarda vb yapay atmosfer (ba*sınçlı hava) yaratmağa da yarar Ama bunun için oksijen dozunu çok iyi ayarlamak gerekir: çok fazla oksijen, dağcıların çok yükseklerde hissetti*ğine benzeyen sarhoşluğa yol açar

Son yıllardaki araştırmalardan an*laşıldığına göre, oksijen, yüksek ba*sınç altında zehirlenmelere yol aç*maktadır Nitekim 10 atmosferlik ba*sınç altında mantarların büyümesi durmakta, ıslak fasulye taneleri üç günde ölmekte, bakterilerin gelişme*si önlenmekte, böceklerle yumurta*ları ise bir gün bile dayanamadan canlılığını kaybetmektedir

Hidrojen

Özellikle suyun bileşimine giren gaz halindeki basit cisimdir Hidrojen, Evren'de en bol bulunan elementtir Güneş'in ve yıldızların maddesinin büyük bir bölümü hidrojenden oluşur Dünyada hidrojeni serbest halde bulmak kolay değildir Havada pek düşük miktarda hidrojen vardır, ancak volkanların fışkırttığı gazlarda veya doğal kaynaklardan fışkıran gazlarda geniş oranda hidrojen vardır Atmosferin yüksek kesiminde, hidrojen, hidrojen tacı adı verilen bir örtü meydana getirmiştir

Maddelerin En Hafifi

Renksiz, kokusuz bir gaz olan hidrojen, bütün maddelerin en hafif olanıdır (havadan 14 kat hafiftir) Böylece bütün öteki gazlara oranla, gözenekli duvarlardan, hattâ akkor durumuna gelecek derecede ısıtılmış demir gibi bazı maddelerin içinden bile, daha hızlı geçebilir, iyi bir ısı ve elektrik iletkenidir ve sıvı hale getirilmesi pek güçtür Kimyasal yönden hidrojen basit bir maddedir (bir hidrojen atomu tek bir çekirdek veya proton ile bunun çevresinde dönen tek bir elektrondan oluşur)

Isıtılmış halde birçok elementle karışır Bu çeşitli tepkileri, sanayide geniş uygulama alanları bulmuştur Oksijenle birleşince su (doğal halde pek çok bulunur) meydana getirir Oksijen ve su karışımı, oksihidrik üfleç'te de (kaynak makinesinin alevinin mavi rengi, yanan hidrojenin özelliğidir) kullanılır Azot ile birleşince, yapay gübre ve patlayıcı maddeler üretiminde kullanılan amonyak oluşur Başlıca sanayi gazlarından olan metan, hidrojen ile karbon karışımıdır

Güdümlü Balonlar ve Füzeler

Eskiden hidrojen, hava gemilerini (balonlar, güdümlü balonlar vb) şişirmekte kullanılırdı, ama çabuk alev aldığından, yerini helyum gazına bıraktı

Silâh sanayii günümüzde hidrojeni, füze yakıtı olarak kullanmaktadır Gerçekten de, sıvı halde (üretimi ve depolanması güç bile olsa), çok yüksek bir enerji verme gücü olmasına karşılık az yer kaplar Nihayet, insanların yarattığı en öldürücü silâhlardan birinin, korkunç hidrojen bombasının da yapımına girer

Isı

Sıcaklığın yükselmesiyle kendini gösteren fizik olayı

Dünyada her tür hayat biçimi için mutlak gerekli olan ısı, sebepleri kesinlikle bilinmeden önce de etkileri bilinen ve incelenen bir olaydı Bu esrar kısa bir süre önce, bilimsel tekniklerin göz kamaştırıcı gelişmesi sayesinde çözülebilmiştir

Moleküllerin Enerjisi

Her cisim, en hareketsiz görülenler bile, yoğun bir faaliyet yuvasıdır; çünkü gaz olsun, sıvı veya katı olsun hepsi de mikroskobik parçacıkların (atomlar veya moleküller) birleşmesinden oluşur ve bu parçacıklar sürekli hareket halindedir Isı, bu faaliyetin bir yansımasından ibarettir: hareket hızlanırsa cisim ısınır; yavaşlarsa cisim soğur Hızlanmaya, basınç (bir taşıt lastiğinin şişirilmesi), elektrik boşalması (otomobil bujisi), kimyasal tepki (yanma) vb bir enerji katkısı yol açar Yavaşlama bir enerji kaybından ileri gelir: karbon gazı, anî olarak basıncı azaltılacak olursa öylesine soğur ki, «karbon karı» biçiminde katılaşıverir

