Geçen ay mikro-akışkanlar teknolojileri ile üretilen minyatür laboratuvarların avantajlarından ve tasarımında göz önünde bulundurulması gereken kriterlerden bahsetmiştik. Bu yazımızda ise basitçe minyatür laboratuvarların üretim yöntemlerinden ve popüler bir minyatür laboratuvar hammaddesi olan PDMS'den bahsedeceğiz. Yazı dizimizin üçüncü bölümünde ise tamamen mikro akışkanlar teknolojileri ile üretilmiş minyatür laboratuvar uygulamalarını inceleyeceğiz. Minyatür Laboratuvarları Üretmek Her yıl BA sistemleri üzerinde yayınlanan binlerce yayın bir kaç cm2 boyutlarında bir çip üzerinde bir çok kimyasal, biyolojik testin yapılması fikrinin araştırmacılar için heyecan verici yeni bir alan olduğunu gösteriyor. Ancak nanolitre (10-9) ya da pikolitre (10-12) miktarlarında sıvıların hareket ettirilmesine olan ihtiyacın tarihi 1950'lere kadar gidiyor. İlk mikro akışkan teknolojisi ile üretilen sistemler bugün hepimizin kullandığı mürekkep püskürtme sistemlerinin ataları olan uygulamalar. Mikro akışkan uygulamalarının önemli bir dönüm noktası 1979 yılında silikon yonga üzerinde mikro kanallar kullanılarak üretilen gaz kromatografı. 1980 ve 1990'lı yıllar ise mikro üretim tekniklerinin geliştiği, silikon kullanılarak mikro pompaların, mikro valflerin üretiminin başladığı ve günümüzdeki heyecan verici minyatür laboratuvar uygulamalarının önünün açıldığı yıllar. Anahtarlar, kapasitör, motor gibi elektrik ve mekanik bileşenlerin mikro boyutlarda bulunduğu sistemlere Mikro Elektro-Mekanik Sistemler adı veriliyor. Bu sistemler günümüzde bir çok yerde kullanılıyorlar. Biz sıradan insanlara en yakın örnek olarak arabamızın hava yastığını tetikleyen sistem ya da Sony Playstation'ın joystick açısını ölçen sistem ya da projektörlerin içerisindeki mikro ayna sistemleri gösterilebilir . Mikro elektro-mekanik sistemler ile mikro akışkanlar teknolojilerini birleştiren ilk minyatür laboratuvar uygulamaları silikon ve cam yongalar üzerinde gerçekleştirilmiş. Silikon ve cam üzerinde mikro kanalların, kamaraların üretimi dağlama ya da oymabaskı adı verilen bir teknikle yapılıyor. Dağlama işlemi ıslak ve kuru olarak yapılabiliyor. Şekil 1'de dağlama işleminin çok basit anlatımını görebilirsiniz. Alt tabaka önce dağlama sırasında zarar görmemesi amacı ile koruyucu malzeme ile kaplanıyor . Daha sonra bu tabakanın üzerine ışığa duyarlı bir malzeme uygulanıyor . Işığa duyarlı tabaka, elde edilecek şekle uygun olarak şeffaf ve ışık geçirmeyen alanları önceden tasarlanmış bir maske üzerinden ultraviyole ışınlarına tabi tutuluyor. Karanlık odada fotoğraf bastı iseniz maskeyi negatif fotoğraf, ışığa duyarlı tabakayı ise fotoğraf kağıdı olarak düşünebilirsiniz. Negatifi agrandizöre bağladıktan sonra uyguladığınız ışık ise UV ışınları oluyor bu durumda . Bir sonraki aşamada ise ışığa duyarlı tabaka banyo ediliyor ve ışığa maruz kalmış kısımlar tabakanın üzerinden temizleniyor . Işığa maruz kalan kısımların temizlenmesi ile ortaya çıkan koruyucu tabaka dağlanarak alt tabakada işlem uygulanacak kısımlar açığa çıkarılıyor . Işığa duyarlı tabakanın kalıntılarının temizlenmesinin ardından açığa çıkan yonga yüzeylerinin dağlanması ile tasarımı yapılan sistemin yonga üzerine gravür baskısı yapılmış oluyor . İstenilen sistemin elde edilmesi başarıldıktan sonra koruyucu tabakanın kaldırılması ile işlem tamamlanıyor . |Kısaltma |Açıklama |Kristal Yapısı |PMMA |Polimetil metakrilat |Amorf |PC |Polikarbonat |Amorf |PS |Polistiren |Amorf |PVC |Polivinil Klorid |Amorf |PI |Poliimid |Amorf |PP |Polipropilen |Yarı-kristal |LCP Vectra |Sıvı Kristal Polimer |Yarı-kristal |PDMS |Polidimetilsiklosan |Amorf |Tablo 1: Mikro akışkan uygulamalarında kullanılan polimerlerden örnekler BA sistemlerinde silikon kullanılmasının çeşitli dezavantajları var. Mikro bütüncül analiz sistemlerinin işlevlerini yerine getirmesi için kanallar içerisinde hareket eden sıvıların ayrıştırılması gerekiyor. Analizi yapılacak sıvılar kapiler elektroforez adı verilen ve iyonların elektrik alan altındaki hareket özelliklerinden faydalanan bir yöntemle ayrıştırılıyorlar. Silikonun dağlanması ile yapılan biyoçipler kapiler elektrofez sırasında kullanılan yüksek potansiyel farkları ile uyumlu değiller. Ayrıca ışığın görünür dalga boylarında silikon ışığı geçirmeyen karaktere sahip. Bu nedenle biyoçiplerde silikon kullanımı hareket eden sıvıların dışarıdan gözlemlenmesinde ya da analizin yapılmasında sorunlar çıkarabiliyor. Cam silikona göre daha iyi optik ve elektrik özelliklere sahip olduğunda sıklıkla kullanılıyor . Ancak günümüzün en popüler malzemesi olan polimerler bir çok alanda olduğu gibi bu alanda da baş köşeye oturmuş durumdalar. Mikro akışkanlar uygulamalarında sıklıkla kullanılan polimerlerden bazıları Tablo 1'de gösterilmiştir. Minyatür laboratuvarlar üretiminde polimerlerin kullanılabilmesi için geliştirilen birbirinden farklı teknikler ve üretim süreçleri var. Sıcak gofre baskı (Şekil 2), enjeksiyon baskı, termal şekillendirme bunlardan bazıları. En sık kullanılan üretim yöntemi ise PDMS olarak adlandırılan polimerin dökümü. Döküm deyince hemen aklınıza erimiş metallerin devasa potalarda taşındığı, kumdan maçaların, ağır kalıpların kullanıldığı üretim süreçleri gelmesin. Mantık benzer olsa da ürünlerin ölçeği, teknolojik zorlukların türü, kullanılan malzemeler oldukça farklı. Yukarıda adı geçen bütün üretim yöntemlerinin hepsi aslında bir tür kopyalama işlemi. Üretilecek parçanın negatifi olan kalıbın üretilmesi ile başlayan kopyalama süreçleri polimerin