Bilim
Küresel Isınma « Evren ve Dünya
Birkaç yıl öncesine kadar küresel ısınma denildiği zaman, herkesin aklına ancak korku filmlerinde görülebilen türden korkunç sahneler geliyordu. Gırtlağına kadar sulara gömülmüş Özgürlük Heykeli, veya tropik hastalıklardan kırılıp dökülen Eskimolar, tümüyle suların altında kalmış bir Venedik, kıyamet senaryolarının yalnızca birkaçı. Ancak son yıllarda iklim değişikliklerine ilişkin bilgiler çoğaldıkça, küresel ısınma tehtidinin politik ve bilimsel önlemlerle savuşturulabileceği umudu doğdu.
İnsanoğlunun yüreğine su serpen bilgiler özetle şunlar: Fizik kurallarına göre Güneş ışınları Yeryüzü'ne düştüğü zaman, Yeryüzü aynı miktarda enerjiyi Uzay'a geri yansıtır. Yeryüzü, bu bağlamda kızılötesi ışınları atmosfer içinden geçirir. Burada molekül kümelerinin oluşturduğu bir çeşit ''battaniye'' (başta karbon dioksit olmak üzere), giden radyasyonu bir süre tutarak, Yeryüzü'nün ısınmasına neden olur.
Moleküller seralardaki cam gibidir. Bu nedenle bu olguya sera etkisi adı verilmiştir. Sera etkisi, yeni bir olgu değil; Dünya'nın oluşumundan bu yana hükmünü sürdürüyor. Sera etkisi olmasaydı, Dünya'nın yüzey sıcaklığı -20 derece olurdu ve okyanuslar buz tutardı. Sonuçta Dünya'da yaşam olmazdı.
Böylece gelecek milenyumda sorulması gereken soru, sera etkisinin devam edip etmeyeceği ile ilgili değil, fosil yakıtı kullanmaya devam eden insanoğlunun atmosfere salacağı karbondioksitin sera etkisinde önemli bir değişiklik yaratıp yaratmayacağı ile ilgili olmalı.
Sera etkisine yol açan etmenler bilindikten sonra, gelecek yüzyılda Dünya'nın ne kadar ısınacağı konusunda bir tahminde bulunmak da çok zor olmayabilir. Ne yazık ki bu o kadar kolay değil. Dünya, çok karmaşık bir gezegen; bu nedenle Yeryüzü'nü bir bilgisayar modeline indirgemek o kadar kolay değil. Sera etkisiyle ilgili tüm tartışmalarda, Gezegen'i tek bir modele indirgeyememenin getirdiği bilinmezlik, kesin bir yargıya varmayı güçleştiriyor.
Yine de herkesin birleştiği tek nokta, atmosfere salınan karbondioksit miktarının giderek artması. Bugün günde 360 ppm (parts per million) olan karbondioksit miktarı, 1958 yılında 315 ppm; Endüstri Devrimi'nden önce ise yaklaşık 270 ppm. olduğu sanılıyor.
Buna bağlı olarak Dünya'nın sıcaklığının da son yüzyılda 0.5 derece arttığı tespit edildi. Bu arada yapılan ölçümlere göre 90'lı yıllar yakın tarihimizin en sıcak 10 yılı olarak kayıtlara geçti. Ancak bilimsel çevreler bu konuda çelişkili bir tavır sergiliyor. Kaldı ki değişik cihazlarla yapılan son uydu kayıtları, Dünya'da bir ısınma eğilimi olduğunu yalanlıyor.
Eğer orta derecede bir ısınma olduğu varsayımından yola çıkarsak, insanların bu olgudan sorumlu olup olmadıklarını ve gelecekte Dünya'daki iklimlerin nasıl değişeceğini görmek için bilgisayar modellerinden yararlanmamız gerekecek. Ne var ki modeller, Antartik Bölgesi'ndeki buzullardan, Sahra Çöllerindeki kumların yapısına dek pek çok değişkeni içerdiği için çok karmaşık bir görüntü veriyor.
Bu elektronik simülasyonlarda önemli bir yer tutan bulut veya okyanus akıntıları gibi etmenler hata kaldırmıyor; en ufak bir hesaplama hatası geleceğe ilişkin tahminlerde çok büyük yanılgılara yol açabiliyor. Geleceğe yönelik tüm bilimsel öngörülerde olduğu gibi bilim adamları bu konuda da yetersiz verilere dayanarak önemli kararlar almak zorunda kalıyorlar.
Küresel ısınmaya ilişkin en güvenilir tahminler Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nden (IPP) gelmektedir. Bu konsorsiyumda 2.000'den fazla iklim bilimcisi çalışmaktadır. Son yapılan tahminlere göre, 2100 yılında Dünya'nın sıcaklığı 1 ile 3.5 derece arasında artacak. En iyi tahminle artış 2 derece olacak.
