Dizimizin önceki bölümlerinde antik çağdan 19. yüzyıla kadar olan süreçte yer alan kadın filozofları ele almıştık. Son bölümde ise, 19. yüzyıl ve sonrasını ele alacağız. 19. yüzyılın kadın filozoflarına geçmeden önce öncelikle bu dönemin felsefi gelişiminden ve toplumsal normlarından söz edelim. 19. yüzyılda Ben kavramı yani öznellik ön plana çıkmaya başlamıştır. Bu durum sadece felsefe sınırları içerisinde kalmamış aynı zamanda toplumsal yaşamda da etkisini gösterir hale gelmiştir. İnsanların siyasi kararlara katılım hakkı istemesi buna güzel bir örnektir. Bu dönemde kadının toplumsal rolünü incelediğimizde ise, kadının iyi bir anne ve ev hanımı rolüne sahip olması gerektiğini görüyoruz. Bilgili kadından ziyade ön plana çıkan evin idaresini yapan, bu konuda kendini geliştiren kadındır. Yine bu dönem içerisinde tarihin en büyük gelişmelerinden biri olan Sanayi Devrimi gerçekleşmiştir. Sanayi Devrimi ile birlikte kentler büyümeye başlamış, kentlere olan göçlerle birlikte yeni yapılar ortaya çıkmaya başlamıştır. 19. yüzyıla ait tüm bu değişimler kuşkusuz dönemin kadın filozoflarının eserlerinde yerini almıştır. Bu filozoflardan ve çalışmalarını kısaca ele alalım. 19.yüzyılın kadın düşünürleri: 19. yüzyılın kadın filozoflarına baktığımızda karşımıza çıkan ilk isim; Hedwig Dohm'dur. 1831-1919 yılları arasında Almanya'da yaşayan düşünür, bir öğretmen enstitütüsünde eğitim alsa da yaptığı çalışmalar bu eğitimden oldukça farklıdır. Yaptığı evlilik sayesinde katılma imkanı bulduğu Berlin'in elit sınıfı onun düşünce dünyasında daha aktif olarak yer almasında zemin olmuştur. Dohm, sosyal hayat ve kadın üzerine düşüncelerini dile getirmiştir. Kadının toplum içerisinde daha fazla söz sahibi olması gerektiğini savunmuş, bunun en güzel yolunun kadının oy verebilmesi olduğunu belirtmiştir. Kadınların Doğası ve Hakkı ve Kadının Bilimsel Eşitliği önemli eserleridir. Bu eserlerinde kadının erkek kadar sosyal hayatta önemli bir yere sahip olduğundan, toplumsal gelişimin cinsel ayırım gözetmeksizin farklı bireylerin fikirleriyle gelişeceğinden söz etmektedir. Dohm, ölümüne kadar kadın hakları konusunda çalışmalarını sürdürmüş, kadın derneklerinin kuruluşuna katkıda bulunmuştur. Yaratıcı kişi her zaman yaşama bir şekilde olumlu bakar, çünkü yaşamın anlamını sormaz, yaşar; ancak derin düşünmenin kemirdiği modern yaratıcı tipi hale gelecektir ki yaşamın anlamı onun için de hayatı mahveden bir sorun haline gelsin. Okuduğunuz bu satırlar 19. yüzyılın bir başka kadın düşünürü, Leonore Kühn'dür. 1878-1955 yılları arasında yaşayan Kühn, metafiziğe kuşkuyla yaklaşan ve Ben kavramını sorgulayan bir düşünür olmuştur. Berlin, Erlangen ve Freiburg'da felsefe öğrenimi gören Kühn bu konuda bir adım ileriye giderek doktora da yapmıştır. Felsefesinde, birey ve değer arasındaki ilişki ön plandadır. Estetik özerklilik üzerine de çalışma yapmıştır. Bu çalışmasında sanatsal çalışmalarda bulunan bireylerin kendi iç dünyalarını başka bir güce gerekmeksizin ürettikleri eserlerle dışarıya çıkardıklarını belirtmektedir. Kühn, Değerlerin Özerkliği isminde bir kitap da yazmıştır. Burada da yine kişinin kendi içsel değerlerini ele almıştır. Metafizik yoktur ve kişinin sahip olduğu değerleri de değişkendir, en doğru bilgi için bu değerler sürekli sorgulanmalıdır. 19. yüzyılda bir diğer değineceğimiz isim; Amerikalı Mary Whiton Calkins'dir. 1863-1930 yılları arasında yaşayan bu düşünür Wellesley Collage'de uzun yıllar boyunca felsefe ve psikoloji dersleri vermiş ayrıca American Philosophical Associationda da başkanlık görevini yerine getirmiştir. Calkins felsefi araştırmalarını, zaman bilinci, bellek, benlik kavramları üzerine gerçekleştirmiştir. Evren her şeyi kapsayan bir Mutlak Benliktir; diğer bütün benlikler hakiki ve özdeş parçalar olarak ona aittirler. Bireysel benlik, Mutlak Benlike göre belirlenir. Calkins, önemli eseri Mutlak Bir Kişiliğe Duyulan Felsefi İnanç isimli eserinde benlik kavramından bu şekilde bahsetmiştir. Bu eserinde bahsettiği Mutlak Benlik kavramı tüm yaşamın temelidir ama dinden bağımsızdır. Mutlak benlik, kişinin kazandığı tüm deneyimleri kapsamaktadır. Calkins'in bir diğer önemli eseri de Felsefenin Kalıcı Sorunları başlıklı eseridir. Calkins bu eserinde felsefenin temel soruları üzerinde durmuştur. Felsefeye giriş niteliğindeki bu eser, dönemin önemli eserleri arasında yer almıştır. Bu döneme ait son ele alacağımız kadın düşünür ise; Helene Stöcker'dir. Stöcker, dönemin şanslı kadın düşünürlerinden birisidir çünkü Berlin Üniversitesi'nde felsefe, edebiyat ve iktisat üzerine öğrenim görmüş ve sonrasında doktora ile öğrenim hayatına devam etmiştir. Stöcker eleştirel bir tavrı olan bir düşünürdür. Etkilendiği ve kendine örnek aldığı Nietzsche gibi bilinen ahlak kurallarına ve dinsel dogmalara eleştirilerde bulunmuş, kilisenin savunduğu değerlerin yaşama aykırı olduğunu belirtmiştir. İnsan tüm dogmalardan bağımsız düşünebilmelidir, tanrı, öbür dünya gibi kavramlar yoktur. Düşünce ve eylem özgürce gerçekleşmelidir. Stöcker bu fikirlerini hayatı boyunca savunmuştur, insan kendi ahlaki yapısını özgür düşüncesi sayesinde kendisi belirlemeliydi. 1943 yılında Naziler'den kaçarak yerleştiği New York'ta hayatını kaybeden düşünür arkasında Aşk ve Kadınlar isimli bir eser bırakmıştır. Genel olarak incelediğimizde 19. yüzyılın kadın düşünürlerinin odaklandığı konuların kadın, benlik kavramları olduğunu görüyoruz. Dönemin şartlarını düşündüğümüzde 19. Yüzyılın kadın düşünürlerinin özgür düşünce noktasında önceki dönem düşünürlerinden daha şanslı olduklarını vurgulayabiliriz. 20. yüzyılın eyleme geçen kadınları: 20. yüzyıla geldiğimizde, ilk dönemlerinde Birinci Dünya Savaşı'nın etkilerini görüyoruz. Bu durumun haricinde ise felsefe önceki çağın konuları ile gelişimine devam etmiş, bu dönem yine önemli kadın filozofları ortaya çıkarmıştır. 20. yüzyılın önemli isimlerine vereceğimiz ilk isim, Edith Stein'dir. 1891-1942 yılları arasında yaşayan düşünürün toplama kampında hayatını kaybetmesi dönemin zor şartlarına önemli bir örnektir. Stein anlaşıldığı üzere Yahudi kökenli bir aileden gelmiştir. Alman Dili ve Edebiyatı ile tarih üzerine öğrenim gören düşünür, felsefeye olan merakından dolayı Edmund Husserl'in yanına gitmiş ve felsefe üzerine doktora yapmıştır. Profesör Husserl'in asistanlığını da yapan Stein bu görevinden ayrıldıktan sonra da felsefi araştırmalarına devam etmiştir. Stein'in doktora tezinde ve sonrasında ağırlıklı olarak empati konusunu ele almıştır. Empati kurmak ona göre bir diğer insanı tanıyabilmenin tek yoludur. Jest ve mimikler de yine karşıdaki kişiyi tanımlayabilmek için önemli unsurlardır. Ele aldığı bir diğer konu ise toplum ve cemaat arasındaki ilişkidir. Bu konudaki incelemelerinde şu tespitlerde bulunur; toplumsal bireyler arasında karşılıklı saygı, eşit yaklaşım yoktur. Bu bireyler cemaat içerisinde ancak eşit olarak konumlandırılırlar. O zaman cemaat toplum içerisinde yüksek değere sahip bir kavram olmalıdır. Stein, Yahudilikten Hristiyanlığa geçiş yaparak dönemin dikkat çekici kişilerinden biri olmuştur. Tanrı inancı onun felsefesinde yer alan bir konudur. Tanrı kişinin tek başına anlamını bulamayacağı yaşam konusunda ihtiyaç duyulan bir varlıktır. Nihai ve Sonsuz Varlık isimli eserinde Tanrı ve İnsan konusunu ele almıştır. Hollanda'da bir manastıra kaçmış olması bile onu beklediği kötü sondan kurtaramamıştır, yaşamı, Auschwitz Toplama Kampı'nda son bulmuştur. Bu dönemde ele alacağımız ikinci isim; Hannah Arendt olacaktır. Arendt, 1906-1975 yılları arasında yaşamıştır. Arendt, Yunanca, felsefe ve teoloji üzerine eğitim görmüştür. Varlık ve Zaman isimli eserinde, insanın gündelik hayatını sorgulamıştır. Onu ilgilendiren günlük yaşam içerisinde gerçekleştirdiğimiz temaslardır. Bunun yanı sıra diğer insanlarla birlikte var olma konusu da zihnini meşgul etmiştir. Arendt, Martin Heidegger, Karl Jaspers gibi önemli filozofların yanında kendini geliştirme şansına sahip olmuştur. Öyle ki felsefe alanında doktora da yapmıştır. Yahudi kökenli olmasından kaynaklı olarak yaşadığı sıkıntılar sonucunda Paris'e kaçan Arendt, burada felsefe çalışmalarına devam etmiştir. Paris'te evlendiği Heinrich Blücher sayesinde siyasete de merak salmış ve siyasi kuramcı olarak da tespitlerde bulunmuştur. Dönemin sıkıntılı şartları yüzünden Paris'te de kalamayıp ABD'ye kaçan Arendt yaşamının sonuna kadar burada yaşamıştır. Arendt felsefe araştırmalarını yaparken yanında bulunduğu filozoflar kadar Sokrates'in düşüncelerinden de etkilenmiştir. Ona göre insanların hepsi birbirinden farklıdır ve bu farklılıklar birbirini beslemektedir. Ele aldığı diğer bir konu, düşünme ve eylem arasındaki bağ olmuştur. Düşünme başlı başına kişinin kendisiyle olan diyaloğudur. Bu düşüncesini geliştirmesinde Sokrates'ten etkilendiğini söylememiz mümkündür. Düşünce ve eylem konusunda ise şu tespitte bulunur, eylem olmaksızın sadece düşünce yeterli değildir, pratik de olmalıdır. Kişi zaman zaman kendi içine çekilip düşünmeli sonrasında da bu düşünceler doğrultusunda gerçekleştirdiği eylemlerin sorumluluğunu üzerine almalıdır. Zihnin Yaşamı. Düşünmek ve Zihnin Yaşamı. İstemek isimli eserlerinde düşünce üzerine fikirlerini ortaya koymuştur. İnsanlar cevaplanması mümkün olmayan sorular sorarak, soran varlıklar olma niteliğini kazanırlar. Bilgiyle ilgili olarak insanların yanıt buldukları bütün soruların arkasında yanıtlanması mümkün olmayan sorular vardır; bu sorular tamamen boş ve değersiz görünürler ve bu anlamda eleştirilmişlerdir. Arendt, düşünmek, istemek ve yargılamanın önemli felsefi konular olduğunu vurgulamıştır. Kişinin kendi sınırları çerçevesinde baskı altında olmadan düşünebilmesi temel ihtiyaçlardan birisidir. İnsan sorgulamalı ve araştırmalıdır. Arendt hakkında son belirtebileceğimiz husus, totalitarizm üzerine de yaptığı araştırmalardır. Özellikle Adolf Eichmann'ın 1960 yılındaki duruşması oldukça önemlidir. Eichmann Nazi döneminde Yahudilerin kamplara gönderilişini organize etmiş, bu nedenle sonraki dönemde yakalanmış ve idam cezası almıştır. Arendt, roportür olarak katıldığı bu davaya ilişkin önemli tespitlerini Eichmann Kudüs'te. Kötüllüğün Banalliği Üstüne Bir Rapor isimli eserinde yayınlamıştır. 20. yüzyıl düşünürlerinde son değineceğimiz isim ise; Simone de Beauvoir'dir. 1908-1986 yılları arasında yaşayan Beauvoir, kendisini felsefe alanında geliştirdi öyle ki çeşitli okullarda felsefe üzerine dersler de verdi. Albert Camus ve Jean Paul Santre hayatında büyük rol oynamıştır. Özellikle Albert Camus sayesinde yoksulluk gibi kendisinden uzak olan kavramları öğrenmiş ve bu durum onun felsefesine de yansımıştır. Beauvoir, Alman işgali döneminde Pyrrhus ile Cineas isimli felsefik eserini yayınlamıştır. Bunun yanı sıra toplumsal konuları ele alan bir dergide de aktif olarak görev almıştır. Beauvoir'in düşünceleri zamanın uyumu ile şekillenmiştir. Onun için tanrı denilen bir kavram yoktur ve insan düşüncesinin merkezinde Ben olmalıdır. Pyrrhus ile Cineas isimli eserinde, insanların düşüncelerini eyleme dönüştürürken bu neden yaptıkları sorusu üzerinde durmuştur. İlk başlarda bu soruya yanıt aranmaz ama zamanla tekrarlanan eylemler sonucunda insan daha fazlasını istemeye başlayacak, bir anlam arama ihtiyacı içerisinde olacaktır. Bunun yanı sıra insan etik kavramına da önem vermelidir, varoluşçulukta insan eyleminin etikliğinin ayrı bir önemi vardır. Beauvoir'in diğer önemli bir eseri ise, İkinci Cinsiyet isimli eseridir. Bu eserinde isminde de anlaşılacağı gibi kadın konusunu ele almaktadır. Kadın ve erkek arasındaki eşitsizliğin doğuştan değil toplumsal normlar sonucunda oluştuğu fikrini savunmuştur. Genel olarak 20. yüzyılı değerlendirdiğimizde, siyasi koşulların, savaşın izlerini net bir şekilde görebiliyoruz. Özellikle Yahudi Soykırımı yüzünden bu dönemde yaşayan bazı düşünürlerin kaçmak durumunda kalmaları, çalışmalarına farklı yerlerde devam etmeleri öne çıkan bir noktadır. Yine de bu dönemde değerli kadın filozoflar var olmuş, çalışmalarıyla felsefe dünyası içerisinde kendilerine yer bulmuşlardır. 19. ve 20. yüzyılın kadın filozoflarını kısaca ele almaya çalıştık, peki günümüzde durum acaba nasıl? Önemli kadın filozoflar var mı? Çok kısa günümüzün yaşayan değerlerinden de bahsedelim. Günümüz felsefesini modern felsefe olarak tabir etmemiz yanlış olmayacaktır. Modern felsefe derken bunun ayrı bir akım olduğunu söyleyemeyiz, felsefe eski sorunlarını ele alarak gelişimini devam ettirmektedir. Günümüz filozoflarına örnek verebileceğimiz isimlerden ilki, Martha Craven Nussbaum'dur. Nussbaum, 1947 yılında dünyaya gelmiş Amerikalı bir düşünürdür. İyi eylem, ahlak felsefesi onun için ön planda olmalıdır. 1975 yılında felsefe profesörü olan Nussbaum'un birçok kaynakta, 20. yüzyılın düşünürü olarak yer almaktadır ama halen yaşayan önemli bir isim olduğu için günümüz felsefecileri içerisinde de konumlandırabiliriz. Antik yunan felsefesi, politik felsefe, etik gibi konularda uzmanlaşan Nussbaum, birçok üniversite verdiği derslerle ve aldığı ödülllerle çağımızın önemli bir düşünürüdür. Ona göre bir ahlak kuramının olması gereklidir, bu kuram insana kendi içinde neyi araması gerektiğini göstermektedir. Yine ona göre, düşünce tek yanlı olmamalıdır, akıl dünyayı düzeltici güçtedir bu nedenle bencilliklerden uzakta düşünce teori aşamasından itibaren geliştirilmelidir. Son olarak günümüz kadın filozoflarına, İonna Kuçuradi'yi örnek verebiliriz. 1936 yılında dünyaya gelen Kuçuradi Türk düşünürlere de örnek verebileceğimiz değerli bir isim olarak karşımıza çıkmaktadır. Türkiye Felsefe Kurumu'nun başkanı olan ve çeşitli üniversitelerde dersler veren Profesör Kuçuradi, insan hakları, etik gibi konularda çalışmalar yapmıştır. Dünya Felsefe Federasyonları Başkanlığı'na seçilen ilk Türk ve ilk kadın olması felsefe dünyası açısından önemlidir. Etik, İnsan ve Değerleri, Nietzsche ve İnsan gibi birbirinden önemli felsefi yapıtları yazan Kuçuradi ömrünü felsefi düşünce ile dünyayı anlamlandırmaya adadığını belirtmektedir. Bu yazı dizimizde genel olarak kadınların düşünce dünyasındaki yerlerini vurgulamaya, geri planda kalan filozofları tanıtmaya çalıştık. Kadınlar, tarihin en eski dönemlerinden beri düşünce dünyasında da varlıklarını devam ettirmişlerdir ve devam ettireceklerdir. Meraklısına Not: Daha önce de belirttiğimiz gibi bu filozoflar, ele alınması gereken isimlerin çok az bir kısmıdır. Bu isimlerin haricinde daha detaylı bilgi isterseniz kaynakça sonundaki listeye göz atmanızı öneririz.


