Ikigai Daily
Menü

Bir keşfin peşinde

Bilim

Deneyler, keşifler ve bilim insanlarının hikâyeleri. Bildiğimiz dünyayı daha iyi anlamaya yardımcı olan bilgiler.

Bu konudaki kartlarSayfa 6Ek açıklama ve kaynaklar

İlgili konular

Başka hangi konulara bakabilirsiniz?

Bu başlıktaki kartlar aşağıda. İsterseniz ilgili konulardan biriyle devam edin.

AzimOkuma seçeneği
DinginlikOkuma seçeneği
MerakOkuma seçeneği
MerakBilim

Voyager 1 ve 2, 1977’de fırlatıldı; Tim Berners-Lee’nin CERN’deki ilk web sunucusu ise on üç yıl sonra, 1990’ın sonunda çalışmaya başladı. İki sonda da hâlâ görevde. Onları yöneten bilgisayarlar saniyede yaklaşık 8.000 komut işliyor; bugünkü bir telefon ise saniyede milyarlarca komut işleyebiliyor.

Sondalar ev bilgisayarı çağının başından kalmadır: İlk seri üretilen kişisel bilgisayarlardan Apple II’nin satışa çıktığı yıl Dünya’dan ayrıldılar. Her Voyager’da, güvenlik için ikişer tane olmak üzere üç tür bilgisayar bulunur: Biri komutları yürütür, biri aracın doğru yöne bakmasını sağlar, biri de bilimsel verileri paketler. Altı bilgisayarın toplam belleği 68 kilobayt kadardır; bu, bugünkü bir telefonla çekilmiş tek bir fotoğraftan bile çok daha azdır. Veriler manyetik bantlı bir kayıt cihazında saklanıyor, radyo dalgalarıyla Dünya’ya gönderiliyordu. Kasım 2023’te bir bellek yongası bozulunca Voyager 1 anlamsız veriler göndermeye başladı. Her komutun sondaya ulaşması neredeyse bir gün sürüyordu; mühendisler buna rağmen etkilenen yazılımı belleğin başka bölümlerine taşıdı ve Nisan 2024’te sonda yeniden kullanılabilir veri göndermeye başladı.

NASA and CERNKartı aç
MerakBilim

Venüs, yıldızlara göre kendi ekseni çevresindeki bir turunu 243 Dünya gününde tamamlar; Güneş’in çevresini ise 225 günde dolaşır. Üstelik çoğu gezegene göre ters yönde döner; bu yüzden Venüs’te Güneş batıdan doğar.

243 günlük süre, Venüs’ün uzak yıldızlara göre ölçülen dönüş süresidir. Venüs, Güneş’in çevresinde ilerlerken ters yönde döndüğü için bir güneş günü, yani bir öğleden ötekine geçen süre, yaklaşık 117 Dünya günüdür. Dolayısıyla “Venüs’te bir gün”, neyin ölçüldüğüne göre 243 ya da 117 Dünya günü demek olabilir. Yüzeydeki biri, kalın bulutlar izin verseydi, Güneş’in batıdan doğduğunu ve yaklaşık 58 Dünya günü sonra doğuda battığını görürdü. Venüs’ün neden bu kadar yavaş ve ters yönde döndüğü hâlâ tartışılıyor. Gezegen büyük olasılıkla farklı bir dönüşle oluştu. Güneş’in çekimi bir gezegenin dönüşünü yavaşlatma eğilimindedir; Güneş’in ısıttığı yoğun atmosferde oluşan gelgitler de dönüşü etkiler. Milyarlarca yıl içinde bu iki etki, Venüs’ü bugünkü yavaş ve ters dönüşüne getirmiş olabilir.

NASAKartı aç
MerakBilim

Birinci Dünya Savaşı’nda Marie Curie, otomobillere röntgen cihazları yerleştirip onları cepheye yakın sahra hastanelerine götürdü; zaman zaman direksiyona kendisi geçti. Böylece cerrahlar yaralı askerlerin vücudundaki kurşunları, şarapnel parçalarını ve kırıkları görebildi. Bu araçlara “küçük Curie’ler” (petites Curies) adı verildi.

Savaş 1914’te başladığında röntgen cihazları çoğunlukla kentlerdeki hastanelerde, yani askerlerin yaralandığı yerlerden çok uzakta bulunuyordu. Curie radyoloji, anatomi ve otomobil mekaniği çalıştı, araba kullanmayı öğrendi; röntgen cihazları, araçlar ve jeneratörler buldu. Kızılhaç’ın radyoloji hizmetini yönetirken 20 seyyar röntgen birimini donattı, sahra hastanelerinde de 200 kadar sabit röntgen odasının kurulmasına önderlik etti. On yedi yaşındaki kızı Irène yanında çalıştı; Curie cihazları kullanmaları için 150 kadını yetiştirdi. Savaş boyunca bir milyondan fazla yaralı askerin röntgeninin çekildiği tahmin ediliyor; buna karşın Fransız hükümeti bu çalışmayı hiçbir zaman resmî olarak takdir etmedi. Laboratuvarda ve cephede yıllarca maruz kaldığı ışınımın, 1934’te ölümüne yol açan aplastik anemiye, yani kemik iliğinin kan hücresi üretememesine neden olduğu düşünülüyor.