Tarihsel ısınma trendine bir gözattığımız zaman M.S. 950 ile 1350 yılları arasında sıcaklığın bugüne göre 1 derece fazla olduğunu görürüz. Bilim adamlarına göre bu zaman dilimi tarihin en düzgün, en zararsız hava rejimine sahipti. Oysa bundan 10.000 yıl önce, son Buzul Çağı'nda sıcaklık bugüne göre 5 derece daha düşüktü.
Geçmişte yaşanan bu sıcaklık dalgalanmaları bugün yaşansa, bazı bölgeler sular altında kalırken, bazı bölgeler kuraklıktan kırılacak ve sonuçta insanoğlu çeşitli hastalıklarla uğraşmak zorunda kalacak. Uygarlık, geçmişte bu değişikliklere maruz kalmış ve ayakta kalmış; ancak benzer değişiklikler bugün meydana gelse etkileri daha hızlı ve daha yıkıcı olacak.
IPP'nin tahminlerindeki bu farklılık insanların havaya saldıkları karbondioksit miktarının bilinememesinden kaynaklanıyor. Çünkü insanların küresel ısınmaya vereceği tepki bilinemiyor. Büyük bir olasılıkla insanoğlu aşırı karbonu kontrol altına alabilecek bir teknoloji üretecek.
Bazıları karbondioksiti kontrol edebilmek için bacalardan salınan gazı yeraltına vermeyi önerirken, kökten çözümden yana olanlar en başta karbondioksit üretimini kontrol altına almanın en akılcı yol olduğunu ileri sürüyor.
Bu görüş 1997'de 84 ulus tarafından imzalanan Kyoto Protokolu'nda dile getirildi. Ancak Amerikan Senatosu bu kararı onaylamadığı için ABD'de arabaların, santrallerin ve fosil yakıtı kullanan diğer kurumların ürettiği karbon miktarına yasal sınırlama getirilemedi.
Küresel ısınma konusuna aşırı tepki vermek ne kadar yanlışsa, gözardı etmek de o kadar yanlış. Alternatif enerji kullanımı ve karbon emisyonunu kontrol altına almak gibi sağduyulu politikaların geleceği garanti altına alacağına kesin gözüyle bakılıyor. Bu tür önlemlerin küresel ısınma tehdidini ortadan kaldırıp kaldırmayacağı şimdilik bilinmiyor, ancak en azından torunlarımız bu kararları aldığımız için bizlere teşekkür edecek.
Kuantum Kuramı « Kuram ve Teoriler
20. yüzyıla damgasını vuracak iki büyük kuramdan birini, tam da bu yüzyılın başında, 1900 yılında, Max Planck ortaya attı. Enerjiyi, sürekli (kesiksiz) bir akış olarak gören Klasik Enerji Kuramı yerine Kuantum Kuramı'nı ortaya atmıştı. Planck’ın deneysel temellere dayanan önerisi, enerjinin kesik kesik ya da paket paket alınıp verildiği şeklindeydi.
Bu kuramı, 1905 yılında Albert Einstein, fotoelektrik olayını açıklamakta kullandı. Danimarkalı Niels Bohr, 1913'te Kuantum Kuramı'yla, atomdaki elektron düzeninin ilk açıklamalarını yaptı.
Çağımıza damgasını vuran diğer büyük kuram da Görelilik Kuramı'dır. Einstein, 1905'te Özel Görelilik Kuramı'nı, 1915'te de Genel Görelilik Kuramı'nı ortaya koydu. Einstein, kütle ve enerjiyi apayrı şeyler olarak değil, birbirine dönüşen olgular olduğunu ileri sürdü.
O sıralar, Zürih Patent Bürosu'nda memur olarak çalışıyordu. Kütle ve enerjiyi bambaşka iki varlık olarak düşünmeye alışmış bilim çevreleri, kavramları birbirine karıştıran patent bürosunun " zırvaları" üzerinde durmadı bile. Bilim dünyası, onun söylediklerini ancak 15 yıl tartıştıktan sonra hazmedebildi.
Einstein, 1921'de Nobel Ödülü'nü aldı; ama Görelilik Kuramı'ndan değil de foto elektrik olayından. Arthur Eddington’un alkışlanası ukalalığına göre, o zaman bile birçok bilim adamı göreliliği anlamamıştı. Eddington’a, göreliliği, yalnızca üç kişinin anladığının doğru olup olmadığı sorulduğunda, nükteli İngiliz profesör durmuş ve "üçüncü kişinin kim olduğunu bulmaya çalışıyorum" demişti (Time-2000, Frederic Golden’in yazısı).
