Yapay Zeka İle Aramızdaki Fark

Yapay zeka kavramını az çok hepimiz duymuşuzdur. Yapay zeka denildiğinde aklımıza uçan robotlar, bizden daha zeki, Dünya savaşlarında başrol oynayan demirden yapılar gelir. Bir bakıma bu çağrışımlar doğrudur diyebiliriz.

Yapay zeka kavramının ilk duyuşta bir çoğumuza garip gelmesi olağandır. Çünkü ‘zeka’ olarak adlandırdığımız nitelik başlı başına soyut olmasına karşın bir de yanına yapay ekliyor ve ‘Yapay Zeka’ diyoruz. Peki tam olarak ‘Yapay Zeka’ kavramını nasıl tanımlarız?

Yapay Zeka, “insan zekasının bilgisayar tarafından taklit edilmesini sağlamaya yönelik metodlarla ilgilenen çalışma alanıdır” diyebiliriz. İnsan zekası dediğimiz zaman aslında insan beyninin, insani fonksiyonların taklit edilmesini de katabiliriz. Ortalama 1.5 kg. ağırlığında olan en önemli ve hayati organımız olan beynimiz, 60 yıllık ortalama bir ömürde saniyede 600 birimlik bilgiyi kaydeder. Bu rakam 60 yıl üzerinden değerlendirildiğinde ortaya korkunç büyüklükte bir rakam çıkar. Peki bu muazzam işleyişin taklidi nasıl yapılabilir?

Yapay Zeka kavramı ilk olarak 1956 yılında Dortmaouth Görüşmesi’nde ortaya atılmıştır. İnsan uzmanlığı ile yapay zeka uzmanlığını karşılaştıracak olursak genel anlamda; insan uzmanlığı yeni fikirler üretirken yapay uzmanlık sadece var olanı, kendisine ekleneni kullanabilir. Gözlem yapamaz ve insan uzmanlığının aksine sembolik verilerle çalışır.

Yapay zekadan, bizim yaptığımız günlük işleri en az bizim kadar iyi ve bağımsız biçimde yapmasını bekliyoruz (Fotoğraf Telif: http://www.chilloutpoint.com).

 

[1]Yapay Zeka Teknikleri ve Uygulamaları: YZ uygulamaları için aşağıdaki gibi bir liste yapılabilir.

  1. a) Bilgi tabanlı uzman sistem yaklaşımı
  2. b) Yapay sinir ağları yaklaşımı
  3. c) Bulanık mantık yaklaşımı

d) Geleneksel olmayan optimizasyon teknikleri

i) Genetik algoritma

ii) Tavlama benzetimi (Simulated annealing)

iii) Tabu arama

  1. iv) Hyprid algoritmalar
  2. e) Nesne tabanlı (Object-oriented) programlama
  3. f) Coğrafi bilgi sistemleri(GIS)
  4. g) Karar destek sistemlerinin gelişimi
  5. h) Yumuşak programlama (Soft computing )

Aslına bakılırsa YZ (Yapay Zeka) ilk olarak hayatımıza İngiliz Mantık ve Matematikçi olan Alan Turing ile girmiştir. Alan Turing, Mind adlı bir dergide “Computing Machientry and Intelligence” adını verdiği bir makale yayımlamıştır. Bu makalenin odak noktası makinelerin düşünüp düşünemeyeceğinin tartışılmasıdır. Turing, ‘makineler düşünemez’ fikrini savunan herkesi karşısında almıştır.

Turing Testi

Alan Turing, kendi adıyla alınan, bir bilgisayarın insan yetilerine ulaşıp ulaşamayacağını ölçmek için bir test geliştirilmiştir. Deneyde, biri yapay zeka olmak üzere 3 farklı kişi bulunur. Diğer iki kişiden biri deneye tabi tutulan insan, diğeri haberleştiği farklı bir insandır. Deneye tabi tutulan birey, iki farklı bilgisayarla hangisinin yapay zeka hangisinin insan olduğunu bilmeden haberleşir. Eğer bu durumda yapay zeka ve insan birbirinden ayırt edilebiliyorsa yapay zeka insan yetişine ulaşamamış, ayırt edilemiyorsa ulaşmış demektir.

Turing Testi Diagramı (Kaynak: www.wikipedia.com).

 

Şimdi ise günümüze gelelim ve ilgi  odağı olan yapay zeka yazılımlarını listeleyelim;

1) Apple Siri: Listemizin başında birçok insan tarafından kullanılan Siri var. Apple’ın ürettiği Siri, sorduğumuz tüm sorulara yanıt verebilecek düzeydedir.

2) Microsoft Cortana: Microsoft’un, Siri’den farklı olarak birkaç özellik ekleyerek oluşturduğu Cortana, nesneler ve yerler için belirlediğiniz takma isimleri öğrenebiliyor.

3) Google Now: Google, Cortana’nın algoritmasını karmaşıklaştırıyor ve devamlı sohbet edebiliyor düzeyde bize Google Now yazılımını sunuyor.

4) IBM Watson: Watson’un en gözde özelliği, verileri kullanarak teşhis gerçekleştirip tedavi sürecini belirleyebiliyor olmasıdır.

5) IPSoft Amelia: Amelia, diyalog kurduğu müşterilerinin ses tonlarından duygu durumlarını anlayabilecek düzeyde geliştirilmiştir.

Buraya kadar yapay zekanın ne olduğunu, nasıl kullanıldığını, ve günümüze nereden geldiğini konuştuk. Peki bu kadar gözde ve insanlık tarihinin en önemli buluşlarından olan yapay zekalarımız, işimize yarar nitelikteyken bize geri dönülmez zararlar verebilir mi?

Bu konuda elbette en can alıcı yorum 14 Mart 2018 tarihinde kaybettiğimiz, Nobel ödüllü İngiliz Fizikçi Stephen Hawking tarafından yapılmıştır.

Hawking, Independent gazetesinde yapay zeka için artık bir yatırım savaşına girildiğini belirtmiştir. Yapay zeka, teşhis, tedavi ve insanlık için çok yararlı alanlarda kullanıldığında hayatımızı kolaylaştıracak derecede bir buluş olduğunu söylemiş ancak amacından ve kontrolden çıktığında insanoğlunun sonu olabilecek düzeye gelecektir.

SpaceX’in Ceo’su Elon Musk, insan eli ile yapılan yapay zekanın insanoğlu üzerinde egemenlik kuracağı ve insanoğlunun bu savaşta kazanma başarısının yalnızca %10 olacağını söylemiştir.

Hazırlayan: Sultan Kış

Pirim, Harun, “Yapay Zeka”, Journal of Yaşar University, (2006)
Haber Kaynağı: https://www.bbc.com/turkce/haberler/2014/12/141202_hawking_yapay_zeka
21.05.2015. https://evrimagaci.org/hayatlarimiza-giren-5-yapay-zeka-urunu-sizin-yapay-zekaniz-ne-kadar-zeki-3224
[1] Harun Pirim’in, Yapay Zeka adlı makalesinden aynı şekilde alınmıştır.




Işıktan Daha Hızlı Parçacıklar: Çerenkov Işıması

Işığın 299.792.458 m/s’lik boşluktaki hızının evrende başka hiçbir cisim tarafından geçilemeyeceğini biliyoruz.

Her ne kadar ışığın boşluktaki bu hızını geçmek hiçbir şekilde mümkün olmasa da, eğer ışığın yol aldığı ortam vakum değilse ışığın hızını geçebiliyoruz. Bu, sesin hızının farklı ortamlarda değişik hızlarda yayılmasına çok benzer bir durum.

Ses hızı 20 santigrat derece sıcaklıkta saniyede 343.2 metre hızla yol alırken, su ortamında ses bundan 4.3 kat daha hızlı yayılır. Saniyede 343 metrelik hız günümüz teknolojisiyle artık aşılabiliyor ve bu durumda sonik patlama adı verilen bir olay meydana geliyor. Bu gerçekleştiğinde sesin kaynağı olan cisim, yayılan ses dalgalarının hızını, yani ses hızını geçerek ses duvarını aşıyor ve bir sonik patlama oluşuyor.

Sonik patlamalar ya da ses duvarının aşılması, simülasyonda görüldüğü gibi ses kaynağının yayılan ses dalgalarından daha hızlı gitmesi sonucu oluşuyor.

 

Peki, eğer ışığın hızını yavaşlatabiliyorsak, yavaşlattığımız ışık hızını geçersek ne olur? Ya da başka bir deyişle, “ışık duvarı” aşılırsa ses hızını aştığımızda olduğu gibi bir sonik patlama veya ona benzer bir olay meydana gelebilir mi? Aslında bu, Dünya’da farklı reaktörlerde elektronlar kullanılarak test edilebiliyor. Işığın hızı vakum ortamında “c” iken, bu reaktörlerde suyun içerisinde yol alan ışığın hızı 0.75c’ye düşüyor. Normal şartlar altında ışık hızıyla aynı hıza sahip olamayan elektronlar su içerisindeki fotonların hızını geçici olarak aşıyorlar ve böylece elektronlar mavi renkli bir ışımaya sebep oluyorlar. Işınımın mavi renkte olması ise Doppler Etkisi’nden ileri geliyor.

Elbette biliminsanları Çerenkov Işıması’nı canları istedikleri için yaratıp durmuyorlar. Örneğin Çerenkov Işıması sayesinde tespit edilmesi zor biyomoleküller tespit edilebiliyor veya bu ışıma tıp alanında vücut görüntüleme teknolojileri için kullanılabiliyor.

Ses duvarını aşan "süpersonik" bir jet.
Ses duvarını aşan “süpersonik” bir jet.

 

Ayrıca Çerenkov Işıması’nın bilimsel gözlem teknolojilerine de büyük katkıları var. Yüksek enerjili bir gamma ışını Dünya’mızın atmosferi ile etkileşime girdiğinde bu yüksek hızlı elektron-pozitron çiftleri meydana getiriyor. İşte tam da burada Çerenkov Işıması, bu gamma ışınlarının kaynağını veya diğer bazı özelliklerini tespit etme amacıyla kullanılabiliyor. Bunların dışında Çerenkov Işıması parçacık fiziği çalışmalarında da benzer sebeplerle etkin bir şekilde kullanılıyor.

Son olarak, ışımanın adı Çerenkov etkisini deneysel olarak ilk defa gözlemleyip, 1958 yılında Nobel’e layık görülen Sovyet biliminsanı Pavel Alekseyevich Cherenkov’un isminden ileri geliyor.

Dipnot: Ana görselde, ABD’de bulunan Gelişmiş Test Reaktörü’nün (Advanced Test Reactor) Çerenkov Işıması yaydığı sırada çekilmiş bir fotoğrafını görüyoruz.

Kemal Cihat Toprakçı

https://en.wikipedia.org/wiki/Cherenkov_radiation

http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Cherenkov+radiation




Manyetik Solucan Deliği

Bilim insanları tarafından laboratuvarda oluşturulan Solucan deliği, görünmez bir manyetik alan meydana getiriyor!

Fizikçiler, geliştirdikleri bir cihazla uzayda manyetik alan şeklinde tünel açan bir solucan deliği yarattılar. Bu cihaz, manyetik olarak görünmez olan bir yol boyunca uzayın bir noktasından başka bir noktasına iletilebilen bir manyetik alan yaymaktadır.

Manyetik bakış açısına göre cihaz, manyetik alanın sanki ekstra özel bir boyuttan aktarılmış olduğu, bir solucan deliği gibi davranıyor.

Manyetik Solucan Deliği
Cihaz, manyetik alanı gizleyebiliyor ve dışarıdan görünmez hale getirebiliyor. (Telif: Jordi Prat-Camps ve Universitat Autònoma de Barcelona)

 

Bir solucan deliği fikri, Albert Einstein’ın teorilerinden gelmektedir. 1935’te Einstein ve meslektaşı Nathan Rosen, genel görelilik teorisinin, uzay-zaman içerisinde iki farklı noktayı bağlayabilecek köprülerin varlığına izin verdiğini fark etti. Teorik olarak, bu Einstein-Rosen köprüleri ya da solucan delikleri, bir şeylerin uzak mesafeler arasında anında tünel açabilmesine olanak sağlayabilir (ancak bu teorideki tüneller son derece ufaktır, bu yüzden normalde bir uzay yolcusu için uygun değildir). Şimdiye dek hiç kimse, uzay-zaman solucan deliklerinin gerçekten var olduğuna dair bir kanıt bulamadı.

Yeni solucan deliği, kendiliğinden oluşabilen bir uzay-zaman solucan deliği değildir!

Manyetik Solucan Deliği

Özellikle yüksek seviyeli akım taşıyabilen süper iletkenler veya yüklü parçacıklar, iç kısımlarından manyetik alan çizgilerini dışarı çıkarırlar; bu çizgileri esasen bükerler veya çarpıtırlar. Bu da aslında manyetik alanın, çevresindeki 3D (3 boyutlu) ortamdan farklı bir şey yapmasını sağlar.

Manyetik solucan deliğini yaratan cihaz. (Telif: Jordi Prat-Camps ve Universitat Autònoma de Barcelona)

 

Ekip, iç spiral silindirli, iki tane ortak merkezli küreden oluşan üç katmanlı bir nesne tasarladı. İç tabaka aslında bir uçtan diğerine bir manyetik alan iletirken, diğer iki tabaka alanın varlığını gizlemede rol oynadı.

Ittrium baryum bakır oksit olarak adlandırılan yüksek sıcaklıklı bir süper iletken malzemeden yapılmış ince bir kabuk, iç silindiri kaplar ve iç kısımdan geçen manyetik alanı büker. Nihai kabuk, kesilmiş 150 parçadan oluşmuştur. Bu kabuk süper iletken kabuk tarafından manyetik alanın bükülmesini mükemmel bir şekilde ortadan kaldırmak için yerleştirilmiştir. Bu cihaz, sıvı-azot banyosuna yerleştirilmiştir.

Yeni manyetik solucan deliği, silindirin bir tarafından diğerine manyetik alanın akmasını sağlar, böylece geçiş esnasında “görünmez” olur. Solucan deliğinin bir ucunda kaybolan ve diğer ucunda görünen mıknatısın yarattığı bir manyetik alana sahip olmuş olursunuz.

Çeviri: Nur Sökmen

http://www.livescience.com/51925-magnetic-wormhole-created.html




Uluslararası Uzay İstasyonu ile Amatör İletişim

Bir İngiliz amatör radyo tutkunu, Uluslararası Uzay İstasyonu (UUİ) ile iletişim kurmayı başardı.

Sadece kimle görüştüğümü ve o gün uzayda işlerin nasıl gittiğini sordum.”

Radyo teknolojisi, içinde bulunduğumuz yüzyılda bizimle birlikte olduğundan beri, uzmanların yanısıra amatör radyocular ve beceriksiz tamircilerden oluşan büyük bir topluluk ortaya çıkardı. Bu radyoculardan biri olan, İngiltere’de oturan 52 yaşındaki Adrian Lane, Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki astronotlarla kısa fakat neşeli bir görüşme gerçekleştirdi.