Nobel PrizeKartı aç
AzimBilim

Albert Einstein, fiziği değiştiren dört makalesini 1905’te, Bern’deki İsviçre Patent Ofisi’nde teknik uzman olarak çalışırken yayımladı. Makaleler fotoelektrik olay, Brown hareketi, özel görelilik ve kütle ile enerjinin eşdeğerliği, yani E = mc² üzerineydi. Fizikçiler, 26 yaşındaki Einstein’ın bu yılına “mucize yılı” der.

Einstein mezun olduktan sonra üniversitede iş bulamamıştı. 1902’de, arkadaşı Marcel Grossmann’ın babasının yardımıyla Bern’deki patent ofisine girdi. Görevi, çoğu elektrikli ve mekanik aygıtlarla ilgili patent başvurularını değerlendirmekti. Boş zamanlarında arkadaşlarıyla, şaka yollu “Olympia Akademisi” adını verdikleri küçük bir okuma grubunda fizik ve felsefe tartışıyordu. Fikirlerini en çok iş arkadaşı Michele Besso ile konuşurdu; görelilik makalesinde teşekkür ettiği tek kişi de Besso’dur. Dört makalenin yanı sıra moleküllerin büyüklüğünü ölçmek üzerine doktora tezini de tamamladı. Brown hareketi, sıvı içinde asılı duran küçük parçacıkların gelişigüzel kıpırdanmasıdır; Einstein’ın bu konudaki makalesi, atomların gerçekten var olduğuna dair güçlü bir kanıt sundu. Einstein, 1909’da Zürih Üniversitesi’nde doçent olana kadar patent ofisinde çalıştı.

Nobel PrizeKartı aç
AzimZihin

Nöroplastisite, beynin yaşadıklarına göre bağlantılarını, hatta yapısını değiştirebilme yeteneğidir. Bu yetenek çocuklukta en güçlüdür, ama yetişkinlikte de sürer. Yetişkinlerin yeni bir dil, bir çalgı ya da başka bir beceri öğrenebilmesi bu sayededir; yalnızca çoğu zaman daha uzun sürer.

20. yüzyılın büyük bölümünde bilim insanları yetişkin beyninin aşağı yukarı sabit olduğuna inanıyordu. Beyin taramaları bu görüşü değiştirdi. 2004’te Almanya’da araştırmacılar yetişkinlere üç ay boyunca üç topla jonglörlük yapmayı öğretti. Taramalar, hareket eden nesneleri izleyen bölgelerde gri maddenin, yani sinir hücreleriyle dolu dokunun arttığını, alıştırma bırakılınca yeniden azaldığını gösterdi. 2008’deki bir devam çalışması aynı türden değişimi 60 yaş civarındaki gönüllülerde de buldu; ama onlar jonglörlüğü 20 yaşındakiler kadar iyi öğrenemedi. En bilinen örnek Londra’dan: Katherine Woollett ve Eleanor Maguire, kentin 25.000 sokağını ezberleyen taksici adaylarını dört yıl boyunca izledi. Sınavı geçenlerde, yön bulmada rol oynayan hipokampusun arka bölümünde gri madde arttı; sınavı geçemeyenlerde ve bu eğitimi hiç almayanlarda böyle bir değişim görülmedi.

NCBI BookshelfKartı aç
AzimZihin

Bir beceriyi çalıştığınızda aynı sinir hücresi grupları tekrar tekrar birlikte etkinleşir ve aralarındaki bağlantılar güçlenir. Bilim insanları beynin bu tür değişimlerine nöroplastisite der. Pratik, başta zorlanarak yaptığınız bir işi zamanla beceriye bu yolla dönüştürür.

Bu fikri Kanadalı psikolog Donald Hebb, 1949’da yayımlanan The Organization of Behavior (Davranışın Örgütlenmesi) adlı kitabında ortaya attı: Bir sinir hücresi başka bir hücreyi tekrar tekrar uyarırsa aralarındaki bağlantı güçlenir. Bu düşünce çoğu zaman “birlikte ateşlenen hücreler birbirine bağlanır” diye özetlenir. 1973’te Timothy Bliss ve Terje Lømo, Oslo’da tavşanların beyninde böyle bir güçlenmeyi gözlemledi: Kısa elektrik uyarılarından sonra, bellek için hayati önemdeki hipokampus bölgesinde bağlantılar saatlerce güçlü kaldı. Bu olaya uzun süreli potansiyasyon, yani uzun süreli güçlenme denir. Pratik, beyni birkaç gün içinde bile değiştirebilir. 1995’te Alvaro Pascual-Leone ve ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri’ndeki ekibi, gönüllülere her gün iki saat, tek elle çalınan beş parmaklı bir piyano alıştırması yaptırdı. Beş gün sonra beyin kabuğunda parmak kaslarını yöneten alan genişlemişti.

