ATOMUN DİĞER UCU :
ELEKTRONLAR
|
Elektronlar tıpkı dünyanın güneş
çevresinde dönerken, aynı zamanda kendi çevresinde dönmesi
gibi, atom çekirdeğinin çevresinde dönen parçacıklardır.
Aynı, gezegenlerde olduğu gibi bu dönüş, bizim yörünge adını
verdiğimiz yollarda, çok büyük bir düzen içinde ve hiç
durmaksızın gerçekleşir. Fakat dünyayla güneşin büyüklükleri
arasındaki oran ile atomun içindeki oran çok farklıdır. Eğer
elektronların büyüklüğü ile dünyanın büyüklüğü arasında bir
kıyas yapmak gerekirse, bir atomu dünya kadar büyütsek,
elektron sadece bir elma boyutuna gelecektir.
En güçlü mikroskopların bile göremeyeceği kadar
küçük bir alanda dönüp-duran onlarca elektron,
atomun içinde çok karışık bir trafik yaratır.
Burada dikkat çeken en önemli nokta, çekirdeği
elektrik yükünden oluşan bir zırh gibi kuşatan bu
elektronların atomun içinde en ufak bir kazaya yol
açmamalarıdır. Üstelik atomun içinde yaşanacak en
ufak bir kaza atom için felaket olabilir. Ama
böyle bir kaza asla gerçekleşmez; tüm işleyiş
mükemmel bir düzen ve kusursuz bir sistem içinde
devam eder. Çekirdeğin çevresinde saniyede 1.000
km. gibi akıl almaz bir hızla hiç durmadan dönen
elektronlar, birbirleriyle bir kez bile
çarpışmazlar. Birbirlerinden herhangi bir farkları
bulunmayan bu elektronların farklı farklı
yörüngelerde bulunmaları, son derece şaşırtıcıdır
ve "bilinçli bir tasarım"ın ürünü olduğu
apaçıktır. Kütleleri ve hızları birbirlerinden
farklı olsaydı çekirdeğin etrafında farklı
yörüngelere dizilmeleri doğal karşılanabilirdi.
Nitekim Güneş Sistemimiz'deki gezegenlerin
dizilişi bu mantıktadır.
|
Yukarıdaki resimde elektronların dalga
hareketine göre çizdikleri dört farklı yörünge
tipi gösterilmektedir. Elektronlar parçacık
özelliğine göre de gezegenlerin Güneş'in
çevresinde dönmeleri gibi yörüngeler çizirler.
Fakat elektronların sahip oldukları bu farklı
hareketler, onların tam olarak tanımlanmasını
engellemektedir.
|
|
Yani birbirinden kütle ve hız
olarak tamamen farklı olan gezegenler, doğal olarak Güneş'in
etrafında farklı yörüngelere yerleşmişlerdir. Ama atomdaki
elektronların durumu bu gezegenlerden tamamen farklıdır.
Tıpatıp birbirlerinin benzeri olan elektronların niçin
çekirdek etrafında farklı yörüngelere sahip oldukları, bu
yörüngeleri nasıl şaşmadan takip ettikleri, akıl almaz
küçüklükteki boyutlarda akıl almaz büyüklükteki süratleriyle
nasıl çarpışmadıkları soruları bizleri tek bir noktaya
götürür. Bu eşsiz düzen ve hassas dengede karşımıza çıkan
tek gerçek evrene ait bilincin kusursuz düzenlemesidir:
Elektronlar, nötron ve protonların
neredeyse ikibinde biri kadar ufak parçacıklardır. Bir
atomda, protonlarla eşit sayıda elektron bulunur ve her
elektron her bir protonun taşıdığı artı (+) yüke eşit
değerde eksi (-) yük taşır. Çekirdekteki toplam artı (+) yük
ile elektronların toplam eksi (-) yükü birbirini dengeler ve
atom nötr olur.
Elektronların, taşıdıkları elektrik yükü
itibariyle bazı fizik kurallarına uymaları gerekir. Bu fizik
kuralları "aynı elektrik yüklerinin birbirini itmesi ve zıt
yüklerin birbirlerini çekmesi"dir.
İlk olarak, normal koşullarda hepsi eksi
yüklü olan elektronların bu kurala uyup birbirlerini
itmeleri ve çekirdeğin etrafından dağılıp-gitmeleri gerekir.
Ancak durum böyle olmaz. Eğer, elektronlar çekirdeğin
etrafından dağılsaydı, tüm evren boşlukta dolaşan, proton,
nötron ve elektronlardan ibaret olurdu. İkinci olarak; artı
yüke sahip olduğu için çekirdeğin, eksi yüklü elektronları
kendine çekmesi ve elektronların da çekirdeğe yapışmaları
gerekirdi. Böyle bir durumda da çekirdek bütün elektronları
çeker ve atom kendi içine çökerdi.
