|
barometre
fizik hocam anlatıyor
BAROMETRE ILE BIR BINANIN YUKSEKLIGI NASIL OLCULUR?
Kisa bir sure once, benden bir fizik sinavi puanlamasinda hakemlik yapmami isteyen meslektasimdan cagri aldim. Meslektasim fizik sinavindaki bir soruya verdigi yanit nedeniyle ogrencilerinden birine "sifir" puan takdir etmisti. Ogrencisi de "eger puan yontemi adil olsaydi, en yuksek puani alacagini" iddia etmekteydi.
Meslektasim ve ogrencisi sonunda verilen yaniti, tarafsiz bir hakeme puanlatmak icin anlasmaya varmislardi. Hakem olarak da beni secmislerdi. Arkadasimdan cagriyi alir almaz, kendisine ugradim ve sinavda sorulan soruyu okudum:
"Barometre yardimiyla yuksek bir binanin yuksekliginin ne sekilde saptanacagini gosterin."
Ogrencinin yaniti da soyleydi: "Barometreyi binanin en ust katina cikaririz. Barometrenin ucuna bir ip baglar ve yukaridan caddeye sarkitiriz. Tekrar ipi yukari ceker ve ipin uzunlugunu olceriz. Ipin uzunlugu bize binanin yuksekligini verir."
Yanit cok ilginicti, fakat ogrenciye bunun icin puan verilebilir miydi? Ogrencinin, soruyu tam ve dogru bicimde yanitladigindan, bu sorudan tam puan almak icin guclu bir nedene sahip oldugunu anladim. Diger taraftan ogrenciye tam puan verilecek olursa, ogrenci fizik dersinden yuksek bir notla gececekti. Yuksek bir not ise ogrencinin fizik dersiyle ilgili davranislari kazandiginin gostergesiydi, fakat sorunun yaniti onun fizik bildigini ortaya koymuyordu. Bunun uzerine ogrenciye ayni soruyu bir daha yanitlamasini onerdim. Anlasmaya vardiktan sonra, ogrenciye soruyu yanitlamasi icin 6 dakikalik bir sure tanidim ve yanitin icinde onun fizik dersinde kazandigi davranislari ortaya koymasi gerektigini soyledim. Bes dakika gecmesine karsin, ogrenci hicbirsey yazmamisti.
Baska bir sinifta dersimin baslamak uzere oldugunu soyleyerek yanit vermekten vazgecip, gecmedigini sorudum; fakat ogrencinin cevabi: "Hayir vazgecmedim" seklindeydi. "Bu soruya verilebilecek pek cok yaniti oldugunu, bunlardan en iyisini secmeye calistigini" belirtti. Karistigim icin ozur dileyip, soruyu cozmeye devam etmesini soyledim. Bir dakika sonra ogrenci yanitini verdi:
"Barometreyi binanin en ustune cikaririm ve cati katindan asagi egilerek barometreyi birakirim. Birakir birakmaz kronometreyle zaman tutmaya baslarim. Barometre yere carpaz carpmaz kronometreyi durdurur ve
"S= 1/a.t2 " (S esit bir bolu iki a t kare) formulu ile binanin yuksekligini hesaplarim."
Bu yanit karsisinda, meslektasima devam etmek isteyip istemedigini sordum. Meslektasim ogrenciye hak ettigi puani verecegini soyledi. Tam yanlarindan ayrilirken ogrencinin "pek cok yaniti bulundugunu" soyledigini hatirlayarak, diger yanitlarin neler oldugunu sordum.
"Evet, barometre yardimiyle yuksek bir binanin yuksekligini bulmanin pek cok yolu vardir" dedi. "Ornegin, gunesli bir gunde disari cikar, hem barometrenin golgesini hem de barometrenin boyunu, daha sonra da binanin golgesini olcerek, basit bir oranlamayla yuksekligini bulabiliriz."