NCBI BookshelfKartı aç
MerakSanat

Leonardo da Vinci (1452–1519) hayatı boyunca binlerce defter sayfası doldurdu. Aynı kâğıtta kas çizimlerinin hemen yanında uçan bir makine, bir silah, akan su üzerine notlar ya da bir tablo için eskizler görülebilir. Onun için çizmek, dünyayı yalnızca kaydetmenin değil, anlamanın da yoluydu.

Leonardo notlarının çoğunu sağdan sola, ayna yazısıyla yazdı; solaktı. 1519’da Fransa’da öldüğünde kâğıtlarını öğrencisi Francesco Melzi’ye bıraktı. Melzi’nin ölümünden sonra bu kâğıtlar dağıldı. 16. yüzyılın sonlarında heykeltıraş Pompeo Leoni bazı defterleri keserek sayfaları büyük albümlere yapıştırdı. Bunların en büyüğü olan Codex Atlanticus (kodeks, ciltli el yazması kitap demektir), adını sayfaların yapıştırıldığı atlas boyutundaki kâğıtlardan alır. 1478 ile 1519 arasına tarihlenen 1.119 yaprak içerir ve Milano’daki Biblioteca Ambrosiana’da saklanır. Öteki defterler Paris, Londra ve Madrid’dedir; anatomi çizimlerinin önemli bir bölümü de Windsor’daki İngiliz Kraliyet Koleksiyonu’nda bulunur. Su, kayalar ve ışık üzerine notlarını içeren Codex Leicester’ı ise 1994’te Bill Gates satın aldı. Bu, Leonardo’nun bugün özel bir koleksiyonda bulunan tek büyük bilimsel defteridir.

Smithsonian MagazineKartı aç
MerakTarih

Gize’deki Büyük Piramit, yaklaşık 4.500 yıl önce tamamlandığında 146,6 metre yüksekliğindeydi. İnsan eliyle yapılmış hiçbir yapı 3.800 yılı aşkın bir süre onu geçemedi; rekoru ancak Orta Çağ’da İngiliz katedrallerinin ahşap sivri kuleleri kırdı.

Piramit, firavun Keops için tahminen 2,3 milyon taş bloktan yapıldı ve Nil’in karşı yakasındaki Tura’dan teknelerle getirilen cilalı beyaz kireçtaşıyla kaplandı. Orta Çağ’da bu kaplamanın büyük kısmı sökülüp Kahire’deki yapılarda kullanıldı; tepesi de eksik. Bu yüzden piramit bugün yaklaşık 138,5 metredir. Rekoru ilk hangi yapının kırdığı konusunda kaynaklar ayrışır. Kimileri 13. yüzyılda tamamlanan Londra’daki eski St Paul Katedrali’ni, kimileri de orta kulesinin 14. yüzyılın başında yaklaşık 160 metreye ulaştığı söylenen Lincoln Katedrali’ni gösterir. İki kule de kurşunla kaplı ahşaptan yapılmıştı ve ikisi de bugün yok: Lincoln’ünkü 1548’de bir fırtınada devrildi, St Paul’ünkü ise 1561’de yıldırım düştükten sonra yandı.

National GeographicKartı aç
MerakBilim

İngilizcede “felaket” anlamına gelen disaster sözcüğü, “kötü yıldızlı” anlamındaki İtalyanca disastro’dan gelir; talihsizliğin yıldızlara yorulduğu çağlardan kalmıştır. Bizim de kullandığımız iki sözcük eski tarih taşır: Karantina İtalyancada “kırk gün”den, robot ise Çekçede angarya anlamına gelen robota’dan türedi.

Disaster, 1590’larda Fransızca désastre yoluyla İtalyanca disastro’dan İngilizceye geçti: dis- “kötü”, astro ise “yıldız” demektir. Astrolojiye göre yanlış konumdaki bir gezegen felaket getirirdi. Karantina, veba yıllarının liman kentlerinden kalmadır. 1377’de, bugün Hırvatistan’daki Dubrovnik olan Ragusa kenti, dışarıdan gelenleri 30 gün yalıtımda bekletmeye başladı; 1448’de Venedik bu süreyi 40 güne, İtalyancasıyla quaranta giorni’ye çıkardı. Robot sözcüğü ilk kez Karel Čapek’in yapay işçileri anlatan 1920 tarihli oyunu R.U.R.’da geçti. Čapek’e göre sözcüğü kardeşi Josef önermişti; kaynağı, serflerin efendilerinin topraklarında karşılıksız yapmak zorunda olduğu işi, yani angaryayı anlatan Çekçe robota’dır. Amerikalı yazar Ralph Waldo Emerson bu fikri 1844’te kısaca şöyle dile getirmişti: “Dil, fosilleşmiş şiirdir.”