Sinema ve yaygınlaşan internet kullanımı sayesinde çizgi-roman karakterleri neredeyse Hollywood yıldızları kadar ünlü oldular. Örümcek Adam'ı, Superman'i ya da Batman'i bilmeyen yoktur. Özellikle 2003 yılındaki sinema filminde çoğu insan Marvel'ın çizgi-roman karakteri yeşil bir dev ile tanıştı: Hulk . Bu yeşil çizgi karakter aynı zamanda gama ışınları ile anılıyordu. Yunan alfabesinin ilk üç harfi sırasıyla alfa, beta ve gama'dır. Bu harfler radyoaktivitenin kazara keşfedilmesinin ardından parçacık fiziği ile tanıştıklarında insanlık yepyeni bir yüzyıla girmiş, 1900'lü tarihlere alışmaya çalışıyordu. Ancak çok daha öncesinde 1666'da Newton, karanlık bir odada beyaz ışığı bir prizmadan geçirdiğinde gökkuşağının renklerini elde etmişti. Bu, ışık denilen şeyin göründüğünden çok daha farklı anlamları olabileceğinin somut bir kanıtıydı. Takip eden 250 yılda bu konuya yönelik çalışmalar ışığı dalga boylarına göre sınıflandıran elektromanyetik spektrumu insanlığa kazandırdı. Spektrum, Paul Villard'ın 1900 yılında gama ışınlarını keşfetmesiyle tamamlandı. Villard, radyoaktif radyum üzerinde çalışırken bilinen alfa ve beta ışımaları dışında çok daha yüksek enerjiye sahip bir ışımanın varlığını gözlemledi. Bu keşfi takip eden birkaç yılda Rutherford'un önerisiyle bu ışıma türüne diğer iki ışıma ile uyumlu olarak Yunan alfabesinin üçüncü harfi olan gama adı verildi. Ayrıca gama ışınları yukarıdaki spektrum görselinde de görüldüğü gibi insanoğlu için görünür bölgenin dışında yer almaktadır, dolayısıyla bu ışınlar Hulk çizgi-romanlarında ve filmlerinde betimlendiğinin aksine yeşil renkte değil, görünmez ve renksizdirler. Bugün uzaydaki gama ışınlarını gözlemleyen GLAST uydusundan elde edilen bilgiler ışığında evrende Güneş'in ömrü boyunca üreteceği enerjinin gama ışını patlamalarıyla saniyeler içinde açığa çıktığı bilinmektedir. Gama ışımasını daha iyi anlayabilmek için öncelikle yukarıda adı geçen diğer iki ışımayı anlamak gerekir. Bir atom çekirdeği kendiliğinden veya bir etki ile parçalanabilir. Bu parçalanma sırasında açığa çıkan 2 proton ve 2 nötrondan oluşan helyum çekirdeklerine parçacıkları bu parçacıkların açığa çıkmasına ise alfa ışıması denir. Benzer şekilde atom çekirdeklerinin parçalanması sırasında açığa çıkan bir elektron veya elektronun karşı parçacığı olan + yüklü bir pozitrona ise beta parçacığı denir. Ancak gama ışınları bu iki ışımadan farklı olarak atom çekirdeklerindeki fazladan enerjinin dışarı atılması sonucu ortaya çıkar. Yüksek enerjili kararsız atomlar kararlı hale geçerken bu fazla enerji, çekirdekten gama ışını şeklinde ayrılır. Gama ışınları elektromanyetik spektrumun en yüksek enerjili bölgesidir ve yüksüz olduklarından dolayı manyetik alandan etkilenmezler. Dalga boyunun 0.01 nanometreden küçük olması sebebiyle nüfuz edici özelliği ve iyonlaştırıcı etkisi en yüksek ışınlardır. Vücudumuzda oluşan moleküllerin bağları belli dalga boylarındaki ışınlar ile kırılabilir. Örneğin, çoğu atmosfer tarafından filtrelense de güneşten gelen UV ışınları, aşırı maruz kalınması durumunda deri hücrelerinin DNA'sına zarar vererek cilt kanserine yol açabilir. Gama ışınları ise UV ışınlarından yaklaşık 1 milyon kat daha yüksek enerjiye sahip ve daha nüfuz edici olduklarından denk geldikleri moleküler bağları parçalayabilir, genetik sisteme zarar vererek kansere sebep olabilir, hücre işleyişini bozabilir hatta maruz kalma şiddetine göre biyolojik yapıyı tamamen parçalayabilir. Etkisinin daha çarpıcı olarak anlaşılması adına bu ışınların mikroorganizmaları öldürücü etkisi nedeniyle sterilizasyon işleminde kullanılması örnek verilebilir. Gama ışınlarının keşfedilmesinden yıllar sonra 1962'de Marvel, Incredible Hulk adlı çizgi romanı yayınladı. Çizgi romanda oldukça ünlü ve başarılı bir bilim adamı olan Bruce Banner, ters giden bir gama bombası testi sırasında bombadan yayılan gama ışınlarına maruz kalmış ancak buharlaşıp ölmek yerine hayatta kalmıştı; dahası Bruce, yeşil bir canavara dönüşür olmuştu. Bruce Banner karakteri ilk Hulk çizgi-romanında bombanın patlamasından saniyeler önce test alanına izinsiz giren bir kişiyi kurtarıyor, ancak kendisi patlamanın etkilerine maruz kalıyor. Hikayenin belki de en inanılmaz kısmı Bruce'un gama ışınları yaymak için tasarlanmış bir bombaya maruz kaldıktan sonra hayatta kalmasıdır. Hiroşima ve Nagazaki'nin bombalanması sırasında açığa çıkan ısıya ve yıkılan binalara rağmen hayatta kalan ancak şiddetli radyasyona maruz kalmış binlerce kişi birkaç gün içinde hayatlarını kaybetmişlerdir. Bu ölümlerin en önemli sebebi ise radyasyon hastalığıdır. Oysa çizgi-romanda Bruce Banner'ın vücudunda herhangi bir yanık görülmediği gibi radyasyon hastalığı belirtilerine de rastlanmamıştır. Çizgi-romanların fantastik öğeler içermesi kaçınılmaz olacağından Bruce'un mucizevi bir şekilde hayatta kaldığını kabul edelim. Bu nasıl mümkün olabilir? Önceki paragraflarda adı geçen radyasyon hastalığı, maruz kalınan yüksek enerjili ışınların canlıyı oluşturan dokularda meydana getirdiği hücre ölümlerinin ve işlev bozukluklarının telafi edilememesi sonucu ölüme sebep olabilen bir tür hastalıktır. Organizmalar kendilerini onaran ve meydana gelen kusurları gideren sistemlere sahip olduklarından düşük şiddette maruz kalınan radyasyonu zaman içinde telafi eder. Ancak bilinen en yüksek enerji düzeyine sahip gama ışınlarının çok az miktarı dahi DNA hasarına yol açarak kontrol edilmesi çok güç problemlere yol açabilir. Bu durumun temel sebebi gama ışınlarının iki atom arasına nüfuz edebilecek güçte olmasıdır. Bu ışınlar, atomlar arası bağları oluşturan elektronları etkileyerek bu bağları kırabilir. Gama ışınları, elektronları tıpkı bovling topunun labutlara çarpması gibi etrafa saçar. Bu şartlarda Bruce Banner'ın vücuduna isabet eden gama ışınlarının denk geldikleri her şeyi yerle bir etmesi beklenir. Çizgi-romanların fantastik dünyasının bizim yaşadığımız gerçeklik ile tabiri yerindeyse temas ettiği nokta mutasyon kavramıdır. Mutasyon, genetik materyalin çeşitli sebeplerle yeniden yapılanması olarak ifade edilebilir. Bunun canlıya yansıması iyi ya da kötü olabilir. Çernobil reaktör kazasının etkisiyle sakat doğan bebekler mutasyonların kötü sonuçlarına örnek gösterilebilir. Bu gerçeklikten yola çıkarak, Bruce Banner'ın yeşil dev Hulk'a bir mutasyon sonucu dönüştüğünü söyleyebiliriz. Ancak 2003'teki filmde orjinal hikayenin dışına çıkılarak Bruce Banner'ın laboratuvar kazasında arkadaşını korumak için gama ışınlarının önüne atıldığı görüyoruz. Gama ışınları, insan dokusunun içinden geçebilecek kadar küçüktür. Banner'ın, arkadaşını o şekilde koruyamayacağını bilen bir bilim insanı olduğunu umarak, ancak etkisini azaltmak için yapmıştır diyebiliriz. Filmde Banner'ın mutasyonu bu ışınlar nedeniyle oluşmuyor. Babasının insan bağışıklık sistemini mükemmelleştirmek için kendi üzerinde denediği çalışmaları sonucu oğlu Bruce Banner'a mutasyonlu bir gen geçirdiği ve bu genler sayesinde Bruce'un gama ışınlarına dirençli olduğu görülmektedir. Bu hikayede Bruce'un ışınlara maruz kaldığı sırada hücrelerinin bir madde ile kaplanması, gama ışınlarını durdurmak için bugün bilinen en etkili maddeyi akla getiriyor: Kurşun. Bütün hücreleri kendilerini kurşun gibi yüksek atom numarasına sahip yoğun bir madde ile kaplamadıkça sağ kalmaları mümkün görünmüyor. Ancak Bruce'un hücrelerinin saniyeler içinde kurşun üretip kendilerini kaplaması, her hücresi kurşun kaplı bir vücudun ağırlıktan hareket edemeyecek hale gelmesiyle bile imkansızdır. Bu nedenle bu yazıda 1962'deki orijinal hikayeyi ele alıyoruz. Bruce Banner karakterinin geçirdiği bir mutasyon sonucu Hulk'a dönüşmesini açıklamak için çok temel bir bilgiyi anlamak gerekir. Genetik yapılar, hücresel olayları kendilerinden sentezlenen proteinler aracılığı ile yönetir. Söz gelimi DNA'nın X hastalığını engelleyen proteinin sentezlendiği bölgesinde bir mutasyon meydana gelirse hatalı ve işe yaramayan bir protein oluşur, böylece X hastalığı engellenemez, ortaya çıkar. Benzer şekilde oluşabilecek bir protein hücrede olmayan yeni bir şey meydana getirebilir. Yukarıdaki bilgiler ışığında Bruce Banner'ın DNA'sında şans eseri meydana gelmiş bir mutasyon, onu yeşil bir canavara dönüştürecek bir sistem oluşmasına yol açmış görünüyor. Bu durumda sinirlendiğinde veya kurt adam misali gece olduğunda tetiklenen bu sistem hücreleri birkaç saniye içinde Banner'ın hacmini 10 katına çıkaracak sayıda bölünmeye zorlamak durumundadır. Hücreler normal şartlarda hacimleri 2-3 katına çıktığında bölünür. Bölünme sırasında DNA kopyalanarak bölünme sonucu oluşan iki hücreye dağıtılır. Bu bölünme kanserli hücrelerde kontrolsüz olduğundan kanser hücreleri hacimden bağımsız olarak sürekli bölünürler. Hücresel bölünme en iyi şartlarda dakikalar içinde gerçekleşebilir. Ancak birkaç saniye içinde gerçekleşmesi için Bruce'un normal zamanda sürekli üretilerek depolanan ve bölünme zamanı kullanılacak moleküllere, işlemleri hızlandırmak için de yepyeni enzimlere ihtiyacı vardır. Bu şartların oluşması için Banner'ın hemen hemen bütün vücut hücrelerinin buna uygun mutasyonu geçirmesi gerekmektedir. İlk bakışta anlaşılacağı gibi bu mutasyonların bu şekilde sistemli gerçekleşmesi neredeyse imkansız görünüyor çünkü her önüne gelen molekülü parçalayacak güçteki gama ışınlarının bu denli sistemli mutasyonlara sebep olması neredeyse imkansızdır. Ek olarak bu mutasyonlar gerçekleşmiş olsa dahi Hulk tekrar Banner'a dönüşürken oluşmuş hücrelerin ya yok olması ya da tekrar birleşmesi gerekmektedir, bunlara bir de Banner'dan 10 kat büyük Hulk'ı oluşturan maddelerin Banner'ın vücuduna sığmasının imkansızlığı eklendiğinde Hulk'ın çizgi-roman tarihinin en fantastik yaratımlarından biri olduğu görüyoruz. Filmi izlerken ya da çizgi-romanı okurken her şey çok basit görünüyor. Bir mutasyon olur ve insanlar tanrılara, canavarlara dönüşür. Bir ilacın çıkıp insanlara 1 günde 10 kilo verdirmesi gibi. En azından Marvel, çizgi-romanlarının bizim dünyamızda gerçek olamayacağını kabul ediyor ve onlar için kendi paralel dünyalarını kurguluyor. KAYNAKLAR - Parçacık Fiziği, ODTÜ Bilim ve Toplum Kitapları Dizisi; ISBN 978-9944-344-16-6 - - - - - http://www.popsci.com/entertainment-gaming/gallery/2008-01/superhero-physics/?image=2 - - - -