Ancak bu olumsuzlukların hiçbiri olmaz.
Elektronların az önce belirttiğimiz (1.000 km/s) olağanüstü
kaçış hızları, bunların birbirlerine uyguladıkları itici
kuvvet ve çekirdeğin elektronlara uyguladığı çekim kuvveti o
kadar hassas değerler üzerine kurulmuştur ki, bu üç zıt
etken birbirini mükemmel bir şekilde dengeler. Sonuçta
atomdaki bu muazzam sistem dağılıp parçalanmadan sürüp
gider. Atoma etki eden bu kuvvetlerden tek bir tanesinin,
olması gerekenden biraz daha fazla veya biraz daha az olması
atomun hiçbir zaman var olmamasına neden olurdu.
Bu etkenlerin yanı sıra, çekirdekteki
protonları ve nötronları birbirine bağlayan nükleer
kuvvetler olmasaydı, eşit yüke sahip olan protonlar değil
kenetlenmek, birbirlerine yaklaşamayacaklardı bile. Aynı
şekilde nötronlar da çekirdeğe hiçbir şekilde
bağlanamayacaklardı. Bunun sonucunda çekirdek, dolayısıyla
atom diye bir şey olmayacaktı.
Bütün bu ince hesaplar, tek bir atomun
bile başıboş olmayıp, bizim henüz anlamakta güçlük
çektiğimiz evrensel bir zekanın kusursuz denetiminde hareket
ettiğinin bir göstergesidir. Aksi takdirde içinde
yaşadığımız evrenin daha başlamadan sonunun gelmesi
kaçınılmaz olurdu. Daha başlangıç anında bu süreç tersine
döner, evren oluşamazdı. Ancak her şeyin Yansıtıcısı, sonsuz
güç ve ilim sahibi olan evrenin bilinci, evrendeki tüm
dengeler gibi, atomun içinde de çok hassas dengeler
kurmuştur ve bu sayede atom, mükemmel bir düzen ile
varlığını sürdürmektedir.
Madde ve enerjiye ait bu doğal zeka
gücünün yarattığı bu denge, bilim adamları tarafından yıllar
boyunca araştırılarak çözülmeye çalışılmış ve sonunda
gözlenen olaylara sadece çeşitli isimler takılmıştır:
"elektromanyetik kuvvet", "güçlü nükleer kuvvet", "zayıf
nükleer kuvvet", "kütlesel çekim kuvveti"… Ancak, kimse
"Neden?" sorusu üzerinde düşünmemiştir. Örneğin, neden bu
kuvvetler belirli şiddetlere, belirli kurallara göre hareket
ederler? Neden bu kuvvetlerin etkili oldukları alanlar,
takip ettikleri kurallar ve bu kuvvetlerin şiddetleri büyük
bir uyum içindedir?
Bütün bu sorular karşısında bilim
adamları çaresiz kalmışlardır. Çünkü yapabildikleri sadece
olayların hangi sırayla geliştiğini tahmin etmektir. Fakat
yaptıkları araştırmaların sonucunda tartışmasız bir gerçek
ortaya çıkmıştır. Evrenin her yerinde tek bir atomu dahi
başıboş bırakmayan bir akıl ve irade sahibinin müdahalesi
görülür. Bu şekilde bütün kuvvetleri bir uyum içinde bir
arada tutan tek bir güç vardır, o da gücün ve kudretin
tümünü kendisinde barındıran evrensel bir zekadır.
Bugüne kadar hiçbir bilim adamı
atomdaki, dolayısıyla evrendeki kuvvetlerin sebebini,
kaynağını ve niçin belli durumlarda belli kuvvetlerin ortaya
çıktığını izah edememiştir. Bilimin yaptığı sadece
gerçekleri gözlemlemek ve bunları ölçüp birer "isim"
takmaktır.
|
ELEKTRONLAR
İNSANLARIN HİZMETİNDE
Elektrik, hayatımızın en önemli parçalarından
biridir. Onsuz hiçbir şey yapamıyoruz. Yemek
yerken, televizyon seyrederken, yolda giderken,
temizlik yaparken tüm hayatımız elektrikle iç
içe...
Bir düğmeye basıyoruz çevremiz aydınlanıyor, bir
düğmeye basıyoruz tüm elektrikle aletler çalışmaya
başlıyor. İşte elektriğin hayatımızın her anında
kullandığımız bu haline elektrik akımı deniyor.
Burada söz konusu olan akımı sağlayanlar ise
elektronlar. Elektrik (-) negatif yük sahibi
elektronların ve iyonların hareketi sonucu oluşan
yük akımıdır. Günlük hayatta kullandığımız
televizyon, buzdolabı gibi aletler 1-2 amper
elektrik çeker. Peki bu ölçü neyi ifade
etmektedir?
