Bilim
Niels Bohr « Bilim Adamları
(1885 -1962) Söylentiye göre, Danimarka halkının övünç duyduğu dört şey vardır: gemi endüstrisi, süt ürünleri, peri masalları yazarı Hans Christian Andersen, fizik bilgini Niels Bohr. Bohr, hem bilgin kişiliği, hem insancıl davranışlarıyla, büyük hayaller peşinde koşan gençlere yetkin bir örnek ve esin kaynağı olan bir öncüydü. O, ne Rutherford gibi dış görünümüyle ürkütücü ne de Einstein gibi "arabaya tek başına koşulan at"tı.
Niels, Kopenhag'da görkemli bir konakta dünyaya geldi. Babası üniversitede fizyoloji profesörüydü. Niels çocukluk yıllarında "hımbıl" görünümüyle hiç de parlak bir gelecek vaadetmiyordu. ileride seçkin bir matematikçi olan kardeşi Harald da pek farklı değildi.
İki kardeşin en çok hoşlandıkları şey anneleriyle tramvaya binip kenti dolaşmaktı. Bir keresinde, boş tramvayda anne can sıkıntısını gidermek için olmalı, çocuklara masal söyler. Anlamsız bakışları, sarkık yanakları ve açık ağızlarıyla duran iki oğlanı uzaktan izleyen bir yolcu, "Zavallı kadın, bu iki şapşala bir şey anlattığını sanıyor!" demekten kendini alamaz. Niels Bohr'un bir çocukluk anısı bu.
Oysa Niels'in okul yılları son derece parlak geçer. Babasının entellektüel ilgi alanı genişti: Biri felsefeci, biri dilci ve biri fizikçi üç arkadaşıyla her Cuma akşamı bir araya gelir, düşün dünyasında olup bitenleri tartışırlardı. İki oğlan da bir köşede oturup uzun süren tartışmaları sessizce izlerlerdi. Özellikle Niels'in spekülatif düşünceye yakın bir ilgisi vardı. Nitekim, üniversitede fiziğin yanısıra ilginç bulduğu felsefe derslerini de kaçırmazdı.
Niels Bohr üniversiteyi üstün başarıyla bitirip; yirmi iki yaşında Danimarka Bilim Akademisi'nin altın madalya ödülünü alır. Delikanlının sonradan unutulan bir başarısı da İskandinav dünyasında tanınmış bir futbolcu olmasıydı. Bohr 1911'de doktora çalışmasını tamamlar tamamlamaz J.J. Thomson'la çalışmak üzere Cambridge-Cavendish Laboratuvarı'na koşar. Ancak genç bilimadamı burada umduğunu bulamaz. Herşeyden önce, İngilizce bilgisi yetersizdi; çevresiyle verimli iletişim kuramıyordu.
Sonradan, daha önce Rutherford'un olağanüstü yeteneğini farketmiş olan Thomson, nedense Danimarkalı gence sıradan biri gözüyle bakıyordu. Tartışmalı bir toplantıda Bohr'un ileri sürdüğü bir çözümü Thomson irdelemeksizin yanlış diye geri çevirir; ama daha sonra aynı düşünceyi kendisi dile getirir. Bu olayı içine sindiremeyen Bohr yeni bir arayış içine girer.
Bu sırada bilim dünyasının parlayan yıldızı Rutherford'dur. Katıldığı bir konferansında Rutherford'un coşkusu ve atılım gücüyle büyülenen Bohr, Cavendish'i bırakır, Manchester'de onun ekibine katılır. Rutherford deneyciydi, Bohr ise kuramsal araştırmaya yönelikti. Ama iki bilimadamı arasında başlayan ilişki ömür boyu süren dostluğa dönüşür. Öyle ki, Bohr biricik oğluna hocanın ilk adı "Ernest"i verir. Oysa, bursunun tükenmesi nedeniyle Manchester'de yalnızca altı ay kalabilmişti.