En Sıcaktan En Soğuğa

Bir hareket daima hızlanabileceğinden, kuramsal olarak, ulaşılabilecek ısı derecesinin sınırı yoktur: bir atom bombası patladığı zaman 100 milyon derece çoktan aşılmış olur Buna karşılık, bir hareket sonsuza kadar yavaşlatılamaz Parçacıkların tam hareketsizliği mutlak sıfır denilen şeyi karşılar: -273,16°C Böyle bir ısıda bütün cisimler hareketsizleşir, ama gerçekte bu düşük ısıya asla ulaşılamaz: yıldızları birbirinden ayıran o büyük boşlukta bile soğuk -270°C'nin altına inmez

Genleşme

Yüzyıllar boyu, ısının, bilginlerin merakını en çok uyandıran etkilerinden biri, genleşme oldu: bir gaz, bir sıvı veya bir katı ısıtıldığı zaman hacmi genişler Bu ilkeden hareketle, XVII yyda, ısı farklarını, kolaylıkla ölçülebilen uzunluk farklarına dönüştüren termometre icat edildi Üstünde son derece ince ve içi boşaltılmış bir boru bulunan bir depoya kapatılmış bir sıvı ısıtılacak olursa, bu sıvı genleşip boruda yükselir Ama kaynamamalı ve ilk soğuklarda donuvermemelidir Böyle sakıncaları gidermek için Fahrenheit, XVIII yy da, -38,8°C'de katılaşan ve +357°C'de kaynayan civayı kullanmayı akıl etti Bununla birlikte ortalama ısılar için, çok daha ucuz olan boyalı ispirto da kullanılabilir

Işınlar

Atomların yaydığı çok hızlı dalga veya tanecikler Işık, gözle görülen ışınlar yayar; ama ışığın içinde gözün göremediği ışınlar da vardır; bunlar ya dalga boyu çok kısa olduğu için (morötesi ışınlar) ya da dalga boyu çok uzun olduğu için (kızılaltı ışınlar) gözle görülemez

Morötesi ışınlar, derine girebilen yıkıcı ışınlardır (en tehlikelilerini atmosfer durdurur) Güneş'e çıplak gözle bakıldığında gözleri etkiler ve Güneş çarpmasına yol açar Buna karşılık, bu ışınlar vücutta kemiklerin ve dişlerin gelişmesi için gerekli D vitamininin oluşumuna yardımcı olur Hastahanelerde bu ışınlar besinleri sterilize etmekte kullanılır Flüorışıl maddeler, morötesi ışınlarla birleşince çıplak gözle görülebilen ışık yayar

Kızılaltı ışınlar, Güneş'in gönderdiği ışınların büyük bölümünü teşkil eder Morötesi ışınların tersine, bunlar atmosferde durdurulmaz Fotoğrafçılıkta, geceleyin veya sisli havada resim çekmek için kızılaltı ışınlara duyarlı plakalar kullanılır Bu ışınlar, değişik oranda soğuruldukları için laboratuvarlarda kimyacılar tarafından bazı maddelerin analizinde de kullanılır

X ışınlarını da Güneş yayar Bunlar tehlikelidir ama hava tarafından durdurulur Bunlardan özellikle hastalıkların tedavisinde (radyografi) yararlanılır

Taneciklerden (elektronlar, protonlar vb) oluşan kozmik ışınlar, Evren'in derinliklerinden gelir Atmosferden doğru bir çizgi halinde geçerek toprağa saplanır, 30 metre derine iner Bu ışınların sayısı pek çoktur; her gün, 100,000'e yakın kozmik ışın vücudumuzdan geçerse de en ufak bir zarar bile vermez

Radyoaktif ışınlar Radyoaktif cisimlerin atomları, birkaç çeşit ışın çıkartır: alfa (?) ışınları pozitif elektrik yüklü taneciklerden, beta (ß) ışınları negatif yüklü taneciklerden oluşur; gamma (?) ışınlarıysa elektromagnetik dalgalardır

Katot Işınları

İri bir lambanın içerisinde (katot tüpü) boşlukta hızlandırılmış elektronlardır Bunların her biri tüpün dibine sürülmüş gazışıl sıvıya çarpınca, Küçücük bir şimşek çakar: televizyon görüntüleri işte bu ışıklı noktacıklardan meydana gelir