Bilimin katlanarak ilerleyen yapısında kendinden öncekine büyük bir darbe indirmiş ve kimi zaman fizikçilerin zihninde bir tokat gibi şaklamış olan deneyler vardır. Yüzyıllardır doğru zannedilerek ciltler dolusu kitaplar vasıtasıyla yeni nesillere anlatılan kökleşmiş bilgilerin üzerine bir balyoz gibi inmiş olan ve eski bilgiyi geçersiz kılmış olan deneylerdir bunlar. İşte bu yazıda, böyle bir deneye, atom mertebelerinde bir elektronun sırtına inen tokadın bilim dünyasında nasıl şakladığına ve onlarca yıldır doğru olduğu zannedilen bir bilgiyi geçersiz kılıp fizikçilerin aklını nasıl karıştırdığına tanık olacağız. Eğer bir fizikçinin gözünde kararsızlığı görmek istiyorsanız ona şu soruyu sorun: Işık bir parçacık mı yoksa bir dalga mı? Böylesine yalın ve açık sorulmuş bir sorunun cevabının da aynı yalınlık ve açıklıkta olmasını beklersiniz. Fakat baştan söyleyeyim ki umduğunuz tarzda bir yanıtla karşılaşamayacaksınız. Hatta eğer sorunuzun cevap seçeneklerini genişletme yoluna gitmezseniz bir 21. Yüzyıl fizikçisinin bu soruyu yanıtsız bırakmak zorunda kalacağını da itiraf etmeliyim. Çünkü bu sorunun yanıtı, sunduğunuz seçeneklerden herhangi birisi değil! Şüphesiz, fizikçinin birkaç saniyelik kararsızlığı fiziğin henüz doğru cevabı ortaya koyamamasından kaynaklanmayacaktır. Çok muhtemeldir ki bu birkaç saniyede fizikçinin beyninin içinde ışığın doğasının anlaşılmasını sağlamış olan deneyler saniyeler mertebesinde bir film şeridi gibi akıp gidecek ve kararsızlık, böylesi yalın ve açık sorulmuş bir sorunun bir o kadar yalın ve açık olmayan yanıtını nereden açıklamaya başlamak gerektiği konusunda yaşanacaktır. Birkaç saniye sonra alacağınız yanıt olası cevaplarınızı geçersiz kılacak ve bu sorunun fizik için büyük bir karmaşıklığa sahip olduğunu fısıldarcasına şöyle olacaktır: Her ikisi de! Fakat bu cevabın bilim tarihinde çok da eskiye dayanan bir yeri olduğu söylenemez. Tarihte fizikçiler bu soruya, sorunun sınırları dışına çıkmadan yani yeni bir seçenek yaratma ihtiyacında olmadan cevap verebilmişlerdi. O cevap da belliydi: dalga. Öyle ki, ışığın deneyler sonucunda ortaya çıkan doğası aslında çok uzun yıllar boyunca hiçbir kimseyi bu soruyu sormaya mecbur etmemişti. Işığın gösterdiği birçok özellik onun tartışılmaz bir şekilde dalga olduğunu kanıtlar nitelikteydi. Fakat bilim hiçbir zaman elindeki verilerin kesin olarak doğru olduğunu söylemeyecektir. Daima bilimde ulaşılan yeni bulgular tüm bilinenleri yok etme potansiyelini taşıyarak keşfedileceklerdir. Nitekim ışığın doğasıyla ilgili elde edilen yeni bulgular da bilimin bu yönünü vurgularcasına sarsıcı olmuştur. Işığın Değişik Davranışları Üzerine Kısa Bir Tarihsel Süreç Tarihte ışığın, aslında bilinenden çok daha farklı bir yapıda olduğunu fısıldayan bir olayı ilk defa Almanya'da, Maxwell'in elektromanyetik teorisiyle tüm dikkatini elektromanyetik dalgaları keşfetmeye çevirmiş olan Heinrich Rudolf Hertz gözlemledi. Radyo dalgaları keşfiyle ismini dünya çapında duyurmuş olan Hertz 1887'de ışığı, kapalı bir ortam içerisinde karşı karşıya gelecek şekilde konumlandırdığı elektrotlara düşürdü ve şaşırtıcı bir gözleme imza attı. Işık, iki elektrot arasında yük sıçramalarının oluşmasına neden oluyordu. Bu yük sıçramaları kabın içerisinde bulunan gazı iyonlaştırarak karanlık bir ortamda gözle görülebilecek kıvılcımlar oluşturuyordu. Bu gözlem hiç kuşku yok ki son derece etkileyiciydi, fakat etkileyiciliği iki elektrot arasında dağınık bir ışık hattı boyunca uçuşan kıvılcımlarda değil, deneyin ilgili bir takım değişkenlerinin farklı durumlarında karşılaşılan beklenmeyen sonuçlarındaydı. İlerleyen yıllarda deney teknik olarak geliştirildi. Gözlemler birçok bilim adamı tarafından kaydedildi. Fakat ne Hertz ne de bu şaşırtıcı gözlemi araştırmaya koyulan diğer bilim adamları olayı matematiksel olarak açıklayabilmeyi başarabildiler. Çünkü olaya klasik elektromanyetik kuramla yaklaşıldığında işler tam bir çıkmaza giriyordu ve elde de ışığın bu davranışını açıklamaya yönelik başka bir kuram yoktu. Üstelik daha yeni sayılabilecek kadar yakın bir tarihte Maxwell, bilim dünyasında tozu dumana katarak elektromanyetik kuramı oluşturmuş ve ışığın bir elektromanyetik dalga olduğu gerçeğini de içeren yeni bulgularla fizikte haklı ününe kavuşmuştu. Dolayısıyla büyük ümitlerle ortaya koyulmuş bu kuram daha ilk yıllarında su koyuveriyordu. Fakat diğer yandan kuramın ortaya koyduğu gerçekler hiç de yabana atılır tarzdan değildi. Dolayısıyla elde olan kuram olayı açıklayamıyorsa ve diğer birçok alanda doğruluğu da kuşku götürmüyorsa kuramı yok etmek yerine yeni bir kuram oluşturmak gerekliydi. Ama nasıl? Fotoelektrik Olayın Etkileyiciliği ve 19. Yüzyılın Sonu İlk olarak Hertz'in gözlemlediği bu olaya fotoelektrik olay ismi verildi. Bu gözlenenler için gayet açıklayıcı bir isimdi fakat iş olayın kendisini açıklamaya gelince eldeki denklemler bunu başarmaya yetersizdi. Elde olan elektromanyetik kurama göre metal yüzeye düşürülen ışığın şiddeti arttırılarak koparılan elektronların enerjilerini arttırmak mümkün olmalıydı. Fakat deney elde olan kurama göre işlemiyordu. Koparılan elektronların enerjileri ışığın şiddetiyle değil frekansıyla değişiyordu. İşte açıklanamayan nokta buydu. Işığın enerji taşıyıcısı elektromanyetik kuramın söylediği gibi onun şiddeti mi yoksa henüz oluşturulmamış bir kuramın söyleyeceği gibi frekansı mı? Bu soru cevaplandırılmayı bekliyordu. Hertz, 1892'de henüz 36 yaşında hayata gözlerini kapadığında fotoelektrik olayın bir açıklaması yapılabilmiş değildi. O, geride fotoelektrik olay araştırmacılarını büyük soru işaretleri içerisinde bırakarak giderken başka bir grup fizikçi diğer bir olayın aynı açıklanamaz durumunu çözmekle uğraşmaktaydılar. Bu olayın da baş aktörü aynıydı: ışık. Fakat olayın ismi bu sefer Kara Cisim Işıması olarak adlandırılıyordu. Fizikçiler burada da o bildik problemle karşı karşıyaydılar: gözlemler eldeki kuramın beklentileriyle uyuşmuyordu. İlerleyen yıllarda kara cisim ışımasına getirilecek açıklama, fotoelektrik olay için de fiziğe damgasını vurmuş sarsıcı bir zihne güçlü bir fikir verecekti. Yani kara cisim ışımasına getirilecek açıklama fotoelektrik için de teknik anlamda bir umut ışığı doğuracaktı. Yüzyılın sonunda fizikçiler, henüz ışığın bu garip davranışları karşısında hala bir çözüm üretebilmiş değillerdi. Fakat umutsuz olmak için de elde hiçbir sebep yoktu. 19. Yüzyılı bitirirken yeni yüzyıla taşınan sorunların özellikle ilk birkaç on yıl içinde fizikçileri hayli meşgul edeceği belliydi. Işığın birçok yeniliğe gebe olduğu hissediliyordu! 20. Yüzyılla Birlikte Gelen Çözümler Yüzyılın başında, 1900'de Max Planck, fizikçilerin büyük derdi kara cisim ışımasına matematiksel bir yöntemle açıklama getirdi. Işığın sürekli değil de, frekansla değişen kesikli enerji düzeylerine sahip olduğu düşünüldüğünde olayın denklemlerle uyumlu olacağını gösterdi. Bu fikir o günler için hiçbir fiziksel karşılığı olmayan yalnızca matematiksel nitelik taşıyan yeni bir yaklaşımdı fakat gözlemlerle de birebir örtüşüyordu. Bugün bizler Planck'ın bu sarsıcı matematiksel fikrinin fizikte ne büyük bir devrime yol açtığını ve yepyeni bir araştırma alanı doğurduğunu çok sık duyduğumuz şu sözcükle yakından biliyoruz: kuantum. İlerleyen birkaç on yılda kuantum fiziği isminde yepyeni bir araştırma alanı doğuracak olan Planck'ın kesikli enerji düzeyleri fikri bunun yanı sıra ışık için önemli bir gizemi de fısıldıyordu. Öyle ki ışığın davranışı eğer kesikli enerji düzeylerinden oluşuyorsa onun parçacıksı yapıda olduğunu söylemek mümkündü. Fakat o güne kadar ışığın dalga karakterinde olduğunu kanıtlayan deneylerin fazlalığı ve halen geçerliliklerini koruyor oluşları fizikçileri bu sonuca gitmekten alıkoyuyordu. Planck'ın fikri takip eden yıllarda fotoelektrik olayın açıklanması için de kullanılacaktı. İsviçre patent ofisinde, gelen patent başvurularını değerlendirmekle görevli olan, işten geriye kalan tüm zamanını dönemin yeni bilimsel gelişmelerini takip ederek ve düşünerek geçiren genç bir adam 1887'den beri gizemini koruyan fotoelektrik olayı açıklayabilmeyi başaracaktı. Einstein'ın Fotoelektrik Olaya Sessiz Müdahalesi Bildiğiniz gibi patent ofisindeki bu genç adamın ismi Albert Einstein. 20. Yüzyıl fiziğinde gerçekleşen bir gelişmeyi onun ismini anmadan anlatabilmek neredeyse imkansız. Bizim tarihsel sürecimiz içerisinde de önemli bir mevkide duruyor. Einstein henüz hiçbir akademik unvana sahip değilken 1905'te yayınladığı makaleyle Planck'ın fikrini temel alarak fotoelektrik olaya bir açıklama getirdi. Bu açıklamayla Einstein, dalga karakteriyle bilinen ışığın, fotoelektrik olayda tıpkı bir parçacık gibi davrandığı ve enerjisinin şiddetle değil frekansla değiştiği göz önüne alındığında beklenenlerin gözlemlerle uyuştuğunu ortaya koydu. Bu açıklama ilk etapta bilim dünyasında büyük bir sessizlikle karşılandı. Muhtemelen makalesi birçok bilim adamı tarafından belki okunmaya değer bile bulunmadı. Bunda Einstein'ın henüz hiçbir akademik unvana sahip olmaması da etkiliydi kuşkusuz. Fakat birkaç yıl sonra bilim adamları Einstein'ın daha etkili olan diğer makaleleriyle beraber bu çalışmasını da dikkate alacak ve değerlendirecekti. Hatta Einstein 1921 yılında, Nobel ödülünü açıkça daha sarsıcı olan diğer çalışmalarıyla değil fotoelektrik olaya getirdiği açıklamayla alacaktı. Einstein'ın fotoelektrik olaya getirdiği açıklama her ne kadar ışığın bir parçacık olarak düşünülebileceğini ortaya koysa da bilim adamları tamam ışık bir parçacıktır demeye çok uzaktılar. Işığın bir dalga olduğunu söyleyen bulgular diğer yanda uzanıyordu ve onların sayıları ışığın bir parçacık olduğunu söyleyen olaylar yanında sayıca fazlaydı. Işığın gerçekte nasıl bir karaktere sahip olduğuyla ilgili genel olarak zihinler bulanıktı. Fakat bu muğlaklık daha çok bilim dünyasında yıllanmış bilim adamlarınca taşınıyordu. Henüz yaşı genç olan fizikçiler devrimci fikirlere daha kolay sarılabildiğinden ışığın bir parçacık olarak görülebileceğiyle ilgili bir kuşku taşımıyorlardı. Nitekim bu genç adamlar ilerleyen yıllarda kuantum fiziğini tabiri caizse kat kat inşa ederken, Einstein bile bir noktadan sonra kendi başlattığı bu kuantum devriminin en büyük muhaliflerinden biri olacaktı. Tam bu noktada, işlediğimiz süreçte de ismini andığımız Max Planck'a kulak vermek yerinde olacaktır: Yeni bir bilimsel gerçek, muhaliflerini ikna edip doğruyu görmelerini sağlayarak değil, bu muhaliflerin eninde sonunda ölüp, o gerçeğe alışık olan yeni bir neslin gelmesiyle kabul edilir. Planck'ın da bahsettiği gibi o gerçeğe alışık olan yeni bir nesil gelmekteydi ve o neslin içinden çıkacak yeni fizikçiler ışığın doğasıyla ilgili zihinlerdeki kuşkulara bir son verecekti. Bilim camiasında ışığın doğasıyla ilgili muğlaklık sürüp giderken 1913'te üniversiteden başarıyla mezun olmuş dinine bağlı genç bir adam, geleceğini din ekseninde planlamayı kafasına koymuştu. Fakat mezuniyetin hemen sonrasında babasından aldığı bir tavsiyeyle bu idealinden vazgeçip fiziğe yönelecek ve ışığın doğasıyla ilgili zihinlerdeki muğlaklığa son verecek sarsıcı bir deneysel keşfe imza atacaktı. Arthur Holly Compton Compton 1892 yılında akademide yer alan aydın bir ailenin üçüncü çocuğu olarak Amerika'da Ohio'da dünyaya geldi. 1913'te babasının da öğretim üyesi olarak görev yaptığı Wooster College'i bitirdiğinde hayatının geri kalanı için dini bir kariyer düşleyen Compton, babasından aldığı bir nasihatle kendisine bambaşka bir yol çizmeye karar verdi. Bilimde gerçekleştireceği atılımların Hristiyanlık için bir din görevlisi olarak görev yapmaktan daha fazla değerli olabileceği nasihatiyle Compton, 1912'de Princeton Üniversitesinden fizik doktorasını almış olan büyük abisinin izinden giderek fiziğe yönelmeye karar verdi. Hızlıca Princeton'da fizik üzerine yüksek lisans eğitimine başladı ve ardından doktora geldi. 1916'da lisans eğitiminden sınıf arkadaşı olduğu Betty Charity McCloskey ile dünya evine girerken aynı yıl yine Princeton'dan X-ışını yansımasının yoğunluğu ve atomdaki elektron dağılımı teziyle aldığı doktorasıyla bilim dünyasına girdi. Minnesota Üniversitesinde kısa bir dönem hocalık yaptı ve burada dönemin popüler bir araştırma konusu olan atom yapısını çözmeye dair çalışmalar yürüttü. 1917'de, mühendislik çalışmalarını heyecan verici bulan Compton, endüstriye yönelerek Westinghouse şirketlerinde kendisine araştırma mühendisi olarak iş buldu. 1. Dünya Savaşı sonlanırken üniversitelerdeki akademisyenlerin özel sektörde istihdam edilmelerinde kayda değer bir artış meydana gelmişti ve Compton'da tabiri caizse bu akımı takip edenlerdendi. Buradaki çalışmaları sırasında floresan lambaların geliştirilmesine ciddi katkılar sağladı. 