kalıplar kullanılarak şekillendirilmesi ile devam ediyor. İstenen formu alan polimer tabaka kalıptan alınıyor ve ihtiyaç duyulan diğer montaj işlemleri yapılarak minyatür laboratuvar hazır hale getiriliyor. Üç boyutlu karmaşık sistemlerin üretilmesi için sistem katmanlara ayrılıyor. Her katman özel olarak üretilen kalıplarla yukarıda anlatıldığı gibi şekillendiriliyor. Daha sonra bu katmanlar istenilen geometriyi verecek şekilde bir araya getiriliyorlar. Kalıpların üretiminde dağlama ya da fotolitografik teknikler kullanılıyor . Şekil 3'te PDMS kullanılarak üretilen bir mikro yapının mastar üretiminden PDMS katmanının şekillendirilmesine kadar geçen üretim süreci görülebilir. PDMS PDMS minyatür laboratuvar uygulamalarında en yaygın olarak kullanılan silikon tabanlı organik polimer (Şekil 4). PDMS'in kullanım alanı oldukça geniş. Günlük hayatımızda kullandığımız bir çok ürününün içinde yer alıyor. Kontak lensler, şampuanlar, bazı yiyecekler, endüstriyel yağlar, seramik karolar, bit ilaçları, silikon meme implantları PDMS'in kullanıldığı tüketici ürünlerinden sadece bir kısmı. PDMS'in biyoçip üretiminde tercih edilmesinin nedenleri olarak aşağıda bahsedeceğim özellikleri gösteriliyor. - 240 nanometre 1100 nanometre dalga boyları arasında şeffaf olması üretilen mikro kanalların, kamaraların çıplak gözle ya da mikroskoplar ile görünmesine olanak sağlıyor . Özellikle üç boyutlu uygulamalarda farklı katmanların doğru ve hassas olarak hizalanabilmesi için mikroskop altında görülebilmeyi sağlayacak optik özellikler çok önemli . - PDMS belli sınırlar içerisinde biyo-uyumlu bir malzeme olarak kabul ediliyor . Biyo-uyumluluk özellikle doku ve hücre kullanılacak uygulamalarda tercih edilen bir özellik. - PDMS'nin cam ya da aynı malzemeden üretilmiş farklı katmanlarla bağlanması oldukça kolay . Bu özelliği PDMS'yi farklı teknolojik uygulamalar için avantajlı hale getiriyor. Ayrıca karmaşık sistemlerin daha basit katmanlara ayrılarak üretilmesine ve bu katmanların kolayca bir araya getirilmesine olanak sağlıyor. - PDMS visko-elastik bir malzeme. Diğer bir deyişle yüksek sıcaklıklarda ya da uzun süre kendi haline bırakıldığında ağdalı bir sıvı gibi davranıyor. Balı masaya döküp bir kahve içmeye balkona çıktığınızda balın nasıl dağıldığını ve masayı berbat ettiğini düşünün. PDMS de aynı şekilde bir yüzey üzerinde kendi haline bırakıldığında yüzeyi kaplıyor . Azıcık bir yardımla yüzey üzerindeki nano seviyedeki boşlukları bile PDMS ile doldurmak mümkün . Dolayısı ile bir kalıp kullanılarak istenilen şekli vermek diğer malzemelere göre oldukça kolay. Öte yandan PDMS düşük sıcaklıklarda ya da yüzeyle kısa süreli temas durumlarında elastik bir katı gibi davranıyor, tıpkı lastik bir top gibi . Elastik katı gibi davranabilmesi sayesinde kalıplardan kolayca ayrılabiliyor (bkz. Şekil 3). Ayrıca PDMS üzerinde oluşturulan kanalların içerisine mikro valflerin, mikro motorların kolaylıkla yerleştirilmesine olanak tanıyor . - Gaz geçirgenliği nedeni ile hücre kültürü uygulamaları için üretilen minyatür laboratuvar çiplerinde kullanımını tercih edilir hale getiriyor. Ayrıca mikro kanallara analiz edilecek sıvı doldurulmaya başlandığında kanallar içerisinde kalmış olan hava kabarcıkları PDMS içerisinden geçerek dışarı atılabiliyor . Farklı üretim süreçleri ile içli dışlı olan okuyucularımız her malzemenin artıları olduğu gibi eksileri olduğunu da bilirler. Bütün malzemeler gibi minyatür laboratuvar uygulamalarında tercih edilmesi için farklı nedenler olan PDMS her açıdan mükemmel değil. Örneğin üzerine metal bir elektrot ya da direnç bağlamak nerede ise imkansız. Ancak camla bağlanabilmesi bu problemi en aza indirebiliyor. Metal uygulamalar cam yüzey üzerinde yapılıp PDMS katmanla kapladığında mikro yapılar içerisinde elektrot ya da dirençleri yerleştirmek mümkün olabiliyor. Öte yandan bazı uygulamalarda avantajlı olan gaz geçirgenliği bazı uygulamalarda bir dezavantaja dönüşebiliyor . Minyatür Laboratuvar üretimi çok sayıda üretim yöntemi ve farklı özelliklere sahip malzemelerin arasından seçim yapmayı gerektiren, araştırmacıların yeni yöntemler, çözümler ve malzemeler üzerinde çalışmaya devam ettiği bir alan. Günümüzde üretilmiş çok sayıda farklı minyatür laboratuvar uygulaması var. Bunlardan bazıları son kullanıcılar tarafından sıklıkla kullanılıyor. Yazı dizimizin birinci bölümünde adı geçen yanal kapiler hareket prensibi ile çalışan hamilelik testleri son kullanıcıya ulaşanlardan. Ayrıca tüketiciye ulaşmamış araştırmacıların, ilaç ya da araştırma şirketlerinin kendi kullanımları için geliştirdikleri uygulamalar da var. Yukarıda üretim yöntemlerine, malzemelerine çok basitçe değindiğimiz minyatür laboratuvar uygulamalarının örneklerine yazı dizimizin üçüncü ve son bölümünde bakacağız. - Miniaturization through lab-on-a-chip: Utopia or reality for routine laboratories?: A review, Angel Riosa, Mohammed Zougagh, Monica Avila, Analytica Chimica Acta 740 (2012) 1 11 - Microfluidic platforms for lab-on-a-chip applications, Stefan Haeberle and Roland Zengerle, Lab on a Chip, doi: 10.1039/b706364b - Lab-on-chip technologies: making a microfluidic network and coupling it into a complete microsystem a review , P. Abgrall and A-M. Gue, Journal of Micromechanics and Microengineering doi:10.1088/0960-1317/17/5/R01 - Elveflow Web Sitesi, 1. Şubat 2014'te ulaşıldı - Wikipedia, 1. Şubat 2014'te ulaşıldı Meraklısına Stanford Microfluidics Foundry'den Michael Robles Çok Katmanlı Yumuşak Litografi işlemini anlatıyor. İngilizce.