Bohr'un bilimde ilgi odağı atom çekirdeğine ilişkin deney sonuçları değil, kuramsal bir sorundu: Bir elektrik birimi olan elektronun atom kapsamındaki davranışının bilinen fizik yasalarına ters düşmesinin nedeni ne olabilirdi? Normal olarak, pozitif yüklü çekirdeğin çevresinde dönen negatif yüklü elektronun, devinim sürecinde, elektromanyetik radyasyon salarak enerji yitirmesi ve çekirdeğe gömülmesi; atomun çökmesi gerekirdi.
Max Planck'ın kara-cisim radyasyon katastrofuna benzer bir katastrof! Planck karşılaştığı sorunu E = hf denklemiyle açıklamıştı. Bu sorun da belki kuvantum kavramına başvurularak açıklanabilirdi. Hiç değilse Niels Bohr böyle düşünmekteydi.
Sorun, "spektrum analizi" ya da "spektroskopi" denen konu kapsamındaydı. Bohr "çizgi spektrası"na ilişkin bir formülden nedense habersizdi (Bohr, formülü bir meslekdaşının yardımıyla sonunda öğrenir. Okul ders kitaplarına bile geçen formülün, Bohr'un gözünden kaçmış olması ilginçtir).
Bir aritmetik oyununu andıran işlemi 1885'de Balmer adında İsviçreli bir lise öğretmeni bulmuştu. Buna göre, örneğin, hidrojen spektrumundaki kırmızı çizginin frekansını saptamak için, 3'ün karesi alınır, l bu sayıya bölünür, çıkan bölüm 32.903.640.000.000.000 sayısıyla çarpılır. Yeşil çizginin frekansı için işleme 4, mor çizginin frekansı için 5'le başlanır. Balmer, formülünü ortaya koyduğunda hidrojen spektrumunda yalnızca üç çizgi biliniyordu. Sonra bulunan çizgiler için işleme 6, 7, 8, ... sayılarıyla başlanır.
Bohr 1912'de Kopenhag'a döndüğünde çözüm aradığı problemi birlikte getirmişti. Atomun yapısını açıklamaya çalışan Bohr için Balmer formülü niçin önemliydi? Yanıt basittir: Bohr, Planck sabiti h'yi kullanarak bu formülle enerji kuvantalarından oluşan spektrumu açıklayabileceğini görmüştü.
Başka bir deyişle, formülün sağladığı ipucuyla atomların normalde neden enerji salmadığı, elektronların neden hız kaybedip çekirdeğe gömülmediği açıklık kazanmaktaydı. Bohr'un o zaman bilinen fizikle bağdaşmaz görünen görüşü başlıca dört nokta içeriyordu:
(1) Elektron, olası tüm yörüngelerde değil, yalnız enerjisi Planck sabitiyle bir tam sayının çarpımına orantılı olan yörüngelerde devinir.
(2) Elektron, enerji değişimiyle kuvantum yörüngelerinin birinden öbürüne geçebilir; ancak çekirdeğe en içteki yörüngeden daha fazla yaklaşamaz.
(3) Bir kuvantum yörüngede devinen elektron bir iç yörüngeye düşmedikçe radyasyon salmaz. Bu düşüş belli bir miktarda ışık enerjisi üretmekle kalır. Üretilen enerjinin frekansı iki yörünge arasındaki enerji farkının Planck sabitine bölünmesine eşittir:
(4) Bir elektronun taşıyabileceği enerjiler sınırlıdır ve bu kesintili enerjiler atomun kesintili çizgi spektrumunda yansır.
Atom yapısının anahtarını, salınan ışığın spektrumunda arayan bu görüşün, birtakım gözlemlere açıklık getirmekle birlikte, doğruluğu kuşku konusuydu. Bir kez aynı gözlemler başka hipotezlerle de açıklanabilirdi. Sonra, elektronların Bohr'un öngördüğü biçimde davrandığını gösteren somut kanıtlar da ortada yoktu henüz. Kaldı ki, kuvantum yörüngeleri düşüncesi olgusal dayanaktan yoksundu.