1919'da Amerikan Ulusal Araştırma Konseyi'nin sağladığı bursla büyük hayali olan X-ışınlarıyla çalışabilmek umuduyla İngiltere'de Cambridge Üniversitesi içindeki Cavendish Laboratuvarına gitti. Fakat ne yazık ki X-ışınlarıyla çalışma umudunu gerçekleştiremedi çünkü laboratuvardaki X- ışınları cihazı deneyler için faaliyete geçirilemedi. Bunun yerine gama ışınlarının saçılımı ve emilimi üzerine çalıştı. Cavendish Laboratuvarındaki çalışmalar Compton'ı fazlasıyla bilgilendirdi ve geliştirdi. Özellikle dönemin fizik dünyasındaki popüler isimler olan Rutherford, Thomson, Eddington gibi hocalarından çok etkilenmiş olduğunu ifade edebiliriz. Amerika'ya Dönüş ve Ardından Gelen Büyük Keşif 1920'de Amerika'ya, Washington Üniversitesinin Fizik bölümü başkanı olarak döndü. Burada Cavendish'ten taşıdığı bir problemi X-ışınlarıyla incelemeye koyuldu. Işığın maddeyle etkileşiminde saçılma açısı ve dalgaboyundaki değişim arasında bir ilişki olmalıydı. Olayı deneylerle gözlemleyen ve ölçümleyen Compton, daha önce bilim adamlarının ışıkla ilgili yaşadıkları gözlemlerin denklemlerle uyuşmama probleminin nasıl üstesinden geleceğini biliyordu. Planck'ın ve Einstein'ın teorik yaklaşımlarıyla denklemleri oluşturmaya ve karşı karşıya olduğu olayı açıklamaya çalıştı. Bu şekilde hareket ettiğinde gözleminin denklemlerle birebir uyuştuğunu gördü. Işık bir maddenin yüzeyine düştüğünde, maddenin elektronlarına enerjisini aktararak onları atomdan koparıyordu. Enerjisinin bir miktarını bu vesileyle yitiren ışık diğer yandan çarpışmanın etkisiyle geliş doğrultusunu da kaybetmiş olarak yoluna devam ediyordu. Bütün bu olayı ise Planck ve Einstein yaklaşımlarını temel alan bir yapıyla matematiksel olarak açıklayabilmek mümkündü. Compton'ın gözlemi ve gözlemin denklemler neticesindeki beklenenlerle birebir uyum içerisinde olması diğer yandan Planck'ın kuantum fikrinin ve aynı zamanda Einstein'ın ışıkla ilgili öngörülerinin de doğruluğunun bir kanıtıydı. Compton, keşfinin teorik ve deneysel altyapısını Amerikan Fizik Cemiyeti toplantısında anlattığında daha önce ışığın parçacık karakteriyle ilgili bulgular elde edilmiş olmasına rağmen yine de hem büyük bir ilgiyle hem de güçlü bir muhalefetle karşılaştı. Makalesini 1923'te Physical Review'de yayınladı. Fakat artık tüm fizikçilerin ışıkla ilgili gerçekliği kabul etme vakti gelmişti. Compton'ın deneyinde yani bugün bildiğimiz ismiyle Compton Saçılmasında elektronun ışıktan yediği tokat adeta fizikçilerin zihninde şaklamıştı! Işığın bir parçacıkmış gibi davrandığı deneyler dalga gibi davrandığı deneylerle boy ölçüşecek pozisyona gelmiş ve tüm bilim dünyasını ışığın karakteriyle ilgili yeniden düşünecek pozisyona sevk etmişti. Kuantum fiziği gibi yeni bir araştırma alanının böylesi güçlü açıklamalarla geliyor olması fizikte onlarca yıldır dokunulmamış taşları yerinden oynatıyordu. Üniversiteden mezun olduğunda baba nasihatı ile bilime atılan bir adam eski bilgiye bir balyoz indirmiş ve fizik için gerçekliğe giden yolda yeni bir kapı aralamıştı. Bilim dünyasını sarsan bu keşfin hemen sonrasında 1923 yılında Compton, 22 yıl boyunca çalışacağı Chicago Üniversitesine artık bir profesör olarak geçti. Burada X ışınları üzerine yoğunlaştırdığı çalışmalarını sürdürürken bilim dünyasına Compton saçılması olarak geçen keşfin yankıları hala sürmekteydi. Compton, 1927 yılında bu çalışmasından dolayı Nobel ödülünü aldığında, ışığın doğası, kuantum fiziği ve özel görelilikle harmanlanarak artık baştan yazılmıştı. Compton, daha sonra ilgisini elektromanyetik spektrumun kozmik ışınlar bölgesine çevirip bu alanda da kayda değer birçok araştırmaya imza atsa da hayatındaki en önemli çalışması kendi ismiyle anılan saçılma olayı olarak kaldı. Geride sayısız ödül bırakarak 1962 yılında hayata veda ettiğinde bilimde kolay kolay silinmeyecek önemli bir iz bırakmıştı. Compton Saçılması Olayının Teknik Arka Planı Peki, Compton saçılması olayında daha önce de kanıtları olmasına karşın fizikçileri ışığın doğasıyla ilgili yeniden düşünmeye iten şey neydi? Bu olayın basit bir parçacık etkileşimi olarak ele alınabilmesi mümkün mü? Ve olayın sonucunda ışık nasıl bir karaktere sahip olarak fizikteki yeni yerini almıştır? Tüm bu sorular için birkaç temel bilgiye değinerek Compton saçılmasının genel ve popüler düzeyde bir açıklamasını yapmaya çalışalım. Bunun için fizikte çok sık karşılaşılan bir tanım olan ve Compton saçılması olayında da kilit bir rolde bulunan momentumdan başlayarak ilerleyelim. Fizikte Momentum Tanımı Fizikte çok temel seviyede olduğundan herkesin aşina olduğu momentum için daha anlaşılabilir olması açısından basitçe çarpma etkisi tanımını kullanmak hiç yanlış olmayacaktır. Nitekim fizikteki genel kabul gören literatürün sırası da momentum kavramının tanımından sonra çarpışma türleri ve hesaplamalarına yer verir. Arabanızla sabit bir hızla ilerlediğinizi düşünelim. Eğer birdenbire karşınıza yolun ortasında öylece duran hantal ve ağır bakışlarıyla büyükbaş bir hayvan çıkarsa, asla ona çarpmak istemezsiniz. Çünkü bilirsiniz ki eğer çarparsanız sonuç bir facia olacaktır. Fakat bir sinek çıktığında durmayı düşünmezsiniz. Çünkü bu küçük çarpışmayı hissetmezsiniz bile. Ama neden böyle oluyor? İkisi de durmasına ve sizin aynı hızla ilerlemenize rağmen neden farklı çarpışma durumları karşımıza çıkıyor? Cevap çok basit: farklı kütleler. Öyleyse hareket miktarını anlatacak ve çarpışma etkilerini açıklayacak olan momentum tanımı için kütle bir değişken olarak yer almalı. Diğer yandan hız değişkeninin de çarpışma etkisini doğrudan etkiliyor olduğunu biliyoruz. Duvara ne kadar hızlı çarparsanız o kadar kötü bir kaza yaparsınız! p=mv Momentum = kütle x hız Dolayısıyla yalnızca sezgisel bir yolla hareket ederek momentum kavramını anlaşılabilir kılmak mümkün. Fizikte momentum, kütle ve hızın çarpımı olarak kabul edilir. Hareket miktarının ölçüsü olarak da ifade edilir. Öyle geniş bir tanımdır ki kullanım alanları saymakla bitmez. Dinamikten tutun da kozmolojiye hatta ışığın kendisine kadar uzanan bir yelpazede momentum tanımını kullanmak mümkündür. Zaten birinci sınıf düzeyinde temel bir kavram oluşunu zannedersem bu kapladığı geniş hacme borçludur kendisi. Momentumun Korunumu Enerjinin Korunumu Bir dış kuvvetin tesiri altında olmayan her türlü kapalı sistemde toplam momentum korunur. Burada toplam momentum ve kapalı sistem ifadeleri önemlidir. İncelediğiniz sistemin içerisinde yüzlerce, binlerce parçacık bulunabilir. Kapalı sistemin içerisinde gerçekleşen hareketler sonrasında eğer bu parçacıkların birini spesifik olarak incelerseniz momentum değişebilir. Fakat korunum yasası tüm bu parçacıkların toplam momentumunun değişmeyeceğini söyler. Bu yüzden toplam momentum ifadesine yer verilmelidir. Kapalı sistem ise herhangi bir dış kuvvetin etkisi altında olmayan sistem demektir. Enerjinin korunumu yasası için de termodinamik kaynaklı olması dışında aynı şeyleri söylemek mümkün. Her türlü kapalı sistemde enerji form değiştirse bile toplam enerji korunur. Çarpışma Çarpışma çok genel bir ifade olduğundan bunu biraz daha özelleştirme yoluna gidelim. Mesela bir bilardo masası üzerinde meydana gelen çarpışma. Eğer topların kütlelerini ve çarpışma öncesindeki hızlarını biliyorsanız, momentum tanımı ve momentumun korunumu yasası çerçevesinde hareket ederek son derece basit bir matematikle çarpışma sonrası oluşacak yeni hızları belirleyebilirsiniz. Buraya kadar her şey aslında bildiğimiz ve aşina olduğumuz fiziksel kavramlardı. Şimdi Compton saçılmasına küçük bir giriş yapalım. Işığın tokadının nasıl ve ne şekilde indiğine bakalım. Compton Saçılması Compton'ın deneyinde X-ışınlarını bir cisme yönlendirdiğini ve bunun sonucunda cisimden elektron kopmasıyla karşı karşıya kaldığını biliyoruz. Peki, bu durum esas itibariyle neye benziyor? Şöyle düşünebiliriz. Bildiğiniz gibi elektron, nihayetinde bir parçacık, tıpkı bir bilardo topu gibi. Eğer onu yerinden oynatmak isterseniz üzerine ışık tutmayı düşünmezsiniz. Bunun yerine tıpkı bir bilardo topuyla diğerini vurur gibi elektronu da başka bir parçacıkla vurmayı düşünürsünüz. Çünkü bu daha sezgiseldir. Fakat doğa sezgilerimize göre işlemez. Compton saçılması olayı, elektronu ışıkla yerinden oynatabileceğinizi söyler ve buna bir örnek oluşturur. Bu ıstaka yerine küçük bir fenerle bilardo oynayabilmeye benziyor. Yazının başında yalnızca tarihsel olarak değindiğimiz fotoelektrik etkide de ışığın çarpması sonucu elektronların bağlı oldukları atomdan söküldüklerini yani harekete geçtiklerini dolayısıyla bu durumla Compton saçılması arasında ne gibi bir fark olduğunu merak edebilirsiniz. Şöyle ki; fotoelektrik olayda ışık, sökülen elektronlar tarafından emilir. Yani olay sonrasında artık ortada ışık falan yoktur. Fakat Compton saçılmasında ışık elektrona çarpar ve çarpışma sonrasında da vardır. Başlangıçta durgun olan elektron, gelen ışığın çarpması sonucu enerji kazanır ve belli bir istikamette harekete başlar. Işık ise enerjisinin bir kısmını çarpışma sırasında kaybetmiş olmanın sonucu olarak daha az bir enerjiyle yine farklı bir istikamette yoluna devam eder. Yani tıpkı bilardo masasında kafa kafaya çarpışan iki bilardo topuna benzer ışık ve elektron. Dolayısıyla meseleye momentumun korunumu yasasıyla yaklaşabilmek mümkündür. Tipik bir çarpışma için momentum korunumu hesaplamaları sırasında kullandığımız değişkenlerin kütle ve hız bilgisi olduğunu söylemiştik. Bu durumda ışık için değişkenler nelerdir? Momentum tanımını ışık için nasıl yapabiliriz? Bunun için kütle bilgisine ihtiyacımız var. Peki, ışığın kütlesinden bahsetmek mümkün mü? Tüm bu soruların cevaplarını ışığın parçacık yapıda olduğunu ilk kez ortaya koyan Einstein 1905'te özel rölativite kuramında verdi. Bu kuram temel itibariyle yüksek hızlardaki hareketi inceler. Dolayısıyla ışık, doğrudan bu kuramın içerisindedir. Einstein, özel rölativite kuramında, ışığın momentum tanımının yanı sıra enerji ve momentum korunumu yasalarının yüksek hızlardaki hareketler için nasıl yazılabileceğini de teorik olarak ortaya koydu. Compton saçılması olayı bir anlamda teorik altyapısı oluşmuş özel rölativite kuramına deneysel bir kanıt sunar. Işığın Işık Kuantalarının - Kütlesi Nedir? Dinamikte incelediğimiz cisimlerin, kozmolojide gezegenlerin, parçacıksı yapıda olduklarını ve bir kütleleri olduğundan çok rahat bir şekilde momentum tanımına gidilebildiğini biliyoruz. Fakat ışık için momentum tanımından bahsedebilmek için karşı karşıya olduğumuz ışığın kütlesi nedir? sorusuna bir cevap vermek zorundayız. 