Yaşam ve ölüm, insanlık kendini bildi bileli belki de en çok konuşulan ve yorumlanan iki konu oldu. Üzerine yazılan onbinlerce sayfalık edebiyat bir kenara, yaşam ve ölüm bilimin de anlayıp çözmeye çalıştığı en büyük sırlardan. Tek hücreli canlılarla başlayan hayat tahminen 3,6 milyar yıllık evrim sonucunda inanılmaz bir çeşitlilikle birlikte bugünkü haline ulaştı. Evrime paralel olarak, organizmaların yapıtaşları olan hücreler ve onların yaşam döngüleri de karmaşıklaştı. Canlılar dünyasının en yeni üyeleri olan ve içine dahil olduğumuz memeliler ise biyolojik açıdan en karmaşık yapıya sahiptir desek herhalde yanlış dememiş oluruz. Bununla birlikte, karmaşık canlıların büyük bir kısmı için yaşamın temel prensipleri basit ve sabit; canlılar doğar, büyür ve ölür. Mikro ölçekte hücrelerin, alışageldiğimiz makro ölçekte ise organizmanın ölümü doğadaki yaşam döngüsünün bir parçasıdır. Hücrelerin ve de genel olarak canlıların yaşam döngüsünde iç etmenler kadar dış etmenler de çok önemli bir rol oynuyor. İç etmenlere örnek olarak ebeveynlerden alınan genetik miras ve bunun ürünü olan hücre ve organizma yapısı verilebilir. Dış etmenler ise tahmin edeceğiniz gibi çevresel koşullar ve diğer canlılarla olan etkileşimlerdir. Son birkaç bin yıldır yaşam müsabakasında diğer memelilere ve birçok karmaşık canlıya kıyasla insanlar oldukça önde, en azından hızla ön sıralara doğru ilerliyorlar. Teknoloji ve tıbbın soluksuz ilerlemesiyle birçok hastalığın ya önü kesildi ya da tedavisi bulundu. Yaşam koşulları iyilestirildi ve en elverişsiz ortamlarda bile uygun yaşama koşulları oluşturuldu. Ortalama insan ömrü taş devrinde 30 civarında iken günümüzdeki dünya ortalaması 70'e merdiven dayadı . Gelişmiş ülkelerde bu rakam en az 10 yaş daha yüksek. 3 basamaklı yaşlar bile artık kulağa alışık geliyor. Haliyle dünya nüfusu da yerinde durmadı, katlanarak arttı ve hala artıyor. Bizim için değişen ve gelişen bu kadar şeye rağmen, yukarıda bahsettiğimiz yaşam döngüsü aralıksız işlemeye devam ediyor. Yani yaşlanma ve ölüm hala kaçınılmaz. İşin ilginç kısmı ise, bu süreçlerin insan hayatını etkileyen bu kadar faktöre rağmen nüfus ölçeğinde formüle edilebilen, kararlı istatistiksel davranışlar sergilemesi. Bu makalede size yakamızı bırakmayan işte bu matematiksel bağıntıdan bahsedeceğim. İnsanlar için yaşam kendi içinde ne kadar karmaşık da olsa, görünüşe göre gerçekler tek bir formüle kadar indirgenebiliyor. Veriler ve grafikler hakkında Makaledeki tahliller için 3 bölgeye ait nüfus verileri kullanıldı. Bunlar 2013 yılı Türkiye , 2009 yılı ABD ve 2010 yılı AB-16 ülkelerine* ait nüfus ve ölüm verileri. Herhangi bir yaş için, hayatta olan kişi sayısı H ve o yaşta ölen kişi sayısı Ö göz önüne alınarak aşağıdaki hesaplamalar yapıldı: -x yaşındaki insanlar için ölüm oranı: Ö / (Resim 1) -x yaşındaki insanlar için hayatta kalma oranı: H / (Resim 2) -x yaşındaki insanlar için 8 yıl öncesine kıyasla ölüm oranı: Ö / Ö(x-8) (Resim 3) Bu hesaplamalar kadın, erkek ve genel nüfus için tekrarlandı. Mevcut veriler Türkiye ve AB-16 için 84. yaşa kadarken, ABD için 120. yaşa kadar bulundu. Grafikler yazar tarafından Açık Bilim için hazırlandı. Gompertz ve çift üstel bağıntısı Resim 1'de belli bir yaştaki insanlar için ölüm oranları gösteriliyor. Mesela, 40 yaşındaki insanlar arasında ölüm oranı Türkiye nüfusu için binde bir civarında. Türkiye, AB-16 ve ABD nüfuslarındaki ölüm oranlarını birbirleriyle karşılaştırırsanız nüfusların çok benzer davranışlara sahip olduklarını görürsünüz: -Doğumdan 12. yaşa kadar azalan bir ölüm oranı var. Burada bebek ve çocuk ölümlerindeki göreceli sıklık ortada. Tahminen çocukların halen gelişmekte olan bağışıklık sistemleri burada baş rolü oynuyor. -Ortalama 25. yaştan sonra ivmeli bir şekilde artan bir ölüm oranı var. Bu oran 60. yaşa kadar %1'i geçmiyor. ABD verilerinden gördüğümüz gibi 90 yaş civarında ivmede bir yumuşama söz konusu. -İncelenen üç nüfusta da erkeklerdeki ölüm oranı kadınlardaki ölüm oranından daha yüksek, ortalama olarak 2 kat. ABD nüfus verilerine göre ancak 100 yaşından sonra erkekler ve kadınlar arasındaki bu fark ortadan kalkmış. -ABD'ye ait grafik gösteriyor ki, 120 yaşına gelmiş bir kişinin sonraki yıl içinde ölme ihtimali %90'dan fazla. Ölüm oranı ve hayatta kalma oranı birbirini tamamlayan iki rakam olduğuna göre durumu bir de tersten inceleyelim. İnternette okuduğum bir popüler bilim makalesinde, nüfus bazında hayatta kalma olasılığının yaşa bağlı olarak kurallı bir şekilde azaldığı yazıyordu . Daha detaylı anlatmak gerekirse, 1825 yılında İngiliz matematikçi Benjamin Gompertz'in geliştirdiği bir demografik model ile belli bir yaştaki insanın hayatta kalma olasılığı gayet yüksek bir başarıyla hesaplanabiliyor : Burada P , x yaşındaki insanlar için hayatta kalma olasılığını ve e meşhur Euler sayısını (2,71828...) temsil ediyor. Denklemin değişebilen parametreleri ise a, b ve c. 25 rakamı ise bu denklemin 25 yaşından itibaren geçerli olduğunu söylüyor. Sebebi ise yukarıda belirttiğimiz gibi, insan nüfusunun 25 yaşından itibaren bu kararlı davranışı sergilemesi. Resim 2'deki grafiklerde belli bir yaştaki insanlar için hayatta kalma oranları gösteriliyor. Bu grafiklerdeki veriler, yukarıda verdiğim Gompertz bağıntısıyla oldukça güzel örtüşüyor.** Buradaki en önemli nokta Gompertz denkleminin çift üstel bir bağıntıdan oluşması. Sıradan bir üstel bağıntıya kıyasla çok daha hızlı azalan değerlere sahip bu denklem sadece yaşlanan nüfus davranışını değil, insanların ulaşabileceği azami ömrü de oldukça mantıklı bir çerçevede tahmin ediyor. Şöyle ki, eğer Gompertz bağıntısı yerine tek üstel bağıntı içeren bir model kullansaydık, modele göre 300 yaşını geçen insanlar görmemiz gerekirdi . Kayıtlara geçmiş en yaşlı insan ise 1997 yılında 122 yaşında ölen Jeanne Calment . Gompertz'in modeliyle bir hesaplama yaparsak 122 yaşında birinin Türkiye'deyse %0,01, AB-16 bölgesindeyse %1,5, ABD'de ise %5,5 olasılıkla o yıl hayatta kalabileceğini buluruz.