Fizik sobetleri II - Standart model ve bilimsel düşünme

Doğru algısal fotoğrafı ekleyip; başlayalım.

 

"Standart model" olarak kullandığımız deyimin anlamı şudur. Maddeyi oluşturan en küçük parçacıkların neler olduğunu ve hangi kuvvetlerden etkilendiğini (etkileşime girdiğini) tanımlayan kurallar bütünüdür. Örneğin, basit bir cam bardağın nelerden oluştuğunu araştırdığımızda; atomlarının kararlı kristal bir yapıya sahip olmadığı silisyum oksitlerinin çözülmesinden....  hayır, saçmalıyorum. Camın, kum, soda ve kireçten meydana geldiğini buluruz. Bunu öğrendikten sonra, bazı deneyler yaparak; bardağı, nelerin etkileyebildiğine bakarız. Örneğin çekiçle vurunca kırılıyor mu? Havada bırakınca yere düşüyor mu? Düşüyorsa, neden düşüyor! Düşünce kırılıyor mu? Kırılıyorsa, niçin kırılıyor? Fırına konulursa, kaç dereceye kadar dayanır? Soğutulursa, kaç derecede çatlar patlar? vs vs vs.

 

İşte standart model, bilim insanlarının, yüzyıllar boyu evren ile ilgili merak edip; sorup, araştırdıkları soruların yanıtlarını bir arada tutan bir kitap gibidir. Aslına bakarsanız, Elma ağacının altında otururken, Newton'un kafasına düşen elma ile başlamış bilimsel öyküler kitabıdır diyebiliriz. Her bir bölüm bir önceki ve diğer bölümlerle uyumlu olmak zorundadır ve şimdilik öyledir.

 

Gelelim, geçen sohbette bahsettiğim hipotez, teori ve kural kavramlarının iç içe geçmiş anlamlarına..

Hipotez, bir anlamda günümüz politikacılarının ortaya attıkları uçuk-kaçık düşünceler gibidir. Tek farkı, politikacı bilmeden sallar; bilim adamı düşünerek sallar. Hipotez, matematik olarak tanımlanabilir bir tutarlılığa ulaştığında; ve standart modelin önceki bölümleriyle uyumluysa adına teori deriz. Ne zaman ki, birçok farklı deneyde öngörülmüş aynı sonuçları alırız; işte o durumda, adına kural, bilimsel gerçeklik (fizik kanunu) denilir. Eğer deneysel sonuçlar, beklenilen sonuçlardan farklılık gösterirse; matematik yapısında değişiklik yapılarak, deneysel sonuçlara uydurulur. Böylece tekrar tekrar test edilerek, doğruluğu sınanır. Eğer öngörülen her şartta aynı doğru sonuçları üretebiliyorsa; kalıcı olarak standart model için kanunlaşır. Örneğin, yer çekimini göremezsiniz. Fakat neden olduğu sonuçlardan, yer çekiminin varlığını anlarsınız. Cam bardağın havada asılı olarak durmadığını gördüğünüzde ya da bir kayanın üzerinden kendinizi suya bırakıp düştüğünüzü fark ettiğinizde; buna neyin neden olduğunu araştırır ve sonuçta yer çekimini bulursunuz. Ardından çok daha karmaşık yüzlerce test yaparak; yer çekimini ölçümler ve kanıtlarsınız.

 

Bilimsel düşünme demek, evrende, doğada var olan ve kendini tekrar eden olaylara dayanarak veya bilimsel gerçeklik kazanmış kuramları kullanarak, deneysel olarak test edilebilir tutarlı düşünceler üretmek demektir. Örneğin, genel alışkanlık üzerine, bir tartışma içinde ilgili konunun/düşüncenin doğruluğunu/haklılığını kanıtlamak için mantıksal nedenlere dayanılır ve tarihsel bir takım olaylar ilgili düşünceye uydurulmaya, kanıt gösterilmeye çalışılır. Bu bakış açısı bilimsel bir bakış açısı değildir. Ve dolayısıyla bilimsel düşünme içine dahil olmaz. Daha çok, birey kendini haklı çıkarmak için dans etmektedir. Bilimsel düşünebilmek için öncelikle bilgiye ihtiyacınız vardır. Öyle oradan bir tutam nane, buradan bir tutam zencefil katarak bilimsel çorbayı yapamazsınız. Adam gibi oturup okumanız, anlayıp, öğrenmeniz gereklidir. Neyse fazla uzatmadan, kaldığımız yerden devam edelim.

 

Mikrobun (mikroorganizmanın) varlığını Hollandalı bilim adamı Antonie Van Leewenhoek sayesinde 16.yy'da öğrendik. Atom'un varlığını ise Niels Bohr ve öldürücü derecede radyoaktif olduğunu ise Marie Curie sayesinde 20.yy başlarında öğrendik. Buna paralel olarak, kısa bir süre öncesinde Wilhelm Röntgen sayesinde X ışınlarını ve bedenimizin iç yapısını gözlemlemeyi öğrendik. Bunlar gibi binlerce bilim adamı çeşitli konularda hayatlarını ortaya koyarak çalışmışlar ve insanlığa katkılar sağlamışlardır. Bilimsel çalışmaların gündelik hayatımıza kattığı sayısız miktarda buluş ve çalışma vardır. Sırası geldikçe ara ara pratikte neyi nasıl kullandığımıza da değineceğim.