20. Yüzyılın başlarına kadar dalga yapısıyla bilinen ışığın çok anlaşılır bir şekilde kütlesinden bahseden olmamıştı. Fakat ışığın bir parçacık olduğunu ya da öyle gibi davrandığını iddia ediyorsanız bu problemle yüzleşmek zorundasınız. Nitekim Einstein da öyle yaptı. Size en popüler denklem nedir diye sorsam muhtemelen dersiniz. İşte bu denklemi borçlu olduğumuz teori, Einstein'ın rölativite teorisidir. Bu teorinin bizim kişisel tecrübelerimize büyük zıtlıklar taşıyan bazı aykırı sonuçları var. Bu sonuçlardan bir tanesi, doğrudan bu popüler denklemin söylediği kütle enerji denkliğinin bir yansıması olarak yüksek hızlara çıkıldıkça kütlenin artış göstermesidir. Nasıl yani dediğinizi duyar gibiyim? Daha açık bir ifadeyle; görelilik teorisi, arabanızın park halindeyken ki kütlesi ile 100 km hızla giderken ki kütlesinin aynı olmadığını söyler! Bu tuhaf bir sonuç fakat durum gerçekten böyle görünüyor. Elbette bu 100 km'lik bir hız için öylesine küçük bir fark ki pratikte bunun zerre kadar önemi yok. Ama ışık hızı mertebelerine yükseldikçe bu kayda değer bir fark oluşturuyor. Kütlesi olan bir parçacığın asla ışık hızına ulaşamayacağı sonucu da buradan geliyor. Hızı yani enerjisi artmakta olan her cisim gittikçe bu enerjiyi kütle olarak depolamaya başlıyor. Bu durumun matematiksel bir sonucu da şu; eğer kütlesi olan bir cismi ışık hızına çıkarmak istersek kütle sonsuza gidiyor. Yani olayın bir fiziksel karşılığı yok. Dolayısıyla halihazırda ışık hızında ilerleyen ışık kuantalarının bir kütlesi olmaması gerekiyor. Sonuç olarak, ışık parçacıkları olan fotonların durgun bir kütleye sahip olmadıklarını, olamayacaklarını, kuramı baz alarak yaptığımız bu sezgisel yaklaşım sayesinde anlayabiliriz. Eğer fotonların kütlesiz parçacıklar olduğunu söylüyorsak bilinen momentum tanımı üzerinden giderek bir sonuca ulaşmak mümkün değil. Yeni bir formülasyona ihtiyaç var. Rölativite bunu da üstleniyor. Toplam enerji eşitliğinden yola çıkarak matematiksel olarak, fotonun momentumunu dalgaboyuyla ilişkilendirerek yeni bir momentum tarifi yapıyor. p=h/ Momentum = Planck sabiti / dalgaboyu Klasik p=mv eşitliğinin rölativite teorisi çerçevesindeki karşılığı. Compton saçılmasında ışık momentumu için kullanılması gerekli eşitlik budur. Compton saçılmasında olayın teorisi tamamen momentum korunumu ilkesine dayansa da ışığın momentum tanımını klasik yöntemle yapabilmek kütle sorunundan dolayı mümkün değil. Bunun için rölativitenin söylediği foton momentumu kavramıyla hareket etmek gerekiyor. Sonuç olarak Compton saçılmasında, tipik bir çarpışma olayına kıyasla çıkış noktası farklı olsa da gidiş doğrultusu tamamıyla aynı. Compton saçılması, teori ve deneyde örtüştüğünden, ışığın bir parçacıkmış gibi düşünülebileceğini ortaya koyarken bir yandan da Planck'ın kuantum fikriyle, Einstein'ın özel rölativite teorisindeki foton momentumu kavramına güçlü bir kanıt sunuyor. Tüm bunların sonucunda ışığın karakterini yeniden yorumlama ihtiyacı doğuyor. Sonuç Compton saçılması olayı çok etkili bir şekilde gösteriyor ki ışık bir dalgadır ifadesi büsbütün hatalı ve geliştirilmeye muhtaç. Işığın hareketinin basit momentum olgularıyla açıklanabiliyor olması ışık bir parçacıktır görüşünü doğuruyor. Fakat bu görüş diğerini geçersiz kılacak güce sahip değil. Dolayısıyla bu deneyin sonucunda on yıllardır dalga olarak bilinen ışık yeniden yorumlanarak dual bir yoruma kavuşturuldu. Işık kimi zaman dalga karakterli kimi zamansa parçacık karakterlidir sonucu oluşturuldu. Deneyden yalnızca bir yıl sonra dalga parçacık ikiliğinin formülasyonu geliştirilerek ikiliğin yalnızca ışık için değil tüm parçacıklar için de geçerli olduğu ortaya koyuldu. Compton saçılması, yıllardır bilinen olguları kırıp ortaya yeni bir bilgi koyduğundan fizikte devrimci bir deney olarak karşımıza çıkar. Eminim ki bilim, gerçeği aramanın coşkusu ve azmiyle daha nice devrimci deneylere şahit olacaktır.


Bilim insanları yeni teknolojiler geliştirdikçe, günlük hayatımızda kullandığımız bazı kelimelerin anlamları değişmese de zihnimizde yarattıkları imgeler değişikliğe uğruyor zaman içinde. Laboratuvar kelimesi de bunlardan biri. Test tüpleri, gri boyalı mekanik ölçüm cihazları, içlerinde değişik kimyasalların durduğu tahta dolaplardan beyaz önlükleri ile süper hızlı ekipmanlara test edilecek örnekleri yerleştiren araştırmacıların sonuçları bir çırpıda veren bilgisayarların başında oturduğu yerlere dönüştü laboratuvar kelimesinin canlandırdığı imgeler. Yakın gelecekte ise tam donanımlı bir laboratuvarda yapılabilecek bütün kimyasal analizleri yapabilen pantolon cebine sığacak kadar küçük bir alet aklımıza gelecek laboratuvar dendiğinde.1990 başından bu yana farklı disiplinlerden araştırmacılar geleneksel tam donanımlı laboratuvarda yapılan farklı analiz ve testlerin daha küçük hacimlerde ve daha hızlı yapılabilecek mikro ölçeklerde analiz sistemleri üzerinde çalışmaktalar. Mikro ölçeklerde analiz yapabilen sistemler mikroakışkanlar teknolojileri kullanılarak üretiliyorlar. Araştırmacıların meyvelerini toplamaya başladıkları Mikro Bütüncül Analiz Sistemleri, BA Sistemleri, ya da Minyatür Laboratuvar adı verilen bu yeni teknoloji kimya, biyoloji, medikal bilimler alanında çığır açacak, yaşamımızda yer edinebilecek bir potansiyele sahip. Minyatür Laboratuvarlar bilgisayarlarda bulunan mikroçiplerin üretim teknolojilerine benzer teknolojilerle üretilen ve bütün laboratuvar işlemlerinin eşzamanlı olarak bir kaç cm2 ebadındaki çip üzerinde yapılmasını hedefleyen cihazlar. Bu cihazların üzerinde bulunan mikro üretim teknikleri ile üretilmiş valfler, kanallar, reaktörler, detektörler ve pompalar mikro-akışkanlar prensipleri ile örneklerin analizlerine imkan sağlıyor. Birçok akışkan devresinin bulunduğu bu yapılar çeşitli isimlerle adlandırılıyorlar literatürde: bioçip, minyatür laboratuvar, mikro sistemler ya da mikro bütüncül analiz sistemleri gibi. Neden Minyatür Laboratuvar? Hepimizin hastanelere yolu düşmüş, teşhis ve tanı için gerekli laboratuvar analizlerinin yapılması için kan, idrar ya da doku örnekleri vermişizdir. Sonuçların teslim süresi ve laboratuvar işlemlerinin maliyeti genelde hep bir şikayet konusudur. BA Sistemleri ya da Minyatür Laboratuvar fikrinin temelinde de pahalı kimyasalların daha az kullanılarak laboratuvar işlemlerinin maliyetinin düşürülmesi ve aynı anda birçok farklı analizin yapılarak sonuçların en hızlı şekilde alınmasına duyulan ihtiyaç yatmakta. Mikro analiz sistemlerinin boyutlarının küçülmesinin en önemli avantajı laboratuvar analizleri için ihtiyaç duyulan örnek ve kullanılan kimyasal miktarlarındaki azalma. Bir an hacim hesaplarını öğrendiğimiz ilkokul günlerine dönelim bu azalmanın nasıl gerçekleştiğini görmek için. Bir ölçümü yapmak için gerekli reaktör ya da detektörün karakteristik uzunluğunun a birim olduğunu düşünelim. Bu reaktörün hacmi kabaca a3 mertebelerinde olacaktır. BA Sistemlerinde bir ölçüm için ihtiyaç duyulan karakteristik uzunluk geleneksel analiz sistemlerinin gerektirdiğinden ortalamada 100 kat daha küçüktür. Diğer bir deyişle, BA sistemlerinde analiz için ihtiyaç duyulan sıvı miktarı geleneksel sistemlere göre 1003 kat yani milyon defa daha az olacaktır. Laboratuvar analizi için gereken kimyasal miktarlar mililitrelerden nanolitrelere (10-9 litre) ya da pikolitrelere (10-12 litre) düşecektir. Analizler için gerekli yüksek maliyetli kimyasallara ve tehlikeli radyoaktif elementlere daha az ihtiyaç duyulacak olması analiz maliyetlerinin azalması ve analizlerin daha az tehlikeli olması anlamına gelmekte . Çok küçük hacimlerle ve cihazlarla analizlerin yapılabilmesinin bir diğer avantajı da analizi yapılacak örneklerin cihaza değil cihazın örneklere götürülebilecek olması; diğer bir deyişle taşınabilirlik. Taşınabilirlik dediğimizde aklımıza hemen elle taşınan cihazlar gelmekte. Oysa elde kullanılan cihazlar tanım gereği taşınabilirken her taşınabilir cihaz elde kullanılamıyor. Ancak tasarım ve performans kriterleri birbirlerine yakın olduğundan aynı kategoride değerlendirilebilecek bu cihazların potansiyel kullanım alanları çok geniş . Diyabet hastalarının ya da hamilelik sırasında şekerlerini ölçmek durumunda olan kadınların kullandıkları glükoz ölçme cihazları taşınabilirliğin yaşamımıza getirebileceği kolaylıkların güzel bir örneği . Halihazırda kullanıcının müdahale etmesine ihtiyaç duymayan membran ya da kağıt üzerinde yanal kapiler hareket prensipleri ile taşınabilir tanı testleri üreten firmalar BA sistemlerinin getireceği çözümler üzerinde çalışmaya başlamış durumdalar. Örneğin ticari olarak piyasaya sürülmüş olan iSTAT isimli cihaz elektrolit seviyeleri gibi klinik kimyasal ölçümleri ve sınırlı sayıda immünolojik testleri mikro akışkanlar ve elektrokimyasal yöntemler ile yaparken minyatür laboratuvar teknolojilerini kullanıyor . Taşınabilirlik sadece hastaların hemen elinin altında olabilecek ve hızlı testler yapılan cihazlar üretilmesi anlamına gelmiyor. Kanserojen maddelerin, biyolojik kirleticilerin, zehirli kimyasalların ya da patlama riski olan malzemelerin yoğun olduğu ortamlar gibi gerçek zamanlı verilerin ve hızlı karar almanın önemli olduğu durumlarda küçük, taşınabilir ve hızlı sonuçlar veren minyatür laboratuvarların kullanım alanlarından . Kimyasal ve biyolojik silahların gölgesinde ve korkusunda yaşayan günümüz insanlığının, tehlikeli işlerde çalışan işçilerin güvenliklerini artıracak çözümlere olanak sağlayabilecek bir teknoloji BA sistemleri. Türbülans terimini birçok okuyucumuz büyük olasılıkla sadece uçaklarda pilotların anonsları sırasında duymuştur. Oysa akışkanlar mekaniğinde önemli yeri olan bu kavram bir akışkanın akış halindeki düzensizliğini ifade eder. Türbülanslı bir akışta akışkan kaotik bir şekilde hareket eder. Laminar akış ise türbülanslı akışın tersine akışkanın düzenli bir şekilde aktığı akış rejimlerini ifade eder. Bir akışkanın türbülanslı ya da laminar akış rejiminde akıp akmadığının tespiti için akışkanlar mekaniği hesaplarında Reynolds Sayısı adı verilen boyutsuz bir sayı kullanılır. Basitçe, atalet kuvvetlerinin vizkozite kuvvetlerine oranı olarak hesaplanan Reynolds sayısı 2,000 ve üzerinde ise akışkanın türbülanslı bir akış rejiminde, 1000 ve altında ise laminar akış düzeninde olduğu anlamına gelmektedir. 1000 ve 2000 arasındaki Reynolds sayılarında akışkanlar iki akış rejimi içinde de bulunabilirler. Mikro ölçeklerde yani Ba sistemlerinde akan akışkanların Reynolds sayıları genellikle 1'in altındadır. Diğer bir deyişle minyatür laboratuvar kanalları içerisinde akan sıvılar tamamen laminar akış rejiminde hareket ederler. Teorik modeller ve hesaplamalar akışın düzenli olduğu durumları hassas bir şekilde betimleyebilirler. Bu nedenle düzenli bir akış rejimine sahip bu akışkanların çip içerisindeki davranışlarını tahmin etmek oldukça kolaydır . Minyatür Laboratuvarlar içerisindeki akışın düzenliliği moleküler seviyedeki etkileşimlerin ve moleküler derişimlerin kontrolüne olanak sağlar. Bu sayede büyük enstrümanlarda mümkün olmayan farklı fiziksel ve kimyasal süreçlerin kullanımı minyatür laboratuvarlarda mümkün hale gelir . Yüksek ya da düşük teknolojili bütün sistemlerde birbirine bağlanan farklı elemanların sayısı hata noktalarının sayısını artırmaktadır. Şüphesiz, bir sistem içerisindeki hata noktalarının sayısı o sistemin arıza yapma riskini belirler. Bilgisayar ve elektronik alanında entegre devrelerin üretimi ile elektronik cihazların performansları ve verimlilikleri nasıl artırıldı ise benzer bir yaklaşım minyatür laboratuvar araştırmacıları tarafından da geliştirilmiş. Mikro pompalar, kanallar ve reaktörler gibi birbirlerinden farklı elemanların aynı entegre çip üzerinde kullanılması ile aynı anda birçok işlemi yapan karmaşık entegre BA devrelerinin seri üretiminin yapılması maliyetleri çarpıcı oranlarda düşürmekte . Geleneksel yöntemlerle 256 enzimin test edilmesi için gerekli pompalar, valfler ve tüplerden oluşacak bir sistemin maliyeti on binlerce dolara mal olacakken mikro üretim yöntemleri ile üretilen 256 farklı göz, binlerce kanal ve karmaşık bir akış sistemi içeren minyatür bir laboratuvar çipinin maliyeti yüz dolarlar mertebesinde kalıyor . Minyatür Laboratuvarlar geleneksel laboratuvarların yerini almaktan henüz uzaklar. Mikro akışkan teknolojilerini ve mikro üretim tekniklerini geliştirmek hem çeşitli zorlukları olan hem de yüksek miktarda araştırma fonlarına ihtiyaç duyan farklı disiplinlerin bir arada