Petrol

Özellikle enerji kaynağı olarak kullanılan doğal madeni yağ(Latince,taç anlamına «petra» ve yağ anlamına «oleum»dan)

Petrol, çok eski bir çağda, mikropların saldırısına uğrayan organik ve mineral maddelerin çözülmesinden oluşmuş bir yağdır Denizlerin ve kıyı göllerinin dibinde, tortul kütleler halinde birikerek tortul tabakalarla örtülmüş olan bu madde hidrokarbür'lere (hidrojen ve karbon) dönüşmüş, yerkabuğunun hareketleri sonucunda su geçirmez toprak katmanları arasında sıkışıp kalarak petrol ve gaz yataklarını meydana getirmiştir

İlkçağ insanları da petrolün varlığını biliyordu Ama o çağda bu değerli yakıtı toprağın derinliklerinden çekip çıkarmak söz konusu değildi, sadece petrolün oksitlenmesi sonucunda yüzeyde asfalt veya bitüm'ü meydana getiren sızıntılar toplanabilirdi Babillilerle Asurlular bu «taşyağı»nı yolları kaplamada v ya gemilerin ve evlerin eklenti yerlerini su geçirmez hale getirmede kullanıyorlardı Birçok eski kavim de petrolü, meşale yakmakta veya öldürücü mermiler yapmakta kullanmıştır

Kahramanlık Dönemi

Amerika Birleşik Devletleri'nde, damıtılınca lambalara yakıt olan petrole hücum ancak 1850'lerde başladı Petrol lambaları o dönemde en iyi aydınlatma aracıydı Enerjik ve hırslı bir Amerikalı olan Edwin L Drake, o zaman bu yapışkan ve mide bulandırıcı sıvıdan elde edilecek kazancın ne kadar büyük olabileceğini tahmin etti Çok zekice tasarlanmış bir kuyu ve madenî boru sistemiyle, 1859 yılı ağustosunda ilk petrol kuyusunu açmayı başardı ve çok geçmeden bu kuyudan günde 3 ton petrol elde etmeğe başladı

Bunun üzerine ihtiraslar ve vurgunculuk alabildiğine artarak, pek çok faciaya yol açtı Gerek araştırmacılar, gerek sanayiciler için petrol, çoğu zaman hırslı eller tarafından ve hiç ayırım gözetilmeksizin sondaj yapılan toprakların durumuna göre, birkaç gün içinde iflâs etmek veya servete konmak anlamına gelir oldu Ama, üretime pazar bulmak için patlamalı motorun icadı tam zamanında imdada yetişmişti

Çelik Kuleler Ormanı

Petrol yataklarında, petrol tabakasının üzerinde bir gaz tabakası bulunur ve bu ikisi bir tuzlu su tabakası üzerinde yüzer Petrol, kuyular açılarak elde edilir ve kuyulardan gazın basıncıyla fışkırır Bazen açılan kuyu gazlı kısma ulaşır; o zaman petrolü pompayla çekmek gerekir

Kuyuların üstüne çelikten yapılmış bir kule yerleştirilir; hayli yüksek cilan bu kulenin ortasında bir delgi kısmı bulunur Delgi, kayaları delerek yere gömülen döner bir madeni bloktur Saatte birkaç santim ile birkaç metre arasında ilerleyerek derine iner Bu deliğe sokulan bir borudan petrol çıkar Petrolle birlikte gelen gaz bir çırakmanda yakılarak yok edilir

Dev Petrol Tankerleri

Çıkartılan ham petrol başka bir yere taşınarak işlenir (arıtma) Kara dan taşıma işinde petrol boru hatları kullanılır Daha XIX yy sonlarında Rusya, ham petrolü Bakü'deki yataklardan Karadeniz'e 650 km uzunluktaki bir hatla naklediyordu Şu son yıllara kadar dünya petrolünün yarısından fazlasını üreten ve tüketen Amerika Birleşik Devletleri modern petrol boru hatlarının kurucusu oldu

Petrol boru hatları Suudî Arabistan'da Ras Tennure; İran'da Harg Adası veya Venezuela'da Punta Cardon gibi, özellikle petrol ulaşım ve ticareti için düzenlenmiş bir limanda (terminal) son bulur Bundan sonra kara altın, bir petrol gemisine veya tankere yüklenir 1965'te bunların en büyüğü ancak 125,000 tonluktu Süveyş Kanalı'nın kapanmasından sonra Japonya 500,000 tonluk dev tankerler yapmağa başladı Bu kocaman gemiler, özel liman tesislerini gerektirir: Fos (Fransa), Okinava {Japonya), Europoort (Hollanda) gibi