Saniyede 1 Amper'lik akım demek, bir kesitten
saniyede 6 milyon kere milyar elektron geçişi
demektir. Yıldırımda ise bu sayı 1 milyon kat daha
fazladır.
|
|
Bu tür "isim takmalar" bilim dünyasında
büyük buluşlar olarak değerlendirilir. Halbuki, bilim
adamları evrende yeni bir denge oluşturmaya, yeni bir sistem
kurmaya değil, sadece evrende var olan mevcut dengeyi
kavramaya-çözmeye çalışmaktadırlar. Yapılan şey de
çoğunlukla, evrene ait bilinmeyen bu zekanın evrendeki
sayısız yaratılış harikasından birini bir ucundan
gözlemleyip buna bir isim vermekten ibarettir. Evrenin temel
bilincinden doğan bu üstün sistemi veya yapıyı tespit
eden bir bilim adamı çeşitli bilimsel ödüllere layık
görülür, yüceltilir, insanlar ona hayranlık duyarlar. Bu
durumda asıl yüceltilmesi gereken hiç şüphesiz o yapıyı
kendi içinde, akıl almaz derece hassas dengeler ve karmaşık
hesaplarla donatan ve bunun gibi daha sayısız, olağanüstü
harikaları yaratan, evrenin bilincidir.
HIZLANDIRILAN PARÇACIKLAR
Hızlandırıcılar ve Çarpıştırıcılar
Maddenin temel yapı
taşı olan parçacıkları araştırmak, atomdan
milyonlarca defa daha küçük parçacıkları incelemekle
mümkündür. Bu çok küçük parçacıkları incelemek ise
ancak çok küçük ve karmaşık parçacık fiziği deney
düzenekleriyle gerçekleşitirilebilir. Çok karmaşık
deneyler ise, çok yönlü bilgisayar kullanımı ile
kontrol edilebilir.
Yüksek enerji
parçacık fiziği maddenin temelinde bulunan yapı
taşlarını ve bunların birbirleri arasındaki
etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Son
yıllarda ileri teknoloji olanakları kullanan
deneysel çalışmalar sayesinde maddenin yapısı
hakkındaki bilgilerimiz hızla gelişmektedir.
Parçacık fiziğinin araştırmaları kilometrelerce
uzunluktaki parçacık hızlandırıcı laboratuarlarında
yapılır. Parçacık hızlandırıcılarından yüklü
parçacıklardan, çoğunlukla proton ve elektronlar,
elektromanyetik alan içinde hızlandırılır ve
yönlendirilir. Hızlandırılan parçacıklar ya sabit
hedefler ile ya da birbirleri ile çarpıştırılır. Bu
çarpışmalar sonucunda ortaya çıkan parçacıkların
incelenmesi çeşitli detektör sistemleri ile
gerçekleştirilir.
1950’li
yıllardan başlayarak hızla gelişen hızlandırıcı ve
detektör teknolojileri sayesinde çok yüksek enerjili
çarpışmalar gerçekleştirmiş ve bu çarpışmaların
gelişmiş detektör sistemlerinde incelenmesi ile
maddenin temeli diyebildiğimiz proton ve nötronların
kuark ismini verdiğimiz parçacıklardan oluşan bir
alt yapısı olduğu anlaşılmıştır. Ulaşılan yüksek
enerjilerde yapılan ölçümler protonun yarıçapının
yüzde biri kadar olan uzaklıklarda maddenin yapısını
araştırma olanağı sağlamıştır. Hızlandırıcı
laboratuarları, kurulmaları ve çalıştırılmalarının
çok masraflı oluşları nedeniyle dünyada sayılı
birkaç merkezde de bulunmaktadır. En önemlileri Cern
(Cenevre), DESY (Hamburg), Fermilab-FNAL (Chicago)
ve SLC (California) olarak sayılabilir. Yüksek
enerji fizikçileri bu merkezlerde büyük gruplar
halinde deneysel çalışmalara katılmakta ve atomun
sırlarını araştırmaktadırlar. Bu laboratuarlardan
SLC’nin uzunluğu 3 km. CERN’in uzunluğu ise 27
km.dir. Ama devlik yarışında birincilik, ABD’nin
Texas eyaletinin merkezinde kurulmakta ve çember
çapı 85 kilometreyi bulacak olan Amerikan projesi
SSC’ya aittir... Söz konusu makinelerin maliyet de (SSC
için bu rakam toplam 6 milyar dolardır) boyutlarıyla
birlikte doğal olarak artmaktadır.
CERN parçacık fiziği laboratuarı yer 100 metre
altında ve 27 kilometre uzunluğunda inşa edilmiştir.
Parçacıklar bu uzun tünelde önce hızlanıp, daha
sonra birbirleriyle çarpıştırılırlar.