Amatör radyocu, Adrian Lane…

Eski kamyon sürücüsü Lane; Gloucestershire, Coleford’daki bahçesindeki kulubede iletişim kurmaya çalışırken, UUİ’nin 320 km üstünden, saatte yaklaşık 29.772 km hızla geçtiğini unutmayın. Amatör radyo tutkunu, uzay istasyonunun evinin üzerinden geçecek olduğunu öğrendikten sonra iletişim sağlama çalışmaları için birkaç hafta harcamış.

The Daily Telegraph’a şöyle konuşuyor: “Sinyal gönderiyordum. Her gün uzaydaki biriyle konuşma fırsatı bulmazsınız.” Gerekli hesaplamaları yapan iki çocuk babası, UUİ’nin menzilde olacağına inandığı sırada özgün çağrı sinyalini göndermiş ve şansına, karşılık olarak bir karşılama mesajı almış.

“Onlara, Dünya’nın oradan ne kadar muhteşem görüldüğünü söyledim,” diye ekliyor ve görüşmenin toplamda yaklaşık 50 saniye sürdüğünü söylüyor. “Oh Adrian, harika, buradan nasıl göründüğünü hayal edemezsin,’ dediler. Çok karanlık olduğunu fakat Dünya’ya baktığın zaman renklerle dolu göründüğünü söyledi. Basitçe, kim olduğunu ve uzayda o gün işlerin nasıl gittiğini sordum. Tam bir aceleydi.”

UUİ’de giden astronotlar, zamanlarının çoğunu önemli bilimsel görevlerle ilgilenerek geçiriyorlar. Fakat haftasonlarındaki molalarda, amatör radyocular ile düzenli olarak irtibat kurdukları biliniyor. Bu durum, çeşitli eğitim projeleri ve girişimler için uzay istasyonuna kurulmuş amatör telsiz ile mümkün oluyor. Eğer teknik bilginiz varsa, bu cihaza düşük güçlü radyolar, küçük verici antenler yoluyla ulaşılabiliyor.

Amatör
Adrian Lane, radyo iletişimini gerçekleştirdiği, bahçesindeki kulübede. Amatör radyoculuk, Türkiye de dahil olmak üzere Dünya çapında yaygın bir hobidir.

Haberleşmeler, çoğu zaman resmî olarak NASA tarafından onaylanıyor. Örneğin İngiltere’de okula giden çocuklar, İngiltere’nin astronotu Tim Peake ile 2014 yılı sonlarında aynı amatör radyo teknolojisini kullanarak konuşmuşlardı.

Lane, zamanının çoğunu Dünya çapında radyo tutkunu arkadaşlarıyla iletişim kurarak geçirdiğini ve karısının bunu onaylamadığını söylüyor. “Bundan nefret ediyor” diye itirafta bulunuyor. “Bunun üzerine çok patırtı koptu. Hatta çocuklar beni nerede bulacaklarını biliyorlar. Babam nerede? Ah, yine o kulübede, diyorlar.”

Ozan Zaloğlu

https://www.sciencealert.com/amateur-radio-enthusiast-makes-contact-with-the-international-space-station




Kış Vaktinde Yaz Saati ve Astronomik Zaman Ölçümleri

Yaz saati, kış saati, saatler ileri geri derken, ülkemizde son yıllarda, büyükten küçüğe herkes aslında astronomik bir olguyu konuşuyor. Saat dilimimizin değişmesi iyi mi oldu kötü mü oldu bilemeyiz ama, bu konuya istinaden, Astronomide Yerel Zaman ve değişimleri üzerine sizin için bir yazı hazırlamaya çalıştık.

Neden Dünya üzerinde her coğrafi bölgede saat aynı değil, Yerel Zaman ne demek gibi sorulara yanıt olarak aklınıza ilk başta, Dünya’nın yuvarlak olduğu ve döndüğü geliyor ise doğru yoldasınız. Dünya’nın kendi ekseninde dönen yuvarlak bir cisim olması, zamanı ölçmek için temel bir birimdir.

Günlük yaşamımızda bu dönmeyi sabit, yani çok uzun zaman sürecinde de olsa değişen temel açısal döneme hızını, değişmez ve bir turu tam olarak 24 saat kabul ederiz. Ama hassas Astronomik ölçümlerde, özellikle dönme süresi önemlidir ve dikkatli hesaplanmazsa karışıklığa sebep olur.

Göksel meridyenler, enlemler… Astronomlar zaman hesaplamalarında ve gözlemlerinde ileri matematik ile çalışırlar.

 

Bu sebeple astronomlar, Dünya’nın kendi ekseninde dönme hareketine dayanan ama yörüngedeki hareketini de hesaba katarak ve Güneş’i ya da bir yıldızı referans alarak, üç temel şekilde zaman ölçü birimlerini saptarlar.

  • Yıldız Zamanı: Bir Yıldız Günü, ilkbahar noktasının bir gözlemcinin göksel meridyeninden peşi sıra geçişi arasındaki zaman aralığı olarak tanımlanır ve 24 Yıldız Zamanı Saatine eşittir. İlkbahar Noktası, Güneş’in görünen yıllık deviniminde gök eşleği(gök ekvatoru) ile tutulumun kesim noktalarından biri olarak özetlenebilir.

equinox
Vernal Equinox; İlkbahar Noktası

 

İlkbahar noktası, gözlemcinin görsel meridyeninde bulunduğu zaman o yerdeki yıldız zamanı 0h’dir. Bu tanım, her gözlemcinin Dünya’dan uzaya baktığı konum aynı olmadığı için yani, göksel meridyenleri farklı olduğu için yersel kabul edilir, bu farktan ötürü de bir yıldızın iki gözlem yerine ait saat açıları farkı, bu yerlerin boylam farkına eşittir.

Saat açısı kısaca, gözlenen yıldızın saat çemberinin, gözlem yerinin göksel meridyenine göre, batı yönünde yaptığı açı olarak tanımlanabilir.

Yıldız günü uzunluğu, ilkbahar noktasının aynı göksel meridyenden peşi sıra geçişindeki sürenin 1/120 saniyelik farkından dolayı, uzun vadede değişiklik gösterir.

  • Gerçek Güneş Zamanı: Güneş’in, bir gözlem yerine ait saat açısına, o yerdeki Gerçek Gözlem Zamanı denmektedir. Güneş, o yerin göksel meridyeninde bulunduğu anda, o yerde Gerçek Öğle Zamanı olduğu kabul edilir. Temel olarak, Dünya’nın Güneş etrafındaki eliptik yörüngesinde sabit hızla hareket etmemesinden, Gerçek Güneş Gününün uzunluğu sabit olmayıp mevsimden mevsime değişmektedir. Bu değişimler de hesaplamalarda Astronomlar tarafından göz önünde bulundurulmak durumundadır.
  • Ortalama Güneş Zamanı: Bütün bu bahsedilen düzensiz hareketler Astronomları teorik, gerçekte olmayan, düzenli hareket eden bir Güneş tanımlamaya yöneltmiştir. Ortalama Güneş diye anılan bu sanal Güneş’in, 21 Mart’ta tam İlkbahar Noktasında bulunduğu, gök ekvatoru üzerinde de düzenli hareket ettiği kabul edilir.

İşte bu Ortalama Güneş’in saat açısına Ortalama Güneş zamanı denir ve gözlemcinin göksel meridyeninden peşi sıra geçişi arasında kalan zamana bir Ortalama Güneş Günü denir.

Ve nihayetinde, Ortalama Güneş ve Ortalama Güneş Zamanı bizi günlük hayatta kullandığımız Takvim Zamanı’na götürür. Takvim Zamanı’nda Ortalama Güneş Zamanı’na göre çalışan bir saat, ortalama gece yarısında 0h’yi gösterir ve bizim için yeni bir takvim günü başlar. Takvimin Zamanı’nın bölgesel olarak özelleşmesi ise coğrafi konumlarla ilişkilidir.

Dünya üzerinde, Greenwich başlangıç meridyeninden itibaren, eşit aralıklı, 24 tane standart meridyen ve bunlar yardımı ile de 24 saat dilimi tanımlanmıştır. Buna göre, komşu iki meridyen arasındaki açı 15 derecedir. Bir standart meridyenin 7 dakika 15 derece sağından ve solundan geçen meridyenlerle sınırlanan bölgeye o standart meridyene ait Saat Dilimi denir. Aynı saat diliminde bulunan yerler aynı Ortalama Güneş Zamanı’nı kullanır ve bu zamana Bölge Zamanı (Yerel Zaman) denir.

Greenwich, başlangıç meridyeni ile tanımlanan bölge zamanı için Genel Zaman (Universal Time=U.T) terimi kullanılır.

turkey

Türkiye’den biri İzmit civarından olmak üzere, 30 derecelik doğu standart meridyeni, diğeri de Erzurum civarından olmak üzere, 45 derecelik doğu standart meridyeni geçmektedir.

Ülkemizden iki standart meridyen geçtiğinden, 1972 yılından 2016 yılına kadar Türkiye Bölge Zamanı saati, kış ayları için genel saati gösteren saatten 2 saat ileri, yaz ayları için genel saati gösteren saatten 3 saat ileri olacak şekilde kullanılmıştır.

8 Eylül 2016 itibariyle de Türkiye Bölgesel Zamanımız, 45 derecelik doğu standart meridyeni hesaplamalarıyla, genel saati gösteren saatten 3 saat ileri olacak şekilde 29825 sayılı Resmi Gazete’de yayımlanarak yürürlüğe giren 07/09/2016 tarihli 2016/9154 sayılı Bakanlar Kurulu Kararnamesine göre kalıcı hale gelmiştir. Eh, ne diyelim, güle güle kullanalım. 🙂

Büşra Özşahin

Kaynak: Genel Astronomi, S.Karaali, 1999




Video: Evrenin Sonu Nasıl Gelecek!

Kozmik Anafor ve Hypatia Bilim işbirliği içinde hazırladığımız Youtube videomuzda, çok merak edilen bir konuyu daha anlattık…

Karanlık maddenin varlığını nasıl keşfettiğimizi ve ne olduğunu anlattığımız Youtube videomuzu, aşağıdan veya bu linke tıklayarak izleyebilirsiniz. Videomuzun metin versiyonunu ise, bu linkten okuyabilirsiniz.

Hypatia Bilim ve Kozmik Anafor ortaklığında Youtube kanalımızda, yeni çalışmalarımızla sizlerle birlikte olmayı sürdüreceğiz. Kozmik Anafor olarak, her zaman bilim platformlarının birlikteliğinin gerekliliğini dile getiriyoruz ve bildiğiniz gibi ülkemizin BilimfiliEvrim Ağacı ve Feza Gezginleri gibi takdir edilesi bilim platformlarıyla her zaman işbirliği içinde oluyoruz. Hypatia Bilim de, artık bu “birliktelik” zincirinin bir parçası haline geldiği için mutluyuz.

Hypatia Bilim‘i Youtube üzerinden takip etmek için bu linke,
Kozmik Anafor‘u Youtube üzerinden takip etmek için ise bu linke tıklayıp abone olabilirsiniz.




Video: Karanlık Madde Nedir?

Kozmik Anafor ve Hypatia Bilim işbirliği içinde hazırladığımız Youtube videomuzda, çok merak edilen bir konuyu daha anlattık…

Karanlık maddenin varlığını nasıl keşfettiğimizi ve ne olduğunu anlattığımız Youtube videomuzu, aşağıdan veya bu linke tıklayarak izleyebilirsiniz. Videomuzun metin versiyonunu ise, bu linkten okuyabilirsiniz.

Hypatia Bilim ve Kozmik Anafor ortaklığında Youtube kanalımızda, yeni çalışmalarımızla sizlerle birlikte olmayı sürdüreceğiz. Kozmik Anafor, her zaman bilim platformlarının birlikteliğinin gerekliliğini dile getiriyor ve bildiğiniz gibi ülkemizin BilimfiliEvrim Ağacı ve Feza Gezginleri gibi takdir edilesi bilim platformlarıyla her zaman işbirliği içinde oluyoruz. Hypatia Bilim de, artık bu “birliktelik” zincirinin bir parçası haline geldiği için mutluyuz.

Hypatia Bilim‘i Youtube üzerinden takip etmek için bu linke,
Kozmik Anafor‘u Youtube üzerinden takip etmek için ise bu linke tıklayıp abone olabilirsiniz.




Elektrik Akımına Kapılıp Çarpılmak

Birçoğumuz yaşamı boyunca birçok kere elektrik akımına maruz kalmış, en azından iletken cisimlere veya başka birine dokunduğumuzda statik elektriği hissetmiş; ama bu esnada neler olduğunu düşünmemişizdir.

Elektriğe maruz kalma mevzusunu irdelemeden önce, elektriğin ne olduğu konusuna seri biçimde değinelim. Elektriğin oluşumunu iki farklı şekilde düşünebilirsiniz. Statik ve akan elektrik. Statik elektrik, cisimlerden sürtünme veya ısıtma yolu ile elde edilebilir.

Örneğin iki cismi birbirine sürterek, cisimlerin atomlarındaki elektronların yerlerini değiştirerek cisimlerden birinde elektron yoğunluğu sağlayabiliriz. Diğer bir ihtimal de, iletken bir cisim üzerinde elektron akışı sağlamak. Bunun için farklı metodlarla cismin bir bölgesinde elektronları yoğunlaştırmamız, diğer bölgesinde de seyrekleştirmemiz gerekir.

Bu durumda dengeyi sağlamak adına cisimde elektronların yoğun olduğu uçtan seyrek olduğu uca doğru oluşan itme kuvveti ile elektrik akımı sağlamış oluruz. Buradaki akış miktarını da (elektrik akımı), belli bir sürede akan elektron miktarını sayarak buluruz.

fus_2854_1240223378
Statik elektriği günlük hayatta saçlarımızı taradıktan sonra oluşan bu can sıkıcı görüntüyle neredeyse her gün deneyimleyebiliyoruz.

 

Elektrik çarpması dediğimiz olaya da yine iki şekilde değinebiliriz. Birincisi, statik elektrik çarpılması. Bu durumda asıl gerçekleşen, statik elektrikle yüklü maddenin (cisim veya insan); diğer maddeye (cisim veya insana) teması sonrasında diğer cisme oranla üzerindeki fazla elektronları transfer etmesidir. Bunu başka bir kişiye veya nesneye dokunduğumuzda sıklıkla yaşarız. İlk durumda sizde veya temas ettiğiniz kişi ile sizin aranızda, duyu reseptörlerinizin algılayacağı kadar büyük bir elektrik akımı oluşmuş demektir. Bu durumda siz ya da diğer kişi statik elektrik (daha çok elektron) ile yüklenmiş ve temas ile fazla elektronları karşıdaki kişiye transfer etmeye çalışıyor olabilir.