Karbon

Oksijen, hidrojen ve azot ile birlikte karbon, yalnız yerkabuğunun değil, canlı maddenin de temel öğelerinden biridir Gerçekten de karbon olmadan hiç bir canlı yaşamını sürdüremez

Canlılar Dünyası

İster hayvanlar, ister bitkiler, ister yalnız mikroskopla görülebilen basit bakteriler olsun, canlı madde (kemikler, sinirler, kaslar, saplar, yapraklar) daima karbon, oksijen, hidrojen ve azottan oluşur İnsan vücudu da, bazı maden tuzları ve su ile birlikte bu dört elementten meydana gelmiştir Hayvansal ya da bitkisel beslenme yoluyla aldığımız kar: bönün bir kısmı solunum sırasında karbondioksit gazı halinde yeniden atmosfere atılır Daha sonra bu gaz bitkilerin klorofili tarafından soğurulur ve besinler yoluyla yeniden bize döner

Mineraller Dünyası

Mineraller dünyasında karbonun önemi, canlı madde için taşıdığı önemden hiç de aşağı kalmaz Saf haldeyken doğada, düzenli geometrik kristaller ya da amorf, yani rasgele şekiller halinde bulunabilir

Kristalleşmiş karbon bildiğimiz elmastır; çok sert olan bu değerli taş hem kuyumculukta, hem de sanayide kullanılır (camların kesilmesi) Daha yumuşak olan grafitten kurşun kalemlerin içindeki yazıcı uçlar yapılır Amorf ya da şekilsiz karbon, birtakım yabancı maddelerle karışarak, bitkisel maddelerin ayrışmasından doğan çeşitli kömür türlerini meydana getirir Kalsiyum ile birleştiği zaman, ev yapımında kullanılan inşaat taşlarının bileşimindeki kireçtaşını verir

Karbon 14

Karbon 14 radyoaktif olan, yani zaman içinde yavaş yavaş parçalanarak yok olan bir karbon izotopudur Bütün canlılarda çok az miktarda karbon 14 bulunur Canlı ölünce bu element yavaş yavaş parçalanır ve beslenme yoluyla yeniden alınmadığı için oranı durmadan azalır Bu nedenle fosillerin yaşının belirlenmesinde çok hassas âletlerle fosillerdeki karbon 14 oranını ölçmek en güvenilir yoldur

Karbonmonoksit

Tıpkı karbondioksit gibi karbonmonoksit de karbon ve oksijenden oluşur, ancak bileşimdeki bu iki elementin oranları karbondioksittekinden daha değişiktir Karbon monoksit, iyi çekmeyen bazı sobalardan, fabrika bacalarından, otomobil motorlarından yayılan son derece zehirli bir gazdır Sigara dumanında yüzde 3 oranında bulunur Kokusuz oluşu bu gazı daha da tehlikeli yapar Belli bir miktarı aştığı zaman kanın alyuvarlarındaki hemoglobini yok ederek ölüme yol açar

Klor

Çevre sıcaklığında gaz halinde bulunan, keskin ve boğucu kokulu basit cisim Yunanca «khloros», yeşil'den

Adını yeşilimtırak renginden alan klor, suda eriyen bir gazdır Klor ve bileşikleri özellikle renk açıcı, leke çıkarıcı ve mikrop öldürücü olarak kullanılır Bir sodyum klorür ve sodyum hipoklorit karışımı olan Javel suyu da aynı niteliklere sahiptir Fransız kimyacısı Berthollet, 1785 yılında bu eriyiğin ağartıcı özelliklerini kanıtladı ve Berthollet'in isteği üzerine, çamaşırcı kızlar tarafından ilk kez denendiği Sen Nehri kıyısındaki küçük köyün adına izafeten bu çözeltiye «Javel suyu» denildi

Gerçekten de bu sıvı, bazı kumaşların (keten ve pamuklu) beyazlatılmasında deterjanların etkisini arttırır, fakat kullanırken dikkatli olmalıdır: çünkü dokumanın arasına girmiş kirleri çıkartırken kumaşın liflerini de zedeler Javel suyu ayrıca parkelerin, tahtaların temizlenmesinde, tuvaletlerin ve hasta çamaşırlarının dezenfekte edilmesinde işe yarar; suların arıtılmasında da çok etkilidir ama suda pek hoş bir tat bırakmaz