*** 8 yıl sonra Yaşla birlikte katlanarak artan ölüm oranını karşılaştırmalı incelersek Resim 3'deki gibi bir tabloyla karşılaşıyoruz. Burada, belli bir yaştaki insanlar için ölüm oranı, kendilerinden 8 yaş daha genç insanlara ait ölüm oranıyla kıyaslanıyor (mesela 30 yaşındaki ölüm oranı / 22 yaşındaki ölüm oranı). Dolayısıyla grafik ancak 8. yaşta başlıyor. İlk farkedilen şey AB-16 ve ABD nüfusları için 20 yaş civarındaki sert tepe noktası. ABD nüfusunda 20 yaşındaki ölüm olanı 12 yaşındakine kıyasla erkekler için 10, kadınlar içinse 4 kat daha fazla. Peki niye bu kadar yüksek bir artış var veya niye kadın ve erkeklerin durumu bu kadar farklı gibisinden sorular aklımıza geliyor olabilir. Oldukça göze batan bu durum için açıklama yapmaktan özellikle kaçınıyorum, çünkü bu ayrıca araştırma gerektiren bir yazı konusu. Şu noktada unutulmaması gereken şey ölüm oranı değerlerine tek tek değil, birbirlerine oranlayarak bakıyor olmamız. Aslında bellı bir yaştaki ölüm oranı 60 yaşından önce %1'e ulaşmıyor bile. İlginç bir durum ise Türkiye nüfusuna ait verilerde böyle bir tepe noktasının yer almaması. 20 yaş civarındaki tepe noktasını bir kenara bırakırsak, 30 yaşından itibaren orantısal ölüm oranı her nüfus için oldukça kararlı bir tablo sergiliyor. Bir başka deyişle, yaşa bağlı ölüm oranı 30 yaşından itibaren neredeyse her 8 yılda bir ikiye katlanıyor. Üstelik kadın ve erkek nüfus arasındaki fark da yok denecek kadar azalıyor. Peki neden 8 yıl? Bu soruya cevap vermek oldukça zor. Öne sürülen modellerden birisi vücudun gittikçe zayıflayan bağışıklık sistemi üzerine kurulu . Bu modele göre, yaşla birlikte doğrusal olarak zayıflayan bir bağışıklık sistemi yüzünden vücudun hayatta kalma mücadelesini kaybetme riski üstel olarak artıyor. Tabi burada iç etmenler kadar dış etmenler de büyük bir rol oynuyor. Bir veya iki asır öncesine ait nüfus verileri incelenebilseydi, belli bir yaştaki ölüm oranının belki 8 yerine 6 yılda bir ikiye katlandığını görecektik. Çünkü bundan 100 ya da 200 yıl önceki yaşam koşullarının şu andakinden daha elverişsiz olduğu aşikar. O zaman, ilerleyen tıp ve yaşam standartları ile gelecekte bu rakam belki 8 değil de 10 olabilir. Tabii bunların hepsi tahmin. Kesin olan bir şey var ki, biyolojik saatimiz her durumda hızlanarak çalışmaya devam ediyor. Sonuç Gördüğünüz gibi insan nüfusu yaşlanma ve ölüm konusunda dünyanın farklı yerlerinde bile olsa oldukça benzer davranışlar sergiliyor. Ölüm olasılığının yaşla birlikte ivmelenerek arttığı ve 120 yaş civarının azami sınır olduğu bu senaryoyu üstelik tek bir formüle dökebiliyoruz. İşin teorik yanı bir tarafa, tabii ki bazı fiziksel, daha doğrusu biyolojik temeller bu sonuçları doğurmak zorunda. Yazının başında evrimle birlikte canlıların biyolojik açıdan gelişip karmaşıklaştığından bahsettik. Görünüşe göre bu sürecin sonuçlarından birisi de canlıların yaşlanıp ölmesi. Evrimin devamlılığı ve canlıların kendilerini geliştirebilmesi için de aslında bu durum oldukça önemli. Bizim için kabul etmesi ne kadar güç de olsa, hücrelerimiz sonsuza kadar yaşamaya veya bölünmeye programlı değil. Mesela, hücre bölünmesinde anahtar rol oynayan telomer denen ipçikler her hücre bölünmesi sonrasında biraz daha kısalıyor. Hayflick sınırı olarak tanımlanan, 40-60 bölünme sonrasında ise hücrelerimiz daha fazla bölünemez, dolayısıyla vücudumuz da kendini yenileyemez hale geliyor . Bizim için durum buyken, doğada yaşlanmayan daha doğrusu yaşlandıkça ölüme yaklaşmayan canlılar da var . Kimbilir, belki bu canlılar bize daimi gençliğin sırrını gösterebilir. Bu sırrı gerçekten kullanabilir miyiz ve yerküre ölümsüz bir insan nüfusunu kaldırabilir mi bu da başka bir makalenin konusu. *AB-16 ülkeleri: Almanya, Avusturya, Belçika, Finlandiya, Fransa, Hollanda, İrlanda, İspanya, İtalya, Güney Kıbrıs Rum Yönetimi, Lüksemburg, Malta, Portekiz, Slovenya ve Yunanistan. **Resim 2'deki veriler için hesaplanan denklemlerin parametreleri ve hata payları. Denklemler 25-80 yaş arası için geçerlidir. (R2: Denklemin doğruluğunun ölçüsü) | Türkiye | AB-16 | ABD | a | 0,9995 0,00093 | 0,9993 0,00013 | 0,9992 0,00008 | b | -1,275 x 10-4 5,700 x 10-5 | -1,205 x 10-4 1,360 x 10-5 | -2,756 x 10-4 1,156 x 10-5 | c | 0,1155 0,00831 | 0,1079 0,00210 | 0,0955 0,00078 | R2 | %94,3 | %99,6 | %99,9 *** Tabloda yer alan, bölgelere ait parametre setlerini kullanıp, Gompertz denklemine x=122 değerini verirseniz bu sonuçları bulursunuz. Unutulmaması gereken, bu parametre setlerinin 25-80 yaş aralığı için hesaplanmış olması. 122 yaş tanım dışı olduğundan hesaplanan değerdeki hata payı daha yüksek olacaktır.


Günümüzde insanoğlu hastalıklarla mücadelesini genetik platformda sürdürüyor. En yaygın, başımızı en çok derde sokan hastalıkların genetik temellerini anlamaya çalışıyoruz. Bu çalışmalar kaçınılmaz olarak çok sayıda uygun biyolojik örneğe ihtiyaç duyuyor. İşte tam da bu noktada bu yükü biyobankalar sırtlanıyor. Bildiğiniz bankaları unutun. Burada düşük faizli ihtiyaç kredileri yok. Yaşamın ta kendisi var. Ortaya çıkma sebebinden de anlaşılacağı gibi biyobankalar, biyolojik örneklerin korunması ve gelecekte ihtiyaç duyulduğunda kullanılması için uzun süreler depolandığı birimlerdir. Bu basit tanıma bakarak evlerimizdeki buzdolaplarını birer biyobanka olarak görebiliriz ancak Ekonomik Kalkınma ve İşbirliği Örgütü bir biyobankayı şöyle tanımlar: Bir popülasyona veya belirli bir hastalığa özel olarak düzenli bir sistem çerçevesinde toplanmış biyolojik örnekler ve bunlarla ilişkili veri ve bilgileri kapsayan birim. Her bir örnekle ilişkili veriler ve bilgiler, en az örnekler kadar önemlidir. Bunlar örneklerin kimlik bilgileri gibi düşünülebilir. Örnek kime ait, ne zaman alındı, yaşı, cinsiyeti, yaşam şartları, ekonomik durumu, örnek hangi işlemlerden geçti, nerelerde kullanıldı, hangi analizler yapıldı gibi bir çok bilgi, etik kurallar dahilinde örnekler ile birlikte saklanır. Öte yandan nesli tükenmekte olan veya gelecekte nesli tehlikeye düşebilecek canlıların DNA'ları ya da bitkilerin tohumları da özel biyobankalarda saklanmaktadır. İngiltere'de 300.000'den fazla tohumu insanlık namına saklayan Millenium