Bilim
Sülfürik Asit « İcatlar ve Keşifler
Toprak, insana hayatının iki temeli olan ekmek ve sudan başka gerekli bir maddeyi daha, tuzu da sağlar. Bu maddenin öteden beri beslenmede önemli bir yer tuttuğunu ve uzun zaman tuzdan yoksun kalmanın organizmada ne gibi düzensizliklere yol açtığını biliyoruz. Tuzun, yalnız beslenmede değil toplumsal hayatta da büyük rol oynadığını gösteren olaylar çoktur. Sözgelişi Fransızca’daki Salaire, İngilizce’deki Salary kelimesini bir göz önüne alalım: Bu kelime Roma lejyonerlerinin ücretlerinin bir kısmını tuz (sel) olarak almalarından gelmektedir. Bu madde gerçekten birçok ülkede para yerine geçiyordu ve en uzak çağlardan beri devletin tekelinde olup birçok yerlerde 'tuz vergileri' konmuştu. Tuz, bazen buharlaştırma yoluyla deniz suyundan bazen tuz kayalarından çıkartılır.
XIX. yüzyıla kadar tuz, mutfaklarda ya da et ve balık tuzlama işinde kullanılırdı. Ama Leblanc'ın sodyum karbonatı hammadde olarak kullanmaya başlaması üzerine, yeni doğmakta olan kimya sanayinin temel maddesi haline geldi.
Kimya sanayii böylece Leblanc yönteminin gerektirdiği ikinci elemanı, yani sülfürik asidi de imal etmeye koyuldu. Bu madde Arap simyacıları tarafından bulunmuştu ve Fransa'da Devrim sırasında biliniyordu. Ancak kullanıldığı yerler sınırlıydı. Kemirici bir madde olduğundan, yalnız boyacılıkta yararlanılan bazı maddelerin hazırlanmasında, altın ve gümüşü arıtmada, bazen de organik kalıntıları yok etmekte kullanılmaktaydı. Belli sanayi dallarında kullanılan sülfürik asit içi kurşunla kaplanmış odalarda imal edilirdi. Bu odalarda kükürdü yakarlar ve elde edilen kükürtlü anidriti sudan geçirerek sülfürik asit elde ederlerdi.
Bu imal şekli uzun süre İngilizlerin sırrı olarak kaldı. Ama şiddetle ihtiyaç duyulan bu madde elbetteki günün birinde öteki ülkelere de sızacaktı. Halk dilinde zaçyağı diye bilinen bu maddeyi imal eden ilk fabrika 1766'da Rouen'de kuruldu. Kullanma yerleri gittikçe artıyordu. Demire dökerek balonlar için gereken hidrojeni elde ediyorlar ve kibrit imalinde kullanıyorlardı. Derken imparatorluk döneminin ablukası gelip çatınca, Sicilya'dan gelen bir ithal malı olması nedeniyle görülmemiş bir fiyat yükselişi oldu. Bunun üzerine, kükürdün yerini tutabilecek başka bir madde bulma zorunluluğu başgösterdi.
1810'da Peregrine Phillips adlı bir İngiliz, kükürtlü anidriti, İspanya'dan getirilen ve tabii demir sülfüründen başka bir şey olmayan piriti platinde ısıtmak yoluyla elde etti. Pirit bol bir hammaddeydi; kurşun odalar da artık yeterince geliştirilmiş olduğundan, 1838'den başlayarak bütün sodyum karbonat ve süper fosfotlar talepleri karşılayacak miktarda sülfürik asit imal edilmeye başlandı.
Kaldı ki, bu maddeyi arayanlar yalnız Leblanc yöntemiyle sodyum karbonat ve suni gübre imalcileri ya da boyacılar ve değerli madenleri işleyenler değillerdi. Güçlü ve ucuz bir kimyasal etken olduğundan sayısı gittikçe artan alanlarda bir reaksiyon etkeni olarak da aranmaktaydı. Henüz emekleme döneminde bulunan organik kimyada bile belli başlı rol oynamaya başlamıştı.