Merriam-Webster synthesisKartı aç
MerakBilim

İlk motorlu uçuştan Ay’a inişe yalnızca 65 yıl geçti: Wright kardeşlerin uçağı 17 Aralık 1903’te 12 saniyede 37 metre (120 ft) uçmuştu, Apollo 11 ise Temmuz 1969’da Ay’a indi. Neil Armstrong, Wright Flyer’ın kanat kumaşından ve pervanesinin ahşabından birer küçük parçayı yanında Ay’a götürdü.

Bu iki tarih arasında havacılık hızla ilerledi. 1919’da John Alcock ile Arthur Brown Atlantik’i ilk kez aralıksız uçarak geçti. 1947’de Chuck Yeager, roket motorlu Bell X-1 ile ses hızını aştı. 1957’de Sovyetler Birliği ilk yapay uydu Sputnik’i fırlattı; 1961’de Yuri Gagarin uzaya çıkan ilk insan oldu. İlk uçuşun pilotu Orville Wright 1948’e kadar yaşadı. Flyer ise yirmi yıl Londra’daki Bilim Müzesi’nde kaldı: Smithsonian Enstitüsü uçabilen ilk makineyi eski başkanı Samuel Langley’nin yaptığını ileri sürüyordu, Orville de buna tepki olarak uçağı yurt dışına gönderdi. Uçak 1948’de ABD’ye döndü ve bugün Washington’daki Ulusal Hava ve Uzay Müzesi’nde sergileniyor. 2021’de kanat kumaşından bir parça daha, NASA’nın Ingenuity helikopterine bağlı olarak Mars’ta uçtu.

Smithsonian National Air and Space MuseumKartı aç
MerakBilim

Güneş pili, güneş ışığını doğrudan elektrik akımına çevirir. Çoğu, yarı iletken silisyumdan kesilmiş ince dilimlerdir; yarı iletkenler, elektronları ek enerji alınca elektriği iyi iletir. Bu enerjiyi ışık verir; pilin iki katmanı arasındaki elektrik alanı da serbest kalan elektronları bir kablodan akım olarak dışarı sürer.

Bu iki katman, içine çok az miktarda başka element katılmış silisyumdur: Birinde fazladan elektron, ötekinde elektron eksiği vardır. Birleştikleri yerde p-n eklemi denen bir sınır ve onunla birlikte bir elektrik alanı oluşur. Işıktan elektrik elde edilmesini sağlayan bu fotovoltaik etkiyi ilk kez 1839’da Fransız fizikçi Edmond Becquerel gözlemledi: Bir sıvının içindeki metal levhalara ışık düştüğünde küçük bir akım oluştuğunu fark etti. Bu olay, ışığın metal yüzeyden elektron kopardığı fotoelektrik etkiyle akrabadır ama aynı şey değildir. İlk kullanışlı silisyum güneş pili Nisan 1954’te ABD’deki Bell Laboratuvarları’nda tanıtıldı ve güneş ışığının yaklaşık %6’sını elektriğe çeviriyordu. Bugünkü sıradan paneller bu oranı beşte bire yaklaştırır. Tek bir pil ancak yarım volt kadar gerilim verdiği için paneller onlarca pilin birbirine bağlanmasıyla yapılır.

Photovoltaic physicsKartı aç
MerakBilim

Dijital fotoğraf makinesinin sensörü bir silisyum çiptir ve yüzeyi, piksel denen milyonlarca ışığa duyarlı küçük kareyle kaplıdır. Her piksele düşen ışık biraz elektrik yükü açığa çıkarır; ışık ne kadar parlaksa yük o kadar fazladır. Makine her pikseldeki yükü ölçer ve bu deseni görüntüye çevirir.