çalışmasını gerektiren konular. Mikro Bütüncül Analiz Sistemlerini Tasarlamak Minyatür laboratuvarları, büyük ölçekli analitik bir sürecin belli bir kısmının ya da tamamının küçük ölçekte imalatı ya da bir problemi çözmek için kullanılan cihazların küçültülmesi olarak görmek mümkün. Ancak akışkanların mikro ölçeklerde davranışları büyük ölçeklere göre farklılıklar gösteriyor. Bu farklılıklar BA sistemlerinin tasarlanması sırasında farklılıklardan kaynaklanan hem yeni teknolojik olanakların hem de problemlerin göz önünde bulundurulmasını gerektiriyor. Örneğin, laminar rejimde akan mikro-akışkanların moleküler seviyedeki etkileşimlerini tespit etmek kolaylaşırken analiz için gerekli kimyasal ile örneğin birbirine karışmasını sağlamak zorlaşıyor. Bütün mühendislik çözümlerinde olduğu gibi BA sistemlerinin üretimine başlamadan önce çözülmek istenen problemin tam olarak tanımlanması başarılı bir minyatür laboratuvar uygulamasının ilk adımı. İkinci adım ise o güne kadar gelmiş teknoloji ve bilgi birikimini kullanarak mikro sistemin tasarımı geliyor. Uygun fonksiyonların bir araya getirilerek parça sayısının azaltılması, mikro imalat gerektiren parça sayısının mümkün mertebe minimumda tutulması, en az sayıda adım ile montajı yapılacak bir çözüme ulaşılması gibi noktaların tasarım sırasında göz önünde bulundurulması gerekiyor. Tasarım sırasında ne kadar üzerinde düşünülmüş ve çözüm üretilmiş olursa olsun oluşturulan mikro sistemin iyileştirmeye açık kısımları kalacaktır. Bu nedenle tasarımın simülasyonunun yapılması ve simülasyon sonuçlarına göre sistemin optimizasyonu yapıldıktan sonra prototip uygulamasına geçilmesi başarılı bir mikro sistem üretiminin temel adımlarından. Bütün bu aşamaların ardından bir sonraki yazımızda değineceğimiz mikro imalat yöntemleri ile prototipi üretilen sistem performans testlerine tabi tutuluyor. Performans testlerinin sonucuna göre problemin tekrar ele alınması ya da tasarlanan çipin ürettiği sonuçların gerçek uygulamadan beklenen analitik sonuçları verip vermediğinin kontrolü gerekiyor. Ancak hem performans hem de analitik kontrolleri geçen sistemler seri üretime ya da ele alınan problemin çözümüne yönelik imalata hazır hale geliyor . Şu anda çok sayıda araştırmacı ya da firma BA sistemlerini geliştirmekte ya da mikro üretim teknikleri ile üretmekte. Bu grupların önerdiği çözümlerden birkaçını ve analiz sistemlerinin mikro boyutlarda üretim yöntemlerini Şubat 2014 sayımızda inceleyeceğiz. - Lab-on-a-chip technologies for massive parallel data generation in the life sciences: A review , S.J. Trietsch, T. Hankemeier, H.J. van der Linden, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 108 (2011) 64 75 - Miniaturization through lab-on-a-chip: Utopia or reality for routine laboratories?, Angel Rios, Mohammed Zougagh, Monica Avila, Analytica Chimica Acta 740 (2012) 1 11 - Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices, Curtis D. Chin, Vincent Linder and Samuel K. Sia, DOI: 10.1039/c2lc21204h - Lab-on-a-Chip:A Revolution in Biological and Medical Sciences, Daniel Figeys, Devanand Pinto, Analytical Chemistry May, 2000 - Stanford Üniversitesi Mikroakışkanlar Dökümhanesi ) fiyatlandırma sayfası. 4. Ocak 2014'te ulaşıldı. http://www.stanford.edu/group/foundry/Pricing%20Information.html - University of British Columbia Halkla İlişkiler birimi açıklaması. 4. Ocak 2014 tarihinde ulaşıldı. http://www.publicaffairs.ubc.ca/2011/07/26/ubc-researchers-create-more-powerful-%E2%80%9Clab-on-a-chip%E2%80%9D-for-genetic-analysis/


Bu bir sağlık sorunu değil. Yalnızca, büyük başarılara imza atmış birinin, bilmeden başka alanlarda da ahkam kesme yetkisini kendinde bulmasına deniyor. Ama çok masum da sayılmaz: Başkalarının canını yakabiliyor. Podcast: Play in new window | Download Subscribe: RSS Linus Pauling (Şekil 1) adını duymadıysanız, ayıp ediyorsunuz: Bu kimya dehası, kimyasal bağların yapısı konusunda yaptığı çalışmayla Nobel Ödülü aldı. Yetmedi, ilk defa bir hastalığın sebebini molekül düzeyinde tespit etti: Orak hücre kansızlığının hemoglobin molekülünün değişiminden kaynaklandığını buldu. Yetmedi, proteinlerin kendilerini soktuğu şekillerden biri olan alfa sarmalını keşfetti. Yetmedi, değişik canlıların kaç yıl önce yollarının birbirlerinden ayrılmış olduğunu hemoglobinlerinin mukayesesiyle hesaplayan bir evrim saati icat etti. Bunlar da yetmedi, Vietnam Savaşı'na, nükleer silahlanmaya ısrarla karşı çıktı, başkalarını da bunlara karşı örgütledi. Döneminin en tanınmış barışseverlerinden biri olarak 1962 yılının Nobel Barış Ödülü'nü aldı. Nobel ödüllü bilim adamı, ama amatör hekim Artık 65 yaşına geldiğinde, keşke 25 yıl daha yaşayıp çağımın bilimsel keşiflerini izleyebilsem diye hayıflanıyorken, kendini doktor diye tanıtan bir şarlatanın lafını dinledi. Adam diyordu ki her gün 3 gram C vitamini alırsa 25 yıldan fazla bile yaşardı. Denedi, daha zinde ve sağlıklı hissetti kendini. Kefeni yırtmıştı. Bir kitap yazdı ve önce günde 3 gram C vitamininin nezleyi ABD'den sileceğini iddia etti. C vitamini ABD'de yok satmaya başladı. Halbuki daha 30 yıl önce yayınlanmış, 980 hasta üzerindeki bir araştırmada C vitamini nezleyi önlememişti. Onun yerine kendi araştırmasını yaptı. Kendi klinik tıp uzmanı olmadığı, bu araştırmanın kalitesinden belli oluyordu. Araştırma, önemli bilimsel dergiler yerine, ancak üyelerinden gelen makaleleri nazlanmadan yayınlayan Bilimler Akademisi dergisi PNAS'de yer bulabildi, Pauling'in üyeliği hatırına. Bu arada Pauling vitamini adım adım günde 3'ten 18 grama çıkardı. Hatta bundan böyle sadece vitaminin değil, iddialarının dozunu da kafasına göre artıracaktı: Bir süre sonra C vitamininin kansere de iyi geleceğini iddia etti. Daha sonra sıra C vitaminini bolca A, E vitaminleriyle, A vitamininin öncüsü olan beta-karotenle, ve bir de bol selenyumla birleştirip aklına gelen her hastalığı aradan çıkardı. AIDS ortaya çıkınca onu da es geçmedi, vitaminler onu da tedavi edebilirdi! Uzatmayalım, bu iddiaların aslında biyolojik veya tıbbi bir temeli yoktu. Ama Pauling'in propogandasının oluşturduğu kamuoyu baskısı muazzamdı: C vitamini önermeyen hekimlere hastaları soruyordu: Doktor bey, sizin Nobel ödülünüz var mı? Öyle ya, iki Nobelli Pauling'den iyi mi bileceklerdi? Sırf bu yüzden Pauling'in iddialarına yönelik klinik araştırmalar yapıldı. Geniş çalışmalarda C vitamini ne nezleyi azalttı, ne kanseri yendi, ne de başka bir hastalığı. Bu olumsuz neticeler Pauling'i durdurmadı. Bazılarına kulp taktı, bazılarını umursamadı, ama onca veriye rağmen kendi bildiğinden şaşmadı. Bugün yıllık 28 milyar dolarlık vitamin takviyesi pazarı için ABD'nin vitamin endüstrisi Pauling'e çok şey borçlu. Vitaminin fazlası zarar Zaman geçtikçe vitamin takviyesinin sağlığa zarar bile verebileceği anlaşıldı. Kansere meyilli olan yaşlı ve sigara tiryakisi Fin erkeklerin, E vitamini ve beta-karotenden fayda göreceğini umarak deneye başlayan araştırmacılar, beklentilerinin tam tersiyle karşılaştı: Almayanlara nazaran vitamin alanların daha çoğu akciğer kanseri ve kalp hastalığı geçirip ölmüştü. Başka bir araştırmada ise daha ortasında durduruldu: Asbeste maruz kalanlara koruma amaçlı olarak A vitamini ve beta-karoten verildiğinde kanserde %28, kalp hastalığında %17 artış görülmüştü. E vitamini araştırmalarını derleyen bilim insanları, E vitamini takviyesinin kalp yetmezliği ve ölüm riskini artırdığını buldu. İki ayrı araştırmada, vitamin takviyesi alan erkeklerin prostat kanseri riskinin yükseldiği görüldü. Linus Pauling'in prostat kanserinden ölmesi belki de tesadüf değildi. Fena halde yanılan bilirkişi Linus Pauling, kendi alanında, kimyada da ciddi bir hata yapmış ve bunda ısrar etmişti. İsrailli kimyacı Dan Shechtman (Şekil 2), 1982'de ABD'de kristaller üzerinde çalışırken, günün kimya kuramlarına göre garip bir görüntüyle karşılaşmıştı. Önündeki kristallerdeki düzen, periyodik değildi. Bu sonuca kendi bile ancak birkaç kez kontrolden sonra inanmış, sonucu yayınlaması ise 2 yılı bulmuştu. Bir yayınlandıktan sonra bulguları başka bilim insanlarınca teyit edildi ve 1992'de Uluslararası Kristalografi Birliği, kristalin tanımını Shechtman'ın bulgularına göre değiştirdi. Kristalimsi adı verilen bu kimyasal yapıların birçok işlevi bulundu (Şekil 3). Gel gör ki kimyanın dev ismi Linus Pauling ikna olmamıştı. Hatta bir toplantıda, yüzlerce kişinin önünde Shechtman'a hakaret bile etti: Dan Shechtman saçmalıyor. Kristalimsi yoktur, yalnız bilim adamımsı vardır. Ama zaman Shechtman'ı haklı çıkardı. Kristalimsileri destekleyen bulgular birikirken, Pauling'in kristalimsilerin yokluğunu ispatlama girişimleri başarısızlıkla sonuçlandı, yazdığı makaleler akademik dergilere kabul edilmedi. Shechtman'ı rezil etmek isterken kendi rezil olmuştu. Shechtman ise bu buluşuyla 2011 yılında Nobel Kimya Ödülü'nü aldı. Nobel'in skandal ismi Pauling ismine ilk defa lisedeyken İkili Sarmal kitabında rastlamıştım. Cambridge Üniversitesi'nden James D. Watson (Şekil 4) ve Francis Crick, DNA'nın yapısını çözmek için Linus Pauling ile yarıştaydı. Watson ve Crick bu yarışı kazanacaklardı. İkili Sarmal, aslında James Watson'ın çenesini tutamayacağının bir habercisi gibiydi. Yıllar içinde Watson'ın birçok gafından özellikle siyah ırkın zeka seviyesi hakkında söyledikleri iz bıraktı. Watson, İngiltere'nin Sunday Times gazetesindeki söyleşisinde Afrika'nın geleceği için ümitsiz olduğunu, söylemiş ve bunun sebebini açıklamıştı: Tüm toplumsal politikalarımız onların bizim kadar zeki olmasına dayanıyor, ama bütün sınamalar gösteriyor ki bu pek öyle değil. Aslında değişik genetik kökenleri olan bireylerin değişik özellikler göstermesi kuramsal olarak mümkün, ama verilere bakıldığında bu varsayımı destekleyecek bir sonuç yok. Watson'ın bütün sınamalardan kast ettiği, olsa olsa siyahların IQ'sunun beyazlardan çok az düşük olduğunu gösteren bir araştırma olabilir. Bir kere, IQ zekanın iyi bir göstergesi değil. Ayrıca bulunan küçük bir farkın biyolojik bir anlamı yok, bunun eğitimle, sosyal yardımla kapatılamayacağı anlamına da gelmiyor. Watson'ın, özellikle kadınların ve azınlıkların bilimdeki yerini artırmaya düşkün olduğu çevresindekilerce söyleniyor. Ama bu gereksiz ve boş beyanıyla kamuoyunda kendisine ırkçı damgası vurdurdu, hiç iyi etmedi. Kontrolsüz deney, deney değildir Fransız araştırmacı Luc Montagnier (Şekil 5), 1980'lerin başında büyük bir araştırma yarışının iki galibinden biriydi: Edinilmiş bağışıklık yetersizliği sendromu denen yeni bir hastalıktan sorumlu virüsü bulmuştu. Bu keşif sayesinde, 2008 yılındaki Nobel Ödülü'nden pay aldı. Derken Montagnier homeopati adlı alternatif tedavi yöntemine destek vermek için kolları sıvadı. Mesele şu ki homeopatinin hastalar üzerinde etkisi olduğunu gösteren doğru dürüst bir araştırma 100 küsur yıldır çıkarılamadığı gibi, homeopati bilinen fizik, kimya ve biyoloji kanunlarına aykırıydı. Bunu değiştirmek istemiş olacak ki Montagnier DNA'nın kendini -bir nevi- ışınladığını iddia eden iki araştırma yayınladı. Makalelerdeki iddiaya göre, bir tüpteki DNA, başka bir tüpteki suya elektromanyetik dalgalar gönderiyor, o tüpteki suya polimeraz zincir tepkimesi uygulanınca sanki o tüpte DNA varmış gibi bir netice çıkıyordu. Bu makaleleri ilk gördüğüm zaman makalede harıl harıl yöntem bilgisi ve negatif kontrol sonuçlarını aradığımı hala hatırlıyorum. Zira Montagnier'in bu araştırmada kullandığı zincirleme polimeraz tepkimesi yöntemini ben de kullandığımdan bu yöntemin en önemli sorununu