"Cok guzel, diger yontemlerin nedir?" diye sordum.
"Cok basit bir yontem daha var ki onu siz de begeneceksiniz. Bu yontemde, barometreyi elimize alir ve binanin merdivenlerinden en ust kata dogru tirmanmaya baslariz. Merdivenleri tirmanirken barometrenin boyu kadar duvar boyunca isaretleyerek ilerleriz. Daha sonra isaretleri sayariz ve isaretlerin sayisi bize barometrenin birimi cinsinden binanin yuksekligini verir. Bu yontem dogrudan olcmeye ornektir."
Daha karmasik bir yontem isterseniz, bunun icin barometreyi bir ipin ucuna baglar ve sarkac gibi sallamaya baslarsiniz. Boylece en alt katta ve binanin en ustunde "g" degerini saptayabilirsiniz. Bu iki g degerinin farkindan ilke olarak binanin yuksekligini bulabilirsiniz."
Sonunda ogrenci sozlerini su sekilde tamamladi: "Eger cozum icin, fizikle bir sinirlama getirmezseniz daha pek cok yanit bulunabilir. Ornegin, barometreyi alip alt kattaki kapicinin odasina gidersiniz. Kapiciya eger binanin yuksekligini size soyleyecek olursa barometreyi ona vereceginizi bildirir ve binanin yuksekligini ogrenebilirsiniz."
SORU
iki nesne ya da iki canlı gerçekten birbirine dokunabilir mi?
YANIT:
Moleküler düzeyde bir dokunmadan söz ediliyor. Şöyle başlayayım; doğada 4 temel kuvvet vardır, gravitasyonel, kuvvetli (strong), zayıf ve eloktromagnetik. İlkini herkes bilir, İkincisi atom çekirdeğinin içerisinde olup bitenlerden sorumlu, üçüncüsü lepton-lepton, lepron-baryonlar arası etkileşmelerden sorumlu. Sonuncusu ise temelde elektriksel yüklerin birbirleri ile olan çekme ve itme`den sorumlu ve doğadaki tek itme de yapabilen kuvvet. Dolayısıyla, Newton`un 3. Yasasındaki tepki`nin sorumlusu bu kuvvet. Öte yandan, herkese lise ve üniversite de öğretilen atom modelleri gerçeği tam yansıtmaz. Yani demek istediğim, atomlar, zannedildiği gibi leblebi ya da fındığa benzemez. Çekirdek adı verilen bir baryon kitlenin etrafında elektronlar adeta, başı sonu olmayan bir bulut gibidir. Dolayısıyla, yanyana iki atom için, hangisinin elektronları nerede başlıyor, nerede bitiyor pek belli olmaz. Bizim makro evrende dokunma ile adlandırdığımız olay, atomik boyutlu evrende pek geçerli değildir. Öte yandan, elektromanyetik orijinli kuvvetlerde, atomların birbirlerine bu anlamda değmeleri mümkün değildir. Hissedilen aradaki elektromagnetik itme kuvvetidir (atomların elektron bulutlarının itişmesi). Özet olarak yanıtım, `hayır, iki kişi el sıkısınca elleri bizim anladığımız anlamda birbirlerine değmez`.
|
|
TEREYEĞLI EKMEK KANUNU
Deneyler, şüpheye yer bırakmayan bir açıklıkla göstermiştir ki, üzerine tereyağı sürülmüş bir dilim ekmek yere düştüğünde, daima yağlı tarafı alta gelir...
