Bilim
Işık Dalgaları « Genel
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 300.000 kilometredir (saniyede 186.000 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.
Telefondaki Sesin Hızı « Genel
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?
Mikrodalga Fırınlar « İcatlar ve Keşifler
Diyelim ki, normal bir fırında bir keki pişiriyorsunuz. Kekler normal olarak 170-180 derecede pişirilirler. Ama siz fırını yanlışlıkla 250 dereceye ayarlarsanız, olacak olan, kekin daha içi ısınmamışken, dışının yanmasıdır. Normal bir fırında, ısı önce yemeğin piştiği kap sonra da yemeğin dışı ile temas eder ve oradan içine doğru yayılır. Fırının içinde ısınan kuru hava da, kekin içi hala nemli iken dışını kurutur ve kahverengi bir kabuğun oluşmasına yol açar.
Bir mikrodalga fırında kullanılan, yani yiyeceğin üzerine gönderilen mikrodalgalar 2.500 megahertz frekansındaki radyo dalgaları boyutunda olup, frekansları FM radyo bandı frekansının yaklaşık 20 mislidir.
Bu frekanstaki radyo dalgalarının ilginç bir özelliği vardır. Su, yağ ve şeker tarafından çok rahat emilmelerine rağmen plastik, cam, seramik gibi malzemeler, nitrojen ve oksijen gibi gazlarca emilmezler ve tekrar gerisin geriye yansıtılırlar.
Sık sık mikrodalga fırınların, yiyeceği içinden dışına doğru ısıttığını duyarsınız. Bu doğru değildir. Dalgalar doğrudan yiyeceğin yağ ve su moleküllerini etkilerler. Yani yiyeceğin dışından başlayıp içine doğru ilerleyen veya tam tersi yönde bir ısınma söz konusu değildin Su ve yağ molekülleri yiyeceğin her tarafına dağılmış olmaları sebebi ile, ısınma da aynı zamanda her yerde olur.
Tabii ki bazı sınırlamalar da vardır. Radyo dalgaları yiyeceğin daha kalın ve yoğun kısımlarından farklı şekilde direnç görerek geçtiklerinden, yiyecekte farklı sıcaklıkta noktalar oluşabilir.
Radyo frekansındaki bu mikrodalgalar, oksijen ve nitrojen tarafından emilmedikleri için, mikrodalga fırında bulunan ve çoğunlukla bu gazları içeren hava da, diğer fırınlardaki gibi sıcak olmayıp, oda sıcaklığındadır. Bu da ısınan hava tesiri ile yiyecekte, kızarmış bir kabuk oluşmasına mani olur.
Bir mikrodalga fırınına, giysilerinizden birini koyarsanız, kumaş aniden ısınır ve içerdeki havayı da ısıtır. Kumaş yanmasa da normal bir fırında olacağı gibi kumaşın yüzeyinde kırışık bir kabuk oluşur.
Daha ilginci, bir mikrodalga fırının içine bir kahve fincanı içinde su koyarsanız, fincanın içindeki suyun ısısı, suyun kaynama noktasını geçtiği halde, suyun kaynamadığını, hava kabarcıklarının çıkmadığını görürsünüz. Bu suyu fırından alır, içine bir kahve kaşığı sokar veya onu içinde kahve bulunan bir kaba dökerseniz, aniden kabarcıklarla kaynayacak ve hatta taşacaktır.