Esasında kimin statik yüklendiğini basit bir yöntemle öğrenebilirsiniz. Elektrik akımını ölçebilen, yeterince hassas bir cihaz (multimetre-avometre vb.) temin edin ve cihazın uçlarından birini biriniz (artı uç), birini diğeriniz (eksi uç) tutun. Bu temas gerçekleştiğinde, cihazınızı iki vücut arasında seri bağlamış olacaksınız ve iki vücut, cihaz vasıtasıyla temas edeceğinden; cihazınızın ekranında (eğer iki vücut arasında yeterince yük farkı var ise) bir akım değeri göreceksiniz. Şimdi gelelim bu değeri yorumlamaya. Eğer okunan amper değeri pozitif ise; eksi ucu tutan kişiden artı ucu tutan kişiye doğru bir elektron akışı oluyor demektir. Bu durumda suçlu, yani fazla elektronla yüklü kişi, eksi ucu tutan kişidir. Değer negatif ise bu durumun tam tersi geçerlidir.

Hatta daha da ileri gidip, birkaç trilyon elektron hata ile kaç adet elektron fazlası olduğunu ve kaç elektronun transfer edildiğini hesaplayabilirsiniz. 1 Amper, saniyede yaklaşık 10 üzeri 18 adet elektronun akışına tekabül eder. Temas anının başladığı an ile bittiği an arasında, saniyede bir ölçüm alarak; akım sıfırlanana (elektronlarınız eşitlenene) kadar bir kayıt tutun. Bu kayıtta her saniye için ölçtüğünüz akım değerine karşılık gelen elektron akış miktarını not alın ve not aldığınız sayıları üst üste toplayın. Biriniz yaklaşık olarak işte bu kadar elektrondan kurtuldunuz!

Statik elektrikle yüklü bir cisim de sizi veya başka bir cismi ‘çarpabilir’. Statik elektrikle yüklü bir cismin başka bir cismi çarpması bizi pek ilgilendirmiyor çünkü biz eşyaya değil, insana değer veririz. Statik yüklü bir cisim tarafından çarpılmak, yeterince statik yüklü (sizden daha yüklü) bir cisimle temas ettiğinizde gerçekleşecektir.

Bizi ilgilendiren bir başka konu da, tıpkı statik elektrik gibi akan elektriğe maruz kalma durumu. Her iki durumda da maruz kalacağınız hasar, geçen yük miktarının hızına (akım), yüzeylerin iletkenlik miktarına ve temas süresine göre değişebilir. Ve duruma göre elektrik çarpması, çarpılma gibi terimlerle adlandırılır. Bilim çevrelerinde kullanılan havalı bir ismi yoktur. İngilizce’de yine halk arasında veya tıbbi çevrelerde kullanılan “electric shock” hariç.

5515-electric-live-wallpaper

İnsan vücudu, elektrik akımına maruz kalabildiğine göre iletkendir. Ancak mükemmel bir iletken de değildir. Kaldı ki mükemmel iletken diye bir şey (sıfır elektrik direnci) de yoktur. Ama iletkenliği artırmamızın yolları var. Burada direnç konusuna çok kısa değinmekte fayda var. Elektriğin en temel formülü olan V=IR’yi hatırlarsak, Direnç (R) potansiyel farkın (V), yani yük miktarının birim zamanda akan elektron miktarına oranıdır. Yani bir yüzeyden ne kadar akım (I) geçeceğini belirleyen, o yüzeyin direncidir.

İnsan vücudu homojen yapıda olmadığından, vücudun her bölgesinin direnci birbirinden farklılık gösterir. Örneğin derinizin direnci vücudunuzun diğer kısımlarına oranla yüksek iken, kas dokularınızın direnci daha düşük, kanınızın direnci ise çok daha düşüktür. Vücudunuzun ortalama direnci, kişiden kişiye ve hatta anlık olarak sürekli değişir. Yani derinizin elektrik direnci yüksektir. Bu da vücuda etki edecek akım miktarını düşürür. Bu durumda akım miktarını temas noktasını ıslatarak, derinizi incelterek veya derinizin etkisini tamamen ortadan kaldırarak (örneğin kaynağı direkt kana veya iç organlara temas ettirerek) artırabilirsiniz. Yukarıda anlattığımız deneyden daha verimli ve daha hızlı sonuç almak için bunları hesaba katmak faydalı olacaktır.

ist-3390142-sparkshand

Vücudumuz, ürettiği elektrikle kendini idare edebilen bir yapı. Vücudun otomatik olarak gerçekleştirdiği birçok görevde düşük elektrik akımı kullanılır. Elektrik akımına maruz kaldığınızda ilk yaşanan, temas noktasındaki hissin-acının beyne iletilmesidir. Beynin ilgili birimi bu bilgiyi alıp, vücuda temas eden yüzeyin temastan kaçınılmasını ve tepki verilmesini emredecektir. Bu bilgi, temas yüzeyi civarındaki organlara da iletilir ve tepki gerçekleşir. Esasında bu durum, acı hissi veren tüm temaslar için geçerlidir. Yalnız konu elektriğe maruz kalmak olduğunda işler biraz değişebilir.

Vücutta elektrik akımına temas eden nokta ve çevresinde o an için rutin görevler devam ediyor ve vücut bu görevleri gerçekleştirmek için zayıf da olsa bir elektrik akımı kullanıyor. Eğer bu akımı etkileyecek şiddette bir akıma maruz kalırsanız, temas noktası civarındaki sinirler ve kaslar ilk etapta etkilenecek ve otonom sistemin de dışında tepkiler verecektir. Bir başka deyişle, bu organlar vücudun kontrolünden çıkacaktır. Temas kısa sürede kesilirse, bu durum çok kısa bir süre yaşanacak ve vücuttaki elektron dengesi sağlanıp her şey normale dönecektir. Süre uzadıkça elektrik akımının etki alanı büyüyecek ve diğer birimler de yavaş yavaş kontrolden çıkacaktır. Maruz kaldığınız elektrik akım şiddeti ve maruz kalınan süre arttıkça işler daha tehlikeli bir hal alacak, ağrı hissi artacak, kasların kontrolü tamamen kaybedilecek, nefes duracak, yanıklar oluşacak ve ölüm gerçekleşecektir.

Diyelim ki, yukarıdaki senaryoların birçoğu gerçekleşti ama hala kendinizde ve hayattasınız. Gereğinden fazla yüklendiniz demektir. Fazla yüklerinizi atmak için; mümkün olduğunca hacimli, nötr ve iletken bir cisme temas etmenizde fayda var. Mesela, Dünya’ya…

Erman Özkal

Kaynak




Etiyopya ve Doğu Afrika’nın İlk Uzay Programı

Etiyopya (Habeşistan), tam teşekküllü ulusal uzay ajansı kurmak için ilk adımı atarak, ülke tarafından özel bütçeyle desteklenen bir gözlemevi inşa etti.

Bu programla Doğu Afrika ülkesi Etiyopya, 3 milyon dolar yatırımla Nijerya, Güney Afrika ve Mısır’ın da dahil olduğu kendi uzay programına sahip diğer Afrika ülkelerinin arasına katılacak. Etiyopya hükümeti, bu hamlenin ülkenin yerel tarım ve iletişim sektörlerine katkı sağlamasını bekliyor.

Afrika’nın en kalabalık ikinci ülkesi olan ve yoksulluk, açlık gibi sorunlarla mücadele eden Etiyopya, tahmin edilebileceği üzere verdiği bu karar nedeniyle oldukça eleştirildi. Ancak bugüne kadar, sahip olunan kaynağın veya uluslararası yardımın hiçbiri Etiyopya hükümeti tarafından gözlemevi kurmak veya herhangi bir uzay programını desteklemek için harcanmadı. Yalnızca Habeş-Suudi işadamı Mohammed Alamoudi, Etiyopya Uzay Bilimleri Topluluğu’nun (EUBT) maddi giderlerinin büyük bir bölümünü karşıladı.

İki büyük teleskop ve bir tayfçeker barındıran, 3.200 metre yükseklikteki Entoto Dağı’nın zirvesinde bulunan gözlemevi 2015’te açıldı. Amacı, ülkeye astronomlar, bilim insanları ve mühendisler yetiştiren yenilikçi bir kültürün oluşmasına imkan sağlamak.

etiyopya-gozlemevi
Etiyopya gözlemevindeki ana gözlemevi binasının kubbesi ve teleskobu.

 

EUBT İletişim Direktörü Abinet Ezra; “Bilim, ülkelerin kalkınmasında önemli rol oynar. Bilim olmadan hiçbir sonuca ulaşılamaz. Bizim asıl amacımız, genç nesle bilim ve teknolojiye atılmaları için ilham vermek.” diye konuştu.

Etiyopya hükümetinin şimdiki planı bu programı geliştirmek ve ülkede resmi bir uzay ajansı kurmak. Bir sonraki hedef Lalibela’nın kuzeyindeki ıssız dağlara çok daha gelişmiş bir gözlemevi kurmak olacak. Etiyopya Teknoloji Enstitüsü mühendisleri ilk Etiyop (Habeş) roketini test etmek için projeler geliştirdiler bile. Amaçları gelecek beş yıl içinde Dünya’nın yörüngesine bir Etiyop uydusu yerleştirmek.

Etiyopya kökenli Doğu Afrika Uluslararası Astronomi Birliği Başkanı Kelali Adhana, “Günlük yaşamımızda cep telefonları gibi teknolojik cihazları uydular sayesinde kullanabiliyoruz. Bu türden projeleri erteleyemeyiz, aksi halde yoksulluk içinde yaşamayı kabul etmiş oluruz.” dedi.

Ülkelerin uzayın keşfi için harcadığı kaynağın israf olarak görülmesi yeni bir konu değil. Onyıllardır insanlar NASA’ya ayrılan ödeneğin çok fazla olduğundan ve bu paraların boşa harcandığından yakınıp duruyor. Son zamanlarda Hindistan ve Pakistan vatandaşları, ülkelerinin son derece ucuz ve başarılı uzay görevlerini bile acımasızca eleştirmekten çekinmedi.

Hindistan’ın kaşif robotu Mangalyaan’ının ilk denemede Mars’ın yörüngesine başarıyla oturuşunu kutlayan kadınlar
Hindistan’ın kaşif robotu Mangalyaan’ının ilk denemede Mars’ın yörüngesine başarıyla oturuşunu kutlayan, Hindistan Uzay Ajansı’nda görevli bilim kadınları.

 

Peki Dünya’da hala açlık ve yoksulluk varken neden uzay araştırmaları için para harcamalıyız? Bu soru aslında iki şeyi varsayarak sorulur. Bunlarda biri, uzay araştırmaları için harcanan paranın, yoksulluğu azaltmak için harcanan parayı çekip aldığıdır. İkincisi ise, uzay araştırmalarının yoksullukla mücadelede hiçbir yararının olmadığıdır. Bu varsayımların ikisi de tamamen hatalıdır.

Öncelikle ülkelerin uzay programları için harcadıkları para savaşa, silah yapımına veya tütün gibi zararlı maddeler için harcadıkları paraya oranla çok azdır. Örneğin Hindistan’ın 2014’te Hindistan Uzay Araştırma Kurumu’na harcadığı para ülkenin yıllık harcamalarının yalnızca %1’lik kısmını oluşturuyordu. Bu oran Amerika’nın her yıl NASA’ya ayırdığı miktarla neredeyse aynı.

Afrika'nın en fakir ülkelerinden biri olan Etiyopya'da halkın büyük kısmı hala ilkel kabile hayatı sürüyor. Buna rağmen, ülkenin böyle bir proje ile ortaya çıkması ve bilimsel atılımlara önem vermesi, çevre ülkelere olduğu kadar bize de örnek olmalı.
Afrika’nın en fakir ülkelerinden biri olan Etiyopya’da halkın büyük kısmı hala ilkel kabile hayatı sürüyor. Buna rağmen, ülkenin böyle bir proje ile ortaya çıkması ve bilimsel atılımlara önem vermesi, çevre ülkelere olduğu kadar bize de örnek olmalı.

 

Ancak en önemlisi, uzay programlarına yapılan yatırımların ülkelere oldukça önemli getirilerinin olmasıdır. Uzay programları sayesinde sağlanan bütün o keşifleri, icatları ve yenilikçi fikirleri hesaba katmasak bile uzay programlarının sağladığı iş imkanını ve uzay programları sayesinde oldukça önemli bilgilere ulaşabiliyor olduğumuz gerçeğini görmezden gelemeyiz.

Yalnızca hava tahminleri, GPS teknolojisi ve uydu televizyonlar olmadan bugünkü yaşam şartlarımızın neye benzeyeceğini bir düşünün. Uydular, tarımda verimliliği artırmak için çiftçilere uygun arazileri gösterebiliyor. Aynı zamanda uydular sayesinde tıp ve eğitim gibi önemli alanlarda da gelişme sağlanması kaçınılmazdır. Tüm bunlar herhangi bir ülkede yoksulluğu bitirmek için atılan önemli adımlardan yalnızca birkaçıdır.

Kurulan yeni gözlemevinin müdürü ve aynı zamanda astrofizik profesörü Solomon Belay; “Fakir olmamız bu programı başlatmamız için bir engel değil. Mühendislik ve diğer bilimler, ülke tarımının endüstriye taşınabilmesinde çok önemli rol oynuyor.” dedi. Ancak şimdilik uzay araştırmalarına yoğunlaşmanın vatandaşlarına olumlu etki edeceğini düşündüklerinden, tarımın endüstriye taşınması konusunda vatandaşların katkılarını beklediklerini açıkladı. Solomon Belay; “Derin uzay araştırmaları için acelemiz yok.” dedi.

Çeviri: Kemal Cihat Topraçı
Düzenleyen: Sibel İnce

Kaynak: Sciencealert




Kozmik Anafor ve Hypatia Bilim, Güçlerini Birleştirdi!

Başarılı Youtube bilim kanalı Hypatia Bilim ile Kozmik Anafor, artık birlikte hareket etme kararı aldılar. Bu kararın ilk meyvesi, ortaklaşa hazırladıkları Youtube videosu ile geldi.

Hypatia Bilim, yayın hayatına birkaç ay önce başlamış oldukça başarılı bir Youtube bilim platformu. Nurcan Seven‘in sunuculuğunda, ortaya çok kaliteli işler çıkarıyor. Bu kadar yeni ve başarılı bir platformun Kozmik Anafor ile birlikte hareket etme isteği, elbette Kozmik Anafor için onur verici.

Birlikteliğimizin başlangıcı olarak hazırladığımız ilk “sesli makale“mizi aşağıdaki videodan izleyebilirsiniz:

Önümüzdeki süreçte; Hypatia Bilim ve Kozmik Anafor ortaklığında Youtube kanalımızda, yeni çalışmalarımızla sizlerle birlikte olmayı sürdüreceğiz. Kozmik Anafor, her zaman bilim platformlarının birlikteliğinin gerekliliğini dile getiriyor ve bildiğiniz gibi ülkemizin Bilimfili ve Evrim Ağacı gibi takdir edilesi bilim platformlarıyla her zaman işbirliği içinde oluyoruz. Hypatia Bilim de, artık bu “birliktelik” zincirinin bir parçası haline geldiği için mutluyuz.