Kezzap da Bir Klor Bileşiğidir

Hidroklorik asit (kezzap) bir klor ve hidrojen bileşiğidir Genellikle suda eritilmiş olarak büyük temizliklerde kullanılır Fakat bütün asitler gibi bu da tehlikeli bir maddedir: hem zehirleyici, hem de aşındırıcı (deriyi zedeler) özellik taşır

Bunlardan başka klor, kimyasal savaşı yasaklayan bütün uluslararası antlaşmalara rağmen, Birinci Dünya Savaşı sırasında savaş gazı olarak kullanıldı Gerçekten de bu gaz, solunum yollarını etkileyen ve kısa ya da uzun bir süre içinde ölüme yol açabilen korkunç bir silâhtır: 22 Nisan 1915'te, Belçika'nın Ypres kenti yakınlarında Almanlar 6 kilometrelik bir cepheye püskürttükleri klor gazıyla 15,000 kişiyi savaş dışı bıraktılar (bunlardan 5,000'i öldü)

Grafoloji

El yazısına bakarak bir insanın kişiliğini inceleme Yunanca «graphein», yazmak ve «logos», bilim'den Her insanın ayrı bir yüzü, ayrı bir huyu, ayrı bir kişiliği vardır Kimi çekingen, kimi atak, kimi tembel, kimi çalışkan, kimi somurtkan, kimi neşelidir İnsanlar hareketleriyle, tutumlarıyla, sesleriyle yaradılışlarını ortaya koyarlar; yazı da insan kişiliğinin ana çizgilerini belirten bir öğedir

Sözgelimi, her harfi tek tek iyice belirlenmiş, apaçık, okunaklı bir yazı çoğu zaman titizliği, dikkati veya içtenliği ifade eder Sıkışık bir yazı, ihtiyat veya çekingenlik, bazen de cimrilik anlamına gelebilir Dik bir yazı, içine kapalı, kendini denetleyen bir yaradılışın belirtisidir Grafoloji geçmişin veya geleceğin sırlarım çözmeğe yarayan esrarlı bir bilim değildir

Bir insanın kişiliğini öğrenmenin çeşitli yollarından sadece bir tanesidir, insan istediği anda bu işin uzmanı olamaz: yazısına bakarak bir insanın yaradılışını yorumlamak için uzun bir deneyim geçirmek gerekir

Gölgede Sıcaklık Ölçümü

Sıcaklık kavramına bazen duygularımız yeterli olamamakta, kimi zaman bizi hataya götürmektedirler Bir el sıcak, diğer el soğuk suya sokulduktan sonra iki el birden ılık suya batırılırsa, soğuk sudan çıkan el, ılık suyu, sıcak sudan çıkan ele göre daha sıcak algılar

Toplum, sıcaklık kavramını insanların algılamalarına bırakmak yerine somut bir kavram ortaya koymak zorunda kalmıştır Termometre ile ölçülen ve birimi santigrat derece olan sıcaklık ölçüm sistemi, diğer ölçüm sistemleri gibi bir standart getirmiş ama yine de insanların aynı şartlardaki sıcaklıkları çeşitli nedenlerle farklı algılamalarına mani olamamıştır

Yaz günü hava sıcaklığının ne olduğunu öğrenmek istediğinizde, radyo ve televizyondaki 'hava durumu' programından havanın gölgede kaç derece olduğu veya olacağı bilgisi alırsınız Halbuki siz belki de bütün gün boyunca güneşin altında dolaşacaksınızdır

Hava sıcaklığına güneş ışınları sebep olduğuna göre niçin güneşin altında değil de gölgede ölçülüyor? Gölgede ölçülen sıcaklığı gölge olmayan yere çevirecek bir çevirme formülü veya tablosu var mıdır?