Bu alandaki kilit buluş, kısaca CCD denen yük bağlaşımlı aygıttı; Willard Boyle ile George Smith onu 1969’da ABD’deki Bell Laboratuvarları’nda icat etti. CCD her pikseldeki yükü çipin üzerinde adım adım kenara taşıyıp orada ölçüyordu. Bu aygıt astronomide devrim yarattı; Boyle ile Smith, 2009 Nobel Fizik Ödülü’nü Charles Kao ile paylaştı. Bugün fotoğraf makinelerinin ve telefonların çoğunda CMOS sensörler kullanılır. Bilgisayar çipleriyle aynı teknolojiyle üretilen bu sensörler 1990’ların başında, NASA’nın Jet İtki Laboratuvarı gibi merkezlerde geliştirildi; her pikseli bulunduğu yerde okur ve daha az enerji harcarlar. Pikseller renkleri ayırt edemez; bu yüzden üzerlerine, Kodak’tan Bryce Bayer’in 1976’da tasarladığı düzende küçük kırmızı, yeşil ve mavi filtreler yerleştirilir. İnsan gözüne uyması için yeşil filtreler ötekilerin iki katıdır. Işığın bir maddeden elektrik yükü koparabildiği fikri ise Einstein’ın 1905’te fotoelektrik etkiyi açıklamasına dayanır.

Nobel PrizeKartı aç
MerakZihin

İnsan beyninde yaklaşık 86 milyar nöron, yani sinyal taşıyan sinir hücresi ve bir o kadar da onları destekleyen başka hücre bulunur. Her nöron binlerce başka nöronla bağlantı kurabilir. Bu sayı, hücreleri tahmin etmek yerine doğrudan sayan 2009 tarihli bir araştırmadan gelir.

Ders kitapları onlarca yıl boyunca beyinde 100 milyar nöron ve bunun on katı kadar glia denen destek hücresi bulunduğunu yazdı; oysa bu hücreleri gerçekten sayan olmamıştı. 2009’da Brezilyalı sinirbilimci Suzana Herculano-Houzel ve Rio de Janeiro’daki çalışma arkadaşları, onun Roberto Lent ile geliştirdiği izotropik fraksiyonlama yöntemini kullandı. Beyin dokusu, hücre çekirdeklerinden oluşan homojen bir sıvıya dönüştürülür; bu sıvıdan alınan küçük bir örnek, yalnızca nöronları boyayan bir işaretleyiciyle mikroskopta sayılır ve sonuç bütüne oranlanır. Yetişkin erkeklerin beyinlerinde yaklaşık 86 milyar nöron ve 85 milyar başka hücre buldular; yani meşhur “on kat” oranı yanlıştı. Bir başka şaşırtıcı sonuç da nöronların ancak beşte birinin beynin kıvrımlı dış katmanı olan serebral kortekste bulunmasıydı. Çoğu, beynin arka alt kısmındaki beyincikte toplanmıştır.

SinirbilimKartı aç
MerakZihin

Yetişkin bir insanın beyni yaklaşık 1,3 kilogramdır, yani vücut ağırlığının %2’si kadar; ama vücudun dinlenirken harcadığı enerjinin yaklaşık %20’sini tek başına kullanır. Bu enerjinin çoğu, zor bir konuyu düşünmenin getirdiği ek yüke değil, beynin hiç durmayan arka plan etkinliğine gider.

Beynin asıl yakıtı kandaki şeker, yani glikozdur; uzun süre aç kalındığında karaciğerin yağlardan ürettiği ketonları da kullanabilir. Enerjinin önemli bir kısmı, sinir hücrelerinin zarındaki minik pompalara gider. Bu pompalar elektrik yüklü parçacıkları hücrenin içine ve dışına taşır, böylece her hücre sinyal göndermeye hazır kalır. Amerikalı nörolog Marcus Raichle ve başka araştırmacılar beyin taramalarıyla, zor bir zihinsel görevin beynin toplam enerji tüketimini çok az, çoğu zaman %5’ten bile az artırdığını gösterdi. Raichle, beynin hiç durmayan bu arka plan etkinliğine “karanlık enerji” adını verdi. Omurgalıların çoğunda beynin payı, dinlenirken harcanan enerjinin %2’si ile %8’i arasındadır; bu açıdan insan bir istisnadır. Bu pay en yüksek düzeyine erken çocuklukta ulaşır: 2014’te yayımlanan bir çalışmaya göre dört yaş civarında beyin, vücudun dinlenirken harcadığı enerjinin yaklaşık üçte ikisini kullanır.

SinirbilimKartı aç
MerakZihin

Dopamin, beyindeki kimyasal habercilerden biridir ve motivasyonla öğrenmede merkezî bir rol oynar. Etkinliği en çok, bir şey beklenenden iyi ya da kötü sonuçlandığında değişir; bu da beynin hangi işaretlerin dikkate değer olduğunu öğrenmesini sağlar.