Hypatia Bilim‘i Youtube üzerinden takip etmek için bu linke,
Kozmik Anafor‘u Youtube üzerinden takip etmek için ise bu linke tıklayıp abone olabilirsiniz.




Limit – Türev – İntegral

Limit, türev ve integralin ilk olarak geometrik tanımlarını vererek sizin daha iyi anlamanızı sağlayacağız ve ardından bunları biraz matematikle süsleyip önünüze sereceğiz.

Öncelikle şunu söyleyelim: Eğer astronomi ve astrofizik okumaya karar verdiyseniz, bir astronom olmak istiyorsanız, matematik alanında çok iyi olmalısınız. Dolayısıyla, limit, türev ve integral sizin için topla çıkarma kadar kolay işlemler haline dönüşmeli. Bunu anladıysanız, konumuza devam edelim:

Bir fonksiyonun limiti nasıl bulunur? Limit nedir? Bunun calculus derslerinde duyduğumuz tanjant çizgisi ve eğimle ne alakası var? Türev nedir? Limitle ne ilgisi var? Nerede kullanılırlar? İntegral ne işe yarar vb soruları cevaplayacağız.

En basitinden aşağıdaki şu fonksiyonu ele alalım:

Değişimi bulmak önemlidir çünkü her şey değişir. En basitinden işe, eve yahut okula giderken belli bir yolu belli bir zamanda alırız ve aldığımız yol zamanın bir fonksiyonudur . Bunun, bahsedeceğimiz konularla çok yakından ilgisi var.

Eğer yukarıdaki fonksiyon gibi fonksiyonlarda belli bir noktadaki ortalama değişimi bulmak istiyorsanız; y=f(x) fonksiyonunun y ve x’in değişimlerine bakıp kolayca söyleyebilirsiniz. x=x0  için y=f(x0)’dır ve x0 daki Δ kadarlık değişimi h ile gösterirsek, x=x0+h için y=f(x0+h)’tır. Bunun zamana göre yol grafiği olduğunu düşünelim ve sizin ortalama hızınızı bulmak için bu değişimi nasıl kullanacağımıza bakalım:

x0 ve x0+h aralığında ki ortalama hızınız için Δf/Δx bağıntısını kullanabilirsiniz. Buradan kolayca ortalama hızınızı (f(x0+h)-f(x0))/(x0+h-x0)= (f(x0+h)-f(x0))/h) olarak bulursunuz hatta bu fonksiyonun sekant çizgisidir. Buraya kadar kolaydı ve ortalama olan şeyleri bulmak kolaydır zaten. Peki anlık değişimleri nasıl bulabilirsiniz?

(x0+h)’ın fonksiyonu kestiği noktaya Q ve x0’ın fonksiyonu kestiği noktaya P diyelim. Bizim de işimiz gücümüz yok tabii, x0’da ki anlık değişimi bulup anlık hızımızı öğrenmek istiyoruz…

(f(x0+h)-f(x0))/h) fonksiyonu bizim ortalama hızımızı verir. Yalnız, Q noktasını P noktasına öyle çok yaklaştırırsanız ve aradaki mesafe 0’a yaklaşırsa, bu seferde anlık hızımızı buluruz. Yani x0’daki teğetin eğimini elde etmiş oluruz ki, bu da fonksiyonun x0’daki türevidir ve f’(x0) olarak gösterilir. Yani siz zamanı ne kadar azaltırsanız (Q noktasını P noktasına ne kadar çok yaklaştırırsanız) bu size anlık şeyler hakkında daha iyi bir fikir verir ve 0’a çok çok yakınken 0 gibiyken anlık değerler veririr.

Türev

Yukarıdaki notasyonlar eğimin ne olduğunu söyler bu da belli noktadaki türevdir yani x->0’a giderken limitin aldığı değerdir.

Geldik integralin ne olduğunu anlatmaya. İntegral genel olarak fonksiyonun altında kalan alanı, o fonksiyonun  hacmini, belirli bir eksen etrafında belli bir derece döndürdükten sonra oluşan hacmi gösterir.

Bu fonksiyonu ele alalım bu sefer de fonksiyonun x-eksenindeki iki nokta x ve x+h olsun, eğer altındaki alanı hesaplamak isterseniz yukarıdaki kırmızı dikdörtgen gibi dikdörtgenler çizip bunu lisede gördüğünüz sigma notasyonunda ifade edip toplamı bulursunuz. Ama fark ettiğiniz gibi toplam kesin olmaz. Ancak h mesafesini gittikçe sıfıra yaklaştırırsak ve bu ufacık dikdörtgenlerin alanlarını toplarsak bu bize tam anlamıyla y=f(X) fonksiyonunun altındaki alanı verir. Gösterimi de aşağıdaki gibidir:

Eyüp Gürses

Kapak fotoğrafı: Nancy (mathbff)
https://www.youtube.com/watch?v=jlLlxgwCt6o




Astronomi Bilimi Neden Gerekli?

Gökyüzü herkesi heyecanlandırmayabilir. Herkes gökcisimlerini gözlemlemek, takip etmek için istekli olmak, Astronomi ve Uzay Bilimleri ile ilgili olmak zorunda değildir.

Hatta herkes bilimsel gelişmeleri yakinen takip etmek ve bundan zevk almak durumunda da değildir. Ancak, günümüzde kimse bilimi ve bilimsel gelişmeleri yok sayacak lükse sahip değildir. Her bilimsel gelişme, günlük hayatımızı kolaylaştıran, yaşamımızı zenginleştiren birer adım iken, bilim ile ilgilenmek ve bilimsel gelişmeler için zemin hazırlamak zaruri bir durumdur.

Bilimsel bir keşfin ya da gelişmenin etkisinin hangi disiplinlere kadar ulaşacağını, ileride hangi teknolojik aletin tasarımında başlangıç olacağını her zaman kestirmek mümkün değildir. Uzay çalışmaları için keşfedilmiş ama günlük hayatta kullandığımız birçok teknoloji vardır.

radyo-teleskop-87109917
Radyo Teleskopların Temel Çalışma ve Veri Kaydetme Yöntemleri (Görsel kaynağı: http://abyss.uoregon.edu/~js/images/radio_telescope.gif)

 

Mesela, astronomlar yıldızların doğum bölgeleri, bulutsuları, derin uzay cisimleri ve nicesi gibi çalışma alanlarındaki cisimleri gözlemleyebilmek ve inceleyebilmek için dünya üzerinde ya da yakın uzayda konumlandırılmış, gelişmiş gözlem aletleri kullanmak durumundadırlar.

Radyo, uzun dalga boyu gözlemleri yapabilmek için Radyo Astronomlar, radyo alıcılarının ve uydularının iletişim gelişimine liderlik ettiler ve uydu konumlama, ileri navigasyon (GPS) teknolojisinin gelişmesine aracı oldular.

Astronomi
Dünya üzerinde ya da yakın uzayda konumlandırılan gözlem aletleri (Görsel kaynağı: http://www.windows2universe.org/earth/Atmosphere/earth_atmosph_radiation_budget.html)

 

Günümüzde gelişen uydu sistemleri ile tarım ürün toplam tespitleri, mineral ve su gibi doğal kaynakların tespitleri, deprem fay hatları ve benzer haritalama işlemleri, afet zarar tespitleri yapılabilmektedir. Meteorolojik tahminler, balıkçılık ve WIFI/WLAN internet bağlantı teknolojileri radyo astronomi sayesinde gelişen uydu sistemlerinin günlük hayatımıza yansımalarından bazılarıdır.

Yıldızların temel özelliklerine ulaşmanın yolu, onlardan gelen ışığın incelenmesi, tayflarının analizi ile mümkündür. Bu ihtiyaca karşı geliştirilen yüksek çözünürlüklü görüntüleme teknikleri; bugün tıp alanında hücre gelişim gözlemlerinden, bir hastanın iç organlarının görüntülenmesine ve ameliyatsız muayenesine kadar (MR, Doppler, Endoskopi gibi) detaylı inceleme için kullanılmaktadır. Yine, Astronot robot (Robonaut) teknolojisi ile robotik ameliyatlar paralel ilerlemektedirler.

robonaut2-1771661
R2, Uzaya Giden İlk İnsansı Robot  (https://www.nasa.gov/sites/default/files/fs201402002_jsc_robonaut2_fs_updates4.pdf )

 

Gökcisimlerinden alınan görüntüleri kaydetmek için geliştirilen CCD alıcılar, video kayıt cihazları, telefonlarımızda ve dijital fotoğraf makinelerimizde kullanılan teknolojilerdir.

Diş kaplamalarında kullanılan seramik kaplamalar, kırılmaz-çizilmez camlar uzay araçları için tasarlanan teknolojilerdir. Güvenlik noktalarında kullanılan X-ışın tarayıcıları astronomide özellikle nötron yıldızları, karadelikleri incelemek için kullanılan X-ışın teleskoplarındaki teknolojiye dayanmaktadır.

Yukarıda yazılanlara ek, doğrudan ya da dolaylı olarak uzay teknolojileri ile ilişkili örnekleri çoğaltmak mümkündür. Başta da söylediğimiz gibi, bilimsel bir keşfin etkilerini tam olarak öngörmek mümkün değildir. Ülkenizde yapılan her bilimsel keşif, sanayinize üretim olarak dönmektedir. Varlıklı olmak isteyen bir ülke bilime önem vermek zorundadır.

Büşra Özşahin




Okullarda “Planetaryum” Çok Mu Faydalı?

Son yıllarda, okullardaki planetaryum oranındaki artış sizin de dikkatinizi çekmiş olmalı. Özel birçok okul, tanıtım çalışmalarında mevcut planetaryumlarına yer veriyor. Peki, bu planetaryumlar saygınlık, etkinliklerde ve öğrenci kulüplerinde mekansal zenginlik dışında okullara ne katabilir?

Çoğu bilim insanı tarafından temel bilimlerden biri kabul edilmesine rağmen; Astronomi ve Uzay Bilimleri zorunlu dersleri, eğitim ve öğretim programlarından 1974* yılında kaldırıldı. Bugün seçmeli ders olarak ortaöğretim seviyesinde verilebilen astronomi derslerine; genelde fizik ve matematik öğretmenlerinin girdiğini, ders saatlerinin farklı amaçlarla kullanıldığını biliyoruz.

Eğitim öğretim program ünitelerini incelersek, daha önce 11.Sınıflar Fizik ders programının son ünitesi olan “Yıldızlardan Yıldızsılara” ünitesinin de kaldırıldığını görürüz. Dolayısıyla, 2016-2017 eğitim öğretim yılı için astronomi bilimi ile doğrudan ilişkili tek ünitenin 7. Sınıf “Güneş Sistemi ve Ötesi: Uzay Bilmecesi” olduğunu söyleyebiliriz.

Planetaryum
Türkiye’de okullarda en fazla bulunan ve astronomi etkinliklerinde kiralama yoluyla sıklıkla kullanılan şişme planetaryumlara bir örnek.

 

Sosyal etkinlikler kapsamında ise okullar; liderleri ve ilgili öğrencileri olduğu takdirde astronomi, astrofizik ve benzer kulüpler açabiliyorlar.

Peki, bir okul planetaryumu için, planetaryum kullanım zamanları; kulüpler ve senede bir 7. Sınıf “Güneş Sistemi ve Ötesi: Uzay Bilmecesi Sunumu” mudur? Ufuk açıcı planetaryum filmleri gösterebilmek, bu mekanları kurmak için yeterli midir? Yoksa planetaryumlar tüm akademik programlara destek, MYP, STEM vs. programları için etkin kullanılabilinir mi?

Başta yurtdışındaki planetaryumlara baktığımızda; yoga seanslarından drama etkinliklerine, resim yarışmalarından şiir dinletilerine planetaryumların STEAM (Science -Fen-, Technology -Teknoloji-, Engineering -Mühendislik-, Art -Sanat- ve Mathematics -Matematik-) programlarına dahil olduğunu ya da farklı sosyal etkinliklerde kullanıldıklarını görüyoruz.

Planetaryum
Ülkemizdeki başarılı astronomi kurumlarından biri olan Ali Kuşçu Uzay Evi’ndeki planetaryumda yapılan bir film gösterimi.

 

Bu planetaryumlar, genelde özel ya da belediye destekli, okul planetaryumlarına göre büyük planetaryumlardır; ama küçük planetaryumlar için de ufuk açıcı olabilirler. Birkaç örneğini aşağıda verdiğimiz şu linklerden görebilirsiniz:

Adler Planetaryumları Yoga Seanları
Moas Sanat ve Bilim Müzesi Planetaryumu Etkinlikleri
NASA JPL, Şişirilebilir Planetaryumda “Gökyüzü Hikayeleri” Etkinliği

Biz yine küçük okul planetaryumlarımıza dönersek, mesela bir Türkçe dersinde Turgut Uyar’ın “Göğe Bakma Durağı” tahlilini planetaryumda yapmak, sınıf dışı eğitimin en güzel örneklerinden biri olabilir. Bunlar ve benzeri yaratıcı etkinlikler, etkileyiciler; ama gerçek şu ki, sınav odaklı eğitim sistemimizde gereken önemleri göremeyebilirler. Bu noktada planetaryumları, akademik başarıyı destekleyen yapılar olarak kullanabilmemiz, planetaryumlarda ders kazanımlarına yönelik sunumlar hazırlamamız, mekanların hem daha sık kullanımını hem de okullarımızda planetaryum projelerinin yayılmasını sağlayabilir.

Mesela, 9. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programının 1. Ünitesi’nde yer alan, “Fizik Nedir, Fiziğin Alt Dalları Nelerdir ve Bilimsel Yöntem Basamakları Nelerdir?”, kazanımları planetaryumlarda fizik ve astronomi sunumları yapmak çok uygun olabilir. Yine aynı programın 2. Ünitesi’nde yer alan, “Madde Nedir ve Maddenin Ortak Özellikleri Nelerdir?”, kazanımlarında öğrencilere maddenin plazma hali tanımlanmaktadır. Evrenin madde hali plazma diyorsak, bu konu planetaryumda yapılacak bir sunum kadar etkili nasıl anlatılabilinir?

planetaryum-22544411
Okul yönetimleri, zekice yaklaşımlarla planetaryumlarını birçok ders için uygulama laboratuarına dönüştürebilirler.

 

7. Sınıf Fen ve Teknoloji Dersi Öğretim Programının 2. Ünitesi olan Kuvvet ve Enerji ünitesinde öğrenci kazanımlarından biri -kütle ve ağırlık- ilişkisini kurmak üzerine. Yine kütlenin değişmezliği ve ağırlığın bir kuvvet olduğu öğrencilere planetaryumlarda yapılan “Gezegen Gezme” oyunu ile öğretilebilir.

10. Sınıf tarih dersi öğretim programının 2. ünitesi olan “Dünya Gücü: Osmanlı Devleti (1453-1600)” ünitesinde yer alan Osmanlı’da Hukuk, Bilim Ve Sanat Alanındaki Gelişmeler konusu planetaryumlarda; Ali Kuşçu’nun Takiyüddin’in yer aldığı sunumlar yapmak için çok uygundur.