Şeker, eritilmiş domuz yağı, alkol, üre gibi organik maddelerin esrarlı bir "hayat gücüne" sahip oklukları sanıldığından bunlar organik olmayan maddelerden ayrı tutulmaktaydılar. Bununla birlikte, kimyacılar bu maddeleri de her türlü analize tabi tutmaktan geri kalmadılar. Genç bir Fransız kimyacısı "Recherches chimiques sur leş corps gras" "Yağlı Maddeler Üzerinde Araştırmalar" adlı eserinde (1823) hayvansal ve bitkisel yağların, yağlı asitlerle gliserin bileşiminden meydana gelen kimyasal maddeler olduklarını kanıtladı.
Eugene Chevreuil (1786-1889) adlı bu genç kimyacı Charlemagne Lisesinde kimya öğretmeniydi ve Vauquelin'in yönetimindeki kimyasal maddeler fabrikasında çalışmaktaydı. 1823'te eserinin yayınlanması üzerine profesör olarak Gobelins Fabrikasına atandı ve orada yeteneklerinin ürünlerini verme imkânlarını buldu.
Yağlı asiti bir bazın üzerine uygulayarak sabun elde ediliyordu. Böylece bilimsel bir temel kazanan sabun sanayii, randımanını olduğu kadar ürünlerinin niteliğini ve çeşitlerini de artırdı. Baz olarak potası alındığında yumuşak, sodyumu alındığında sert sabun elde ediliyordu. İşte bundan sonradır ki, tuvalet sabunları ev ya da sanayi sabunları gibi özel kullanışlı sabunlar imal edilmeye başlandı.
Bu çalışmaların ikinci önemli sonucu mumların kalıplanmasında asitstearikin kullanılabilmesi oldu. Bu işi gerçekleştirme hevesine kapılan bilgin Paris'te bir fabrika açtı. Herkes, beyaz ve saydam bir ışık veren o hem süslü, hem ucuz mumlan kapışmaya başladı. Gariptir; tatsız bir konu olarak kabul edilen kimya bilimi insanları doyurma işinden sonra öteki alanlara da elini uzatacak kadar yararlı bir bilim dalı haline gelmeye başlamıştı.
Ya fotoğrafı? Onu insanlara armağan eden de kimya bilimi olmadı mı? Bu teknik objektifine kadar her şeyini kimya bilimine borçludur. Önce her işe elverişli adi camı gerçekleştirmiş, bundan sonra kullandığı maddelerin bileşimlerini ve oranlarını değiştirmek yoluyla çeşitli niteliklerde camlar meydana getirmiştir. Fotoğraf objektifleri, astronomik dürbünler, gözlükler, mikroskoplar, spektroskoplar, jeodezik ve topografik camlar gibi cam ve şişeden çok farklı niteliklerde ve kullanışta gereçler yaratmıştı.
Bunların yaratıcıları modern optik camların bulucusu İsviçreli Pierre-Louis Guinand (1748-1824), Alman Cari Zeiss (1816-1888) ve Ernest Abbe (1846-1907) oldular. Bunlardan birincisinin torunları Paris'te optik araçlar fabrikası kurdu, ikincisi de bilimsel kaliteyi ve üretimi geliştirdi.
Archimedes (Arşimet) « Bilim Adamları
(M.Ö. 287 - 212) Seçkin bilim adamları çoğunluk kimi çarpıcı imajlarla hafızalarda yer etmiştir: Engizisyon önünde sorgulanan Galileo; dalından kopan elmanın yere düşmesiyle, ayın dünya çevresindeki devinimini birleştiren Newton; gemi üzerinde beş yıl süren doğa incelemesi gezisine çıkan Darwin; Bern patent ofisinde sıradan bir görevliyken,
Archimedes neyi bulmuştu? Neyin coşkusu içindeydi?
Bu soruyu yanıtlamaya geçmeden kısaca Archimedes'i, yaşadığı dönemi tanıyalım.
Grek kökenli bir aileden gelen Archimedes, Sicilya'nın Siraküz kentinde doğdu. Babası tanınmış bir astronomdu. Öğrenimini, dönemin bilim merkezi olan İskenderiye'de tamamladı; Euclid geometrisi onu nerdeyse büyülemişti. Siraküz'e döndükten sonra tüm yaşamını matematik ve bilimsel çalışmalara verdi.