CERN parçacık fiziği
laboratuarı İsviçre-Fransa sınırında kurulmuş, 19
Avrupa ülkesinin üyeliği ile oluşan uluslar arası
nitelikte bir araştırma merkezidir. Türkiye’ni de
gözlemci statüsünde bulunduğu bu laboratuarın temel
araştırma konusu maddenin temel yapısı ve bu yapıyı
oluşturan temel parçacıklardır. 3000’e yakın
fizikçi, mühendis, teknisyen ve idari personelin
çalıştığı laboratuarda 6000’in üstünde üye fizikçi
laboratuara gelerek çalışmalar yapabilmektedir.
|
|
Elektronların Yörüngesi
En güçlü
mikroskopların bile göremeyeceği kadar küçük bir alanda
dönüp duran onlarca elektron, daha önce de belirtildiği
gibi atomun içinde son derece karışık bir trafik
yaratırlar. Ancak bu trafik, en sistemli şehir
trafiğiyle bile kıyas edilemeyecek kadar düzenlidir ve
elektronlar hiçbir şekilde birbirleriyle çarpışmazlar.
Çünkü elektronların her birinin ayrı bir yörüngesi
vardır ve bu yörüngeler hiçbir zaman birbiriyle
çakışmaz.
Atom çekirdeğinin çevresinde 7 tane
yörünge vardır. Asla değişmeyen bu 7 yörüngedeki
elektron sayısı da bir matematiksel formülle
belirlenmiştir: 2n2. Atomların tüm
yörüngelerinde bulunabilecek en fazla elektron sayısı
işte bu formülle sabitlenmiştir (formüldeki "n" harfi,
yörünge numarasını belirtir).
Evreni oluşturan sınırsız sayıdaki
atomun elektron yörüngelerinin asla şaşmadan 2n2
formülüne uyarak belirli bir sayıda kalmaları bir
düzenin göstergesidir. Elektronlar inanılmaz hızlarda
hareket etmelerine rağmen, atomun içinde herhangi bir
kargaşanın çıkmaması da yine bu eşsiz düzenin bir
devamıdır. Bu, tesadüflerin asla açıklayamayacağı bir
düzendir. |
|
|
Elektronlar atomun içinde son
derece karmaşık bir yörünge izlerler. Bu küçük
alanda şehir trafiğinden çok daha kalabalık bir
ortam oluşmasına rağmen, en ufak bir düzensizlik
yaşanmaz. |
|
Doğa kendi içinde her şeyi kusursuz bir ölçü, hesap ve
düzen içinde yaratandır. Bu ölçü ve hesap, atomun en küçük
parçacığından uzaydaki devasa gök cisimlerine, güneş
sistemlerine, galaksilere kadar, bunların arasındakiler de
dahil, bütün varlıklar alemini içine alır. Bu da evrene ait
bizim henüz keşfedemediğimiz bir temel bilincin sonsuz
gücünün, ilminin, sanatının ve hikmetinin bir sonucudur. Bu
evrensel zeka gücü, yarattığı varlıklardaki ve sistemlerdeki
mükemmel ölçü, düzen, denge ve hesaplarla bu sıfatlarını
insanlara tanıtır. Sonsuz kudretini gözler önüne serer. İşte
bütün bilimsel araştırmaların, hesaplamaların insanı
ulaştırması gereken asıl gerçek budur.
Daha
önce de üzerinde durduğumuz gibi, bir atomun çok büyük bir
bölümü boşluktan oluşmaktadır. Burada her insanın aklına
aynı soru gelir: Böyle büyük bir boşluk neden vardır? Şimdi
şöyle düşünelim: Atom, en basit anlatımla içinde bir
çekirdek ve onun çevresinde dönen elektronlardan
oluşmaktadır. Çekirdekle elektronlar arasında başka hiçbir
şey yoktur. Bu, "hiçbir şey olmayan" mikroskobik büyüklük,
aslında atom ölçeğine göre çok geniştir. Bu genişliği şöyle
örneklendirebiliriz: Çapı 1 cm. olan küçük bir bilya,
çekirdeğe en yakın elektronu temsil ederse, çekirdek bu
bilyadan 1 km. ötede bulunacaktır.
Bu büyüklüğün
kafamızda daha iyi canlanabilmesi için şöyle bir örnek
verebiliriz:
"Temel parçacıklar arasında çok
büyük bir boşluk egemendir. Eğer bir oksijen çekirdeğinin
protonunu şu önümdeki masanın üstünde duran bir toplu
iğnenin başı gibi düşünürsem, o zaman çevresinde dönen
elektron Hollanda, Almanya ve İspanya'dan geçen bir çember
çizer. (Bu satırların yazarı Fransa'da yaşamaktadır.) Onun
için, bedenimi oluşturan tüm atomlar birbirlerine değecek
kadar bir araya gelseydi, artık beni göremezdiniz. Zaten,
artık beni çıplak gözle hiçbir zaman gözlemleyemezdiniz:
Neredeyse milimetrenin birkaç binde biri boyutunda ufacık
bir toz kadar olurdum."