Özetle, planetaryumlarda her dersin akademik kazanımlarına yönelik sunumlar tasarlamak mümkündür; astronot hastalıkları ile biyoloji dersi kazanımlarına ya da takım yıldızları ile mitolojik bir okuma parçasını inceleyerek yabancı diller dersi kazanımlarına kadar hitap etmek olasıdır.

Bu sebeple de planetaryumlar, okullarda etkinlik mekanları olarak kullanılmasının yanı sıra akademik başarı için destekleyici ve gerekli mekanlardır. Dolayısıyla, bir okulda planetaryum olup olmadığına değil, o planetaryumun verimli biçimde kullanılıp kullanılmadığına bakmak daha doğru bir değerlendirme biçimi olacaktır.

Buşra Özşahin

(*) TÜRKİYE’DE İLK VE ORTA ÖĞRETİMDE ASTRONOMİ EĞİTİM ÖĞRETİMİNİN DÜNÜ, BUGÜNÜ, http://www.fedu.metu.edu/ufbmek-5/b_kitabi/PDF/Astronomi/panel/t1-5d.pdf


Amacınıza en uygun ve en kaliteli teleskop ya da dürbünü, en uygun fiyata sadece Gökbilim Dükkanı‘nda bulabilir, satın alma ve kullanım sürecinde her zaman bize danışabilirsiniz
GÖKBİLİM DÜKKANI’NA GİT




Dünya’nın Yerçekimi Bir Anda Yok Olsaydı?

Öncelikle müsterih olun, bu hiçbir zaman olmayacak. Dünyanın bir kütlesi var, tıpkı her madde gibi. Kütle çekim sahibi olmasa, kütlesi de olmazdı, yani hiçbir zaman var olamazdı.

Yine de bu durum üzerine durup düşünebiliriz. Tüm fiziği bir kenara koyup hayal edelim, bir şalteri indirdik ve Dünya’nın yerçekimi bir anda yok oldu. Ne olurdu?

Herşeyin ağırlıksız biçimde uzayda süzüleceğini farkedip, bu deneyimden heyecan duyduysanız, durup tekrar düşünün.

Öncelikle atmosferimizin Dünya’da kalmasının sebebi yerçekimidir. Dolayısıyla, düğmeye basıp yerçekimini kapattığımızda, atmosfer uzaya savrulup yok olacaktır. Sonrasında okyanuslar, masanız, telefonunuz ve kalan her şey, siz de dahil, yavaşça uzaya savrulur ve önce yavaş, sonra daha hızlı bir şekilde ondan uzaklaşırdınız.

Yerçekimi

Tabi sizin şöyle bir avantajınız var, tüm olumsuz koşullara rağmen (atmosfer yok, sular gitti, tüm yiyecekleriniz de) Dünya’ya tutunmaya çalışabilirsiniz. Üstelik bunun için çok az bir kuvvet yeterli olacak. Ama burada da bir sorun var, çünkü dünyamızı bir arada tutan da, onun kütle çekimi. Dolayısıyla Dünyamız da parçalara ayrılıp uzayda süzülmek isteyecek.

Şimdi durup herşeyin uzaya doğru savrulması üzerine düşünelim. Aslında benzer savrulmayı her gün yaşıyoruz.

Hareket halindeki bir araç fren yaptığında öne doğru, hızlandığında arkaya doğru kuvvet hissediyoruz, araç viraj aldığında da aksi yönde savruluyoruz. Bu hareketler ivmeli hareket örnekleridir ve etkisi de kütle çekim kuvvetiyle çok benzeşiyor.

Bir otomobil kazasında sizi ön camdan fırlatan etken, ivmenin yol açtığı g kuvvetidir. Ne kadar güçlü ve dikkatli biri olursanız olun, bu kuvvetin sizi savunmasından bir yerlere tutunarak kurtulamazsınız. Otomobil kullanmak “ciddi bir iş”tir. Dünya’da her yıl 1 milyon insan nükleer santral kazalarında değil, otomobil kazalarında ölüyor.

 

İşte Einstein da benzer bir akıl yürütmeyle kütle çekim ile ivmeli hareketin eşdeğer olduğunu söylemiştir. Şöyle düşünelim, ayaklarınızın altında bir tartı var ve bir roketin içindesiniz. Roket havalanırken ivmesi öyle akıllılıkla ayarlansın ki, uzaya çıktığınızda bile ağırlığınız (size etki eden kütle çekim kuvveti) değişmesin. Bu mümkün mü? Pek tabi mümkün. Dünyadan uzaklaşırken, yani yerçekimi daha az hissedilirken, rokettin yukarı doğru ivmelenmesini bunu telafi edecek biçimde arttırabiliriz.

Yazının başındaki senaryoda bir şalteri indirerek kütle çekimini yok ettik. Şimdi de Dünya’yı durduralım, ne olurdu? Yine üzerindeki herşeyle birlikte uzaya savrulacağımızı söyleyebiliriz. Tıpkı fren yapan, hızlanan veya viraj alan bir araçta hissettiğimiz gibi.

Kütleçekim ile ivmeli hareket arasındaki bu derin bağlantıyı yorumlamak, Einstein’ı genel görelilik kuramına götüren yoldu. Ancak o ayrı ve uzun bir hikaye. Merak edenler özel görelilikle ilgili yazı dizimizi ve Brian Greene’in ‘Evrenin Zarafeti‘ kitabının üçüncü bölümünü okuyabilirler.

Hilal Bulut

Yararlanılan Kaynaklar:
https://www.livescience.com/17809-gravity.html
kozmik Anafor/ ‘Özel Görelilik 1- Referans Sistemleri’ yazısı.
Evrenin Zarafeti/ Brian Green
Evrenin Dokusu/ Brian Green
http://curious.astro.cornell.edu/about-us/39-our-solar-system/the-earth/other-catastrophes/64-what-would-happen-if-the-gravity-on-earth-was-suddenly-turned-off-beginner




Pisagor (Aç Gözlülük) Kupası

Pisagor’u hepimiz o güçlü matematiksel teoremi sayesinde biliyoruz. Pisagor’un ünlü olduğu tek alan bununla sınırlı değil elbette. Pisagor, matematikçi olmasının yanında hem bir filozof hem de bir mucitti.

Pisagor Kupası” olarak da bilinen “Aç Gözlülük Kupası” basit akışkan kanunlarını kullanarak aç gözlü Yunanlara şarabı deyim yerindeyse haram zıkkım etmiştir.

Pisagor’un bu icadının arkasında bir deha yatıyor. Filozof olmasının getirdiği sorumlulukla, kendisinin öğrencilerine ders vermek istediği aşikar. Bu icat sayesinde Pisagor, öğrencilerine ölçülü tüketim hakkında belki de hayatları boyunca unutamayacakları bir ders vermişti.

Dışardan bakıldığında herhangi bir bardak gibi duran nesne, işleviyle herkesi hayretler içerisine düşürebiliyor. Ortasında bulunan sütun içerisindeki delik, eğer bardak belli bir seviyeden sonra doldurulmaya devam edilirse içerisindeki bütün sıvıyı döküyor.

Bu icadın arkasında yer alan fiziki kural ise sifonun çalışma prensibinden farklı bir şey değildir. Kupanın belli bir miktarda doldurulmasının ardında yerçekimi sıvının bir kısmını aşağı doğru hızlandıracaktır. Hızlanan sıvının basıncı düşük olacağından (Bernoulli prensibi – ilerde daha detaylı değineceğiz) sıvının gözle görünen kısmı ile basınç farkı olacak ve yüksek basınçlı sıvı düşük basınçlı sıvıyı itecektir. Bu işlem basınç farkı sıfır olana yani tüm sıvı kupadan boşaltana kadar devam edecektir.

O zamanlar keşfedenler olmuş mudur bilinmez ama bu kupayı ağzına kadar doldurmanın bir yolu var. Eğer bardağın tabanını içmek istediğimiz sudan yada şaraptan daha yoğun bir sıvı, mesela yağ ile doldurduğumuz zaman yukarıda kalan sıvının ağırlığı yağı sütunun içerisine itemeyeceğinden sifon etkisi yaratılamayacak ve siz de içeceğinizi fazladan içebileceksiniz.

Sonuçta bilim açgözlülüğe bile çare bulabiliyor…

Alperen Erol




Nükleer Silahlar Ve Uzay

Uzayın askeri amaçlarla kullanılması fikri uzun yıllardır tartışılan bir konu olmuştur. Başta Rusya ve ABD olmak üzere birçok ülkenin ordusu için savaş ve barış faaliyetleri açısından, uzay araçlarının keşif, seyrüsefer ve iletişim gibi alanlarda sundukları olanaklar kritik öneme sahiptir.

Uzayın yukarıda saydığımız askeri faaliyetler bakımından kullanımı göz önüne alındığında, uzayın silahlandırılması uzay hukuku için en öncelikli tartışma konusu halini almaktadır.

Bu konuda Birleşmiş Milletler Silahsızlanma Konferansında, uzayın silahlandırılmasına karşı güçlü bir görüş birliğine varıldı. Çin ve Rusya, uzay silahlarının yasaklanması için bir antlaşma metni dahi hazırladı. Ancak, ABD böyle bir antlaşma konusunda müzakerelere girmeyi reddetti!

Uzay silahları hakkında kapsamlı bir antlaşma bulunmamakla birlikte, uzay hukuku bağlamında yasal bir çerçeve var. Bu yazıda uzay silahları bakımından yalnızca nükleer silahları ele alıyor ve ilgili Birleşmiş Milletler kararları ile birlikte ilgili uluslararası antlaşmaları gözden geçiriyoruz.

Uzayın hangi noktadan itibaren başladığına ve uzay hukuku metinlerinde geçen “barışçıl amaç” terimine ilişkin Kozmik Anafor’daki daha önceki yazılarımızı okumanızı tavsiye ederiz.

Öncelikle nükleer silahın tanımı ile başlıyoruz: Nükleer silah, nükleer reaksiyon ve nükleer füzyonun birlikte kullanılmasıyla ya da çok daha kuvvetli bir füzyonla elde edilen yüksek yok etme gücüne sahip silahtır.

Uzay ve nükleer silah ifadeleri mevzubahis olunca aklımıza gelen ilk uzay hukuku metni Dış Uzay Antlaşması (Outer Space Treaty) oluyor. İlgili antlaşmanın 4. maddesi, konuyu şu şekilde düzenliyor:

“Antlaşmaya Taraf Devletler, nükleer silâhlar veya diğer çeşit kitlesel tahrip silâhları taşıyan cisimleri dünya etrafındaki bir yörüngeye oturtmamayı bu gibi silâhları gök cisimlerine yerleştirmemeyi ve bu gibi silâhları diğer herhangi bir şekilde uzaya yerleştirmemeyi taahhüd ederler.

Antlaşmaya Taraf bütün Devletler ay ve diğer gök cisimlerini münhasıran barışçı amaçlarla, kullanacaklardır. Gök cisimleri üzerinde askerî us ve tesisler kurulması ve tahkimat yapılması, her tip silâhın denenmesi ve askerî manevralar yapılması yasaktır. Askerî personelin bilimsel araştırma veya diğer bir barışçı amaçla kullanılması yasaklanmamıştır. Ay ve diğer gök cisimlerinin barışçı amaçlarla keşfi için gerekli her türlü teçhizat veya tesisin kullanılması da yasaklanmamıştır.”

Uzay hukuku antlaşmalarından başka, 1963 Kısmı Test Yasağı Anlaşması (Partial Test Ban Treaty) bu konuya başka bir çerçeve çizmektedir.

Kısmi Test Yasağı Anlaşması (PTBT) veya tam adı ile Atmosferde, Uzayda ve Su Altında Nükleer Deneme Yasağı Antlaşması, yeraltı haricinde tüm nükleer denemeleri yasaklayan bir antlaşmadır.

Antlaşma, Sovyetler Birliği (SSCB), Birleşik Krallık ve ABD hükümetleri tarafından 5 Ağustos 1963’te Moskova’da imzalandı ve diğer ülkeler tarafından imzaya açıldı. Antlaşma resmi olarak 10 Ekim 1963’te yürürlüğe girdi. O tarihten bu yana, 123 ülke antlaşmaya taraf oldu, on ülke de antlaşmayı imzaladı, ancak onaylamadı. Fransa ve Çin-Sovyet ayrılığını sebep gösteren Çin hükümetleri antlaşmayı imzalamamışlardır. Türkiye 9 Ağustos 1963’te imzalamıştır ve TBMM 8 Haziran 1965’te kabul etmiştir.

Antlaşma tarafların atmosferde, uzayda, su altında, ya da herhangi başka çevrede eğer bu patlamalar ülkenin toprakları dışında nükleer enkaza sebep oluyorsa, nükleer silahların test edilmesini ya da herhangi başka nükleer patlamayı yürütmesini yasaklar ve engeller; yukarıda belirtilen herhangi bir yerde gerçekleşen nükleer silah testi patlamasını ya da herhangi nükleer patlamayı yürütmeyi, teşvik etmeyi, herhangi bir şekilde bu faaliyetlere katılmayı yasaklamaktadır.

Fakat antlaşma, yeraltında yürütülecek bir nükleer testi yasaklamamaktadır.

Antlaşmanın 1. maddesi;

” Madde 1

  1. Bu Antlaşmanın Taraflarının her biri, kendi yetki alanı veya kontrolü altındaki herhangi bir yerde nükleer silah testi patlamasını veya başka herhangi bir nükleer patlamayı yasaklamayı, engellemeyi ve gerçekleştirmemeyi taahhüt eder:

(a) atmosferde; Dış uzay alanı da dahil olmak üzere sınırlarının ötesinde; karasuları veya denizler dahil olmak üzere ya da şu altında; veya

(b) herhangi bir diğer ortamda, söz konusu patlama, gerçekleştirildiği Devletin toprak sınırları dışında radyoaktif kalıntıların ortaya çıkmasına neden oluyorsa”

şeklindedir.

Antlaşmanın söz konusu uygulamasından doğabilecek 3 sorun vardır:

İlki, Antlaşma’nın geçerlilik süresi ve sonlandırılma biçimidir. Şöyle ki bu antlaşma barış zamanında geçerlidir. Antlaşmanın 4. maddesinde her ne kadar bu antlaşmanın süresiz bir antlaşma olduğu belirtilmişse de 3 ay önceden bilgilendirmek şartıyla taraf devlet antlaşmadan çekilebilecektir. Ayrıca maddenin devamında; “Her bir Taraf, ulusal egemenliğini uygularken, bu Antlaşma’nın konusuyla ilgili olağan dışı olayların, ülkesinin yüce çıkarlarını tehlikeye attığına karar verirse, Antlaşma’dan çekilme hakkına sahiptir.” denilmektedir.

İkinci olarak, yasağın içeriği ile ilgili olarak, Antlaşma’nın amacının yukarıda belirtilen ortamlarda “herhangi bir nükleer silah testi patlamasının” yasaklanması olduğu açıktır, ancak “ya da herhangi başka bir nükleer patlamanın” ifadesi eklenmesi özellikle dikkat çekicidir. Bu eklenen ifade, örneğin uzay aracı nükleer tahrik sistemleri gibi test dışı kullanımlara atıfta bulunup bulunmadığı tartışma konusudur.