biliyordum: Kirlenme. Çünkü PCR, topu topu birkaç DNA molekülünden milyarlarca kopya üretebilen bir yöntem. Bu kadar güçlü bir tepkimeye, aslında çoğaltmak istemediğimiz bir DNA parçası kazara karışırsa sonuç kolaylıkla yanlış çıkar. Buna karşı iki tür önlem alınır: Öncelikle laboratuvarın ve deneyi yapanın temizliğine çok özen gösterilir. Deneyden önce tezgahlar silinir, eldivenler çekilir. İkincisi, deneye negatif kontroller eklenir, mesela mesela içinde DNA olmadığından emin olduğumuz, bir damla saf su. Negatif kontrol denen bu örneklerden sonuç çıkmamalıdır. Çıkarsa ortada bir kirlenme olduğundan şüphe ederiz (Daha geniş açıklama için: Şekil 6). Yoktan DNA var ettiğinizi iddia ediyorsanız, karşınızdakiler, hele PCR yöntemine aşina iseler, hemen negatif kontrolleri görmek isteyecektir. Ama Montagnier'in verileri arasında negatif kontrol yoktu. Yani Nobel ödüllü bir bilim adamı, sonucunun bir kazaya bağlı olup olmadığını ya merak etmemişti, ya da işine gelmeyen bir neticeyi saklamıştı. Dahası, PCR deneylerini anlatırken verilmesi gereken ayrıntılar da yoktu: Mesela, PCR sırasında hangi malzemeler kullanılmış? Hangi gen, nasıl çoğaltılmış? PCR sonuçlarını tarif eden hemen her makalede bulabileceğiniz bu ayrıntıları Montagnier vermemişti. Böyle olunca başka birisinin bu deneyi tekrarlayıp doğrulaması ya da yanlışlaması mümkün olmuyordu. Nitekim bu sonuçları bugüne kadar tekrarlayabilene rastlamadım. Montagnier'in, tekrarlanabilse bilimsel devrim niteliği taşıyacak bu araştırmasını bilimin önde gelen dergileri yerine ancak kendi yayın kurulunda olduğu bir dergide yayınlatabilmesi size Pauling'den tanıdık gelecektir. Zamanla, Montagnier'in, ispatlayamadığı bu bulguya dayalı patent başvurularında bulunduğu da ortaya çıktı. Bunlar anlaşıldıkça Montagnier'in bilim dünyasındaki saygınlığı, prestiji ve inanılırlığı giderek azaldı. Ne sihirdir, ne keramet Bunlar, -şaka ile- Nobel hastalığı denen olgunun örnekleri: Nobel ödülünün getirdiği prestijle sözlerini dinleyen basının yüzünden bilim insanının kendini her konunun uzmanı sanması rahatsızlığı. Yanlış anlamayın, Nobellik buluş yapmak çok çetin iş. Hiç bilinmeyen olgular, kavramlar, icatlar ortaya kolay çıkarılmıyor. Bunların peşindeki insanları, biraz da coğrafi keşiflerin kahramanlarına benzetebiliriz: Haritası çıkarılmamış bir Antarktika'da Güney Kutbu'nu arayan bir Amundsen veya Scott, veya neyle karşılaşacaklarını tam bilmeden Ay'a yaklaşan bir Neil Armstrong veya Buzz Aldrin'in yerine koyun kendinizi... Gerçi günümüzde sıcacık laboratuvarınızda o kadar hayati tehlikeniz yok. Ama hedefe varmak için, aynı o kaşifler gibi, karşınıza çıkacak beklenmedik sorunları çözmek, doğru yolu bulmak zorundasınız. Bu da sahanızı derinlemesine bilmeyi, kullandığınız yöntemlere en ince ayrıntısına kadar hakim olmayı gerektirir. Ama bunlar sizi sahanızın uzmanı yapar, o kadar. Başka sahalarda ahkam kesmenize müsaade etmez. O yüzden birçok bilim insanı sahasının dışına çıkmamaya özen gösterir, ayrıntılarını bilmediği konularda işi uzmanına bırakır. Kendi sahasında bile sözü her zaman dinlenen biri yoktur. Geçmişteki başarıları ne olursa olsun her bilim insanının sözü, nitelikli gözlemlere ve deneylere, ve bunların mantıklı bir değerlendirmesine dayandıkça dinlenir. Tartışmalarımızı şu uzmanın veya bu bir bilenin görüşlerine dayandırmak bu yüzden hatalıdır. Böyle iddialara bir bilen safsatası diyoruz. Buna her rast geldiğimizde yapmamız gereken, bilginin kimden değil, nereden geldiğini sorgulamaktır (Şekil 7). Bütün bunlar, Nobel hastasının yaptığı gerçek bilimsel çalışmaların önemini azaltmıyor. Pauling, belki etkileri bugüne kadar gelen saçmalıklar yaptı, ama yine de aklıma alfa sarmalının kaşifi olarak gelecek.


Aceleniz var... Evden bir an önce çıkmanız lazım. Önemli bir evrakın evdeki açık pencereler arasında cerayan eden rüzgar ile bir yerlere uçuştuğunu fark ediyorsunuz ve onu arıyorsunuz. Acaba nasıl bir arama yolunu tercih ederdiniz? Ya da kalabalık bir konserde bir arkadaşınızı kaybettiniz. Üstelik telefonla da ulaşamıyorsunuz. Onu nasıl arardınız? Bir yerde bekler ve önünüzden geçmesini mi beklerdiniz? Yoksa her bir sırayı tek tek arar mıydınız? Ya da arkadaşınızı görme umuduyla rastgele bir arama davranışı mı izlerdiniz? Şimdi başka sorular: Bu arama hareketlerinizin tüm insanlara özgü bir matematiksel ya da istatistiki bir örüntüsü olur muydu? Elbette kendi evini tanıyan ve bilen, evrakın nereye uçması halinde onu göremiyor olabileceğinizi kestirebilen siz, sahip olduğunuz bilişsel kabiliyetlerle evinize uygun ve size özgü bir örüntüyü takip ederdiniz. Ya da arkadaşınızın uzun boylu olması, hoparlöre yakın yerleri tercih etmemesi, ya da sigara kullanıcısı olması gibi bilgileri kullanarak arama kriterlerine sahip olabilirdiniz. Peki ya bir arı, ton balığı ya da köpekbalığı olsaydınız ve bilinçli olarak kullanabileceğiniz veriler olmasaydı? Rastlantı ve Düzen Richard Feynman'ın tabiriyle doğa bir satranç oyunudur. Bilim insanları ise satranç oyununu izlerken onun kurallarını kestirmeye çalışan izleyicilerdir. Bu izleme esnasında taşların hangi hamleleri yaptığına yönelik hipotezler oluşturacaklardır ve bu hipotezlerini doğrulayan ya da yanlışlayarak onu hipotezini güncellemeye götüren- hareketlerin de hep takipçisidirler (1). Çevremizdeki etkileşimlerin kararlı bir doğası vardır. Bu yüzden çok ani ve olağanın dışında olaylar olmasını beklemeyiz. Mesela bir anda bulunduğumuz yerde havanın tükenmesinden ve nefessizlikten ölmekten endişe etmeyiz. Ya da odanın bir ucunda yanıyor halde duran sobanın bir anda her yere ateş kusmasından kaygı duymayız. Bu bakımdan baktığımızda her şey çok düzenlidir, hayatın doğal akışı bulunur. Etrafımızdaki karmaşık dünyanın bu karmaşık ve çeşitli durum ve görünümlerine karşın onu büyük ölçüde kontrol edebiliyor olmamızın sebebi, bu doğal akışı sağlayan kuralların basitliğidir. Mesela kimyasal reaksiyonlar birkaç küçük kural dizgesi içerisinde gerçekleşirler; ama et kokar, sigara yanar, yemek pişer, yumurta rafadan olur... Bunlar küçük kuralların üstüste binerek oluşturduğu karmaşık görünümlerdir. . Bilim insanları bu kuralları merak ederler, ve böylece anlamak ve açıklayabilmek isterler. Sosyal bilimler bilişsel bir canlı olan insanı ve onun bir üyesi olduğu toplumu anlamaya yönelik amaçlar güdüyor olsalar da bu bilişsellik ve doğal olarak belirsizliklerin kaynağı olan karar verme faktörü- sosyal bilimcileri zorlar. Buna keza bilişsel olmayan canlı varlıkların ve dolayısıyla cansız varlıkların- hareketleri karar verme ve böylece sapma- eyleminden uzak, bu sayede de anlaşılabilir, incelenebilir ve kimi zaman net olarak açıklanabilir haldedirler. Bu sayede çoğunlukla ve büyük ölçüde bilişsel davranmadıklarını varsaydığımız hayvanlar alemi kendi evrimleri içerisinde sahip oldukları strateji ve davranış örüntüleri açısından ilgi çekicidirler. Bilişsel bir sürecin ürünü olmayan ve içgüdü olarak adlandırdığımız davranış örüntüleri çoğu zaman hayvanların varkalımlarında önemli bir yere sahiptirler ve En Kararlı Strateji olarak adlandılılırlar (2). Tarih boyunca biyolog ve zoologların da aralarında olduğu bilim insanları bu stratejilerle ilgilenmişlerdir ve konu strateji olduğundan belki de, matematikçiler de bu grup arasındadır: Ünlü bilim insanı John Nash'in hayatını konu alan Akıl Oyunları adlı filmi sevenler, John Nash'in bir ara güvercinlerin hareketlerini çözmeye gayret ettiğini hatırlayacaklardır. Yeri gelmişken bahsedelim; bu yazıda bahse konu olan Paul Levy de bir matematikçiydi her ne kadar Levy Yürüşüyü ile yiyecek arama hipotezi ona ait olmasa da-. Levy Yürüyüşü Bu yazının konusu olan Levy yürüyüşü, bazı hayvanların kullandığı yemek arama stratejilerinden birini ifade etmektedir ve adım uzunlukları bir sürekli olasılık dağılımına uygun olarak gerçekleşen hareket örüntüsünü ifade eder. Levy dağılımı aslında sürekli bir olasılık dağılımıdır. Eğer fiziksel bir olgu için bir olasılık dağılımından bahsediyorsak, akıllara ayyaş yürüyüşü olarak da anabileceğimiz rastgele yürüyüş gelir. Zilzurna sarhoş olmuş birisinin rastgele adımlar attığını düşünün. Her adımda sağa, sola, ileri, veya geri gitme ihtimali aynı olsun. Bu ayyaşın hareketi, fiziksel dünyadaki birçok sistemin davranışı için bir model oluşturuyor, sözgelişi suyun içindeki polenlerin hareketi, parfüm kokusunun havada yayılması, uzun molekül zincirlerinin büyümesi, hisse senetlerinin değerlerinin değişmesi gibi (3). Levy yürüyüşü de bir rastgele yürüyüş örneğidir. Rasgele yürüyüş yere bıraktığımız bir topun yapacağı hareketteki gibi formüle edilebilen ve tahmin edilebilir bir matematiksel modele değil, hareketlerin bir takım sınırlar ya da kurallar nedeniyle bir olasılık dağılımına uyduğu istatistik bir model sunar bizlere. Basit bir örnek vermeye çalışalım: Annelerimiz genellikle ne yemek yapacaklarına rastgele olarak karar verirler. Bu yemeklerden bir kısmını yapmak çok zahmetli, bir kısmı ise çok kolaydır. Tabi bir de besleyicilik ya da sağlıklı olması açısından başka bir değerlendirme yapmak da mümkündür. Örneğimizdeki annenin çalışan bir kadın olduğunu varsayalım: Zaman yönetimi onun için önemlidir ama çocuğunun iyi beslenmesini de sağlamak istemektedir. Bu annenin hangi yemeği yapacağına yönelik kesin bir bağıntı geliştirmek ve bu yönde bir tahminde bulunmak mümkün değildir, ancak belirli bir süre zarfında hangi yemekleri yaptığını inceleyerek onun seçimlerinin bir olasılık dağılımına uyup uymadığına bakabilir ve bir modele ulaşabiliriz. Bu anne her ne kadar yemek yapmaya rastgele karar veriyorsa da zamanla ve besleyicilikle ilgili kaygıları nedeniyle ortaya böyle bir tablo çıkıyorsa; bir ucunda besleyici ama zor, diğer ucunda kolay ama besleyici olmayan yemeklerin yer aldığı bir normal dağılım elde edebiliriz. Mesela omlet çok hızlı yapılabilir, ama tek başına yeteri kadar besleyici ya da lezzetli değildir. Bu yüzden ele alınan zaman zarfında bir kez yapılmıştır. Öte yandan güveç gibi bir yemek de içeriği sebebiyle oldukça zengin ve besleyici olabilir; ancak o da çok zahmetlidir. O yüzden o da sadece bir sefer yapılmış olabilir. Nispeten daha zor ama daha besleyici ya da nispeden daha besleyici ama daha zor yemeklerden optimum olanlara daha sık rastlanması beklenir. İşte Levy Yürüyüşü olarak adlandırdığımız davranış da -yemeklerin pişirilme sayıları gibi- hayvanların iki yiyecek arama/toplama eylemi arasında kat ettikleri mesafelerin Levy dağılımı ya da Cauchy dağılımı gibi uzun etekli sürekli olasılık dağılımlarına uygun olarak gerçekleşen davranıştır. Levy dağılımı da tıpkı normal dağılım gibi sürekli olasılık dağılımıdır ancak bu dağılımı ortaya çıkaran bir takım varsayım, değer ve koşullar onu normal dağılımdan farklı kılar. Sürekli olasılık dağılımıyla ilgili bir örnek Vikipedi'den: Bir sürekli olasılık dağılımında değerler sürekli olan bir açıklıkta tanımlanır ve tek bir değer için olasılık sıfıra eşittir. Örneğin bir okçuluk sahasında atılan bir okun hedef tahtasında tek bir noktaya düşmesi olasılığı sıfırdır; çünkü geometri kuramına göre bir noktanın ne eni ne de boyu bulunmaktadır ve hedef üzerindeki varsayılan nokta sonsuz küçüklüktedir. Buna karşılık, atılan okun hedef üzerinde belli bir alana düşmesi olasılığı bulunabilir. Böylece hedefe ok atma olayında hedef tahtasının her bir alanına okun düşme olasılığını tanımlayan bir düzgün fonksiyon olasılık yoğunluk fonksiyonu , bu olayın olasılık dağılımını tanımlar. Olasılık yoğunluk fonksiyonun altında kalan