Seedbank ve ülkemiz hayvan popülasyonunu korumayı amaçlayan Türkhaygen projesi kapsamında oluşturulan DNA bankası koruma amaçlı bankalara örnektir. DNA bankası demişken... Adından da anlaşılacağı gibi DNA bankası, biyolojik örneklerden elde edilmiş DNA'ların veya DNA elde edilebilir durumda tutulan hücrelerin depolandığı birimlerdir. Genetik odaklı araştırmaların sıklıkla ihtiyaç duyduğu DNA örnekleri bu birimlerde çoğaltılarak/kopyalanarak saklanır. Böylece tekrar tekrar örnek toplanması gerekmez ve aynı DNA dizilimi üzerinde birden fazla araştırma aynı anda yapılabilir. Ayrıca güvenlik nedeniyle örnekler ve kopyaları imkanlar dahilinde ayrı dolaplarda tutulur. DNA örnekleri uzun vadeli çalışmalarda -80 C sıcaklıkta derin dondurucularda saklanır. Üzerinde çalışılmakta olan veya sıkça kullanılan örnekler ise -20 C ile +4 C arasında saklanır. Türkiye'de hastalığa özel kurulan ilk biyobanka, Hacettepe Üniversitesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı bünyesindeki DNA/Hücre Bankası'dır ve Ocak 2011 verilerine göre kalıtsal hastalıklardan etkilenmiş 5500 aileden tıbbi araştırmalarda kullanılmak üzere 21.100 DNA ve bunun yanı sıra 1200 doku/hücre örneği toplamıştır. Bu sayı size yüksek geldiyse bir de şuna bakın: 2008 yılında yayınlanan bir makaleye göre Amerika'da halihazırda 270 milyon doku örneği depolanmış ve bu sayı yılda 20 milyon gibi muazzam bir hızla artmaktadır. Elbette bu rakamların herkese getirisi var. Örneğin, Genecards ya da OMIM gibi herkesçe erişilebilir çevrimiçi genom veritabanları bu biyobankaların hizmet ettiği çalışmalar sayesinde oluşturulabiliyor. Hastalıkları yenmek için çalışan araştırmacıların yanı sıra DNA'ların mesleki olarak büyük öneme sahip olduğu adli kurumlar da bu bankalardan pay almaktadır. Adli ekiplerce olay yerinden toplanan dokulardan elde edilen DNA'lar, zanlıların tespit edilmesinde büyük öneme sahip. Nitekim bulunan DNA'lar kime ait olduğu bilinen başka DNA'lar ile karşılaştırılmadıkça kimlik tespitinde bir anlam ifade etmiyor. Bu nedenle ne kadar fazla kayıt altında tutulan DNA varsa zanlıların tespiti o kadar mümkün oluyor. Bu amaçla daha önce bir suça karışmış kişilerden örnek toplanacağı gibi İngiltere ve Fransa'da Ulusal DNA Bankaları da adli kurumlara kapılarını açabiliyor. Ülkemizde ise Adalet Bakanlığı tarafından 2006 yılında hazırlanan Türkiye Milli DNA Veri Bankası'nın kurulmasına yönelik tasarı halen etik ve hukuksal olarak tartışılmaktadır. Öte yandan 2007 yılında 12 soruluk bir ankete katılan 320 kişinin 310'u (%97) DNA bankalarının kurulmasını suçla mücadelede etkin bir yöntem olarak gördüğünü belirmiştir. Adli Tıp Dergisi'nde yayınlanan Adli DNA Bankalarına Toplumun Yaklaşımı adlı yazıda anketin ayrıntılarına ulaşabilirsiniz. Kök hücreleri olmazsa olmaz Kök hücreleri temelde ham hücrelerdir. Son yıllarda üzerine yoğunlaşılan bu hücreler, sınırsız bölünebilme, yenilenebilme özelliklerinin yanı sıra organ ve dokulara dönüşebilirler. Bu nedenle doku kaybına bağlı hastalıkların tedavisinde veya eksik biyolojik yapıların yerine konması çalışmalarında ümit vaat ederler. Bu nedenle kök hücreleri, biyobankalarda depolanan önemli biyolojik yapılardandır. İngiltere Kök Hücre Bankası bu tür bankalara örnektir. İlik odaklı hastalıklarda da aslında temel aktörler kök hücrelerdir. Eksik yapıların yerine konmasında başkalaşma özellikleriyle rol oynarlar. Bu nedenle kemik iliği bankaları günümüzde hayati bir öneme sahiptir. Biyobankaların kuruluş amaçlarından bir diğeri de, buradan anlaşılacağı gibi insanlığın tedavi ihtiyaçlarını karşılamaktır. Bu amaçla kan, kıkırdak, göz korneası, embriyo, ilik ve çeşitli organlar da depolanır. Üçüncü şahıslar, mahremiyet, onam ve etik Biyobankaların da başı üçüncü şahıslar, ayrımcılık, hak ihlalleri gibi dertleri var. Bu nedenle örnek toplanmasında ve depolanmasında her şeyin açık ancak bir o kadar da gizlilik içinde yürütülmesi gerekir. Biyobankaların öncelikle örnek verecek gönüllülere karşı bir takım sorumlulukları vardır. Kişilerin onamı ile bağımsız karar vermesi gerekmektedir. Bu durum adli şartlarda dahi zorunludur. Ancak test için kişinin rızasıyla alınan örnekler de laboratuvarlarda saklanmaktadır, bu her ne kadar biyobankalama değilse de bu durumun etik yönü tartışılmaktadır. Bu nedenle biyobankalarda gönüllülere verecekleri örnekler ile ne yapılacağı, ne kadar süre saklanacağı ve üçüncü şahısların eline geçmemesi için ne şartlarda korunacağı açıkça belirtilmelidir. Bu kapsamda anonimleştirme kime ait olduğu bilinen örneklerin araştırmalar sırasında kimliksiz hale getirilmesidir. Öte yandan örneklerin farklı amaçlarla kullanılmayacağının güveninin yanı sıra istendiği zaman cayma hakkının sağlanması da gereklidir. Bugün biyobankalarla ilgili skandallar pek rastlanır durumlar değil. Ancak genetik teknolojilerindeki gelişim ile bu teknolojilerin her geçen gün ucuzlaması ve kötü amaçlı şahış ve kurumların eline geçme ihtimalinin artması kaçınılmazdır. Bu nedenle tedbiri elden bırakmamak gerekir. KAYNAKLAR - http://www.tibbibiyoloji.hacettepe.edu.tr/DNA_Hucrebankasi.shtml - Ethical, Legal, and Social Implications of Biobanks for Genetics, S. Haga; L. Beskow. (2008). - http://en.wikipedia.org/wiki/Biobank - Biyobankalar ve Etik, Prof. Dr. Meral Özgüç & Uz. Bio. Ayşe Yüzbaşıoğlu. İKU 2009, Sayı 22. - Biyobankalar, G. Akay; H. Karabulut; A. Tükün. Bilim ve Teknik; Ocak 2012 - http://www.ucl.ac.uk/biobank - Adli DNA Bankalarına Toplumun Yaklaşımı, Dr. Ayşim Tuğ. Adli Tıp Dergisi 2007; 21(2)