Kütlenin yoğunlaşmış bir enerji olduğu görüşü, 1927'de denel olarak da destek buldu. Aston, kütle spektrometresi denen bir aygıtı geliştirmişti. Bu alet, atom kütlelerinin çok duyarlı olarak ölçülmesini sağladı. Bu aygıt yoluyla, özellikle nükleer tepkimelerde, bir kısım kütlenin enerjiye dönüştüğü ve bu dönüşümün Einstein'in ünlü denklemine (enerji= kütle x ışık hızının karesi) uyduğu kanıtlandı.
Atom çekirdeğini bulan Rutherford, 1919 yılında, simyacıların ünlü düşünü gerçeğe dönüştürdü. Havanın azotunu, alfa ışınlarıyla bombardıman ederek onun oksijene dönüştüğünü gördü. Simyacılar, her şeyi altına çevirecek filozof taşını hiç bulamadılar; ama bir elementin, insan elinde başka bir elemente dönüştürülmesi, bir düşün gerçek olmasıdır elbette.
Bir element, başka bir elemente dönüşebiliyordu. İnsanoğlunun eli artık atom çekirdeğine gidiyordu. İlk yapay nükleer tepkime, çekirdeğe ilk müdahale. Atom çekirdeği, pozitif yüklüydü; nötral bir atomda elektron sayısı, eile proton sayısının, yani birim negatif yüklü parçacık sayısı ile birim pozitif yükteki parçacık sayısının eşit olacağı açıktı.
Çekirdekte pozitif yükten başka ne var acaba? Bu sorunun yanıtını Rutherford'un öğrencisi James Chadwick verdi: 1932 yılıydı. Alfa ışınlarıyla berilyum çekirdeklerini bombardıman edince yüksüz bir radyasyonun oluştuğunu açıkladı ve buna nötron dedi. Böylece, atomun üç temel parçacığı elektron, proton ve nötron bulunmuş oluyordu. Alfa, kendisi de bir çekirdek (helyum atomunun çekirdeği) olduğu halde, atom çekirdeğine giden yolu aydınlatıyordu.
Bilim tarihinin en büyük kadını Madam Curie, 4 Temmuz 1934'de gözlerini yaşama kaparken, birkaç ay önce damadının ve kızının -Joliot-Curie çiftinin- yapay radyoaktifliği keşfettiklerini biliyordu. Joiot-Curie çifti, alfa ışınlarıyla, alüminyum çekirdeğini bombardıman ettiler. Sonuçta, radyoaktif bir element (radyoaktif fosfor) oluştuğunu buldular. Böylece, bir inanışa daha son verildi: Radyoaktiflik, yalnızca doğadaki elementlerin bir özelliği değildi; onu insanoğlu da "yaratabilir"di.
İnsanoğlu, radyoaktif elementler de üretiyordu artık. Bombardımanda kullanılan radyasyonlar, doğal radyoaktif maddelerden sağlanıyordu. Belli ki, doğal kaynaklara bağlı kalmamak ve doğal olanlardan yayılan parçacıkları hızlandırarak kullanmak nükleer tepkimeleri çeşitlendirecekti. Atlantik'in iki yakasında hemen aynı anda hızlandırıcılar yapılmaya başlandı.
Amerika'da Ennest Lawrence 1930'da, Robert J. van de Graff 1931'de; yine aynı yıl içinde İngiltere'de John Cockroft ile E.T.S. Walton kendi adlarıyla anılan hızlandırıcılar yaptılar. Çok kısa sürede, 3 yıl içinde 1937'de keşfedilen radyoaktif izotop sayısı 200'ü bulmuştu.
H. G. Wells, 1913 yılında, The World Set Free: A Story of Mankind adlı kurgu bilim romanını yayınlamıştı. Bu romanda, bazı tahminler de yer alıyordu. Örneğin, 1933'te yapay radyoaktif maddelerin bulunacağını ve 1956 yılında atom bombasının kullanılacağı hayali savaşları anlatmıştır. O günlerde bunlar neredeyse akıl dışı şeylerdi. Yapay radyoaktiflik, yazarın öngördüğü tarihten bir yıl önce keşfedildi, ama savaşa neden olmadı. Atom savaşı, yani atom bombasının kullanılması ise yazarın öngördüğünden onbir yıl önce gerçekleşti.
Macar doğumlu, Musevi asıllı fizikçi Leo Szilard, 1932 yılında Berlin'de çalışırken, nasılsa bu romanı okuyor ve çok etkileniyor. Ertesi yıl göçe zorlanıyor ve İngiltere'ye gidiyor. Romandan aldığı esinle "zincir tepkimelerine dayalı kanunun patenti" ni 1934 yılında İngiliz Amirallik Dairesi'ne tescil ettiriyor.