Archimedes'in dikkat çeken bir özelliği çok yanlı bir araştırmacı olmasıydı: ilgi alanı kuramsal matematikten uygulamalı fizik ve savaş mühendisliğine uzanan çeşitli alanları kapsıyordu. Bilimsel kişiliğinde göz alıcı teknisyen becerisiyle üstün matematik yeteneğinin birleştiğini görmekteyiz. Ama ilgi odağında öncelikle koni kesitleri, hidrostatik ve dengeye ilişkin kuramsal sorunlar yer alıyordu. Problem çözme büyük tutkusuydu. Söylentiye göre, kumsalda bir geometri problemi üzerinde uğraşırken kendisine yaklaşan Romalı askerlerin farkına varmaz, saldırıya uğrayarak yaşamını yitirir.
Sorumuza dönelim: Archimedes neyin heyecanıyla kendim sokağa atmıştı? Ayrıntıya girmeden yanıtı bir cümlede verelim: fizikte şimdi "Archimedes ilkesi" diye bilinen bir doğa yasasını bulmanın heyecanıyla!
Hikâyeyi hemen herkes bilir: Siraküz'ün despot kralı Hiero, ölümsüz Tanrılar tapınağına konmak üzere kentin tanınmış kuyumcusuna som altından bir taç yapması emrini verir. Kuyumcu, kralın sağladığı altın ağırlığındaki tacı zamanında tamamlar, teslim eder. Ne var ki, kimi söylentiler kralı, tacın yapısına gümüş karıştırıldığı kuşkusuna düşürür. Kral gerçeği öğrenmek ister.
Daha o zaman her maddenin kendine özgü bir ağırlığı olduğu, örneğin, bir altın parçasının aynı büyüklükteki gümüş parçasından daha ağır çektiği biliniyordu. Ne ki, kralın elinde aynı biçim ve büyüklükte saf altından başka bir taç yoktu ki, ağırlık mukayesesi yapabilsin. Bilinen tek seçenek tacı eritip küp biçiminde dökmek, aynı büyüklükteki küp altınla terazide tartmaktı. Ama bu çözüm, uzun emek ve ince bir ustalıkla işlenmiş olan tacı yok etmek demekti. Sorun, tacı bozmaksızın kullanılan altın miktarını belirleyebilmekti. Buyurgan kral çaresizdi; ama aptal değildi. Sonunda bilime başvurma gereğini anlar, sorunun çözümünü Archimedes'den ister.
Hikâyede, Archimedes'in çözüm arayışında düşünsel düzeyde nasıl bir uğraş verdiğinden söz edilmiyor; sadece, banyo küvetine ayak attığında çözümün bir anda aklına nasıl geldiği vurgulanıyor. Archimedes küvete ayak atınca su düzeyinin yükseldiğini fark eder, oturunca suyun taştığını görür ve hemen suya daldırılan bir nesnenin oylumunun, yapısal biçimi ne olursa olsun, taşırdığı suyun oylumu ile belirlenebileceğini anlar. Öyleyse yapacağı şey basitti: suyla dolu bir kaba tacı daldırmak, oylumu taşan suyun oylumuna denk altın parçasıyla tacı tartmak! Deney tacın saf altın olmadığını ortaya çıkarır; kurnaz usta suçunu yaşamıyla öder sonunda.
Hikâye bu. Gelelim olayın bizi ilgilendiren yönüne.
İlk bakışta, pratik düzeyde sıradan görünen bu buluş, aslında, bilimsel yöntemin işleyişini gösteren ilginç bir örnektir. Araştırmacı çözüm isteyen bir sorunla karşı karşıyadır. Sorun, ne salt mantıksal düşünmeyle çözümü verilebilecek matematiksel türden, ne de klasik Grek filozoflarının yönelik olduğu metafiziksel türden bir sorundu. Sorun, çözümü gözlem ve gözleme dayanan düşünce (hipotez) gerektiren bir sorundu. Tacın som altından olup olmadığı sorusuyla küvetteki su düzeyinin değişmesi gözleminin ilişkisi ne olabilirdi?
Küvete girildiğinde su düzeyinin değiştiğini fark etmek bir gözlemdir. Olasıdır ki, Archimedes'den önce de pek çok kimsenin gözünden kaçmamıştır bu olay. Ama Archimedes'e gelinceye dek hiç kimsenin gözlem konusu bu olayla herhangi bir nesnenin maddesel niteliği arasında ilişki kurduğunu bilmiyoruz. Bir araştırmacıya üstün bilim adamı kimliği kazandıran şey (buna ister sezgi, ister yaratıcı zekâ, ister deha diyelim) işte sıradan kimselere kapalı kalan bu türden bir ilişkiyi kurabilmektir.