Bu ay size tek bir kare içerisinde birçok bulutsu getirdim. Avcı Takımyıldızı'ndaki avcının kemeri ve kılıcını içeren bu fotoğrafta 22 tane ilginç gök cismi var. En belli başlı 4 tanesini soldan sayarsak: - Alev bulutsusu (NGC 2024) - Atbaşı bulutsusu (Barnard 33) - Koşan Adam bulutsusu (NGC 1973, NGC 1975 ve NGC 1977) - Avcı bulutsusu (M42 veya NGC 1976) Bu bulutsuların dördü de dünyamıza 1500 ışık yılı uzaklıktadır ve avcı bulutsusu (M42) Dünya'ya en yakın yıldız oluşum bölgesidir. Aslında bu bulutsular gökyüzünde oldukça büyük bir bölümü kaplar (bu resme 60 tane Ay sığabilir) ve parlak bulutsuların araları da daha silik görünen gaz ve toz ile doludur. Fotoğrafın Photoshop ile doğru ölçekte Ay ekleyip yıldızları da sildiğim aşağıdaki şekli, hem gaz ve toz bulutlarını daha iyi gösteriyor, hem de bulutsu sisteminin görünür büyüklüğü hakkında daha iyi bir fikir veriyor. Bu fotoğrafı havanın açık olduğu bir aralık gecesinde, şehir ışıklarından uzakta deniz kenarında bir yerde çektim. Eğer bu fotoğrafı bir teleskop ile çektiğimi düşünüyorsanız yanılıyorsunuz; bu fotoğraf tamamı sırt çantama sığabilen görece küçük ve hafif ekipmanlarla çekildi. Standard bir üç ayak üzerinde normal bir dijital fotoğraf makinası ve doğa fotoğraflarında sık kullanılan standart bir 300 mm'lik tele-objektif kullandım. Kullandığım ekipmanlardan sadece bir tanesi tipik değildi: O da uzun pozlama sırasında kamerayı Dünya ile aynı açısal hızda ancak tersi yönde çeviren küçük bir takip kafası . Bu cihaz sayesinde yeterince ışık toplamak için uzun tuttuğum pozlama sırasında yıldızların arkasında uzun kuyruklar oluşmasını önlemiş oldum. Bu tek kare fotoğrafı oluşturmak için değişik ISO ayarlarında her biri 30 saniye pozlanan toplam 73 tane fotoğraf çektim, sonra bunları istatistik yöntemlerle birleştirerek hem görüntüdeki parazit miktarını azalttım hem de daha geniş bir dinamik aralık elde ederek tek resim içinde çok parlak ve çok soluk bölgeleri aynı anda gösterebildim. Fotoğraf künyesi - Fotoğrafı çeken: Cüneyt Özdaş - Kamera: Canon EOS 6D - Lens: Canon EF 300mm f/4 USM L + Canon Extender EF 1.4x - Takip Kafası: Vixen Polarie Star Tracker - Odak uzaklığı: 300mm (Efektif 420mm) - Diyafram: f/4.0 (Efektif f/5.6) - Poz Süresi: 51 x 30 saniye (@ISO 3200) + 22 x 30 saniye (@ISO 12800) - ISO: 3200 ve 12800 - Yazılımlar: Deep Sky Stacker, Adobe Lightroom, Adobe Photoshop - Yer: Mendocino, Kaliforniya, USA


Disiplinler giderek daha mı önemsiz hale geliyorlar? Bence öyle. Bugünlerde üniversiteler, bilginin inşasında disiplin merkezli sıkı bir işleyişi giderek terk etmeye başladılar. Geçmişte de akademik yapılarını organize etmede farklı farklı yollar deneyen bir takım üniversiteler oldu. Mesela bunlardan birisi İngiltere'deki Sussex Üniversitesi. Bir ara teşkilatlanmasını Çalışma Okulları olarak düzenleyen üniversitede öğrenciler disiplinlerarası öğrenim ortamından epey fayda sağladılar. Yine ABD'deki Arizona Eyalet Üniversitesi de lisans programlarını benzer şekilde düzenleme yoluna gitmeyi tercih edenlerden oldu. Ancak bu tip bariz bir ortaya karışık uygulamanın üniversitelerce hala çok seyrek tercih edildiğini söyleyebiliriz. Disiplinlerarası çalışmanın önemini anlamakla birlikte pek çok üniversite bu iki örnekten biraz daha farklı yollar tercih ediyor ve keskin çizgilerle çizilmiş sınırlardan biraz daha akışkan ve gevşek sınırlara geçiş gösteriyorlar. Görünen o ki bu iş beş şekilde gerçekleşiyor: Bunlardan birincisi yavaş ancak disiplinlerarası anlayışa oldukça kesin bir kayma şekli: Teşvik. İngiltere'deki Research Council UK lisans üstü öğrenimde bu tip çalışmaları öncelikli çalışmalar hale getirmek yönünde adımlar attı. Pek çok doktora derecesi sağlayan kuruluş disiplinlerarası takımlar oluşturmaya gayret etti ve Research Council UK'ye bağlı araştırma konseyleri de burs ve teşviklerde disiplinlerarası çalışmalara öncelik verdi. İkinci bir gerçekleşme şekli de iklim değişiklikleri gibi küresel problemlerin çözümüne yönelik öncelikli araştırma programlarının yaygınlık kazanması . Mesela University College London bu alanda İngiltere'nin öncüsü oldu ve onun ardından bugün pek çok araştırma yoğun İngiliz üniversiteleri aynı yolu tercih ettiler. Bir diğeri ise yaşambilimleri, gen bilimi ve malzeme bilimi gibi, pek çok disiplinin alanına giren, henüz olgunlaşmamış ortak çalışma sahalarını geliştirmek. Üniversiteler bu tip alanları özellikle bir prestij aracı olarak kullanmak üzere bünyelerine katmak istiyorlar. Bir de yeni alt disiplinler var ki geleceğin disiplinleri olarak da nitelendiriliyorlar-. Mesela The New York Times'tan Nicholas Christakis'in kışkırtıcı makalesinde belirttiği ve diğerlerinden olumlu yönde ayrı tuttuğu davranışsal ekonomi veya evrimsel psikoloji gibi disiplinler bunlar arasında . Christakis'in bu makalesiyle sosyal bilimcileri gereğinden fazla zorladığını düşünüyor olsam da bence sosyal bilimlerin ölümcül öneme haiz olduğu iddiasının geçerli olması için doğal bir neden olmadığı ve artık dükkan açmak için iyi bir yer olmadığı konularında haklı. Son olarak, akademinin tüm alanlarını değiştirecek bilgece bir sorgulamaya girişmek... Özellikle de sosyal bilimlerde; zira günümüzde eriştiğimiz büyük verileri analiz etme kabiliyetlerimiz sayesindeölçülebilirlik anlamında ikinci bir devrim orada gerçekleşiyor. Kesin konuşmak için henüz erken ama dünya sayılarla açıkça açıklanabilir hale geldikçe bir sosyal bilimcinin kelimelerle dolu alet kutusunun yerini bu sayıların almaya başladığını söyleyebiliriz. Bu bağlamda sayısal insan da başka bir alternatifi oluşturabilir. Elbette mevcut disiplinler var olmaya devam edecekler; ama en azından daha geçirgen ve mutasyona uğramaya daha yatkın olarak. Bu iddia iyi de bu hep böyleydi şeklinde eleştirilebilir, ancak değişimin hızının giderek arttığını ve artacağını söyleyebilirim, zira İngiltere'de pek çok çalışma için sık sık farklı alanlardan uzmanlar tutuluyor. Görünen o ki sadece güçlü epistemik biçimlere sahip birkaç profesyonel disiplin keskin sınırlar içerisinde kalabiliyorlar. Yani ilginç zamanlardayız; gerçekten de çeşitli olasılıklar üretiyorlar ve bu olasılıklar geleceğe bakıp tadını çıkarabileceğimiz cinsten. Haydi bakalım... ÇEVİRİ Nigel Thrift, Why Disciplines Are Becoming Less Important http://chronicle.com/blogs/worldwise/why-disciplines-are-becoming-less-important/32701 Kapak Resmi: jancisek.com