Deney sırasında, tereyağlı ekmeğin fiziksel ve kimyasal durumunda bir değişiklik olmadığından, enerji açısından gözlenebilecek tek şey, sistemin potansiyel enerjisindeki azalmadır. Ekmeğin, tereyağlı yüzü alta ya da üste gelecek şekilde düşmesi durumlarında, kaybettiği potansiyel enerji miktarı aynıdır; bu yüzden olayı enerji ile açıklamak mümkün değildir. Ancak, ekmek yere yağlı yüzü alta gelecek şekilde düştüğünde, tereyağının bir kısmı ekmekten ayrılarak yere saçılmakta bu da sistemin entropisini önemli ölçüde arttırmaktadır: Yani, ekmeğin yağlı yüzü alta gelecek şekilde düşmesi durumunda sistemin entropisinde oluşan artış, ekmeğin yağlı yüzü üste gelecek şekilde düşmesi durumunda sistemin entropisinde oluşan artıştan daha fazladır. Bu durumda, termodinamik kanunlarına uyması için, üzerine tereyağı sürülmüş bir ekmek diliminin, yere düşerken, yağlı tarafını alta getirmeye çalışacağı açıktır. Tereyağlı Ekmek Kanunu'nun ilkeleri hakkında yaptığımız bu hatırlatma, günümüz fizikçilerinin yerçekimini kaldırma konusunda yaptıkları çalışmaları daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır. Bildiğimiz gibi, başka bir fizik kanunu da; bir kedinin pencereden fırlatılması durumunda, yükseklik ne olursa olsun, dört ayağı üzerine düşeceğini söylemektedir. Bu durumda akla gelen ilk soru, bir kedinin sırtına tereyağlı bir ekmek dilimi, yağlı yüzü üste gelecek şekilde bağlanıp, kedi ve tereyağlı ekmekten oluşan bu sistem pencereden atıldığında, ne olacağıdır. Kedi mi dört ayağı üzerine düşecektir; yoksa, tereyağlı ekmeğin yağlı yüzü mü yere çarpacaktır ?...
Haylaz bir çocuk, bu deneyi şahsen yapmayı düşünebilir; ancak, sonuca bazı akıl yürütmelerle ulaşmak da mümkündür. Tereyağlı Ekmek Kanunu, ekmeğin tereyağlı yüzünün yere çarpması gerektiğini açık şekilde ifade ederken; kedi aerodinamiği, kedinin sırtüstü yere düşmesinin olanaksız olduğunu belirtmektedir. Doğanın, bu ikilemi üzerine, kedi ve tereyağlı ekmekten oluşan sistemin, yere düşmesini sağlaması imkansızdır. İşte bu yüzden, sırtına tereyağlı ekmek bağlanmış bir kedi, pencereden atıldığında yere düşmez... Yerçekimini alt etmenin sırrı, işte bu şekilde çözülmüştür. Tereyağlı bir kedi, pencereden fırlatıldığında, kedisel döndürme kuvveti ile tereyağsal çekim kuvvetinin dengelendiği belirli bir yükseklikte durur. Bu yüksekliği ekmeğin üzerinden bir miktar tereyağı alarak arttırmak ya da kedinin ayaklarından birini kopararak azaltmak mümkündür. Esasen bu teknik, gezegenler arası yolculuk yapmayı başarmış türler tarafından yaygın şekilde kullanılmaktadır; bir UFO'ya yaklaşıldığında duyulan gürültü de milyonlarca kedinin mırıltısından başka bir şey değildir.
Bu tekniğin tehlikeleri de yok değildir. Kedinin tereyağlı ekmeği yediğini düşünün; böyle bir durumda facia kaçınılmazdır. Bu durumda kediler dört ayakları üzerine düşerler; fakat, ancak dış yüzeyleri hava ile sürtünmeden dolayı akkor haline gelmiş, içi öfkeli uzaylılarla dolu, dev uzay gemisi kafalarına düşünceye kadar yaşayabilirler...
Bu sorunu çözmek için, bir çok kimyager ve kimya mühendisi, azimle, kedilerin hoşuna gitmeyecek bir tereyağı geliştirmek için çalışmaktadır. Fıstık ezmesi oldukça umut verici görünmekle birlikte, deneyler halen sürdürülmektedir...