Son olarak, Antlaşma ile ilgili bir diğer sıkıntı ise yer altında yapılmasına izin verilen testlerin radyoaktif sızıntılarının atmosfere karışmasıdır. ABD ve Sovyetler Birliği tarafından yapılan yeraltı testlerinin radyoaktif kalıntılarının atmosfere karışması hususunda bu devletler eleştirilmiştir.

Yavuz Tüğen




Meta Malzeme ve Görünmezlik

“Fizik için zor olan çok şey vardır fakat imkansız yoktur. Fizik için ‘bu asla olmaz’ diyemeyiz.”

-Doç. Dr. Başak KOŞAR KIRCA (Sinop Üniversitesi / Eğitim Fak. Fen Bilimleri Bölümü Anabilim Dalı Başkanı)

Dünyamızı aydınlatan Güneş’ten yayılan, evlerimizde işlerimizde hayatımızın her anında kullandığımız ışık neler başarabilir? Işık yalnızca akşam olduğunda evimizi aydınlatan bir enerji kadar basit bir şey olabilir mi?

Bunları açıklamadan önce ışığın Klasik Fizik’te ki tanımına bakalım: Işık, “yüksek derecede ısıtılan, akkor durumuna getirilen ya da çeşitli erke biçimleriyle uyarılan cisimlerin yaydığı, gözle görülen ışıma.” şeklinde tanımlanır. Gözümüzle gördüğümüz ışıklara görünür ışık deriz ki, bu ışığın dalga boyu 380 nm-760 nm arasında. Bu dalga boylarının öncesinde ve sonrasında ise, çok geniş ama gözlerimizin algılayamadığı farklı dalga boyları var. Yani insan gözü ışığın yalnızca çok az bir miktarını görebilir.

Modern bilim tarihi boyunca ışığın dalga mı yoksa parçacık mı olduğu tartışma konusu olmuştur. Çünkü ışık (foton) bazı olaylarda dalga özelliğini, bazı olaylarda ise, parçacık özelliğini gösterir. Bu ikisini aynı anda gösterdiği bir olaya rastlanmamıştır ancak, bu durum rastlanmayacağı anlamına gelmez. Kimbilir belki bir gün, laboratuvar ortamında gerçekleştirilen fiziksel bir olay da ışık hem dalga hem parçacık özelliğini aynı anda gösterir.

Işığın Dalga Özelliği: Işığın dalga özelliğinin anlaşıldığı Young’ın Çift Yarık Deneyini hepimiz biliriz. Bu deneyi biraz irdeleyelim ve  ışığın dalga özelliğini anlayalım.

Şekil 1: Young’ın Çift Yarık Deneyi

 

Üstteki şekilde görüldüğü gibi deney düzeneği bir perde, ışık kaynağı ve bir çift yarıktan oluşmuştur. Işık kaynağından (L) yayılan monokromatik ışık öncelikle tek bir yarıktan geçer ve daha sonra S1 ve S2 olarak gösterilmiş iki ayrı yarıktan geçer. Sonuçta perde üzerinde aydınlık ve karanlık şablonların oluşumu gözlenir.

Bu durum, S1 ve S2’nin birbiri ile faz halinde ışık kaynakları olarak düşünülmesi ile açıklanır. Dalgaların faz içinde olduğu noktalar birbirlerini güçlendirirken, faz dışında olduğu noktalar birbirlerinin iptal eder. Bu deneyde ışığın dalga özelliği gösterdiğini görmüş olduk.

Elektromanyetik spektrum. Gördüğünüz gibi, gözümüzün sınırları aslında çok dar.

 

Işığın Parçacık Teorisi: Işığın bazı olaylarda dalga bazı olaylarda ise parçacık özelliği gösterdiğini söylemiştik. Işığın parçacık özelliğinin en iyi görüldüğü deney, çoğumuzun bildiği Fotoelektrik Olaydır. Bazı deneyler ışığın dalga modeli ile açıklanabilmekteydi fakat, klasik fizik bazı olayları ışığın dalga özelliğiyle açıklayamamıştır. Şimdi bu olaylardan en çok bilinen fotoelektrik olayı inceleyelim.

Ünlü bilim insanı Hertz, yaptığı tekrarlı deneylerin sonucunda metalik özellik gösteren bir maddeye gönderilen bir ışığın bu metale çarptıktan sonra bu yüzeyden elektron kopardığını gözlemledi. Fakat kopan bu elektronların kinetik enerjilerinin ışık şiddetinden yani foton sayısından bağımsız olduğu görüldü. Bu durumun sonucunda, ışığın yalnızca dalga özelliği gösterdiği yanlış bir bulgu olarak kabul edildi. Çünkü ışık eğer bu olayda dalga özelliği gösterseydi, elektronların kinetik enerjisinin ışık şiddeti arttıkça artması gerekecekti. Bu olay fotonun yani ışığın yalnızca parçacık özelliği ile açıklanabilir.

Şekil 2: Işığın Parçacık Teorisi (Fotoelektrik Olay).

 

Peki ışık, üzerine düştüğü cisimler tarafından nasıl bir etki görür? Bir cisim üzerine bir ışık ışını düşürüldüğünde 3 farklı durum gözlenir. Cisim ya ışığı tamamen yansıtır, ya bir miktar soğurur ya da hiçbir değişiklik olmadan ışık yoluna devam eder. Doğada bulunan her madde, ışık için bu üç durumdan birini gösterir.

Peki bir madde üzerine ışık düşürüldüğünde bu üç farklı durumun üçünü de aynı anda gösterirse ne olur?

Doğadaki hiçbir madde için bu durum geçerli değildir. Ancak laboratuvar ortamında üretilmiş özel bir malzeme bunu gerçekleştirebilir. Biz modern fizikte bu malzemelere meta malzeme (metamaterial) adını veririz.

Bir meta malzeme modeli

 

Meta malzemeler, doğada görülen yapılarda bulunmayan elektronik elektromanyetik özelliklere sahip olacak şekilde yapay olarak laboratuvar ortamında üretilmiş malzemelerdir. Bu malzeme içindeki elektromanyetik dalgalar, alışılmışın dışında bükülür. Bu alışılmışın dışında bükülme olarak adlandırdığımız durumu meta malzeme içine yerleştirilen minik implantlar sayesinde gerçekleştiririz.

Bu implantlar bize ışını bükme ve istediğimiz şekilde yönlendirme imkanı sağlar. Bu da, ışığı istediğimiz şekilde kullanabileceğimiz anlamına gelir. Öyleyse, bu sayede ne gerçekleşir? Işık istediğimiz şekilde yönlenirse ne elde ederiz?

Yakın geçmişte dahi hayal olarak adlandırabileceğimiz ‘görünmezlik’ özelliğini kazanırız. Işığı istediğimiz şekilde kontrol etmek, ışığı istediğimiz şekilde kırmak anlamına gelir. Bu noktada konumuza bir ara verip. Işığın kırılması ne demek onu açıklayalım:

En kolay şekilde kırılmayı tanımlayacak olursak; Kırılma ışığın bir ortamdan diğer ortama geçerken doğrultusunu ve hızını değiştirmesi” olarak tanımlanır.  Kırılmanın 4 özelliğinden bahsedebiliriz:

1- Gelen ışın, normal ve kırılan ışın aynı düzlemdedir.
2- Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçen ışık, normale yaklaşarak kırılır.
3- Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçen ışık, normalden uzaklaşarak kırılır.
4- Normal üzerinden gelen ışın (dik gelen ışın), diğer ortama geçerken kırılmaya uğramaz (dik geçer).

Doğada bulunan normal (yansıtıcı) bir malzeme için kırılma açısı 90 derece olduğunda, çok az bir kısmı soğurulmasına karşın ışık tamamen yansır. Doğada bulunan hiçbir madde için kırılma açısı sıfır derecenin altında değildir yani negatif değer alamaz. Peki bir malzeme üzerine düşürülen ışının kırılma açısı sıfır derece altında olursa ne olur?

Meta malzemeler için bahsettiğimiz; ‘ışığı istediğimiz şekilde kırma’ özelliği işte tam anlamıyla budur. Meta malzemelerin kırılma açısı eksi değerlik alır. Malzemeye çarpan elektromanyetik dalga geliş açısı ile enerji akışı aynı yönde kalır. Yani dalga vektörü ve enerji akışı zıt yönlüdür. Meta malzemenin ters kırılma indisli olması bize görünmezliği kazandırır.

Bir hayalden öteye gidemeyecek teknolojik yenilikler, bugünkü modern fizik ve modern bilim dünyasında yaşanması kolay yenilikler olarak görülüyor. Bilim kurgu filmlerinde yer alan görünmezlik gelecekte insanoğlu için çok da zor olmasa gerek. Ünlü Fizikçi Albert Einstein’ın dediği gibi; “Bir fikir ilk başta saçma gelmiyorsa ondan umut yoktur.” İnsanoğlu için de ışınlanmak, görünmez olmak gibi fiziksel olaylar olağanüstü ve saçma gelir.

Şimdi gelin laboratuvar ortamında üretilmiş bir malzeme, bir ışık ışını ile nasıl görünmezlik elde edilir onu tartışalım:

Ayrıntılı şekilde açıklanacak olursa; meta malzemeden oluşmuş bir kıyafet  düşünelim. Bu kıyafet üzerine bir ışık düşsün ve bu ışık ışınının, kıyafet içinde ters bir şekilde kırılması sağlansın ve ışık ışını vücuda hiç çarpmadan dolaşıp tekrar kıyafetin içinden geçsin. İşte görünmezliği bu sayede elde ederiz. Yani kırılma açısının negatif değer alması ve ışığın üç farklı durumunun tek bir malzeme içinde gerçekleşmesiyle.

Gözümüz ile bir cismin görülebilmesi için o cismin içinden ışığın geçmesi ve her madde için yukarıda bahsettiğimiz 3 farklı durumdan biri gerçekleştirmesi gerekir. Bir cismin görülmemesi içinde ona çarpan ve sizin gözünüze yansıyan herhangi bir ışık ışını (foton) olmaması gerekecek. Bunu sağlayan da, meta malzemelerin görülmeyen elektromanyetik dalgalarıdır.

Meta malzemeler tıpkı içinden geçilebilen saydam bir madde olarak düşünülebilir. Sonuç olarak meta malzemeler görünmezlik özelliğini alışılmışın dışındaki dalga özelliğinden ve homojen oluşundan almaktadır. Kimbilir, belki gelecekte bir gün meta malzemeden oluşmuş üst düzey görünmezlik özelliğine sahip elbiseler üretilebilir.

Hazırlayan: Sultan KIŞ

Kaku, M. (2016). Olanaksızın Fiziği, Odtü Yayınları
Karaoğlu, B. (2016). Üniversiteler İçin Fizik, Ankara, Seçkin Yayıncılık
Bayram, M. (2017). Metamalzemeler ve Görünmezlik, http://www.muhendisbeyinler.net, (5 Ağustos 2017)
Özer, M.A. (2017), Işık Gerçekten Nedir?, http://www.fizikist.com (14 Haziran 2017)

Teşekkür: Desteğinden, başaracağıma olan inancından ve bana olan güveninden dolayı, üniversitemizdeki odasına her zaman beni kabul edip tüm sorularımı yanıtlayan beni asla ve asla yanıtsız bırakmayan sevgili hocam, Doç. Dr. Başak KOŞAR KIRCA hocam ile, başaracağıma her zaman inanan ve bana her konuda destek olan anneme sonsuz teşekkürler.




Süperiletkenler ve Süperiletken Fiziği

Herhangi bir devre hayal edin. Aslında bunu hayal etmek sizin için hiç zor olmamalı. Çünkü telefonunuz, klimanız, bilgisayarınız, buzdolabınız, tutkuyla aşık olduğunuz televizyonunuz devrelerden oluşuyor.

Kablosunu prize takıyorsunuz ve devrelerden elektrik akımını geçirerek cihazınızı çalıştırıyorsunuz. Hatta bazen o kadar çok çalıştırıyorsunuz ki, faturanız gelince sanki dünya başınıza yıkılmış gibi oluyor.

İşte biz bu yazıda hayatımızı şekillendiren o yüce elektriği über iyi ileten süperiletkenleri inceleyeceğiz. Neden çok iyi iletiyor, nerelerde kullanılıyor, tamam da nasıl bulundu gibi temel sorularla bu yazıda sıkı fıkı olacağız. Kemerlerinizi bağlayın çünkü süperiletken fiziğinin 103 yıllık bir geçmişi var.

elektronik_devre

Macera başladı ve devrim!

Kendinizi düşünün. Elleriniz, gözleriniz, ayaklarınız, iç organlarınızla siz bir bütünsünüz. Aynen atomlar da böyledir. Protonları, nötronları ve elektronlarıyla onlar da bir bütün. Elbette bu parçacıkları da oluşturan yapı taşları var. Mesela elektronlar leptonlardan oluşur. Doğanın bize bahşettiği bu bilinç ile bizler hem mikro boyutları hem de makro boyutları araştırabilecek kadar zekiyiz.

Aslında bütün hikaye 20’inci yüzyılda “mutlak sıfır savaşı” yapan zekilerle başlıyor. O zamanlar elementleri daha düşük sıcaklıklara ulaştırmak için birbiriyle yarışan fizikçiler mevcut. Ulaşılabilecek en düşük sıcaklığın 0 Kelvin (-273 C) olduğu kuramsal olarak gösterilmişti. Neden daha da soğuğunu elde edemiyoruz derseniz bunun sebebi atomların artık o sıcaklıkta resmen donması.1 (Bu arada 21’inci yüzyıl dünyasında artık mutlak sıfıra neredeyse ulaştık!) Süperiletken keşfi de bu yarışın içinde olan bir beyefendiden geliyor ve kendisine 1913 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırıyor.

Keşif 1911 Nisan’ında. Hollandalı fizikçi Heike Onnes ve ekibi cıvalı termometler için cıva dirençler üretiyordu. Aynı zamanda maddeleri daha da soğutma yarışı içine girdiklerinden Helyumu -268 C’ye kadar soğutarak sıvılaştırmayı başarıyorlar. (Mutlak sıfır -273 dereceye hiç bu kadar yaklaşılamamıştı!) Bizim meraklı fizikçi ürettiği cıva teli alıp zamanının en soğuk sıvısına batırıyor ve ne olacağını merak ediyor. Ne mi oluyor? Devrim!

sivi-helyum

Devrime geçmek için önce kısa bir bilgi vermeliyim. Basitçe düşünelim. İlkokulda yaptığınız bir deney aklınıza gelsin. İki adet kablo, bir adet ışık kaynağı ve pil! Bunları doğru şekilde birbirine bağlıyoruz ve ışığı yakıyoruz. Bir devrede güç kaynağınızdan aldığınız elektriği kayıpsız bir şekilde devrenizde gezdiremezsiniz. SALLIYORUM; piliniz 5 Volt Duracell bile olsa devredeki dirençten dolayı aletinizde 2,5 volt elektrik dolanır. Devredeki gerilim, akım ve direncin çarpımına eşittir. Öyle ki kullandığınız kablonun bile direnci vardır ve pilinizdeki elektriği taşırken kayıp yaratır.