Saygıdeğer Ekselansları, Avrupalı beyleri, insanları ve yetkilileri, Yolculuğumuzun amacını ve Afrika'nın çocukları ve genç insanları olarak çektiğimiz acıları size bu mektupla aktarmaktan büyük onur duyarız. Ancak her şeyden önce size hayatın en nefis, en büyüleyici ve en saygıdeğer selamlarını sunarız. Bizim desteğimiz ve yardımcımız olun. Sizler biz Afrikalılar için biraz refah isteyebileceğimiz kimselersiniz. Size kıtanıza, insanlarınıza, özellikle tüm ömür boyu sevgi duyduğunuz çocuklarınız adına yalvarıyoruz. Kıtanızı en güzel ve en hayranlık duyulacak hale getiren zenginlik, kabiliyet ve iyi deneyimleri size sunan Tanrı adına yalvarıyoruz. ... Problemlerimiz ise savaş, hastalık ve kıtlık vb. şeyler. Özellikle Gine'de olmak üzere, Afrika'da çok fazla okul olsa da hiç eğitim ya da öğretim yok. Sadece özel okullarda eğitim var ancak o da ciddi miktarda para gerektiriyor. Bizlerin aileleri ise fakir ve paraya ancak bizi beslemek için ihtiyaçları var. Buna ilave olarak, futbol, basketbol ya da tenis oynayabileceğimiz bir spor okulu da yok. ... İşte bu yüzden hayatımızı riske atıyor ve kendimizi kurban ediyoruz, çünkü Afrika'da da acı çekiyoruz ve sizin Afrika'daki yoksulluğu ve savaşı sonlandırmanıza ihtiyaç duyuyoruz. Sizin gibi nasıl olunur öğrenmek istiyoruz ve sizden bunu öğretmenizi rica ediyoruz. 1999 yılının bir Temmuz ayında Gine'den Belçika'ya giden bir uçağın iniş takımına saklanarak hayatlarını feda eden iki Gineli çocuğun üzerlerinden çıkan mektuptan. Azgelişmişlik konusu, nedenleri, doğası ve geleceği ile sosyal bilimin en kallavi konularından birisidir. Mahalle kahvesindeki basit bir muhabbetten Birleşmiş Milletler raporlarına, okulda sıra sohbetlerinden uluslar arası kongre ve sempozyumlara kadar çeşitli platformlarda kendine geniş bir yer bulur. Nasıl gelişiriz? sorusunu her kesimden her türlü insan kendine sormuş ve kendince yanıtlara sahip olmuştur; pek çok kimse ülkeyi kurtarma formüllerine girişmiştir. Ancak, bu yazıda konumuz azgelişmişlik değil... Giderek daha çok kaynakta karşıma çıkmaya başlayan bir konuyu benim de hayretle öğrenmem üzerine bunu okurlarla paylaşmak istedim: Dünya'ya gelişmişlik gözlüğüyle bakmanın bir örneği ve dünyadaki bozuk terazinin siyasi ve sosyal hayata yansıyan bir örneği olduğu öne sürülen bir harita numarası: Merkatör Projeksiyonu. Gelişmiş azgelişmiş karşıtlığının kültürel hayatımızdaki yansımaları sandığımızdan fazladır. Her şeyden önce tartışmalı bir kavram olan gelişmişlik sıfatı bunun otomatik bir örneğidir ve batının gelişmişlik standartlarına göre bir değerlendirmeye dayanmaktadır. Örnekler çoğaltılabilir. Mesela melezliğin değerlendirilmesi: Bir siyah bir de beyaz insandan dünyaya gelmiş bir yavru melez olarak adlandırılır. O gerçekten de biyolojik olarak bir melezdir; hem beyaz hem de beyaz olmayan ebeveyninden eşit miktarda kromozom almıştır ancak hem resmiyette hem de algımızda beyaz ırka değil, beyaz olmayan ırka dahil edilir. Başka bir deyişle ariliği bozulduğu için o yavru asla beyaz olarak değerlendirilmez. Bu biyolojik değil, tamamen kültürel bir değerlendirme ve gelişmişlik ve azgelişmişliğin ortaya koyduğu, bizlere öğrettiği bir algıdır. Yazımızın konusunu oluşturan ve bugün hala yaygınlıkla kullanılan Dünya Haritası'nın temel aldığı Merkatör Projeksiyonu da bize öğretilen yansımalardan sadece birisidir; üstelik çok somut ve fiziksel olarak. Eğer Dünya Haritası ile ilgili sorunun ne olabileceği konusunda en ufak bir fikriniz yoksa sizi gerçekle şu sık kullanılan örnekle birlikte tanıştırayım. Merkatör İzdüşümü / Mercator Projeksiyonu Yukarıda görmeye her zaman aşina olduğumuz Dünya haritası var. Mesela Kuzey Avrupa'daki Grönland adasına bir bakın. Grönland'ın yüzölçümü 2 milyon kilometrekare'den biraz fazladır. Bir de Afrika kıtasına bakın. Afrika Kıtası'nın yüz ölçümü ise hemen hemen 30 milyon kilometrekaredir. Yani Afrika kıtası Grönland'ın aşağı yukarı 15 katıdır ama hepimizin çocukluğundan bu yana bakmaya aşina olduğu haritalarda ikisi de neredeyse aynı boyutta görünmektedir. İzdüşüme adını veren Felemenk Haritabilimci Gerardus Mercator, bu haritayı 1569'da hazırladı. Haritanın önemli ve popüler olmasının arkasında gemicilik açısından oldukça kullanışlı olması var: Kerte hattını esas alması. Kerte hattı, Dünya üzerindeki tüm meridyenleri aynı açıyla kesen bir eğridir ve gemiciler rota hesaplarında kerte hattını esas alırlar. Mercator projeksiyonu Dünya'yı kerte hatlarını birbirine paralel düz çizgiler olarak gösterecek şekilde kutuplara doğru artacak şekilde germiştir ve bu da gemicilere böyle bir haritaya göre hareket ettiklerinde Dünya'nın dönüşünden kaynaklanan hata paylarını minimize etmelerini sağlar. Başka bir deyişle, gideceğiniz yerin Mercator haritasına göre bulunduğu açıyı belirlerseniz, pusulayı hiç değiştirmeden sadece o yönde takip etmeniz yeterli olur. Dünya o sırada dönüyor ve siz aslında gerçekte düz bir rotadan sapıyor olsanız da, Mercator haritası bu sapmaları çoktan hesaba katmış olacaktır (Meraklısına Mercator haritalarının orjinalleri: Harita 1, Harita 2 ve Harita 3). Haritanın nasıl göründüğünü tarif etmek istersek kabaca Dünya'nın bir silindir üzerine yapıştırılıp o silindir üzerinde boşluk kalmayacak şekilde gerildiğini söyleyebiliriz. Bunu basitça anlatan güzel bir video aşağıda yer almaktadır: . Şu ikinci videonun ise eğip-bükmenin boyutlarını anlatması açısından tam aradığımız video olduğunu söyleyebiliriz: . Bu videolardan da açıkça görüleceği üzere, germeye gerek olmayan bölge ekvatordur ve sadece ekvatordaki tek bir çizgi eğilip bükülmeden, aslına uygun olarak gösterebilmektedir. Haritanın kalan her yeri, ekvatordan uzaklaştıkça hem enlemesine, hem de boylamasına daha çok bozulmaktadır. Doğal olarak Antartika kıtası kıtalar arasında büyüklükte beşinci olmasına karşın bu haritayla birlikte birinciliğe zıplamakta, Grönland Afrika kadar olmakta, Kuzey Avrupa ülkeleri ekvatordaki ülkeleri toprak miktarları bakımından sollamaktadır. Ekvatoru esas kabul edersek kutuplara çıktıkça gerçekleşmiş olan manipülasyon aşağıdaki boyutlarda olmaktadır: Şeytan bunun neresinde? Açıkçası Dünya'yı düz bir zeminde göstermek isteyen yani 2 boyutlu olan hiçbir izdüşümün Dünya'nın gerçek durumunu birebir yansıtması mümkün değildir. Gerardus Mercator'ün de bu haritayı hazırlarken bu