Işınlama, bilimkurgunun sıkça ele aldığı bir konu.Bir çok filim ve kitapta rastladığımız '' bir cismin iki nokta arasındaki mesafeyi ışık hızında ya da bir anda katetmesi'' kavramı olan teleportasyon şimdiye kadar pek ciddi biçimde tartışılmamıştı.Ancak bazı bilimadamlarının yaptıkları açıklamalar ''uzaktan taşımayı'' en sonunda teori mertebesine yükseltti.
Yüzyılın dehası Einstein'ın bile ciddiye almayıp inceden alaya aldığı teleportasyon, ne saçmalık ne de mucize.Ülkeler üstü bir fizik teorisyenleri grubu, teleportasyona kuantum mekaniği dahilinde bir açıklama getirdiler.Henüz trafikten kurtulup kurtulamayacağımız belli değil.Ancak ileride işe geç kaldığımızda mazeret bulmak biraz daha zor olacak gibi.
''Scotty, bizi ışınla...''
Kaptan Kirk'ün bu emri üzerine, geminin bilim subayı Scotty, önündeki kırmızı düğmeye basar.Kaptan ve kurmayları, üzerinde durdukları daire içinde önce parlak noktalar haline gelirler, daha sonra da bir ışık demeti ardında kaybolurlar.Teleportasyon başarıyla gerçekleşmiştir..Bir kuşağın hayellerini süslemiş olan Uzay Yolu dizisinde görmeye alıştığımız bu işlemin günümüz dünyasında gerçekleşip gerçekleşemeyeceği konusunda çok şey yazıldı, söylendi.Hatta ilkinin hemen ardından ikincisinin de vizyona girdiği ''Sinek'' ( The Fly ) isimli kurgu bilimde, teleportasyon sırasında olabilecekler için çeşitli fanteziler bile üretildi.Ancak bilimsel temelli bir çalışmanın yapılabilmesi için 1993 yılının mart ayına kadar beklenmek zorunda kalındı.İki Amerikalı, bir İsrailli bir Kanadalı ve Fransızdan oluşan ülkeler üstü, fizik teorisyenleri araştırma gurubu bu konunun üstüne gittiler.
İş başa düşüyor...
Böylesi bir konunun tamamıyla komik olarak karşılanmasına aldırmayan bu gurubun birinci çıkış noktası, insanlara başta yapılması imkansız ve komik gelen bir çok bilimsel olgunun zamanın ve tekniğin ilerlemesi ile gerçeklik kazanmasıydı.İkinci ve en önemli unsur ise, bu teorinin gerçekleşmesi halinde kazanılacak olan enerji ve zaman tasarrufunun büyüklüğüydü.Örneğin Rusya'da bir petrol kuyusundan çıkarılacak olan ham petrolün bir gemiye aktarılıp Akdeniz'e gönderilmesi ve oradan da Amerika'da bir petrol rafinesine ulaştırılması sırasında harcanacak güç ve zaman kaybını, teleportasyonla hemen hemen sıfıra indirebilmek, tekerlekten sonra insanlığın elde edebileceği en büyük başarı olabilirdi.
Sanıldığı gibi değil
Bütün zamanların en büyük buluşu olmaya aday bu teorinin, boyutlarla ilgili bir yanı var.İlüzyonistlerin yaptığı gibi, bir eşyayı kaybedip, daha sonra fiziksel olarak o kadar kısa bir zamanda gitmesi imkansız.Bir başka mekana göndermek, teleportasyonun tam karşılığı olarak veriliyor.Ancak, bilim kurgu senaryoların söylemini kullanan bilim adamlarının fizik ötesi konulara saplanıp kalmış olduğu konusunda bazı tereddütler var.Buna bilim adamlarının yanıtı çok kesin: Kesinlikle fizik ötesi bir şey üstünde çalışmıyoruz.Hepinizin okuduğu kitaplar ve gördüğünüz filimlerin aksine canlı hiç bir varlığı hatta hücreyi bile teleportasyona sokmak mümkün değil.