Bu konudaki belirleyici deneyleri 1980’ler ve 1990’larda nörobilimci Wolfram Schultz yaptı; Schultz o yıllarda İsviçre’deki Fribourg Üniversitesi’ndeydi. Maymunların beynindeki dopamin hücrelerinin etkinliğini kaydetti. Hayvana beklenmedik bir anda bir damla meyve suyu verildiğinde bu hücreler hemen etkinleşiyordu. Bir ışık ya da ses meyve suyunun geleceğini düzenli olarak haber vermeye başlayınca, hücreler artık bu işarete tepki veriyor, meyve suyunun kendisine neredeyse hiç tepki vermiyordu. Beklenen meyve suyu gelmediğinde ise etkinlikleri normalin altına düşüyordu. Yani hücreler, beklenenle gerçekleşen arasındaki farkı izliyordu. Bu farka bugün “ödül tahmin hatası” deniyor; bazı makine öğrenmesi yöntemleri de benzer bir sinyal kullanır. Telefon bildiriminin dikkatimizi bu kadar çekmesi de bununla ilgilidir: Bildirim sesi, ilginç bir şeyin gelmiş olabileceğini haber veren bir işarete dönüşür. Ama bu, her bildirimin herkese aynı ölçüde haz verdiği anlamına gelmez.

SinirbilimKartı aç
MerakBilim

Işık boşlukta saniyede 299.792 kilometre yol alır. Bu hızla Ay’dan bize yaklaşık 1,3 saniyede, Güneş’ten ise yaklaşık 8 dakika 20 saniyede ulaşır.

Tam değer saniyede 299.792.458 metredir ve bu sayı tanım gereği kesindir: 1983’ten beri metre, ışığın boşlukta saniyenin 1/299.792.458’inde aldığı yol olarak tanımlanıyor. Işık hızına ilişkin ilk tahmini 1676’da Danimarkalı gökbilimci Ole Rømer yaptı. Rømer, Jüpiter’in uydusu İo’nun tutulmalarının, Dünya Jüpiter’den uzaktayken daha geç görüldüğünü fark etti; çünkü ışığın alması gereken yol uzuyordu. Işık su ya da cam gibi maddelerin içinde yavaşlar. Einstein’ın görelilik kuramı, kütlesi olan hiçbir şeyin bu hıza ulaşamayacağını gösterdi; ışık hızına evrenin hız sınırı denmesi bu yüzdendir. Bilim insanları bugün hâlâ Apollo astronotlarının Ay’a bıraktığı aynalara lazer gönderiyor; ışığın gidip gelmesi yaklaşık 2,5 saniye sürüyor.

FizikKartı aç
MerakBilim

Işık yılı bir zaman değil, uzaklık birimidir: ışığın bir yılda aldığı yol, yani yaklaşık 9,46 trilyon kilometre. Güneş’ten sonra bize en yakın yıldız olan Proxima Centauri yaklaşık 4,25 ışık yılı uzaktadır; ondan bugün gördüğümüz ışık, dört yılı aşkın bir süre önce yola çıktı.

Gökbilimciler bu birimi 365,25 günlük bir yıla göre kesin olarak tanımlar: 9.460.730.472.580,8 kilometre. Birim, başka bir yıldızın uzaklığının ilk kez ölçülmesinden doğdu. 1838’de Alman gökbilimci Friedrich Bessel, 61 Cygni yıldızının uzaklığını ölçtü ve ışığının bize yaklaşık on yılda ulaştığını buldu. “Işık yılı” terimi ilk kez 1851’de Otto Ule’nin Almanca bir popüler astronomi yazısında geçti; Ule bunu bir yürüyüşü saatle ölçmeye benzetmişti. Profesyonel gökbilimciler ise daha çok yaklaşık 3,26 ışık yılına eşit olan parseki kullanır. Işığın yol alması zaman aldığı için uzağa bakmak geçmişe bakmak demektir: Andromeda Galaksisi’ni, oradan yaklaşık 2,5 milyon yıl önce yola çıkmış ışıkla görürüz.

AstronomiKartı aç
MerakBilim

Bir atomun kütlesinin %99,9’undan fazlası çekirdeğinde toplanır. Çekirdeğin çapı atomun kendisinden on binlerce kat küçüktür; atomun geri kalanını seyrek bir elektron bulutu doldurur. Atom büyük bir stadyum olsaydı, çekirdeği bir bezelye tanesi kadar olurdu.

Proton ve nötronlardan oluşan çekirdeği 1911’de Manchester’da Ernest Rutherford keşfetti. Çalışma arkadaşları Hans Geiger ve Ernest Marsden ince bir altın folyoya elektrik yüklü minik parçacıklar göndermişti. Parçacıkların çoğu folyodan dosdoğru geçti, ama birkaçı geri sekti. Bu ancak atomun pozitif yükünün ve kütlesinin minicik bir merkezde toplanmasıyla açıklanabilirdi. Elektronlar yörüngede dönen küçük toplar değildir; her birinin nerede bulunabileceğini gösteren bir bulut olarak tarif edilmeleri daha doğrudur. Katı cisimlerin katı hissettirmesinin iki nedeni vardır. Komşu atomların negatif yüklü elektronları birbirini iter; ayrıca Pauli dışarlama ilkesi denen bir kuantum kuralı, elektronların aynı duruma sıkışmasını engeller. Bu ikisi birlikte atomların iç içe geçmesini önler.