Bohr'un hipotezi öncelikle hidrojen spektrumunu açıklamaya yönelikti. Gerçi olgusal olarak henüz yoklanmamıştı, ama hipotezin Balmer formülünde yer alan sayının anlamını belirginleştirmesi, geçerliği açısından önemli bir avantaj sağlamaktaydı. Ayrıca, Bohr'un değişik kuvantum yörüngelerinin enerjilerini veren formülü, önerdiği atom kuramına istenen belirginliği kazandırır:
(Formülde m elektron kütlesini, e elektrik yükünü, h Planck sabitini göstermektedir. Bu harflerin deneysel olarak saptanan değerleri formülde yerlerine konduğunda, bir saniyedeki titreşimi gösteren sayı, 32.903.640.000.000.000, elde edilmektedir. Barmel'in bulduğu bu sayıya "Rydberg sabiti" de denmektedir).
Bohr oluşturduğu atomun kuvantum kuramını yayımlamadan önce Rutherford'un incelemesine sunmuştu. Rutherford herşeyde basitliği arayan titiz bir kişiydi. Bohr'un yazısı karmaşık, uzun ve gereksiz yinelemelerle doluydu. Rutherford düzeltilmesini gerekli gördüğü noktalara değindikten sonra, "Çalışman gerçekten ilginç; kuramının atoma ilişkin pek çok probleme çözüm getirici nitelikte olduğunu söyleyebilirim", diyerek genç bilimadamını yüreklendirmişti.
Bohr'un kuramı 1913'de ingiltere'de yayımlanır. Ne var ki, bilimadamlarının bir bölümünün tepkisi olumsuzdur: onlara göre, ortaya konan, bir kuram olmaktan çok rakamlarla oluşturulan bir düzenlemeydi. Oysa, başta Einstein olmak üzere kimi bilimadamları, çalışmanın büyük bir buluş olduğunu farketmişlerdi. Kuramın, spektroskopi biliminin atomik temelini kurduğu çok geçmeden anlaşılır. Bir yandan da kuramı doğrulayan deneysel kanıtlar birikmeye başlar.
Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsü başkanlığına getirilen Bohr 1922'de Nobel Ödülü'nü alır. Artık kısaca "Bohr Enstitüsü" diye anılmaya başlayan Enstitü'ye dünyanın pek çok ülkesinden genç fizikçilerin akım başlar (Bunlar arasında Heisenberg, Pauli, Gamov, Landau gibi sonradan ün kazanan genç araştırmacılar da vardı). Kısa sürede dünyanın en canlı bilim merkezine dönüşen Enstitü bir grup üstün yetenekli genç için bulunmaz bir eğitim ortamı olmuştu.
Bohr hem bilgin kişiliği, hem insancıl davranışlarıyla büyük hayaller peşinde koşan bu gençlere yetkin bir örnek, esin kaynağı bir öncüydü. O, ne Rutherford gibi dış görünümüyle sarsıcı, ne de Einstein gibi "arabaya tek başına koşulan at"tı.
Bohr çalışma yaşamında sergilediği istenç gücünün yanısıra neşe ve mizahıyla gönülleri fethetmesini biliyordu. Bir keresinde tartıştıkları bir teori üzerindeki sözlerini şöyle bağlamıştı: "Bu teorinin çılgınca bir şey olduğunu biliyoruz. Ama ayrıldığımız nokta, teorinin, doğru olması için yeterince çılgınca olup olmadığıdır."
Danimarka baştacı ettiği bu insanla ne denli övünse yeridir.
Galileo Uzay Aracı « Uzay Araştırmaları
Jüpiter, Güneş Sistemi'ndeki en büyük gezegendir. Hacmi, Dünya'nın hacminin yaklaşık 1300 katıdır. Kütlesi, sistemdeki öteki sekiz gezegen, onların uyduları ve asteroidlerin toplamından daha fazladır. Zaten, "Güneş Sistemi, Güneş, Jüpiter ve çeşitli enkazlardan oluşur" diyenler de vardır.