Çözüm: kopyalama
Bu çalışmayı başlatan bilim heyeti, bir parçacığı, belirledikleri bir başka yerde yeniden şekillendirme konusunda ciddi çalışmalar başlatmışlar.Yani taşınan bir madde değil onu oluşturan bilgiler bütünü.Bir başka deyişle maddenin yok edilip, kablolardan geçirilerek bir yerde yeniden madde haline getirilmesi değil, onun fotokopisini oluşturacak bilgilerin taşınarak bir başka yerde daha kullanılması.Bu bağlamda günümüzde neredeyse evlerde dahi kullanıma girmiş olan faks cihazı bir teleportasyon aleti sayılabilir.
Ya ışık hızı?
Bilim adamları bir maddeyi ışık hızına yakın bir hıza ulaştırmayı zaten uzun zaman önce değişik metodlarla gerçekleştirmişlerdi.Sorun ışık hızına ulaşan bir maddeyi enerji haline geldikten sonra tekrar madde haline getirebilmekte yatıyordu.Zaten fiziğin değişme yasalarının çoğu da bunun imkansızlığını kanıtlamakta.Amaç, Heisenberg katsayısı olarak adlandırılan bir sayıdan düşük bir benzeşme oranıyla baştaki ana maddenin bir kopyasını yeniden yapabilmek.
Ne varsa Kuantum'da var!
Kuantum mekaniğinde ne kadar ileri gidilmiş olunursa olunsun, küçük parçacıklar hakkında bilinmeyen pek çok şey olduğu kesin.Bir maddenin en küçük parçacıklarının tam olarak ne olduğunu veya neye benzediğini söylemek zor.Kuantum teorileri, en azından maddenin ''nasıl olabileceğini gösterecek ihtimal hesaplarının'' yapılabilmesini sağlıyor. Yani ufak parçacıkların nasıl olduğunu tam olarak açıklayamayan fizikçiler, onun nasıl olabileceği konusunda ihtimal hesapları yapıyorlar.Bir parçacık için ''içeriği şu veya bu maddedir'' gibi peşin bir hüküm yürütmek çok zor.Zaten araştırma yapan grup da önlerindeki en büyük engelin bu olduğunu söylüyor ve bundan yakınıyorlar.
İkiz Fotonlar
Ancak bilim adamlarının yine de lleri kollarının bağlı olduğu söylenemez.Ortaya EPR çiftleri adı verilen bir teori atılmış.Bu teoriye göre hızlandırılmış atomlar, enerjinin bir kısmını iki foton birden kaybederek bırakıyorlar.Ortaya çıkan bu fotonların birbirinden bağımsız bir karekterleri yok, ve genelde benzeşiyorlar.EPR çifti diye adlandırılan bu fotonların aralarındaki uzaklık ne olursa olsun birbirleriyle olan bağıntıları değişmiyor.Kuantum fiziği de bunu doğruluyor.
Duygusal bir bağ
İşte bu noktada bilim algı mekanizmasına meydan okuyor.Bu ikiz fotonlar arasında milyarlarca kilometre de olsa, birinde yapılan bir işlem ötekine de yansıyor.Eğer bilime biraz romantizm katılacak olunursa bu işlemin daha kolay anlaşılabilmesi mümkün: Kardeşlerden birinin, polarizasyonunda bir değişiklik yapılırsa, diğer kardeş de buna dayanamıyor ve tıpkı beraber yaşadıkları eski güzel günlerdeki gibi, yeni biçimini almaya yöneliyor ve polarizasyonunu değiştiriyor.Ne yazık ki araştırmacılar, henüz fotonlardaki bu güzel hisleri su yüzüne çıkarabilecek kadar temiz kuantum duygusallığına sahip değiller.
Çok hızlı değil, ''anında.''