İşte bu noktada evrende bilinen en
büyük mekanla, en küçük mekan arasında bir benzerlik ortaya
çıktığını fark ederiz. Öyle ki, gözlerimizi yıldızlara
çevirirsek, orada da atomdakine benzer bir boşlukla
karşılaşırız. Yıldızlar arasında da, galaksiler arasında da
milyarlarca kilometrelik boşluklar mevcuttur. Ama bu
boşlukların her ikisinde de insan aklını zorlayan, anlama
kapasitesini aşan bir düzen hakimdir.
Proton ve Nötronlar
1932 yılına dek,
çekirdeğin proton ve elektronlardan oluştuğu sanılıyordu.
Çekirdeğin içinde protonla beraber elektronların değil
=olduğu ancak o tarihte keşfedilebildi. (Ünlü bilim adamı
Chadwick 1932 yılında çekirdeğin içinde nötronun varlığını
ispatladı ve bu keşfiyle Nobel ödülü kazandı.) İşte
insanoğlunun atomun gerçek yapısıyla tanışması bu kadar
yakın tarihte gerçekleşti.
Atom çekirdeğinin
ne kadar küçük boyutta olduğundan daha önce bahsetmiştik.
Atom çekirdeğinin içine sığabilen bir protonun büyüklüğü ise
10-15 metredir.
Bu kadar küçük bir
parçacığın insan hayatında pek bir önemi olamayacağını
düşünebilirsiniz. Ancak, insan aklının kavramakta çok zorluk
çektiği bir küçüklükte olan bu parçacıklar aslında
çevrenizde gördüğünüz her şeyin temelini oluşturur.
Evrendeki
Çeşitliliğin Kaynağı
Şu ana kadar tespit edilebilmiş 109
tane element vardır. Tüm evren, dünyamız, canlı-cansız bütün
varlıklar, bu 109 elementin çeşitli biçimlerde
birleşmeleriyle oluşmuştur. Buraya kadar tüm elementlerin
birbirinin benzeri atomlardan oluştuğunu gördük; atomlar da
birbirinin aynı parçacıklardan oluşuyordu. Peki madem
elementleri oluşturan bütün atomlar aynı parçacıklardan
oluşuyor, o halde elementleri farklı kılan, sınırsız
çeşitlilikte maddeyi oluşturan nedir?
|
1-
titanyum
2- sarı safir
3- pirit
4- topaz
5- mavi safir
6- kalsit
|
7- bakır
8- alçı taşı
9- flüorit
10- topaz
11- talk
12- demir
|
13-
zımpara taşı
14- kömür
15- galen
16- quart
17- barit sülfüt
18- feldispat
|
19- elmas
20- apatit
21- altın
22- feldispat
23- kaya tuzu
24- quartz
|
Elementlerin temelde birbirlerinden farklı kılan şey
atomlarının çekirdeklerindeki proton sayılarıdır.
Burada görülen maddeleri birbirinden bu denli
değişik kılan işte bu farklılıktır.
|
|
Elementleri temelde
birbirlerinden farklı kılan şey, atomlarının
çekirdeklerindeki proton sayılarıdır. En hafif element olan
hidrojen atomunda bir proton, ikinci en hafif element olan
helyum atomunda iki proton, altın atomunda 79 proton,
oksijen atomunda 8 proton, demir atomunda 26 proton vardır.
İşte altını demirden, demiri oksijenden ayıran özellik,
yalnızca atomlarının proton sayılarındaki bu farklılıktır.
Soluduğumuz hava, vücudumuz, herhangi bir bitki veya bir
hayvan ya da uzaydaki bir gezegen, canlı-cansız, acı-tatlı,
katı-sıvı her şey... Bunların hepsi sonuçta
proton-nötron-elektronlardan meydana gelirler.
ATOMİK BAĞLAR ve UYUMLULUĞU
Atomları ve molekülleri bir arada tutan
çeşitli kimyasal bağlar vardır. Bu bağlar iyonik, kovalent
ve zayıf bağlar olarak üçe ayrılır. Bunlardan kovalent
bağlar, proteinlerin yapı taşı olan amino asitlerdeki
atomları bir arada tutarlar. Zayıf bağlar ise amino asit
zincirini, katlanarak aldığı özel üç boyutlu biçimde sabit
tutarlar . Yani eğer zayıf bağlar olmasa, amino asitlerin
bir araya gelmesiyle oluşan proteinlerin üç boyutlu
fonksiyonel biçimlerini almaları imkansızdır. Proteinlerin
olmadığı bir ortamda ise canlılıktan söz edilemez.
iki su molekülü ve aralarındaki hidrojen bağları
İşin ilginç yanı ise, hem kovalent bağların hem de zayıf
bağların ihtiyaç duydukları ısı aralığının yeryüzünde hüküm
süren ısı aralığı oluşudur. Oysa zayıf bağlar ile kovalent
bağların yapıları ve özellikleri birbirinden tamamen
farklıdır, aynı ısıya ihtiyaç duymalarını gerektiren hiçbir
doğal sebep yoktur.