Archimedes'in aynı soruna ilişkin bir başka gözlemi daha vardır: küvete oturduğunda, su düzeyindeki yükselmenin yanı sıra gövde ağırlığında hissettiği hafifleme. Bu ikinci gözlem onu, sonucu bakımından çok daha önemli yeni bir ilişki kurmaya götürür: hafiflemenin taşan suyun ağırlığına eşit olması. Bu demektir ki, sudan daha yoğun bir nesne, suya daldırıldığında, taşırdığı suyun ağırlığınca ağırlığından yitirir. "Archimedes ilkesi" denen bu ilişki hidrostatik diye bilinen fizik dalının temel taşıdır. Ne ki, iş bu kadarla kalmaz: Archimedes hidrostatiğin temelini attığı gibi fiziğin ana dalı mekaniğin de temelini atar.
Kaldıraç, pratik yararı çok eskiden bilmen, çeşitli uygulama alanları olan bir ilkeye dayanır. Helenist dönemden 2000 yıl öncesine uzanan Asur ve Mısır uygarlıklarına ait pek çok yapı ve yontularda ilkenin örneklendiği görülmektedir. Archimedes'in yaptığı ilkeyi teorik yönden temellendirmek olmuştur. Geçmişten gelen uygulama ve gözlem birikimi ilkeyi doğrulayıcı nitelikteydi kuşkusuz; ama bu Archimedes için yeterli değildi. Archimedes, "Eşit olmayan iki ağırlık, destek noktasından bu ağırlıklarla ters orantılı mesafelerde dengelenir," diye dile getirdiği ilkeyi bir yasa (ya da teorem) olarak ispatlama yoluna gider.
Bilindiği gibi o çağda bir bilimin yetkinlik ölçütü önermelerinin aksiyom ve teorem olarak dedüktif bir dizgede düzenlenebilmesiydi. Bunun bilinen en çarpıcı örneğini Euclid geometrisi ortaya koymuştu. Euclid'i örnek alan Archimedes benzer başarıyı önce hidrostatikte, sonra mekanikte gösterir. Matematikte bir teoremin ispatında olduğu gibi, kaldıraç ilkesinin ispatında da doğruluğu ya apaçık sayılan ya da gözlemsel olarak kanıtlanmış bir kaç temel önermeye (aksiyoma) ihtiyaç vardı. Nitekim Archimedes ispatında şu iki önermeyi öncül olarak almıştır:
(1) Destek noktasından eşit uzaklıkta bulunan eşit ağırlıklar dengede kalır.
(2) Destek noktasından eşit olmayan uzaklıklardaki eşit ağırlıklar dengeyi bozar; daha uzakta olan ağır basar.
Archimedes, bu iki önermenin kaldıraç ilkesini (ya da bu ilkeye eşdeğer olan çekim merkez ilkesini) içerdiğini sezmiş, sezgisini mantıksal yoldan kanıtlamak istemişti. Böylece geometri dışı bir çalışma alanında, hem ideal gördüğü geometrik modeli gerçekleştirmiş, hem de öncül olarak aldığı iki önermeye dayanarak kaldıraç ilkesini ispatlamış oluyordu.
Archimedes kuşkusuz antik dünyanın ilk ve en büyük bilim adamıydı. Bugün dünyamıza gözlerini açsa, ne bilimimiz, ne de bilime dayalı teknolojimiz onu fazla şaşırtmayacaktır, herhalde! Onun çoğu kez gözden kaçan ama belki de en büyük başarısı araştırma etkinliğinde gözlem ile ussal çıkarımı birleştirmesi, modern anlamda bilimsel yöntemin ilk özgün örneğini ortaya koymuş olmasıdır.
Archimedes'in yaşadığı dönemin ne denli ilerisinde olduğunu gösteren bir kanıtı da Rönesans'ın eşsiz dehası Leonardo da Vinci'nin ona gösterdiği özel ilgide bulmaktayız. Leonardo, Archimedes'in bıraktığı yazılı metinleri elde etmek için inanılmaz bir çaba içine girmiş, kimi çalışmalarında onu örnek almıştı. Mekanik alandaki tüm buluş ve icatlarına karşın, Archimedes'in asıl ilgi odağı geometri idi. Öyle ki, bir silindirin oylumunun, içine yerleştirilen bir kürenin oylumuna olan oranı üzerindeki buluşunu en büyük başarısı sayıyordu.