Böyle bir çevirme tablosu veya formül yoktur Gölgede ölçülen sıcaklık çevre sıcaklığı hakkında daha sağlıklı bilgi verir Güneşin ışınlarına doğrudan maruz kalan her insan, çevre şartlarına ve üzerindekilere göre ışınların farklı dalga boylarını emer, dolayısıyla sıcaklığı farklı hisseder

Açık renk giysiler ışınların az bir kısmını emer çoğunu yansıtırlar, koyu renk giysiler ise tam tersi Açık renk giysi giyenler güneşin altında diğerleriyle aynı sıcaklıkta kendilerini daha serin hissederler

Benzer durum insan derisi için de geçerlidir Kuzey ülkelerindekiler gibi açık tenli insanlar güneş sıcaklığını, koyu deri renkli insanlara göre daha az hissederler Güneş ışınlarının doğrudan radyasyonuna maruz kalmayan gölgede bulunan bir cisim veya insanın sıcaklığı ise sadece çevresindeki havanın sıcaklığına bağlıdır Onun için de gölgede ölçülen sıcaklık daha sağlıklıdır, daha net bilgi verir

'Gölgede' ifadesi kullanılmasa bile, hava durumu sunanların söyledikleri sıcaklıklar muhakkak gölgedekilerdir Aynı hava sıcaklığında kendileri farklı sıcaklıklarda olan cisimlere en iyi örnek arabanın direksiyon simididir İnsan güneş altında olan arabasına binince fırına girmiş gibi olur, direksiyona dokununca eli yanar Aslında insana da, arabaya da, direksiyon simidine de gelen güneş ışınlarının miktarı ve ilettikleri ısı aynıdır ama bulundukları ortamlardaki çevre şartları değişiktir

Beygirgücü Nedir

Beygir, yük taşıyan ve araba çeken atlara verilen isimdir Farsça 'bargır' (yük taşıyan) kelimesinden dilimize girmiştir Uluslararası güç ölçüm birimi olan 'horsepovver'ın tam Türkçe karşılığı 'atgücü'dür ama kökenleri itibariyle at kültürü çok geniş olan Türklerde atın cinsine, cinsiyetine, rengine, faydalanıldığı yere göre ayrı ayrı isimleri vardır

Güç, birim zamanda meydana getirilen iş diye tarif edilir Bir şeyin gücünü sınırsız bir zamanda yaptığı iş değil, belirli bir zaman süresinde yapabildiği iş belirler Beygirgücü ifadesine günümüzde en çok araba motorlarının tanıtımında rastlanıyor Bir araba methedilirken ilk söylenenlerden biri motorunun beygirgücünün ne kadar yüksek olduğunu belirtmek oluyor

100 beygirlik bir araba deyince motorunun yerine arabanın önüne 100 tane at bağlandığında elde edilecek güç gibi algılanıyor Gücü, atın gücünü birim olarak kabul edip ölçmenin hikayesi 200 yıl öncelerine, yük taşıma deyince attan başka bir şeyin bilinmediği zamanlara uzanıyor

Beygirgücü terimi ilk olarak buhar makineleri geliştirmede en ünlü isim olan İskoçyalı mühendis James Watt tarafından kullanılmıştır Onun tanınmışlığı sadece bu alanda yaptığı çalışmalar ile sınırlı değildir Günlük yaşantımızda da sık sık ismi anılır 'Ampul şu kadar watt', 'elektrikli süpürge bu kadar kilowatt' derken onun ismini de yad etmiş oluruz

James Watt geliştirdiği makineleri daha iyi pazarlayabilmek için müşterileri onların güçleri hakkında ikna etmesi gerekiyordu O zamanlar iş yapıcı güç deyince insanların beyinlerinde canlandırabilecekleri en uygun şey attı Bu nedenle Watt makinelerinin güçlerini ifade edebilmek için 'beygirgücü' birimini seçti Böylece müşteriler satın alacakları makinenin gücünü atın gücü ile mukayese edebiliyor, daha çabuk tatmin olup karar verebiliyorlardı

James Watt geliştirdiği buhar pompasının gücünü ölçebilmek için kömür madeni yataklarında yük taşımada çalıştırılan atları incelemeye aldı Ölçümleri sonucu bir atın 45 kilogramlık kömürü bir saniyede 1,11 metre uzaklığa taşıyabildiğini tespit etti Böylece bir at, ağırlık çarpı yol olarak 50 kilogram-metrelik iş yapmış oluyordu Nedeni nedir bilinmez bu değeri yüzde 50 arttırarak 75 kilogram-metreyi, beygirgücü (horsepower) ismi ile güç birimi olarak kabul etti

Bugün halterciler 75 kilogramlık ağırlığın birkaç mislini saniyede havaya kaldırıyorlar O halde insan gücü de beygir gücü ile karşılaştırıldığında pek düşük sayılmaz Bir beygirgücü elektrik enerjisi birimine çevrildiğinde 746 watt yapar ki evde orta boy bir elektrikli ısıtıcıya zor yeter Bu nedenle beygirgücü ifadesini bir fizik birimi olarak kabul edip atlarla mukayese etmemekte fayda vardır Yoksa bir uçak gemisinin 200 bin beygirgücündeki motorlarının yerine beşer metre aralıklarla 200 bin tane at bağladığımızı düşünürsek neredeyse 1000 kilometre uzunluğunda bir yer kaplar

Radyasyon Nedir?