FizikKartı aç
MerakBilim

Nötron yıldızının kütlesi Güneş’inkinden fazladır, ama çapı yalnızca 20–25 kilometredir; yani bir kent büyüklüğündedir. Maddesi o kadar yoğundur ki bir çay kaşığı dolusu, Dünya’da milyarlarca ton gelirdi.

Nötron yıldızı, kütlesi Güneş’in yaklaşık sekiz katından büyük bir yıldızın yakıtı tükendiğinde geriye kalan çekirdektir. Çekirdek kendi üzerine çöker, dış katmanlar ise süpernova denen dev bir patlamayla uzaya savrulur. Çöküş elektronları protonların içine bastırarak nötronlara dönüştürür; yıldız adını bu parçacıklardan alır ve maddesi bir atom çekirdeği kadar sıkı paketlenir. Walter Baade ile Fritz Zwicky böyle yıldızların varlığını 1934’te öngördü. İlk kanıt 1967’de geldi: Cambridge’de doktora öğrencisi olan Jocelyn Bell ile Antony Hewish, düzenli aralıklarla gelen radyo sinyalleri yakaladı. Bu sinyallerin, bugün pulsar denen dönen nötron yıldızlarından geldiği anlaşıldı. Bilinen en hızlı pulsar saniyede 716 kez döner. 2017’de ise iki nötron yıldızının çarpışmasından doğan kütleçekimsel dalgalar, yani uzay-zamandaki dalgalanmalar ilk kez ölçüldü.

AstrophysicsKartı aç
MerakBilim

Güneş Sistemi’ndeki toplam kütlenin yaklaşık %99,86’sı Güneş’tedir. Güneş’in kütlesi Dünya’nınkinin yaklaşık 330.000 katı, çapı ise 109 katıdır; gezegenler, uydular, asteroitler ve kuyruklu yıldızların hepsi birden kütlenin ancak %0,14’ünü oluşturur.

Güneş yaklaşık 4,6 milyar yıl önce, dev bir gaz ve toz bulutunun kendi kütleçekimiyle çökmesiyle oluştu. Maddenin çoğu merkezde toplanıp Güneş’i oluşturdu; geri kalanı dönen bir diske yayıldı ve gezegenler bu diskte oluştu. Güneş’in kütlenin neredeyse tamamını toplamasının nedeni budur. Güneş büyük ölçüde hidrojenden (yaklaşık %73) ve helyumdan (yaklaşık %25) oluşur. Çekirdeğinde hidrojen çekirdekleri kaynaşarak helyuma dönüşür; açığa çıkan enerji bize güneş ışığı olarak ulaşır. Geriye kalan küçük payın %90’ından fazlası Jüpiter ile Satürn’dedir. Dünya dâhil dört kayalık gezegen, cüce gezegenler, uydular, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar ise hep birlikte Güneş Sistemi kütlesinin %0,002’sinden azını oluşturur.

AstronomiKartı aç
MerakBilim

Bir çemberin çevresinin çapına oranı olan pi sayısı hiçbir zaman tam olarak yazılamaz. 3,14’ten sonraki basamakları, tekrar eden bir düzene girmeden sonsuza dek sürer; çünkü pi irrasyonel bir sayıdır, yani iki tam sayının oranı olarak yazılamaz.

İnsanlar pi sayısını binlerce yıldır yaklaşık olarak hesaplıyor. MÖ 250 dolaylarında Yunan matematikçi Arşimet, çemberin içine ve dışına çok kenarlı şekiller çizerek pi sayısının 3 10/71 ile 3 1/7 arasında olduğunu gösterdi. İsviçreli bilim insanı Johann Heinrich Lambert 1760’larda pi sayısının irrasyonel olduğunu kanıtladı. Ferdinand von Lindemann ise 1882’de daha da ileri giderek pi sayısının, tam sayılardan sonlu sayıda dört işlem ve kök alma ile hiçbir şekilde elde edilemeyeceğini gösterdi. Böylece çok eski bir soru da yanıtını buldu: Yalnızca pergel ve cetvelle, bir çemberle tam olarak aynı alana sahip bir kare çizmek imkânsızdır. Bu sayı için π simgesini ilk kez 1706’da Galli matematikçi William Jones kullandı. Bilgisayarlar bugün pi sayısının yüz trilyonlarca basamağını hesapladı; NASA mühendisleri ise en hassas uzay aracı hesaplarında bile yalnızca 15 ondalık basamak kullanıyor.