Bu dev gezegene yönelik kapsamlı ilk araştırma projesi Galileo'dur. Bu projede, Galileo adlı uzay aracının Jüpiter'e gönderilmesi, gezegeni ve uydularını incelemesi, beraberinde götürdüğü sondayı Jüpiter'e bırakması planlanmıştı.
Galileo 1986'da fırlatılacaktı ama o yılın ocak ayında, uzay mekiği Challenger faciası oldu. Bu olay, NASA'nın planladığı birçok proje gibi, Galileo Projesi'nde de kimi değişikliklere yol açtı. Her şeyden önce fırlatma tarihi 3 yıl ileri atıldı. Galileo'yu Jüpiter'e götürecek roket sistemi değiştirildi; daha güvenli ama daha az güçlü katı yakıt roketleri kullanıldı.
Böyle olunca yolculuk süresi iki yıldan altı yıla çıktı. Bu değişiklik nedeniyle, 18 Ekim 1989'da fırlatılan Galileo, doğrudan Jüpiter'e değil de önce Venüs'e yöneldi. Venüs'ün kütleçekim etkisinden yararlandıktan sonra Dünya'ya doğru gitmeye başladı. İki kez de Dünya'nın kütleçekim etkisinden yararlandı. Bu manevralarla yeteri kadar hız kazanan uzay aracı Jüpiter'e yöneldi.
Galileo, 1995'ten bu yana Jüpiter'i ve uydularını inceliyor. Bu incelemelerde, bilim adamları için çok şaşırtıcı ve umut verici veriler toplandı. Galileo'nun beraberinde götürdüğü küçük uzay sondası, Jüpiter'e bırakıldı. Gezegen'e düşen sonda, yüksek basınca uzun süre dayanamadı ama çalıştığı süre boyunca Gezegen'in yapısına ilişkin çok değerli bilgiler gönderdi. Örneğin Jüpiter'de Dünya'dakilerden yüzlerce kez daha şiddetli fırtınaların olduğu anlaşıldı.
Galileo da yalnızca Gezegen'in çevresinde dolanıp, ona yönelik bilgiler toplamakla kalmadı; uyduları da inceledi. Örneğin Güneş Sistemi'nin en aktif cismi Io'nun birçok fotoğrafını çekti, sıcaklık ölçümleri yaptı. Bu ölçümler sayesinde Io'daki aktif yanardağların Dünya'dakilerden daha sıcak olduğu ortaya çıktı. Bu da, uydu yüzeyinin altındaki lav tabakasının magnezyum açısından zengin olduğunu gösteriyor.
Bir başka uyduyu, Europa'yı, inceleyen Galileo, orada da şaşırtıcı gerçeklerle karşılaştı. Jüpiter'in bu büyük uydusunda Dünya'daki bütün suların toplamından daha çok su vardı. Bilim adamları, donmuş yüzeyin altında tuzlu okyanusların bulunabileceği ve belki de oralarda yaşamın ortaya çıkmış olabileceğini düşünüyorlar.
Galileo'nun incelemeleri, Callisto'da da yüzeyin altında tuzlu su okyanusları olabileceğini düşündürüyor. Uzay aracının bir başka keşfi de Güneş Sistemi'ndeki en büyük uydu olan Ganymede'nin kendi manyetik alanının bulunması.
Böyle değerli bilgiler gönderen Galileo, bir buçuk milyar dolara mal olmuştu. Görev süresi de iki yıldı. Bu süre iki yıl uzatıldı. Bu süre doldu ancak NASA yetkilileri, yeteri yakıtı bulunan ve içindeki bilimsel aygıtları sağlam Galileo'ya, 2002'ye değin sürecek yeni görevler verdiler. Bu görevleri de yerine getirdikten sonra, Galileo'nun düşürülmesi planlanıyor.