Nükleer enerji denilince aklımıza Hiroşima ve Nagasaki'ye atılan atom bombalan, Çernobil'deki nükleer santral kazası ve nükleer atıklar gelir Nükleer enerji ve onun sonucu radyasyon iyi amaçlarla kullanılmadıkları zaman insan neslini dünyadan silebilecek kadar tehlikelidirler Kontrol altında kullanıldıkları zaman ise insan yaşamını iyileştirmekten sağlığa kadar bir çok konuda insanlığa bahşedilmiş birer lütufturlar

Nükleer enerjinin esasım anlamak için çok fazla fizik, kimya, matematik bilmeye gerek yoktur Nasıl odun, kömür, petrol ürünleri kullanarak ısı enerjisi elde ediyorsak nükleer enerji de öyledir

Nükleer santralarda kullanılan yakıtın en bilineni uranyumdur Uranyum santralde başka bir yakıta dönüşürken ortaya müthiş bir ısı çıkar Bu ısı reaktörün etrafında dolaştırılan suyu buhar haline çevirir Türbinlere verilen buhar da türbinleri çevirir

Sonunda türbinler de kendilerine bağlı elektrik jeneratörlerini çevirerek elektrik üretirler Prensip, nükleer enerji ile çalışan uçak gemilerinde de, denizaltılarda da aynıdır

Gelelim radyasyona Uranyum gibi kararsız elementler gerek atomik yapılarına müdahale edilerek gerekse tabiattaki halleri ile bir başka elemente dönüşebilirler Yani tarihte kurşundan altın elde etmek için uğraşan simyacıların başaramadıkları işin benzeri uranyumda kendi kendine oluşur

Bu dönüşüm işi olurken uranyum atomunun içindeki bazı parçacıklar da ışık olarak yayılırlar Yani radyasyon bir ışıktır Sadece atom bombasından, nükleer atıklardan çıkmaz tabiatta da bol miktarda vardır Yalnız ışıma yolu ile değil besinler yolu ile de vücuda girebilir

Radyasyon olayında üç ana ışık türü vardır: Alfa, beta ve gama Alfa ışınları deriden geçemezler, beta ışınları deriden çok az miktarda geçebilirler, gama ışınları ise deriden ve vücuttan geçebilirler Alfa ve beta ışınları sadece yoğunlaştıkları organ üzerinde tahribat yaparlarken gama ışınları tüm organlara zarar verirler Tabii bu arada ışına maruz kalma süresi de önemlidir

Vücudumuz hücrelerden, hücreler moleküllerden, moleküller de atomlardan meydana gelirler Bu radyasyon ışınları isabet ettikleri atomların yapılarını bozarak sonunda hücrelerin ölmelerine sebep olurlar Vücut için sürekli gerekli olan hücre üreme mekanizmasını bozarlar, vücudun direncini yıkarlar

Aslında günlük yaşantımızda radyasyonla iç içe yaşıyoruz Radyasyon her an her yerde vardır hatta Güneş ışığında bile Yaz mevsiminde deniz kenarında yapılan bilinçsiz güneşlenmelerde isteyerek aldığımız radyasyonun etkisi cilt kanserine yol açabilecek kadar tehlikeli olabilir

Radyasyonun insan bünyesi için faydalı olduğu durumlar da vardır Kanserin ışınla tedavisi, enfraruj ve Ultraviyole tedavileri, lazerin tıpta kullanılması gibi

Telefondaki Sesin Hızı

Sesimiz telefonda ses hızı ile gitmez Telefonun ağız kısmı denilen mikrofona konuştuğumuzda, ses burada elektrik akımına çevrilir Karşı tarafın telefonunda tekrar sese çevrilene kadar yolculuğunu elektrik akımı olarak yapar

Bilindiği gibi elektriğin hızı ışık hızı ile aynıdır Dolayısıyla ses telefonda ışık hızı ile yol alır 5 kilometre uzaklıktaki bir arkadaşınızla telefonla konuşurken onun bulunduğu yerde gök güderse, şimşeğin ışığının gökgürültüsünden önce gelmesi gibi, gökgürültüsünün telefondaki sesi de havadan gelen sesine göre daha önceden kulağımıza ulaşır