Her şeyin atomlardan oluştuğunu ve atomların içinde de elektronlar olduğunu söylemiştik. İşte elektrik akımı atomların son yörüngesinde dolanan bu elektronlar sayesinde oluşur. Kablo da atomlardan oluştuğundan, kabloda ilerleyen elektronlar mutlaka kablonun atomlarına çarparlar. Aslında direnç dediğimiz şey de yolda kaza yapan zavallı elektronlardır. Direncin bir neticesi olarak devreniz ısınır. Hemen hemen herkesin dizüstü bilgisayarı bacağını ısıtmıştır. İşte bunun yegâne sebebi elektrik canavarı elektronlardır!

Bay Onnes bu cıva teli aşırı soğuk sıvı Helyuma daldırıp bir deney yaptığında gözlerine inanamamıştı! Cıva telde elektrik hiç kayba uğramadan ilerliyordu! Yani direnç birden sıfıra inmişti! İşte bu öyle bir devrimdi ki, sıfır kayıpla elektriği ABD’den Türkiye’ye gönderebilirdiniz. Tasarruf üzerine tasarrufun kapılarını aralamaktı bu!

dizustu-bilgisayar
Hangimiz lap-top ile bacağımızı yakmadık ki? (-Ben)

Ayrıca bugün bir çok cihazı ısınma sorunu nedeniyle kısıtlı olarak kullanıyoruz. Böyle bir teknoloji demek cihazlarımızı kat be kat daha güçlü tam kapasite yapmak da demek. Daha hassas cihazlar üretebilirdiniz, bilgisayarınız bacağınızı ısıtmaz, faturanız cebinizi yakmaz (bundan o kadar emin değilim), sonsuza kadar daha uzun ömürlü pilleriniz olabilirdi! Umarım Bay Onnes’in keşiften sonra uyku düzeni bozulmamıştır.

İşte bu keşfin ardından büyük bir heyecan başladı. Artık bu iş için çalışacak fizikçiler gerekti. Hele de Nobel Fizik Ödülü’nün ardından bu alana sıçrayan çok fazla fizikçi olduğunu biliyoruz.

Peki ama nasıl birden direnç yok oluyordu? Aslında pek fazla fizikçi böyle bir durumu hayal etmemişti. Sıfır dirence ulaşabilme ümidi olan fizikçiler elbette vardı ama onlar kademeli olarak bir azalma olacağını düşünüyorlardı. Grafikte gördüğünüz gibi ani bir değişim şok etkisi yarattı. Bu deneyin ardından artık kuramsal fizikçiler iş başına geçti. Neden böyle olduğunu matematiksel olarak modellemeleri ve konuyu aydınlatmaları gerekiyordu ve aydınlattılar da!

Diyamanyetik Keşif ve Yeni Bir Tanım

Maceranın büyük atılımlarından birisi de süperiletken malzemelerin manyetik alandan tiksinmesinin keşfiydi. Keşifçilerimiz W. Meissner ve R. Ochsenfeld, 1933 yılında tuhaf bir biçimde süperiletken maddelerin manyetik alanı dışladığını keşfettiler. Bu keşif süperiletkenimizin yüzeyindeki elektrik alanın manyetik alanı dışlamasının gözlemiydi.

meisner

Bu dışlama olayı Meissner Etkisi olarak bilinir. Gözlemin ardından kuramsal açıklamayı da Fritz ve Heinz London kardeşler yaptı. Manyetik alanla süperiletken maddelerin elektriği iletebilme gücü arasında bağlantılar kurdular ve denklemler geliştirdiler. Bu noktadan sonra süperiletken maddeler artık elektriği iyi iletenden ziyade manyetik alanı iyi dışlayan şeklinde tanımlanmaya başladı. Bu konuyu anlamak için biraz da manyetizma bilmek gerekiyor tabii. Referanslarımdaki bir döküman2 göze hitap ederek gayet güzel bir özet sunuyor, tavsiye ederim.

İzotop Etki ve BCS Kuramı

Önce izotop ne demek onun tanımını yapalım. Proton sayısı aynı olan ancak nötron sayısı farklı olan atomlara izotop atom diyoruz. Yani izotop atomlarımızın nötron sayısı farklı olduğu için kütleleri de farklı oluyor. (Bir nötronun kütlesi hemen hemen protona eşittir ve elektronun kütlesinin 1836 katına denk gelir.) Elbette süperiletkenimizde de bir takım değişiklikler olmasını bekleriz. Ekstra bilgi vermeyi de ihmal etmeyelim. Hidrojenin izotopu olan döteryumu duymuşsunuzdur belki. Güneş’in bizi ısıtmasının en önemli nedeni de hidrojenin döteryum izotopuna dönüşmesidir. Güneş’in tepkimesi bu şekilde başlar. Bu ilk tepkime Güneş’in yaydığı enerjinin yüzde 8’ine denk gelir.

Şimdi 1950’lerdeyiz. Emanuel Maxwell yeni kaşifimiz. Kendisi cıvanın farklı izotoplarını inceliyor ve bu farklı izotopların süperiletken pelerinini giymeleri için farklı sıcaklıklar gerektiğini görüyor. Yani nötronların, pelerinin kritik sıcaklığı üzerine büyük bir görev üstlendiğinin farkına varıyoruz.

1957’de BCS kuramı ortaya çıkıyor. BCS, üç kafadarın soy isimlerinin baş harfinden gelir: John Bardeen, N. Cooper, John Schrieffer. Bu beylerin kuramını açıklığa kavuşturalım.

bcs-teorisi

BCS teorisinin söylediğine göre, süperiletkenimizin yolunda hareket eden elektronlar Cooper çifti oluşturduğunda değişik bir kuantum durumuna imkân verirler.

Şekilde Cooper çifti yaratmış iki elektron görüyorsunuz. Elektron yolda ilerlerken pozitif iyonlar da haliyle ona yaklaşıyor. Yoldaki ilk elektron, yoldaki pozitif iyonları birbirine çekerek yol alıyor. İlk elektronun kendine çektiği pozitif iyonlara Cavidan diyelim. Elektronları bilirsiniz, çok hızlıdırlar. İşte ilk elektronumuz Cavidanları terk ettiğinde, Cavidanları orada tutacak bir kuvvet olmadığından eski yerlerine geri gitmelerini beklersin. Artık anasının yanı mı dersiniz; ilk konum mu dersiniz o size kalmış bir şey. Ancak bu gerçekleşmez! Çünkü ilk elektronun arkasından gelen Cooper çiftini oluşturmuş ikinci elektron vardır. Cavidanlar tam eski yerlerine gidecekken ikinci elektron gelir ve gidemezler.

Elektriğin elektronlar sayesinde oluştuğunu yazının başında söylemiş ve direncin de yolda kaza yapan elektronlar olduğunu vurgulamıştım. İşte süperiletken maddemizde yol alan bu elektronlar Cooper çifti oluşturduğunda daha kolay bir şekilde yol alabiliyor. Sanki atomun belediyesi elektronlar için yol yapmış ve hiç kaza yapmadan gidebiliyorlar. Mesela öndeki elektronun yolu açtığını arkadakinin de onu takip ettiğini düşünebiliriz. Peki bu elektronlar çiftler halinde nasıl hareket ediyorlar, iletişimi nasıl sağlıyorlar? Fononlar sayesinde! Atom örgüsünün yapısını bozarak mekanik titreşim oluştururlar ve elektronların kaza yapmadan atomdan atoma geçmesini sağlayabilirler. Elektronlar arasında da bir bağ kurarak onların eş evreli hareketini sağlayacak kadar yetenekli sanal parçacıklardır.

BCS teorisi, elektriğin direnmeden yol almasını açıklayabilecek kadar güçlü bir teori olarak görüldüğünden yaratıcıları 1972’de Nobel Fizik Ödülü’nü kaptı!

Josephson Eklemi ve SQUID

Üzgünüm ama sizden ikinci kez, ilkokulda yaptığınız devreyi hayal etmenizi isteyeceğim. Sıradan çinko karbon pillere göre 10 kata kadar daha uzun ömürlü Duracell pilinizi kablolarınız yardımıyla ışık kaynağına bağladınız ve etrafı aydınlattınız. Bunu kablolarınızla yaptınız!

lamba-devresi
Sakın ilkokulda bu deneyi yapmadım demeyin…

1962 yılında Brian Josephson, ilkokulda kurulması zor bir şey hayal etti. Bu sefer iki adet süperiletken levha düşlüyoruz. Arasına da incecik yalıtkan malzeme yerleştiriyoruz. Süperiletkenlerimizin kablo, yalıtkan malzememizin de plastik bir parça olduğunu varsayalım. Düz mantıkla kablolar arasındaki teli kesintiye uğratıp bir plastik koyarsak elektron akışı oluşmaz. Ancak mikro ölçekteki gözlemler gösterdi ki; süperiletkenler arasında dolanan Cooper çifti elektronlar hiçbir bağlantı olmaksızın kuantum tünelleme yoluyla karşıya ulaşabiliyor ve doğru akım oluşturabiliyorlar. Resmen karşıya zıplıyorlar değil mi? Parçacık kafalıysanız tabii ki size öyle gelecektir. Bu öngörü de bir yıl sonra deneysel olarak kanıtlanıyor. Bu arada kuantum tünelleme hakkında bilgisi olmayanlar için şurada güzel, sade bir yazımız var.

Şimdi SQUID’e gelelim. Böyle bir deniz canlısı da varmış. Google’dan arayınca gördüm ve gayet tatlı, çizgi film karakteri gibi bir canlı. Ama onunla yakından uzaktan alakası yok bizim aletin.

SQUID: Superconducting Quantum Interference Device: Kuantum Girişim Cihazı

İsminde pek hayır bulamasanız da bu cihazımız çok önemli. Çok zayıf manyetik alanların ölçümünü yapmaya yarayan, Josephson eklemleriyle donatılmış halkasal süperiletkenler içeren gayet hassas bir cihaz. Tıptan jeolojiye kadar birçok alanda kullanılıyor. Yazının ilerleyen kısımlarında süperiletkenlerin kullanım alanlarını incelerken SQUID diye ayrı bir başlık atarak irdeleyeceğiz bu cihazı.

Birinci Tip ve İkinci Tip Süperiletkenler

Daha yazının başında söylediğimiz üzere ilk süperiletkenimiz 1911 yılında bulunuyordu. Bu süperiletken Helyum soğutularak elde edilmişti. Birinci Tip Süperiletken dediğimiz şey sadece bir metal elementten oluşan maddeler. Ancak İkinci Tip Süperiletkenler iki tane metalden oluşuyorlar. Yani bir alaşım3. Bazı geçiş metalleri de İkinci Tip Süperiletken olabiliyor.

1931 yılında Rus fizikçi Lev Shubnikov bizim İkinci Tip Süperiletkenler kaşifimiz. (Yok, bu adama Nobel vermemişler.) Bildiğiniz gibi Birinci Tip Süperiletkenler, Meissner etkisi sayesinde manyetik alanı dışlıyorlardı. Ancak manyetik alanında bir sınırı var değil mi? Mesela her yaz gittiğimiz bir tatil köyü ve orada da bir ağaç olsun. Bir yıl sonra baya bir kilo almış olsanız ve her zaman sizi taşıyan zavallı ağacın dalına otursanız kırılır. Aynı mantık süperiletkenler için de geçerli. Manyetik alanı dışlıyor ama bir sınırı var. Kritik manyetik alan diyoruz biz bu sınıra. Hurra koca bir manyetik alan uygularsanız süperiletkenlik bozulur.

İkinci Tip Süperiletkenlerde durum biraz karışık. Onlar hem dışlıyor hem dışlamıyor hem ortalığı karıştırıyor. Evet, yazdığım şu tekerlemeyi açıklığa kavuşturalım. İkinci Tip Süperiletken malzememizde iki tane kritik değer vardır. İlkine alt kritik manyetik alan, ikincisine üst kritik manyetik alan deniyor. İkinci Tip Süperiletkenimize alt kritik manyetik alana kadar manyetik alan uygularsak aynen Birinci Tip Süperiletken gibi davranıyor, Meissner etkisi görebiliyoruz. Ancak bu değeri aşarsanız süperiletkeninizin içine bir miktar manyetik alan girer. Hala süperiletken özellik gösterebilir. Eğer üst kritik manyetik alan sınırına ulaşırsanız da süperiletken özellik tahmin ettiğiniz gibi yok olur.

İkinci Tip Süperiletkenlerin alt kritik manyetik alan değeri düşük, üst kritik manyetik alan değeri ise yüksektir. Üst kritik manyetik alan değeri yüksek olduğu için mıknatıs yapımında ve teknolojik uygulamalarda İkinci Tip Süperiletken malzemeler tercih edilir.

Süperiletkenler ve Cehennem Ateşi

Bilim insanları düşük sıcaklık savaşı verip süperiletkenleri keşfettiklerinden beri her şey tam tersine döndü diyebiliriz. Bir süre kritik sıcaklığa (0 Kelvin) ulaşmak için yarıştılar. En sonunda da ulaştılar tabii ki. Sonrasındaysa yüksek sıcaklıkta ve gelecekte belki oda sıcaklığında süperiletken malzemeler üretme çağına girdiler.

süperiletken
Alın size süperiletken ile yapılmış uçan kaykay…

Her elementi veya alaşımı süperiletken pozisyona geçirmek için farklı sıcaklıklar gerekiyor. Kritik sıcaklığa yaklaştıkça yeni süperiletkenler keşfettiler çünkü haliyle bazı elementlerin süperiletken pozisyona geçebilmeleri için daha da soğuk sıcaklıklar gerekiyordu. Süperiletken olabilen elementler incelendikten sonra alaşım oluşturup farklı süperiletken maddeler geliştirilmeye başlandı. İkinci Tip Süperiletkenlerin alaşımlardan oluştuğunu söylemiştik, işte yüksek sıcaklık süperiletkenleri İkinci Tip Süperiletkenlerdir.

1980’li yıllarda en yüksek sıcaklıkta çalışabilen süperiletken pelerinini Nb3Ge giymişti. Kendisinin 23,2 K sıcaklığında bir pelerini vardı ve havasını da herkese atıyordu. 1986 yılındaysa havasını söndürecek bir keşif Zürich IBM Araştırma Labaratovarları’nda çalışan K. Alex Müller ve J. George Bednorz’dan geldi. Bu ikili 35 K’de bir süperiletken yaratmayı başardı.