Övündüğü bir başka buluşu da, giderek artan sayıda kenarlı düzgün poligon kullanarak dairenin çevresiyle çapının oranının (3 tam 10/71)'den büyük (3 tam 1/7)'den küçük olduğunu saptamasıydı. Romalıları, Siraküz'ü işgalden üç yıl alıkoyan savaş araçlarının yanı sıra, icat ettiği diğer mekanik aygıt ve oyuncaklar kendi gözünde yalnızca boş zamanlarını dolduran eğlendirici işlerdi.
Problem çözme coşkusunu, banyodan sokağa fırlayarak "Buldum, buldum!" seslenmesiyle açığa vuran Archimedes, bilimde atılım gücünü, "Bana bir dayanak gösterin, tüm dünyayı yerinden oynatayım!" çağrısında dile getirmişti.
Bakır « Maden ve Elementler
8. 94 yoğunluğunda, kızıl-esmer bir element. Simgesi: Cu
Chuquicamata'da (Şili) bir bakır dökümhanesi. Bakır metalürjisi XIX. yy. sonlarında gelişti. Maden, eritme yoluyla sıvı haline dönüştürülür ve arılaştırılarak kalıplara dökülür.
Bakır, 1100 derece dolaylarında eriyen bir madendir. Çeşitli maden filizlerini fırınlarda yakarak, oldukça karmaşık yöntemlerle elde edilir. Bu işlemden, atmosferi kirleten, zararlı, kükürtlü gazlar çevreye yayılır.
Temel filizler pek yaygın olmadığından (başlıca yataklar Şili, Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri), bakır pahalı bir madendir, çelik ile alüminyum bakıra rakip çıkmıştır ve çoğu yerde bakırın yerine bunlar kullanılır.
Bakır çok kolay işlenir: dövme suretiyle kolaylıkla biçim verilebilir. İyi bir *elektrik iletkeni olduğundan, elektrik telleri ve kabloları bakırdan yapılır. Aynı zamanda iyi bir ısı iletkenidir ve uzun süre ev işlerinde kullanılmıştır (tabaklar, tencereler, kazanlar v.b.).
Havayla temas edince bakır, «bakır pası veya yeşili» adı verilen yeşilimtırak bir renk alır. İşte bazı eski yapıların damlarının ve bronz heykellerin karakteristik rengi, bu yeşildir. Bakır eşyayı parlaklığını korumak için sık sık ovalamak, parlatmak gerekir. Gemilerde yapıldığı gibi, oksitlenmeyi önleyecek bir tabaka özel cila da sürmek mümkündür.
PİRİNÇ VE BRONZ
Başka madenlerle karıştırılınca bakır, alaşımlar meydana getirir; bunların en önemlileri pirinç ve bronzdur. Pirinç veya «sarı», geniş oranda çinko kapsar. Fantezi mücevherlerde çerçeve, sap ve kaş olarak kullanıldığı gibi, lamba duyları, vanalar ve musluklar yapımında da pirinçten yararlanılır.
Bronz bazen çinko da karıştırılan bir bakır ve kalay alaşımıdır ve Tarihöncesi'nden beri kullanılagelmiştir («Bronz Çağı»). Çeşitli nitelikleri sayesinde (eritme ve kalıplama kolaylığı, ses geçirmesi, sertliği, cilâlanabilmesi ve altın rengini andıran rengi), heykel ve çanların dökümünde, aynı zamanda da süs eşyası (mücevher, şamdan, saat sarkacı) ve çeşitli eşya (yaylar, boru ekleme bilezikleri) yapımında geniş ölçüde yararlanılmaktadır.
Bakır doğada ya serbest element halinde bulunur veya çeşitli filizlerinden elde edilir. Türkiye'de kuprit Murgul'da; halkosit Ergani'de; halkoprit Küre ve Ergani'de bulunur. İlk bakır filizi M.Ö. Kıbrıs'ta ulundu. Bakırın ilimsel adı Cuprum Kıbrıs'ın (Cyprium) adından alınmıştır.