MatematikKartı aç
MerakBilim

Asal sayılar, yani 1’den büyük olup yalnızca 1’e ve kendisine tam bölünen tam sayılar (2, 3, 5, 7, 11 gibi), hiçbir zaman tükenmez: Ne kadar ileri sayarsanız sayın, daha büyük bir asal sayı mutlaka vardır. Bunu yaklaşık 2.300 yıl önce Öklid kanıtladı.

Kanıt, MÖ 300 dolaylarında İskenderiye’de yazılan Öklid’in Elementler adlı eserinde yer alır. Bütün asal sayıların eksiksiz bir listesine sahip olduğunuzu varsayın. Hepsini çarpın ve sonuca 1 ekleyin. Elde ettiğiniz sayı, listedeki herhangi bir asala bölündüğünde hep 1 kalanını verir. Demek ki bu sayı ya kendisi asaldır ya da listede olmayan bir asala bölünür. Her iki durumda da liste eksikmiş demektir; yani asal sayılar sonsuza dek sürer. Luke Durant, Ekim 2024’te gönüllülerin yürüttüğü GIMPS projesinde, o güne kadar bilinen en büyük asal sayıyı buldu: 2 üzeri 136.279.841 eksi 1. Bu sayı 41.024.320 basamaklıdır. Asal sayılar internetteki ödemelerin güvenliğinde de iş görür: Bazı şifreleme yöntemleri, çok büyük bir sayıyı asal çarpanlarına ayırmanın ne kadar zor olduğuna dayanır.

MatematikKartı aç
MerakBilim

Sıfırı başlı başına bir sayı olarak ilk kez Hint matematikçileri kullandı; daha önce sayılarda boş kalan basamak için yalnızca bir boşluk bırakılır ya da bir işaret konurdu. Brahmagupta MS 628’de sıfırla toplama, çıkarma ve çarpma yapmanın kurallarını yazdı.

Babilliler MÖ 300 dolaylarında boş basamak için bir işaret kullanıyordu; Mayalar da sıfırı kendi başlarına buldu. Ama ikisinde de sıfır, hesapta kullanılan bir sayı değil, yalnızca basamağın boş olduğunu gösteren bir işaretti. Batı Hindistanlı gökbilimci Brahmagupta, sıfırın kurallarını Brahmasphutasiddhanta (“Brahma’nın Doğru Kurulmuş Öğretisi”) adlı eserinde verdi; sıfıra bölmeyi de denedi, ama bu konuda koyduğu kural yanlıştı. Tarihi kesin olarak bilinen en eski sıfır, Kamboçya’daki Sambor’da bulunmuş MS 683 tarihli bir taş yazıtta bir nokta olarak görülür. Hindistan’da ise Gwalior’daki MS 876 tarihli bir tapınak yazıtında küçük bir daire biçiminde karşımıza çıkar. Fikri Arap matematikçiler yaydı; 1202’de de Fibonacci’nin Liber Abaci adlı kitabıyla Avrupa’ya ulaştı. Sözcük de aynı yolu izledi: Sanskritçe śūnya’yı karşılamak için kullanılan, “boş” anlamındaki Arapça sıfr, hem Türkçedeki sıfırın hem de İngilizcedeki zero ve cipher sözcüklerinin kaynağıdır.

MatematikKartı aç
MerakBilim

Kuantum fiziğinde elektron gibi bir parçacık, süperpozisyon denen bir hâlde bulunabilir: Tek bir kesin durumda değil, birkaç durumun bileşiminde, örneğin iki ayrı konumun bileşimindedir. Ölçüm yapıldığında tek bir kesin sonuç çıkar; hangi sonucun hangi olasılıkla çıkacağını da bu bileşim belirler.

Süperpozisyonun en açık kanıtı çift yarık deneyidir. İki dar aralığı olan bir engele elektronlar tek tek gönderildiğinde, arkadaki ekranda bıraktıkları noktalar yavaş yavaş çizgili bir desen oluşturur. Bu desen ancak her elektronun durumu iki yolu birden içeriyorsa ortaya çıkabilir. Erwin Schrödinger 1935’te, yaşamı tek bir atoma bağlı bir kedi hayal ederek bu fikri gündelik nesnelere uygulamanın ne kadar tuhaf olacağını gösterdi. Büyük cisimlerde süperpozisyon görülmez; çünkü çevreyle en küçük etkileşim bile onu çok çabuk bozar. Fizikçiler buna dekoherans der. Yine de 2.000 atomlu moleküller, 2026’daki bir deneyde de 7.000’den fazla sodyum atomundan oluşan kümeler süperpozisyona sokulabildi. Kuantum bilgisayarları da aynı ilkeye dayanır: Kübit denen bilgi birimleri 0 ile 1’in süperpozisyonunda bulunabilir.

Kuantum fiziğiKartı aç