alan , hedef tahtasının tümünü kaplayan alanı kapsadığı için, bire eşit olacaktır; çünkü atılan okun mutlaka bir alana gitmesi gerekmektedir (4). Diğer tür olan ayrık olasılık dağılımı öyle değildir: Örneğin tek bir zar atıyor olalım. Bütün olasılıklar ayrı olayları temsil ederler ve birbirine eşitlerdir. Üstelik ilk atışımda zarın kaç gelmiş olduğu sıradaki hamlemde kaç geleceğini etkilemeyecektir. Her bir olayın tekil olarak olasılıkları bellidir ve zar daha önce kaç kez altı geldim acaba? diye düşünmeyecektir. Dolayısıyla sürekli bir dağılımdan bahsedilemez ve yukarıda görmüş olduğumuz gibi dağılım modelleri elde edilemez. Yemek Arama Modeli Şimdi gelelim yiyecek arayan bir bal arısının davranışına... Çiçek arayan bir arının enerjisi sınırlıdır. Çevredeki kaynaklar da öyle. Ayrıca arada bir rastgele bir noktaya ışınlanmadığına göre bir önceki konumu ile sıradaki konumu birbirine bağlıdır. Peki bir arı belli bir bölgedeki çiçekleri kontrol ettikten sonra, sıradaki konumunu nasıl belirleyecektir ve nereyi tercih edecektir? Arılar bölgeleri sırayla mı aramaktadır? Yoksa rastgele mi? Rastgele arıyorlarsa kat ettikleri mesafe bir dağılım modeline uyuyor mudur? Evet! Belki çoğumuzun daha önce görerek tespit ettiği üzere, bir balarısı yiyecek arayacağı bölgeye ulaşır ve bir çiçeğe bakar. Derken kısa bir uçuş yaparak aynı alandaki diğer çiçeğe geçer. Bu küçük alanda bir miktar kısa uçuşlar yaptıktan sonra bu defa rastgele bir yön seçer ve biraz daha uzun bir uçuş gerçekleştirerek başka bir bölgeye geçer. Buradaki aramalarında da bir miktar kısa uçuşlar gerçekleştirir ve akabinde tekrar bir uzun uçuş daha yapar. Yuvasına dönene dek bu döngü devam eder. Araştırmalar aralarında arılar, ton balıkları ve köpek balıklarının da olduğu pek çok hayvanın yiyecek arama davranışlarında kat ettikleri mesafenin Levy dağılımına uygun olduğunu gösteriyor. Bu stratejiin varlığı görgül kanıtlarla desteklendiğine göre sıra bunun neden olduğu sorusunun yanıtına geliyor. Bazı araştırmacılar neden sorusuna da eğilmişler ve şu yanıta ulaşmışlar: Optimum enerji sarfiyatı. Rassal yiyecek aramalarında zaman / enerji açısından optimum stratejinin ne olabileceğine yönelik araştırmalar Levy dağılımı gibi olasılık dağılımlarına uygun davranış örüntülerinin en iyi strateji olabileceğini gösterdiler (5). Bilim insanları bu araştırmalarda konum ve hız bilgilerini ileten bir takım sensörleri hayvanlar üzerine yerleştirerek gerçek datalar ile görgül kanıtlar sağladılar. Henüz 2010 yılında yapılan ve milyonlarca konum verisine dayanan okyanus araştırmaları bazı okyanus balıklarının yaşadıkları bölgeye göre değişiklik göstermek üzere Levy da da Brown dağılımlarını kullandığını gösterdiler (6). VE İNSAN! Her ne kadar bugün yiyecek aramak bizler için çevremize ya da Yemek Sepeti'ne bakıp nerede yesek acaba ya da buzdolabına bakıp ne pişirsem acaba eylemlerine indirgenmiş olsa da geçmişte böyle değildi. Günümüzde de avlanarak ya da toplayıcı olarak yaşayan insan toplulukları bulunmakta. 23 Aralık'ta Arizona Üniversitesi'nden Antropolog David Raichlen ve Herman Pontzer'in başında olduğu bir ekip tarafından kaleme alınan ve Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlanan Evidence of Levy walk foraging patterns in human hunter-gatherers adlı araştırma, Levy yürüyüşü olarak bilinen ve bugüne dek arılar ve köpek balıklarının kullandığı düşünülen bir yiyecek arama stratejisinin avcı toplayıcı insanlar tarafından da kullanılmış olabileceğini öne sürüyor (7). David Raichlen, Herman Pontzer ve ekibi bu çalışmalarını Tanzanya sınırları içerisinde yaşayan Hadza kabileleri üzerinde gerçekleştirmiş, çünkü Hadza insanları hala geleneksel yöntemlerle avlanıyorlar. Araştırma kapsamında avcıların avlarını ararken gerçekleştirdikleri hareketler GPS ile incelenerek profilleri çıkarılmış ve bu profiller incelendiğinde Hadza insanlarının da av arama davranışlarında Levy yürüyüşü gerçekleştirdikleri görülmüş. Geleneklerinden çok vazgeçmemiş olan Hadza insanlarının avcı toplayıcı atalarımız hakkında fikir verebileceğine inanan ekip tarihe ışık tutabilecek bir takım araştırmaların önünü açmış oluyor. Ayrıca bu keşif insan ve diğer hayvanlar arasında matematiksel bir köprü kurmuş olduğu gibi, rastgele görünen davranışlarımızın ardındaki evrimsel mirasın varlığını hatırlatıyor...


Bu ay ayın fotoğrafı köşesinde kış mevsiminin ve hatta yeni yılın simgesi olan bir kardan adam var. Ancak bu kardan adam bildiğimiz kardan adamlardan epey farklı; öncelikle malzemesi kar değil, silikon bir taban üzerine oturtulmuş kalay ve platinden oluşuyor. Bu kardan adamın en büyük özelliği ise Dünya'nın en küçüğü olması. 2009 yılında Londra Ulusal Fizik Laboratuvarı'nda Dr David Cox tarafından bir araya getirilen bu kardan adamın hikayesini kendi ağzından dinleyelim: Bu kardan adam 10 m genişliğinde, insan saçı kalınlığının 5'te biri. Kardan adam, elektron mikroskoplarının astigmatizm kalibrasyonu için kullanılan iki adet kalay küreden yapıldı. Gözler ve ağız, odaklanmış iyon demeti ile oyuldu. 1 m'den (0.001 mm) daha küçük olan burun ise iyon demetiyle yığılan platinden yapıldı. Parçalar bir nano-öteleme sistemi kullanılarak elle bir araya getirildi ve yığılan platin ile birbirine kaynatıldı. Kardan adam, atom ölçeğinde topoğrafik haritalar çıkartacak kadar hassas olan bir atomik kuvvet mikroskopunun silikondan yapılmış dirseğine monte edildi. Laboratuvar bu kardan adam için kısa bir film de yapmış: Bilim dolu mutlu bir yıl dileğiyle...


Çoğu basın organı, Science dergisinin ekim ayında yayınladığı operasyonu, açık erişimli bilim yayıncılığının başarısızlığı olarak duyurdu. Gerçek ise bunun tersiydi. Yaklaşık on beş yıl öncesine kadar bilimsel dergi yayıncılığı tamamen, abonelik ile hizmet veren dergiler ile yürüyordu. Bu sistemde bilim insanları araştırmalarını tamamladıklarında bilim camiasına duyurmak için bir makaleyle özetler ve bir dergiye gönderir. Dergi, makaleyi denetlemeleri için sahada çalışan başka bilim insanlarına gönderir, onlar da yazıya hakemlik yapar ve makalenin yayınlanıp yayınlanmayacağına, veya hangi değişikliklerle yayınlanabileceğine karar verir. Ne yazarlar ne de hakem bu iş için dergiden para alır. Ama makale yayınlanırsa, dergi bunu abonelik yoluyla satar. Bu aboneliklerin her biri üniversite kütüphanelerine binlerce dolara mal olur, abone olmadığınız derginin tek bir makalesinin PDF'si bile en az 25 dolar tutar. Bu pahalı hizmete alternatif olarak gelişen açık erişim sistemi ise, yine hakem denetiminden geçirilen makalelerin, yayınlanınca internet üzerinden herkesçe erişilebilmesini sağlıyor. Hakem denetiminin işletilmesi, yazıların dizgisi ve internet erişimi gibi masraflar ise yazarlardan veya kurumlarından alınan ücretlerle karşılanıyor. Mesela bu alandaki öncü yayıncılardan PLoS'un dergilerindeki yayın ücreti, makale başına 1350-2900 dolar arasında. Birçok laboratuvarın on binlerce dolarlık araştırma masraflarıyla kıyaslandığında fazla sayılmaz. Üstelik, başta yoksul ülkelerde bulunan araştırmacılar olmak üzere bütçesi yeterli gelmeyenlere %100'e yaklaşan indirim uyguluyorlar ve bunun makalenin bilimsel değerlendirmesinden bağımsız olduğunun altını çiziyorlar. Araştırmaların bu şekilde herkese açılması, birçok araştırma kurumunun açık erişim ilkesini desteklemesini sağladı. Mesela ABD'de sağlık araştırmalarının en önemli maddi destekçisi Ulusal Sağlık Enstitüleri , desteklediği araştırmalardan çıkan yayınların bir yıl içinde açık erişime kavuşturulmasını şart koştu. Ayrıca dünyanın en büyük ve önemli tıbbi araştırma kurumlarından Howard Hughes Tıp Enstitüsü , Wellcome Trust ve Max Planck Vakfı , kendi araştırmacılarını açık erişimli dergilerde yayın yapmaya özendirdi, buralarda yapılacak yayınların ücreti için fazladan kaynak ayırdı, hatta sonunda ortaklaşa açık erişimli yeni bir dergi kurarak başına bu yıl Nobel ödülü kazanan Randy Schekman'ı getirdi. Bütün bu dergiler yayınladıkları bilimsel makalelerin kalitesine özen gösteriyor. Ama peşin para bazılarının iştahını kabartmış olacak ki, kalitesi ne olursa olsun her makaleyi ücreti mukabili yayınlayan açık erişimli dergiler de türedi. Makalelerini yayınlatmakta sıkıntı çekenler, bu dergilere parayı bastırarak yaptıkları göstermelik yayınlarla akademik terfiye başvurabiliyor. Bunu fark eden bir akademisyen, Colorado Üniversitesi'nde kütüphaneci ve öğretim üyesi olan Jeffrey Beall, bunu yapan yayıncıların bir kara listesini tutmaya başladı. Açık erişimli dergilerden hangilerinin bilimsel kaliteyi denetleyerek makale seçtiğini, hangilerinin ise daha ziyade para peşinde olduğunu bizzat görmek isteyen, Science dergisi muhabiri John Bohannon, bunun için bir tuzak kurdu. Önce, baştan sona vahim hatalarla, uydurma ve tutarsız verilerle ve bu verileri fazlasıyla şişiren yorumlarla dolu bir makale yazdı. Sonra bunu hem 10 yıldır tutulan Açık Erişimli Dergiler Dizini'nden , hem de Beall'ın listesindeki yayıncılardan seçtiği dergilere yayınlanmak üzere gönderdi. Bu dergiler, açıkça çok hatalı olan bu makaleyi reddetmeliydi. Aşağıdaki grafiklerde, makaleyi reddeden dergilerin çoğunun DOAJ'dan, kabul edenlerin çoğunun ise Beall'ın kara listesinden geldiğini görebilirsiniz. Ancak yine de makaleyi kabul eden dergiler arasında bir hayli DOAJ üyesi var. Makale gönderilen DOAJ üyelerinden %45'i makaleyi kabul etti, ki bu yüksek bir oran. Demek ki çürük yumurtaları tespit ederken Beall, DOAJ'dan daha iyi bir iş çıkarmış. Dikkat çekici bir nokta ise Elsevier, Wolters Kluver, Sage gibi hem abonellik sistemiyle hem de açık erişimle çalışan, kimi binlerce dergi çıkaran, kar makinesi dev yayınevlerinin dergilerinin de bu tuzağa düşmesiydi. Kabulden sonra durumu açıklayan Bohannon'a verdikleri yanıtlar, bence bahaneden öteye gitmiyor. Bunun aksine, daha yeni olmakla birlikte daha özenli olduğu belli olan yayıncılar kendilerini kanıtladılar. Mesela, açık erişim yayıncılığının simge isimlerinden PLoS One dergisi, yazıyı alır almaz önce araştırmadaki deney hayvanlarının etik kullanımını sorguladı, ve ancak hayali yazarlar bu konuyu açıklığa kavuşturduktan sonra yazıyı hakemlere gönderdi. İki hafta sonra da düşük bilimsel niteliği nedeniyle makaleyi reddetti. Kar amacı gütmeyen bir şirkete ait, ama iddialı açık erişim dergilerinden Biology Open, makaleyi hakemlere bile göndermeye lüzum görmedi. Kahire merkezli Hindawi şirketinin iki ayrı dergisi de ciddi sorunlarına işaret ederek aynı şeyi yaptı. Bohannon'un yazısı Science dergisinde yayınladıktan sonra Açık Erişimli Akademik Yayıncılar Birliği, iki şirketi üyelikten attı, bir üçüncüsünün üyeliğini askıya aldı. Sonuçta, Bohannon'un bu operasyonu, bilim camiasının dikkatini hızla büyüyen bu yeni sektördeki fırsatçılara çok kritik bir zamanda çekerek çok önemli bir iş başardı. Unutmayalım, bu tür fırsatçılar abonelik sistemiyle işleyen akademik dergiler arasından da çıkıyor. Bohannon'un tuzağına düşenlerden, dünyanın en büyük akademik yayıncısı Elsevier şirketi, daha önce kendi atıf sayılarını şişirdiği ortaya çıkan Chaos, Solitons & Fractals dergisinin, ve daha beteri, Merck ilaç firması için yaptığı akademik dergi görünümlü yanıltıcı reklam broşürünün de sahibi. Bu fırsatçılar muhtemelen ortadan tamamen kaybolmayacak, kalitenin aranmadığı akademik ortamlardan beslenmeye devam edecek. Ancak, şimdi diğerlerinin kendilerini bunlardan sıyrılarak yollarına devam edeceklerini ve nitelikli bir açık erişim seçeneğinin giderek daha yaygınlaşacağını tahmin ediyor ve umuyorum.