Kuantum Kaosu
''Kuantum teorisi karşısında şaşkınlığa uğramayanlar bu teoriyi anlamamış demektir'' diyen Fizikçi Niels Bohr, bu teorinin ne kadar zor anlaşıldığına dikkat çekiyordu. Yüzyılın başlarında fizikçiler, radyasyonun dalga gibi hareket ettiğine inanıyordu. Max Planck'ın enerjinin parçacıklar veya kuvanta tarafından emildiğine ilişkin keşfi, fizikçiler tarafından pek tatmin edici bulunmadı. Planck, bunun üzerine, nesnelerin parçacık şeklinde enerji yaydığını duyurdu. Bundan sonraki 20 yılda bilim adamları, enerji ve maddenin dalga ve parçacık özelliği taşıdığını kabul ettiler.
1927 yılında, Werner Heisenberg, ''Belirsizlik İlkesi''ni bilimsel bir biçime dönüştürdü. Daha sonraları Nazi Atom Enerjisi Projesi'nin başına getirilen Heisenberg, atomdan küçük parçacıkların pozisyon ve momentumlarının aynı anda ölçülmesinin mümkün olmadığını bildirdi. Bu teori Albert Einstein'ı yalnızca şaşırtmadı, bilimsel birikimlerinin altüst olmasına yol açtı.
1920'li yılların ortalarında Alman fizikçi Max Born, elektron gibi parçacıkların belirli bir pozisyonu işgal etmelerinin çok düşük bir olasılık olduğunu ileri sürdü. Einstein, Born'a yazdığı bir mektupta, ''Evren yasalarının şans üzerine kurulu olduğuna inanmıyorum; bence Tanrı kumar oynamaz'' diyerek, Belirsizlik Kuramı'nı onaylamadığını belirtti.
Yıldırım Nasıl Düşüyor? « Doğa
Gökyüzünde yılda 3 milyar şimşek veya yıldırım oluşmaktadır. Bir diğer deyişle yılın herhangi bir zamanında dünyanın üstünde 2000 yıldırım bulutu vardır ve dünyamıza her saniyede 100 yıldırım düşmektedir. Güçlü bir fırtına, Hiroşima'ya atılan atom bombasından 100 kat daha fazla enerji açığa çıkarmaktadır. Kim bilir? Belki bir gün gelecek yıldırımları da enerji kaynağı olarak kullanmayı öğreneceğiz.
Bu gök olayı insanlığın ilk tarihinden itibaren ilahi bir işaret olarak görülmüştür. Yıldırım düşmesi insanlar için tehlikeli olmasına rağmen insan yaşamına faydası da vardır. Yıldırımlar yeryüzündeki bitkiler için faydalı maddeler olan nitratlar ve oksijenin de yeryüzüne inmesine neden olurlar.
Her şey güneş ışıkları ile yeryüzünde ısınan havanın yükselmesi ile başlıyor. Tabii içinde buharlaşan suyu da yukarı taşıyarak. Bu yükselen hava yaklaşık 2-3 kilometreye ulaşınca havanın soğuk katmanlarına rast geliyor. Soğuk havalarda nefes verince nefesimiz nasıl buharlaşıyorsa aynen o şekilde buharlaşıyor ve gördüğümüz bulutu oluşturuyor. Bu bulutlar daha sonra hava akımları ile 20.000 metreye kadar tırmanabiliyorlar.
Aslı tam bilinememesine rağmen bulutların bu yükselişleri sırasında içlerinde oluşan buz kristallerinin birbirlerine sürtünerek bir statik elektrik enerjisi açığa çıkardıkları öne sürülüyor. Bu elektrik enerjisi bulutların üst katmanlarında pozitif(+), alt katmanlarında ise negatif(-) yüklü olarak birikiyor. Bulutun içindeki yük havayı iyonize edecek güce ulaştığında şimşek oluşuyor.
Yağmur bulutlarının alt yüzeylerindeki büyük negatif yük içindeki elektronları iterek orayı da pozitif yüklü hale getiriyor ve bu yük saniyede 1000 kilometre hızla toprağa iniyor, yani kısa devre yapıyor. Yıldırımın bu andaki ısısı 30.000 derece olup güneşin yüzeyindeki ısının 5 katı kadardır.
Yıldırım düşerken çok şaşırtıcı bir şey oluyor. Yerden de buluta doğru bir boşalma oluyor. Yerden 100 metre yükseklikte bu iki akım birleşiyor ve iletkenliği çok fazla olan bir koridor oluşuyor. İşte bundan sonra yıldırımı hiçbir şey durduramaz, pozitif yük hızla buluta doğru onu nötr hale getirmek için yükselir. İşte yıldırımın havadan yere mi, yoksa yerden havaya mı oluştuğunu yaratan soru bu.
Bu koridordan yerden göğe doğru neredeyse ışık hızının üçte biri hızla yükselen akım yıldırımın göze gelen şiddetli ışığını da yaratır. Ardından yine yukardan yere iner ve iki taraf arasındaki potansiyel farkı sıfırlanana kadar bu olay 10-12 kez tekrarlanabilir.