Uzay aracı için böyle bir sonun düşünülmesinin nedeni, Galileo'nun bozulup, yanlışlıkla Europa'ya düşmesini önlemek. Bilim adamları bu uyduda kimi yaşam biçimlerinin gelişmiş olabileceğini düşünüyorlar.
Dünya'dan ayrılmadan önce özel olarak bir temizleme işleminden geçmeyen Galileo, Dünya'ya özgü mikroorganizmalar taşıyor olabilir. Galileo'nun yanlışlıkla Europa'ya düşmesi de bu mikroorganizmaların orada çoğalmasına ve Europa'nın özgün ekosisteminin bozulmasına yolaçabilir. Bu nedenle görev süresi 2002'de dolacak Galileo'nun, doğrudan Jüpiter'e ya da Io'ya düşürülmesi planlanıyor.
Çamur Seli « Doğa
Çamur akıntıları, bunlar, normal akışa en yakın olan kütle hareketleridir. Su ile doygun hale gelmiş olan maddeler oldukça hızlı bir şekilde ve vadileri izleyerek hareket ederler. Çamur akıntıları, yarı kurak ve kurak bölgelerde çok görülür ve bu sahalarda topografyayı şekillendiren etkenlerden biri olarak rol oynar.
Yamaçların dik olması, ıslanınca kayganlaşan formasyonların, özellikle killi maddelerin varlıkları, sağanak halinde şiddetli yağışlar ve sonuçta bitki örtüsünün azlığı çamur akıntılarının oluşmasını kolaylaştıran başlıca koşullardır.
Bu şekilde harekete geçen kütleler, aslında çamurdan oluşmakla birlikte, birkaç ton ağırlığında kayaları da beraberinde sürükleyebilirler. Kurak ve yarı kurak bölgelerde dağların eteklerinde oluşum sahalarından çok uzaklara kadar sürüklenmiş bağımsız iri blokların (erratik bloklar) çamur akıntıları ile buralara taşınmış olmasını bir olasılık olarak hatırlamak gerekir.
Çamur akıntısının cephesi, ileriye doğru hareketi sırasında önüne çıkan büyük küçük taşları ve blokları toplar; bir süre sonra kaya parçalarından ve çamurdan oluşan sulu bir hamur halini alır. Fakat ilerledikçe, yeni yeni maddelerin bu hamura katılması sonucunda giderek daha kıvamlı bir hal kazanır ve sonuçta hareket özelliğini kaybederek durur.
Katılaşan ön kısımda hareketin durması, geride henüz sıvı halde olan çamur kütlesinde bir takım hareketlere ve dalgalanma şekillerine neden olur. Çamur akıntılarının sürükleme kuvvetleri çok fazladır. Bunlar bir çok yapıları temellerinden sökebilir; yolları, tarlaları ve yerleşmeleri yıkabilirler.
Çamur akıntılarının yarı kurak ve kurak bölgelerde çok yaygın bir kütle hareketi şekli olduğu yukarıda açıklanmıştır. Bunlar Akdeniz Bölgesinde de görülür ve örneğin İtalya’da Frana adı altında tanınır. Ülkemizde 13 Temmuz 1995’te o günkü yağışın 28.2 mm’yi Temmuz ayı toplamının 88.8 mm’yi bulduğu, Beşparmak Dağının kuzey eteğinde kurulu olan Senirkent’te beş ayrı koldan meydana gelen çamur akıntısı neticesi 74 kişi hayatını kaybetmiştir.
Olay günü şiddetli yağışlarla özellikle yamaçlardaki kayalıkların önünde yer alan bol miktarda kil, döküntü malzeme, Senirkent konisinin malzemesi ve zirve kesimlerindeki moren depolarının harekete geçmesi ile yamaçların sahip olduğu kuvvetli eğim (60°-65°) ve kısa mesafede yükselti değerlerinin artışı, ayrıca var olan Karaağaçların kesilmiş olması gibi bitki örtüsünün zayıflığı bu sellenme hareketi ile çamur akıntısında etkili olmuştur.