Ses hızı, deniz seviyesinde, kuru ve sıfır derecedeki havada saniyede 331,4 metredir Bakır kablo içinde ise saniyede 3500 metre kadardır Yani sesimiz telefonda ışık hızı ile değil de ses hızı ile gitseydi (ki bu mümkün değildir) 600 kilometre uzaklıktaki bir arkadaşımız konuştuklarımızı telefonda 3 dakika sonra duyabilirdi Düşünebiliyor musunuz böyle bir konuşma sonunda gelecek telefon faturasını?

Vakum Nedir?

Boşluk, havasızlık anlamında kullanılan 'vakum' terimi çoğu kez yanlış anlaşılır Normal şartlarda, deniz seviyesinde, vücudumuzun her santimetrekaresi üzerinde l kilogram hava basıncı vardır Parmağınıza l kilogramlık bir yük taksanız zor taşırsınız ama parmağınızın minik bir bozuk para büyüklüğünde olan kısmı üzerinde her zaman bu ağırlık vardır Bir de bütün vücudun üzerinde olanı düşünün

Üzerimizdeki atmosfer tabakasının ağırlığının yarattığı bu hayli yüksek basınç altında ezilmeyiz hatta hissetmeyiz bile Vücudumuz buna göre ayarlanmıştır Bu basınç biraz artarsa (denize daldığımızda) veya biraz azalırsa (uçakta veya yüksek dağlara çıkıldığı zaman) vücudumuz, kulaklarımız başta olmak üzere bunu hemen algılar

İşte basıncın, santimetrekareye l kilogram (1000 gram) olan atmosfer basıncının altına düşmesine vakum denilir Örneğin santimetrekarede 0,8 kilogramlık (800 gram) bir basınç pratikte atmosfer basıncının ne kadar altında ise o kadar yani l 000-800= 200 milibar vakum olarak ifade edilir

Vakumda, yani hava basıncı atmosfer basıncından daha düşük olduğunda üzerimizdeki basınç da azalmış yükümüz hafiflemiş olduğuna göre vücudumuz da daha rahat etmez mi? Hayır, tersine Vücudumuzun iç basıncı atmosfer basıncına göre ayarlıdır Dışımızdaki basınç düşerse, denge bozulacağından ve iç basıncımız fazla geleceğinden başta damarlarımız olmak üzere tüm organlarımız zarar görebilir, devam etmesi durumunda ise insanı ölüme götürebilir

Hakiki veya mutlak vakum tam sıfır hava basıncına ulaşmaktır ki, bu pratikte mümkün değildir Uzayda bile hakiki vakum yoktur Bir ortamın hakiki yani mutlak vakumda olması için içinde molekül, atom, elektron, ve atomun diğer küçük parçacıklarından hiçbirinin olmaması gerekir Uzayda 'neutrinus' denilen partiküller vardır, bu nedenle uzayda bile hakiki vakum vardır diyemiyoruz Ancak uzay o kadar büyük, parçacıklar da o kadar küçüktürler ki yüzde 99,9999vakumdur diyebiliriz

Elinize bir şişe alıp havasını boşaltıp, ağzını da sızdırmaz şekilde kapatırsanız şişenin içinde vakum oluşmuştur diyebiliriz Şişenin kapağında bir delik açarsanız dışarıdaki hava derhal içeri hücum eder, içerdeki vakumun yerini alır O halde dünyamızı çevreleyen hava tabakası niçin uzayın boşluğuna, vakumlu ortamına kaçmıyor?

Örnekteki havanın, şişenin içine dalmasına sebep üzerindeki atmosferik basınçtır Atmosferde 10 000 metreye çıkıldığında (yolcu uçaklarının normal uçuş yüksekliği) hava basıncı santimetrekarede 0,3 kilograma, 16 000 metrede 0,1 kilograma düşer

Atmosferin üst katmanlarına gittikçe de hava basıncı sıfıra yaklaşır Havanın vakumlu ortama kaçmasını yaratacak bir hava basıncı yoktur, bu nedenle uzayın boşluğu hava moleküllerini çekemez, atmosfer tabakamız da uzayın boşluğuna kaçıp gitmez Tabii dünyanın çekim gücünü de unutmamak lazım