Buna rağmen her iki kimyasal bağ da, ancak yeryüzündeki dar
ısı aralığı içinde kurulabilir. Eğer kovalent bağlar ile
zayıf bağlar farklı ısı aralıklarında işleselerdi,
canlılardaki protein oluşumu yine imkansız hale gelirdi.
Çünkü proteinlerin oluşumu bu iki kimyasal bağın da aynı
anda birlikte kurulmasına bağlıdır. Yani amino asit
dizilimini sağlayan kovalent bağların kurulabildiği ısı
aralığı, zayıf bağlar için uygun olmasa, protein üç boyutlu
son şeklini alamaz, anlamsız ve etkisiz bir zincir olarak
kalırdı. Aynı şekilde, zayıf bağların kurulabildiği bir
ısıda kovalent bağlar kurulamasa amino asitler
birleşemeyeceği için daha ortaya bir protein zinciri bile
çıkamazdı.
Bu bilgiler bize, yaşamın temel malzemesi olan atom ile
yaşamın barınağı olan Dünya gezegeninin koşulları arasında
çok büyük bir uyum olduğunu göstermektedir. Prof. Michael
Denton, Nature's Destiny (Doğanın Kaderi) adlı kitabında bu
gerçeği şöyle vurgular:
Evrendeki dev ısı yelpazesi içinde, tek ve daracık birısı
aralığı vardır ki; bu aralıkta 1) sıvı suya, 2)
metastabilite özelliğine sahip çok bol ve farklı organik
bileşiklere ve 3) kompleks moleküllerin üç boyutlu
şekillerini kararlı kılan zayıf bağlara sahibiz.
Denton'un da belirttiği gibi, canlılık için gereken her
türlü fiziksel ve kimyasal bağlar, birlikte ve etkili olarak
ancak tek bir ısı aralığı içinde işleyebilirler. Bu daracık
ısı aralığı ise, az önce belirttiğimiz gibi, bilinen bütün
gök cisimleri arasında sadece Dünya'da vardır.
FİZİKSEL VARLIĞIN SINIRI :
KUARKLAR
|
|
Atomun çekirdeğindeki proton ve nötronlar kuark adı
verilen daha küçük parçacıkların biraraya gelmesiyle
oluşurlar. |
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.
"Parçacık Fiziği"
alanında hiç durmadan parçacıklar dünyasını aydınlatmak için
araştırmalar yapılmaktadır. Fakat insanoğlu, sahip olduğu
akıl, bilinç ve bilgiye rağmen kendisiyle birlikte her şeyi
oluşturan özü ancak yeni yeni keşfedebilmektedir. Üstelik bu
özün içine girdikçe konu daha da detaylanmakta, insan kuark
ismini verdiği parçacığın 10-18 m.lik sınırında
takılmaktadır. Peki bu sınırın da altında ne vardır?
|
Atomun yapısından kurak'ın yapısına: Modern
hızlandırıcılar kullanılarak, atomu oluşturan en
küçük parçacıkları incelemek mümkündür. Üstteki
resim bu ilişkiyi boyutuna göre gösteriyor.
|
Bugün bilim adamları bu konu ile
ilgili çeşitli tezler öne sürerler, ama yukarıda da
belirttiğimiz gibi bu sınır fiziksel evrenin son
noktasıdır. Bunun altında bulunacak olan her şey
madde ile değil, ancak enerji ile ifade edilebilir.
Asıl önemli olan nokta ise, insanın tüm teknolojik
imkanlarına rağmen yeni keşfedebildiği bir mekanda
çok büyük dengelerin, fizik kanunlarının zaten bir
saat gibi işliyor olmasıdır. Üstelik bu mekan
evrendeki tüm maddenin ve insanın da yapı taşını
oluşturan atomun içidir. İnsan ise kendi
vücudundaki organlarda, sistemlerde her saniye
işleyen bu kusursuz mekanizmadan yeni yeni haberdar
olmaya başlamıştır. Bunları oluşturan hücrelerin
mekanizmalarını öğrenmesi ise ancak son birkaç on
yıla dayanır. Hücrenin temelindeki atomların,
atomların içindeki proton ve nötronların, ve
bunların da içindeki kuarkların mekanizmalarındaki
üstün yaratılış ise, inançlı olsun ya da olmasın
herkesi hayrete düşürecek bir mükemmelliktedir.