O zamanlar gerek Nobel’li BCS teorisi, gerek diğer birçok teori yaklaşık 30 K üzerinde süperiletkenler olmasını öngörmüyor ve bunu sınır olarak kabul ediyordu. Fakat lantan, baryum, bakır ve oksijenden oluşan bir seramik üreten tatlı fizikçiler bu öngörülere yapacağını yaptı diyebiliriz. Fizik dünyasında şok yaratan bu gelişme elbette karşılıksız kalmayacaktı. Şüphelendiğiniz üzere bu beyler de keşiflerinin ertesi yılı Nobel Fizik Ödülü’nü evlerine götürdüler.

Bu gelişmenin ardından çılgına dönen süperiletken fizikçileri ne yapacaklarını şaşırmış olmalı. Bölümün sonunda söylemem gerek ama fazla heyecan yaratmadan ağzımdaki baklayı çıkarayım. Bugün yaklaşık 200 K’ye kadar süperiletken malzemeler üretebilme şerefine eriştik!

Yıl 1987 olduğunda Paul Chu isimli bir fizikçimiz de, 92 K’de süperiletken malzeme üretmeyi başarıyor. Bu gelişme de çok büyük bir gelişme sayılıyor. Çünkü bu döneme kadar süperiletken malzemeler sıvı helyum ile soğutuluyorlardı, çok soğuk sıvılar gerekiyordu. Durum böyle olunca bu tür sıvıları üretmek ve saklamak ciddi derecede maliyete sebep olmaktaydı. 92 K’nin üzerine geçmek helyumdan vazgeçilmesini sağladı. Çünkü sıvı azotun kaynama derecesi 77 Kelvin. Azotu üretmek ve saklamak da helyuma nazaran hem daha kolay hem daha ucuz olduğundan artık azot dönemi başladı.

1988 yılında 120 K’de süperiletken keşfedildi. Ardından 125 K ve ardından 134 K’ye kadar ulaşıldı. 134 K’de süperiletken olan cıva, baryum, kalsiyum, bakır ve oksijenden oluşan malzememize basınç uygulanarak bu değeri 166 K’ye kadar çıkarmayı başardılar.

Şimdilerde süperiletken fizikçileri rüyalarında oda sıcaklığında süperiletkenler görüyorlar. Bu herkesin hayali, umarım gerçek olur. Farklı malzemelerle farklı süperiletken maddeler üreten deneysel fizikçiler bir taraftan, onlara yol gösteren kuramsal fizikçiler de başka bir taraftan araştırmalarını sürdürüyor. Oda sıcaklığında çalışan bir süperiletkeni üreten fizikçilere de elbette hemen Nobel Fizik Ödülü verilecek. Sanırım süperiletken fizikçilerinin ne kadar canla başla ve hevesle çalıştığını söylemeye gerek yok. Bir gün oda sıcaklığında süperiletken haberi verme ümidiyle bu yazıyı sonlandırıyorum.

Hazırlayan: Oğulcan Açıkgöz

1Maddeleri basitçe sınıflandırmak istersek katı, sıvı ve gaz şeklinde sınıflandırabiliriz. Bildiğiniz gibi katı bir cisim çok serttir. Sıvı cisimlerin içine, mesela suya ayağınızı daldırabilirsiniz. Gaz ise bir hayalet gibidir. Maddeleri daha sert yapmak için soğuturuz. Mesela bir suyu buzluğa koyduğumuzda donmaya başlar. Donma olayı sadece bir hal değiştirmedir. Sıvıdan katıya geçişte atomlar birbirine daha da çok yaklaşırlar. O kadar çok yaklaşırlar ki, artık neredeyse sadece titreşim yaparlar. Oysa sıvı haldeyken hem titreşim hem de öteleme yapabilecek yeteneğe sahiptirler. Gaz halde ise bu özelliklere bir de dönme eklenir. Görüldüğü üzere soğutulma işlemi maddemizin özelliklerini kısıtlayarak yeni doğmuş bir bebeği kundaklamak gibi bir duruma sürüklüyor.

İskoç bilimci Lord William Thomson Kelvin 19’uncu yüzyılda termodinamik üzerine yaptığı çalışmalarla tanındı. Her ne kadar Türkiye’de Celsius ölçeğini kullansak da Kelvin ölçeğini kullanan ülkeler de mevcut. Mesela ABD bunlardan birisi. Celsius ölçeğini de 18’inci yüzyıl astronomlarından İsveçli Anders Celsius’a borçluyuz. Sadece 273 birimlik bir fark söz konusu. Mesela şimdi benim termometrem, odamı 35 santigrat derece gösteriyorsa, ABD’li dostum Melissa’nın termometresi 273+35=308 kelvin gösterir.

2http://iys.inonu.edu.tr/webpanel/dosyalar/1022/file/BiyofizikD6.pdf

3Elementler birbiriyle birleşebilir. Bir metal element ile bir ametal element iyonik bağ yaparlar. Ametal element elektron alarak metal element ise elektron vererek soygazlara benzemeye çalışır. Ametal elementler kendi aralarında birleşebilirler ve bu sayede kovalent bağlı bileşikler oluştururlar. Bu bağda elektronlar ortaklaşa kullanılır ve soygazlara benzemeye çalışılır. Alaşım ise metallerin kendi aralarında homojen olarak birleşip oluşturdukları yapıya denilir. Ametal, metal ve soygazları görmek için Google’den “elementlerin periyodik tablosu” şeklinde arama yapabilirsiniz.

Referanslar
Zeynep Ünalan, “Süperiletkenlik”, TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi, Sayı 524, Temmuz 2011

http://www.acikders.org.tr/file.php/9/LectureNotes/Lecture_23.pdf
http://tr.wikipedia.org/wiki/S%C3%BCperiletken
http://tr.wikipedia.org/wiki/Celsius_(%C3%B6l%C3%A7ek)
http://www.bipm.org/en/CGPM/db/13/3/
http://iys.inonu.edu.tr/webpanel/dosyalar/1022/file/BiyofizikD6.pdf




4-10 Ekim Dünya Uzay Haftası

Dans Günü, Kaynanalar Günü, Makarna Haftası olur da, Dünya Uzay Haftası (World Space Week) olmaz mı? Elbette olur. Türkiye ve Dünya çapında bizim bildiklerimizin yanı sıra, her yıl kutlanan ve bilmediğimiz birçok özel gün ve hafta var.

Hatta, Anadolu Ajansı’nın derlediği bilgilere göre, Türkiye’de yılın 365 gününden 125‘inden fazlasında özel gün kutlaması yapılırken, 50’ye yakınında da belirli hafta kutlaması yapılıyor, belki bilenleriniz vardır. Hem Türkiye’de hem de Dünya’da yapılan bu kutlamalardan biri de, her yıl 4-10 Ekim tarihleri arasında kutlanan Dünya Uzay Haftası.

4-10 Ekim tarihleri arasında kutlanan Dünya Uzay Haftası, 1999 yılında Birleşmiş Milletler tarafından kabul edilmiştir. Bu tarihler iki önemli olaya işaret eder; Birincisi, nesnelerin, canlıların, insanların yapacağı uzay yolculuklarına yeşil ışık yakan Sputnik-1 uydusunun uzaya gönderilmesidir.

4 ekim 1957 tarihinde Sovyetler Birliği tarafından Kazakistan’da bulunan Baykonur Uzay Üssü’nden R-7 roketi ile uzaya gönderilen Sputnik-1, 23 gün sonra atmosfere girerek yanmıştır. Zaten 1940’lı yıllardan sonra Sovyetler Birliği ve Amerika öncülüğünde başlayan soğuk savaş devam etmektedir ki, Sputnik-1’in uzaya gönderilmesinden sonra bu soğuk savaş yerini uzay yarışına bırakmaya başlar.

Sputnik-1’ i gönderen Sovyetler Birliği artık içinde bir canlı taşıyan ikinci uydusu Sputnik-2’ yi uzaya gönderecektir. Sovyetler birliği, öncesinde meyve sinekleri, yosun gibi canlılıarı uzaya göndermek için denemede bulunmasına rağmen bakımı ve eğitimi kolay, maliyeti az olmasından dolayı bir köpeğin uzaya gitmesine karar vermiştir. Ve Sputnik-2 ile uzaya giden köpek bir sokak köpeği olan Laika olacaktır. Sputnik-2’de Laika’nın geri dönüş mekanizması bulunmadığından ve Laika’nın kesin olarak öleceği bilindiğinden, bu olay kamuoyunda özellikle batı medyasında sert tepkilere sebep olmuştur. Ve nihayet,  3 kasım 1957’de içinde Laika’nın bulunduğu Sputnik-2 Dünya’nın yörügesine oturtulmuştur.

Sovyetler Birliği (SSCB) tarafından uzaya gönderilen Sputnik Uzay Aracı.

 

Resmi açıklamalara göra Laika’nın kalkıştan bir hafta sonra öldüğü söylense de, Sputnik-2 misyonunda çalışan bir bilim adamı Laika’nın aslında kalkıştan bir saat sonra kapsülün ısınmasından dolayı öldüğünü açıklamıştır. ‘Dünya’nın yörüngesine oturan ilk hayvan’ ünvanı hayatına mal olan Laika’nın Sputnik-2 yolculuğu ile artık uzayda bir insanın yaşayabileceği ve yer çekimsiz ortama adapte olabileceği kanıtlanmıştır. Bu sıralarda Amerika da ilk uydusu olan Explorer’ı fırlatmıştır.

Uydularını ve bir canlıyı uzaya gönderen SSCB cesaret kazanmış ve Sputnik-2 nin gönderilmesinden 3.5 yıl sonra 12 Nisan 1961’de Yuri Gagarin’i uzaya göndermiştir. ‘Dünya’nın yörüngesine oturan ilk insan’ ünvanını alan Yuri Gagarin, yörüngede 108 dakika tur attıktan sonra sağ salim dünyaya dönmüştür. Acı gerçek şu ki, aslında bir savaş pilotu olan Yuri Gagarin, Dünya’ya döndükten 7 yıl sonra 34 yaşında bir uçuş eğitimi sırasında uçağının düşmesiyle hayatını kaybetmiştir.

Yuri Gagarin’in uzaya çıkmasından yaklaşık bir Ay sonra Amerikalı’lar 5 mayıs 1961’de Freedom-7 kapsülüyle Alan Shepard’ı uzaya göndermiştir. Böylece Alan Shepard uzaya çıkan ikinci insan ve ilk Amerikalı olmuştur. Aynı zamanda Apollo-14 ile Ay’a iniş yapan beşinci kişidir.

ABD’nin uzaya gönderdiği Explorer 1 Uzay Aracı.

 

Alan Shepard’ın bulunduğu uzay aracı tam olarak Dünya’nın yörüngesine oturamasa da, 187 km yükseklikten 15 dk’lık bir yörünge altı uçuşu yapmıştır. Bu uçuş Amerika’ nın uzay programına devam etmesi, Gemini ve Apollo projelerini başlatabilmesi açısından oldukça önem arz etmiştir ki gerçekten de Amerika, 16 temmuz 1969 yılında Apollo-11 ile Neil Armstrong’u  Ay’a göndermiştir. Neil Armstrong’un ‘Ay’a ayak basan ilk insan’ olarak tarihe geçmesiyle birlikte uzay yarışının asıl galibi de belli olmuştur.

SSCB’nin ve Amerika’nın kendi uzay istasyonlarını kurma süreciyle devam eden uzay yarışı sürecinde, devletlerin uzay çalışmalarında uluslararası alınan ortak kararlara göre hareket edebileceği ve uzlaşmaya doğru sürükleneceği bir anlaşma imzalanmıştır. İşte o da, Dünya Uzay Haftası’nın ikinci tarihini gösteren 10 Ekim 1967’dir. 10 Ekim 1967’de Dış Uzay Anlaşması (Ay ve Gök Cisimleri Dahil Uzayın Keşfi ve Kullanımı için Devletlerin Faaliyetlerini Düzenleyen İlkeler Antlaşması)  imzalanmış, Türkiye ile birlikte 102 ülke tarafından onaylanmıştır. Anlaşmaya ait başlıca ilkeler şöyledir:

⦁ Dış Uzayın keşfi ve kullanımı tüm ülkelerin yararı ve çıkarları gözetilerek yürütülür.
⦁ Dış Uzayın keşfi ve kullanımı hususunda tüm ülkeler özgürdür.
⦁ Dış Uzay bakımından egemenlik, işgal ve benzer iddialarda bulunulamaz.
⦁ Devletler hem yörüngeye hem de dış uzaydaki gök cisimlerine veya istasyonlarına; nükleer silah ya da diğer kitle imha silahları yerleştiremez.
⦁ Dünya’nın uydusu Ay ve diğer gök cisimleri yalnızca barışçı amaçlarla kullanılabilir.
⦁ Devletler, ulusal uzay faaliyetlerinden ve bu faaliyetler esnasında verdikleri zararlardan dolayı sorumludurlar.

4 Ekim 1957’ de Sputnik-1’in gönderilmesi, 10 Ekim 1967’de Dış Uzay Anlaşması’nın imzalanması olayları dolayısıyla kabul edilen Dünya Uzay Haftası kutlamalarında ülkeler çeşitli etkinlikler gerçekleştirir. Resim, şiir, kompozisyon yarışmaları, planetaryum gösterileri, gözlemler ve seminerler yapılarak,  insanları uzay seyahatlerinin başlangıcı ve önemi konusunda bilinçlendirmek, çocuklara astronomi ve uzay bilimi hakkında farkındalık sağlamak, uzay çalışmaları için teşvikte bulunmak hedef alınır.

Türkiye’de de yer yer bu etkinliklerle bilikte kutlamalar gerçekleştirilir. Hatta, 2007 yılı Dünya Uzay Haftası’nda BM tarafından yayınlanan bildirgede, yaptırılan etkinlikler kapsamında en fazla etkinlik organize eden Türksat A.Ş ikinci seçilmiştir. Türkiye dahil birçok ülkenin üyeliğinin bulunduğu Dünya Uzay Haftası Platformu bu konuda bilgi  verir ve yönlendirme yapar. Dünya’nın dört bir yanından,  Dünya Uzay Haftası kapsamında etkinlik yapacak olan kurum ve kuruluşlar yapacakları kutlama etkinliklerini içerikleriyle birlikte platforma kayıt ederler.

Uzay Haftası

Üstteki Dünya haritasında, Dünya Uzay Haftası Platformu’nun web sitesine 2017 yılı Dünya Uzay Haftası kutlamaları için ülkelerin bıraktıkları etkinlik konumları yer almaktadır. 2018 yılı için geçerli olan haritayı görmek için; http://www.worldspaceweek.org/events/event-map

Her yıl kutlama bazında ortak bir tema belirlenir. Örneğin; 2007 yılı Dünya Uzay Haftası kutlamalarının teması “Uzay’da 50’nci Yıl” idi. 2017 yılının teması, “Yeni Dünyaların Keşfi”. 2018 yılı teması ise; “Ay, Yıldızlara Açılan Kapı” olarak belirlendi.

Yeni dünyalarla ve bu yeni dünyalarda keşfedilebilecek medeniyetlerle tez zamanda yolumuzun kesişmesi dilekleriyle… Dünya Uzay Haftanız kutlu olsun…

Reyhan Çelik