Fotonlar arasındaki bilgi alışverişi ''an'' diye adlandırılan, ışık hızını aşan bir sürede gerçekleşiyor.Kaldı ki henüz ışık hızının yakınından geçebilecek bir çabukluğa bile sahip değil fizik bilgimiz.Ayrıca fizik kitaplarında ''an'' diye bir kavramın varlığından söz edilmiyor.Bu çıkmazdan kurtulmanın tek yolu bu foton çiftini birbirinden ayrı iki madde olarak değil, arasındaki uzaklık ne olursa olsun bir bütün ''EPR'' olarak kabül etmek.Çünkü bu iki fotonu birbirinden ayrı olarak kabül edecek hiç bir kanıt yok elimizde.
Einstein bile yanılmış
Kimse bu açıklamaların kolay kabül edilir ve anlaşılır cinsten olduğunu iddia etmiyor.Einstein gibi bütün çılgınca fikirleirn ardından koşan biri bile bu iddiaları kabül etmeye, üstünde araştırmalar yapmaya yanaşmamış.Alaylı bir üslupla yaptığı eleştirilerde bu parçacıklar arasında bir telepati olduğu iddiasını savunmuş.Rölativitenin babası, bu parçacıklar arasında bazı benzerliklerin olabileceğini, ama kuantumun bu benzerlikleri anlayamayacağını savunmuş.Einstein'e göre, insanları bu tip önyargılara iten onların bu konu hakkındaki bilgisiyliğiymiş.Daha iyi bir teori olmadığı bir yerde, eldeki tek teori bu olduğundan insanlar buna inanmak ve bu teoriden yola çıkmak zorunda kalmışlar.
Garip ama gerçek!
Ne yazık ki Einstein EPR parçacıkları arasındaki muhteşem uyumun kanıtlandığını görecek kadar uzun yaşayamadı.EPR fotonları arasındaki bağıntı iki kere ikinin dört etmesi kadar gerçek.
Teleportasyon kontekstine gelinecek olunursa... Einstein gibi bir dehaya karşı büyük bir zafer kazanan kuantum, bunu teleportasyonda kullanmak istedi şüphesiz.Madem ki EPR çiftleri birbirlerinde oluşan değişiklikleri zaman ve mekanlar ötesi bir hızda aktarmayı başarıyordu, öyleyse teleportasyon işlemi başlayabilirdi.Öncelikle, EPR çiftlerini biribirinden ayırmak gerekiyor.Daha sonra biribirinden ayrılan çiftlerden birine, taşınması (yani kopyasının çıkarılması) istenilen bir cismin ''bazı'' özellikleri yüklenmeye ''çalışılıyor''.Ne de olsa ''bütün özelliklerin'', ''kolaylıkla'' yüklenmesi, daha önce sayılan sebeplerden ötürü mümkün değil.Bütün bilgilerin eksiksiz yüklendiği varsayılırsa, EPR etkileşimi sayesinde teleportasyon istikametindeki foton, eski biçimini kaybedip, gönderilen cismin şeklini alıyor.
Bilim üstesinden gelir
Kişilerin ve başta sözü edilen milyonlarca ton petrolün taşınması bu teoriye göre mümkün olmasa da, uzayda bir gezegene inen bir astronotun incelemeye aldığı bir taşı aynı anda dünyaya ''postalayabilmesi'' yeterince büyük bir olay.Ayrıca gönderilen ya da bir başka deyişle kopyası çıkarılan cismin kesin olarak nereye gideceğini bilmek de mümkün olduğundan bir çok karışılığında üstesinden gelinmiş olunacak.
Sadece biraz sabır
Ne var ki bu kadar basite indirgenmiş bu açıklamaların kullanıma girmesi uzun yılar alacak.Ne olursa olsun, teleportasyon heyecanla beklenecek kadar önemli bir buluş.Heyecanla Scotty'nin düğmeye basmasını bekliyoruz.
|