Burada asıl üzerinde düşünülmesi gereken konu ise,
tüm bu kusursuz mekanizmaların insan yaşamındaki her
saniye boyunca, insanın herhangi bir müdahalesi
olmadan, tamamen kontrolü dışında muntazam bir
şekilde çalışmasıdır.
|
|
Evrenin
yaratılışı, bundan bir asır önce, astronomların önemli bir
bölümü tarafından gözardı edilen bir kavramdı. Bunun nedeni
ise, 19. yüzyıldaki bilim anlayışının, evrenin sonsuzdan
beri var olduğu varsayımını benimsemesiydi. Evreni inceleyen
bilim adamlarının çoğu, zaten sonsuzdan beri var olan bir
maddeler bütünüyle karşı karşıya olduklarını sanıyor ve
evren için bir "yaratılış", yani başlangıç olduğunu
akıllarından bile geçirmiyorlardı.
Bu "sonsuzdan beri
var olan evren" fikri, Batı düşüncesine materyalist felsefe
ile birlikte girmişti. Eski Yunan'da gelişen bu felsefe,
maddeden başka bir varlık olmadığını savunuyor ve evrenin
sonsuzdan gelip sonsuza gittiğini öne sürüyordu. Aslında
materyalizm, Ortaçağ'da Kilise'nin hakim olduğu dönemde rafa
kaldırılmıştı. Ama Rönesans'tan sonra Batılı bilim ve fikir
adamlarının yeniden Eski Yunan kaynaklarına merak sarmaları
ile birlikte, materyalizm de yeniden kabul görmeye başladı.
Materyalist evren anlayışını Yeni Çağ'da ilk kez
savunan kişi ise, ünlü Alman düşünür Immanuel Kant
oldu. Kant, evrenin sonsuzdan beri var olduğunu ve bu
sonsuzluk içinde her olasılığın mümkün sayılması
gerektiğini öne sürdü. Kant'ın yolunu izleyenler,
sonsuz evren fikrini materyalizmle birlikte savunmaya
devam ettiler. 19. yüzyıla gelindiğinde ise, evrenin
bir başlangıcı, yani yaratılış anı olmadığı şeklindeki
iddia, geniş bir kabul görür hale gelmişti. Karl Marx,
Friedrich Engels gibi diyalektik materyalistlerin
şiddetle sahiplendikleri bu iddia, 20. yüzyıla da
taşındı. Söz konusu "sonsuz evren" fikri, her zaman
için modern bilim anlayışıyla içiçe oldu.
Alman felsefeci Immanuel Kant “sonsuz evren”
iddiasını Yeni Çağ’da ilk kez gündeme getiren kişiydi.
Ancak bilimsel bulgular Kant’ın bu iddiasını geçersiz
kıldı. Bu
iddiayı ısrarla sahiplenenlerden biri, 20. yüzyılın ilk
yarısında yazdığı kitaplarla materyalizmin ve Marksizm'in
ünlü bir savunucusu haline gelen Georges Politzer idi.
Politzer, Felsefenin Başlangıç İlkeleri adlı kitabında,
"sonsuz evren" modelinin geçerliliğine güvenerek yaratılışa
şöyle karşı çıkıyordu:
Evren yaratılmış bir şey değildir. Eğer yaratılmış
olsaydı, o takdirde, evrenin Tanrı tarafından belli bir
anda yaratılmış olması ve evrenin yoktan varedilmiş olması
gerekirdi. Yaratılışı kabul edebilmek için, her şeyden
önce, evrenin var olmadığı bir anın varlığını, sonra da,
hiçlikten (yokluktan) bir şeyin çıkmış olduğunu kabul
etmek gerekir. Bu ise bilimin kabul edemeyeceği bir
şeydir.
Politzer, yaratılışa karşı sonsuz evren fikrini savunurken,
bilimin kendi tarafında olduğunu sanıyordu. Oysa bilim, çok
geçmeden, Politzer'in "eğer öyle olsa, bir Yaratıcı
olduğunu kabul etmek gerekir" dediği gerçeği, yani evrenin
bir başlangıcı olduğu gerçeğini ispatladı.
1920'li yıllar, modern astronominin gelişimi açısından çok
önemli yıllardı. 1922'de Rus fizikçi Alexandre Friedmann,
Einstein'in genel görecelik kuramına göre evrenin durağan
bir yapıya sahip olmadığını ve en ufak bir etkileşimin
evrenin genişlemesine veya büzüşmesine yol açacağını
hesapladı. Friedmann'ın çözümünün önemini ilk fark eden kişi
ise Belçikalı astronom Georges Lemaitre oldu. Lemaitre, bu
çözümlere dayanarak evrenin bir başlangıcı olduğunu ve bu
başlangıçtan itibaren sürekli genişlediğini öngördü. Ayrıca,
bu başlangıç anından arta kalan radyasyonun da
saptanabileceğini belirtti.
Bu bilim adamlarının
teorik hesaplamaları o zaman çok ilgi çekmemişti. Ancak 1929
yılında gelen gözlemsel bir delil, bilim dünyasına bomba
gibi düşecekti. O yıl California Mount Wilson gözlemevinde,
Amerikalı astronom Edwin Hubble astronomi tarihinin en büyük
keşiflerinden birini yaptı. Hubble, kullandığı dev
teleskopla gökyüzünü incelerken, yıldızların uzaklıklarına
bağlı olarak kızıl renge doğru kayan bir ışık yaydıklarını
saptadı. Bu buluş, o zamana kadar kabul gören evren
anlayışını temelden sarsıyordu.