 

(Peki ama mikrop nereden konuya bulaştı diye düşünebilirsiniz! Ya da mikropluk yapma da diyebilirsiniz. Aslında bundaki amacım, hayatımızı etkileyen en küçük parçacıklara örnek verirken, algısal olarak farkındalık sağlamaktır. Atomun gündelik yaşantımızda ne önemi var diye düşünmemeniz; aksine mikrop gibi yaşantımızın tam da içinde olduğunu hissedebilmeniz içindir.)

 

Marie Curie, radyoaktiviteyi bulmakla birlikte; yaptığı yüzlerce deney nedeniyle aşırı miktarda radyasyona maruz kaldığı için kan kanseri olarak hayata gözlerini yummuştur. Bir anlamda, bilim ve bizler için hayatını feda etmiştir.

 

Burada bir es vererek, ilk yazıda bahsettiğim; Nükleer santraller için İsviçre'de yapılan halk oylamasına atıfta bulunmak istiyorum. Nükleer santraller, elektrik üretmek için yoğun radyoaktif elementler kullanır. Radyoaktif elementler yoğun miktarda radyasyon yayarlar. Radyasyona maruz kalan tüm canlı organizmaların hücre yapısı bozulur; diğer bir deyişle hücre yapısı çöker ve bu durum ölümlerine neden olur. Ayrıca, aşırı derecede sıcak oldukları için, kontrol altında tutulabilmeleri için soğutulmaları gerekir. Bu nedenle deniz ya da nehir kıyılarına kurulurlar. Dolayısıyla, soğutma amaçlı kullanılan suya radyasyon yüklenir. Bu da kuruldukları bölgedeki deniz veya nehir suyunun radyoaktif hale gelmesine neden olur. Başlarda az olan radyoaktif miktar zamanla artar. Deniz- Nehir tabanı radyoaktiviteyi emer (absorbe eder) vs vs. Tehlike bu kadar basit değildir. Çünkü radyoaktif elementlerin elektrik üretimi için işlenmesi sonucu kullanılamayan veya ekonomik olmayan miktarı, radyoaktif çöp (atık) olarak bir yerde saklanmalıdır. Açıkta bırakılamaz. Çünkü çevresindeki her şeyi zamanla öldürür. Bu nedenle gömülmesi yoluna gidilir. Fakat radyoaktif atık zamanla artar. Böylece Norveç-İsveç-Finlandiya ortak çalışması sonucu dünyanın en derin ve en büyük tünelleri kazılmaya başlanmıştır. İsmi "Onkalo"dur; anlamı mağara, çukur demektir. Ancak anlamı biraz zorlarsak 'mezar' anlamına da ulaşabiliriz. 2033 yılında kazımı tamamlanacak ve 100bin yıl boyunca radyoaktif atıkları saklayacaktır. (100bin'i bırakın, 1000 yıl sonra mağara girişine; "tehlikeli alan", uzak durun tabelaları üzerinde yazan dili anlayan birileri olacak mı belli değil. Bazıları herhalde anlarız derler. Peki, mısır yazısını okuyabiliyor musunuz sevgili arkadaşım! Sayılı bilim adamı dışında antik çağlardan kalan yazıtları okumayı sökebilen var mı?)

 

İsviçre'nin bir onkalo'su yoktur. Aslında hiçbir yerde başka bir onkalo mevcut değildir. Ayrıca radyoaktif atıkların bir arada yığın oluşturmaları durumunda, ne tip tehlikelere neden olabileceğinin %100 olasılıkta ön görülmesi mümkün değildir. Aslında burada biraz latife yapıyorum; bilimde %100 olasılık diye bir şey zaten yoktur; fakat yine de toprakta ve yer üstünde, bırakın 100bin yılı ön görmeyi belki 50 ya da 100 yıl sonra ne tip deformasyonlara neden olabileceğini kimse bilmiyor! Çünkü fizikteki 4 ana kuvvet içinde (ki bunlar yer çekimi, elektromanyetizma, Zayıf ve Güçlü Nükleer kuvvetlerdir) zayıf nükleer kuvvetin, atom çekirdeği üzerindeki kararsızlığa neyin neden olduğunu tam olarak bilmiyoruz. Tepkimeye uğradıktan sonra yarı kararlı halde yani kararsız halde bırakılan radyoaktif elementlerin neden olabileceği sorunları ön göremiyoruz diyerek bu bölümdeki konumuzu tamamlamak istiyorum.

 

Anlatmaya başlayınca, susmak bilmiyorum. Fakat inanın ki anlatacak o kadar çok şey var ki; bazen aklım oradan oraya gezinip acaba şundan da mı bahsetsem; cümle arasına sıkıştırsam diye beni zorlayıp duruyor. Biraz daldan dala hoplayıp zıplıyorsam; kusuruma bakmayın.

 

Devam edeceğiz... ama aklımda bir soru var. Acaba biraz sıkıcı olmayı göz alıp, bir sonraki bölümde ilkokul fiziğinden biraz bahsetsem mi? Okul yıllarından anımsayacağınız itme-çekme kuvvetleri, vektörel kuvvet, havuzun dibine delik açarsak dolar mı problemleri, bir araba v hızında giderken, vq hızında ama ters yönde uçan bir kargaya ne olur, kaldırgaçlar, indirgeçler, makaralar falan filan...

aslında pek emin değilim. Çünkü bu tip konular günümüzde zaten her an bizimle birlikte olduklarından belki de zaman kaybı olabilir mi?

 

Bu sohbetin üzerine bir kahve iyi gider sanırım...

Şimdilik hoşçakalın.