Çünkü bilinen fizik kurallarına göre, gözlemin yapıldığı
noktaya doğru hareket eden ışıkların tayfı mor yöne doğru,
gözlemin yapıldığı noktadan uzaklaşan ışıkların tayfı da
kızıl yöne doğru kayar. (Gözlemciden uzaklaşmakta olan bir
trenin düdük sesinin gittikçe incelmesi gibi.) Hubble'ın
gözlemi ise, bu kanuna göre, gökcisimlerinin bizden
uzaklaşmakta olduklarını gösteriyordu. Hubble, çok geçmeden
çok önemli bir şeyi daha buldu; yıldızlar ve galaksiler
sadece bizden değil, birbirlerinden de uzaklaşıyorlardı. Her
şeyin birbirinden uzaklaştığı bir evren karşısında
varılabilecek tek sonuç ise, evrenin "genişlemekte"
olduğuydu.
Edwin Hubble, dev teleskobuyla yaptığı gözlemlerde
evrenin genişlediğini fark etti. Hubble böylece
“sonsuz evren” efsanesini yıkacak Big Bang teorisinin
de ilk delilini bulmuş oluyordu.
Kısa bir zaman önce Georges Lemaitre
tarafından "kehanet" edilen bu gerçek, aslında yüzyılın
en büyük bilimadamı sayılan Albert Einstein tarafından
da daha önceden dile getirilmişti. Einstein 1915 yılında
ortaya koyduğu genel görecelik kuramıyla yaptığı
hesaplarda evrenin durağan olamayacağı sonucuna
varmıştı. Ancak bu buluş karşısında son derece şaşıran
Einstein bu "uygunsuz" sonucu ortadan kaldırmak için
denklemlerine "kozmolojik sabit" adını verdiği bir
faktör ilave etmişti. Çünkü o sıralar, astronomlar ona
evrenin statik olduğunu söylüyorlardı, o da kuramının bu
modele uymasını istemişti. Ancak sonradan bu kozmolojik
sabiti "kariyerinin en büyük hatası" olarak
tanımlayacaktı. Hubble'ın ortaya koyduğu evrenin
genişlediği gerçeği, kısa bir süre sonra yeni bir evren
modelini doğurdu. .Evren genişlediğine göre, zamanda
geriye doğru gidildiğinde çok daha küçük bir evren, daha
da geriye gittiğimizde "tek bir nokta" ortaya çıkıyordu.
Yapılan hesaplamalar, evrenin tüm
maddesini içinde barındıran bu "tek nokta"nın, korkunç
çekim gücü nedeniyle "sıfır hacme" sahip olacağını
gösterdi Evren, sıfır hacme sahip bu noktanın
patlamasıyla ortaya çıkmıştı. Bu patlamaya "Big Bang"
(Büyük Patlama) dendi ve bu teori de aynı isimle
bilindi. Big Bang'in gösterdiği önemli bir gerçek vardı:
Sıfır hacim "yokluk" anlamına geldiğine göre, evren
"yok" iken "var" hale gelmişti. Bu ise, evrenin bir
başlangıcı olduğu anlamına geliyor ve böylece
materyalizmin "evren sonsuzdan beri vardır" varsayımını
geçersiz kılıyordu. Fakat sonuç itibarıyla materyalist
düşünce yanlıştır denemeyeceği gibi dinsel
yaratılış düşünceside yanlış denemez. Henüz kuramsal
düşüncelerden öteye geçebilmiş değiliz.Ve daha derin
araştırmalar sonucunda bilim daha net bir varoluş
kuramına ulaşacaktır.
Dipnotlar |
Big bang |
Théma Larousse, Tematik
Ansiklopedi Bilim ve Teknoloji, Evren ve Dünya,
Matematik, Fizik, Kimya,Teknoloji, s. 300
|
Dipnotlar |
Atomun içindeki boşluk |
Taşkın Tuna, Uzayın
Ötesi, Boğaziçi Yayınları, 1995, s. 53
Jean
Guitton, Tanrı ve Bilim, Simavi Yayınları, 1993, s. 62
|
Dipnotlar |
Atomun diğer ucu elektronlar |
Taşkın Tuna, Uzayın Ötesi,
Boğaziçi Yayınları, 1995, s. 52
Stephen Hawking'in Evreni,
David Filkin, BBC Books, Aksoy Yayıncılık, s 142, 143
Not: Orijinal metin üstünde düzenleme yapılmıştır.
Alıntı:
http://www.evreninyaratilisi.com/html/temel_kuvvetler.html
|
|