tip bir izdüşüm kullanmasında kerte hattını esas alarak rota hesaplama işlemlerinde vakit kazanmaktan başka bir amacı olduğu söylenemez. Ancak 500 yıldır bu haritanın zaman zaman siyasi amaçlarla kullanılageldiği iddia edilmektedir. En azından hala bu haritanın kullanımında ısrarcı olmanın... Her şeyden önce bugün bildiğimiz pek çok harita Avrupa'yı merkeze almaktadır. Hakikaten de, Dünya küreseldir ve merkez olarak Avrupa'yı seçmenin sağladığı özel bir avantaj yoktur. Lakin ilk coğrafi keşiflerin avrupalılarca yapıldığı ve ilk Dünya haritasının avrupalılar tarafından çizildiği düşünülürse Avrupa'nın merkezde yer alması gayet normal karşılanabilir. Fakat sömürgeler çağında bu entosantrik -yani bir etnik kökeni daha ön planda veya merkezde tutan durumun- birilerinin işine yaramadığı söylenemez: Örneğin Güneş'in batmadığı imparatorluk söylemlerinin meşhur olduğu dönemlerde İngiliz üretimi Dünya haritaları başka alternatifleri olmasına karşın Mercator izdüşümünden asla vazgeçmemişlerdir. İngiltere'yi ve dominyonları olan Kanada ile Avustralya'yı olduğundan daha büyük gösteren, buna keza ekvatora yakın olan İngiliz sömürgelerini gerçeğine uygun -yani görece daha küçük- resmeden, İngiltere'yi de Dünya'nın tam merkezine koyan Mercator haritaları İngiltere'nin sömürge politikalarının ve yaratmak istediği algının görsel coğrafi zeminini oluşturuyordu. Bu yüzden başta İngiltere olmak üzere gelişmiş sömürgeci ülkeler, Mercator projeksiyonundan hiç vazgeçmemiş ve eğitim politikalarına da kolaylıkla müdahale edebildiği azgelişmiş ülkelere bu haritadan bol bol dağıtmışlardır. Tüm sosyalbilimciler bu konuda aynı şeyi düşünmüyor. Kerte Hattı ve Harita Savaşları adlı kitabın yazarı Mark Monmonier Mercator projeksiyonunun emperyalizmin bir simgesi haline dönüştüğünü kabul etmekle beraber bir haritanın algı yönetiminde ya da emperyalizmin amaçlarına ulaşmasında abartıldığı kadar etkili olduğunu düşünmüyor. Dahası, Mercator'ın alternatifi Peters projeksiyonunun adaleti nasıl sağlayacağının da sorgulanması gerektiğini düşünüyor. Biz biraz daha eleştirel olalım ve şunu da söyleyelim: Monmonier'in bakışı yine de bir miktar gelişmişlik gözlüğündan bakmak olarak değerlendirilebilir; çünkü gelişmiş ülkelerde sıradan vatandaşların haritaları pek taktığı söylenemez; ama azgelişmiş ülkelerde bu olabilir. Her şeyden önce endüstri devrimini gerçekleştirmiş Avrupa ülkelerinin karşısında hala tarım toplumu olarak adlandırabileceğimiz toplumlar vardı ve bu toplumların toprak miktarını önemli bir parametre olarak algılama durumları olduğunu gözden kaçırmayalım. Ayrıca haritalar azgelişmişlik içerisinde kendilerine çok daha derin anlamlar bulabilirler: Sözgelimi Türkiye'de bizler Afrika ülkelerini sınırları cetvelle çizilmiş şeklinde telaffuz ettiğimiz bir metaforla aşağılama eğiliminde bir sosyal öğrenmeye maruz kalıyoruz. Bunun da açılımı söyledir: Afrika ülkeleri sınırlarını savaşarak kazanmamışlardır ve sömürge ülkeleri masa başında belirlemiştir. Bu yüzden de cetvelle çizilmiş şekilde düzdürler Tıklayarak görebilirsiniz). Üç kıtada toprağı olan, yükselme devrini tamamlamış bir Osmanlı İmparatorluğu haritasına bakıp Dünya'nın kaçta kaçını fethettiğini hesaplama girişimleri de harita-algı ilişkisine iyi bir örnek teşkil edebilir. Bu haritaların muhafazakar milliyetçi ideolojiye sahip kimselerin duvarlarını süslediğine şahit olmuşumdur. Peki, başka alternatif yok mu? Var... Elbette var. Mercator projeksiyonuna en büyük rakip daha çok sadece Peters adıyla anılan Gall-Peters projeksiyonudur ve bariz bir şekilde yok sayılmaktadır. Gerçek Dünya'yı görmeye hazır olun! Peters Mercator'e karşı... 1855 yılında James Gall tarafından geliştirilen, İngiliz Bilim Gelişimi Derneği'nin Glasgow toplantısında sunulan ve 1885 yılında İskoç Coğrafya Dergisi'nde yayınlanan Gall haritası, tahmin edildiği gibi İngilizlerce pek benimsenmedi. 1967 yılında Alman sinemacı ve tarihçi Arno Peters, Gall haritasıyla neredeyse tıpatıp benzer bir projeksiyonu Mercator haritasına alternatif olarak sunana kadar da yeniden gündeme gelmedi. Peters, ekvatora yakın olan azgelişmiş ülkelerin kutuplara daha yakın olan gelişmiş ülkelere nispetle küçük görünmesinden rahatsızdı ve bu durumun ülkelerin algılanan önemlerini gelişmiş ülkeler lehine bozduğunu düşünüyordu. Bu yüzden kendi haritasını yeni bir icat olarak sundu; zira kendisinden önce başta Gall'un olmak üzere pek çok haritabilimcinin alternatif önerdiğini, bu alternatiflerin hiçbirisinin geçerlilik kazanamadığını bilmiyordu. Yine de 60'lar ve 70'ler sosyal adalet konusunun akademik camiada popüler olduğu yıllardı; bu yüzden Peters'ın kampanyası daha önce getirmediği kadar ses getirdi. Belki Dünya'da Mercator projesinden vazgeçilmedi ama en azından Peters'ın başlattığı tartışmalar, uzun yıllar süren mücadelesi sonunda Amerikan Haritacıları Derneği'nin halkı projeksiyonlar ve bu projeksiyonlarda kullanılan eğim ve bükümler hakkında eğiten kitapçıklar yayınlamasını sağladı. 1989 ve 1990 yıllarında yedi Amerikalı coğrafya örgütü Mercator ve Peters dahil, dikdörtgen dünya haritası kullanımını tedavülden kaldırdılar. Sonuç Nereden gördüğümü tam olarak hatırlamıyorum; ama haritaya aldanıp Afrika'ya gidince ülkeden ülkeye arabayla gezeceğini düşünerek plan yapıp oraya gidince gerçek mesafeler karşısında hayalkırıklığına uğrayan birinin öyküsünü okumuştum. Mercator projeksiyonu Dünya'yı belki sosyal değil ama fiziksel algılayışımızı kesinlikle yanıltıyor. Hepimiz Kanada'yı ve Grönland'ı son derece büyük bir ülke zannediyor; Afrika'yı ise ufak bir kıta olarak görüyoruz. Oysa tam tersi... Haritanın azgelişmiş ülkeler üzerinde gelişmiş ülkeleri algılayış biçimleri açısından bir etkisi olup olmadığı tartışmalı olsa da günümüzde Peters projeksiyonunun gerçek alanları yansıtmakta çok çok daha başarılı olmasına karşın inatla kullanılmadığı, Mercator projeksiyonun kanıksandığı, üstelik ilkokullarda bu manipülasyonun anlatılmadığı bariz gerçektir. Hepimiz kendi geçmişimize dönüp bir bakabiliriz: Bu gerçeği bu yazıyla birlikte öğrenenlerimiz var değil mi? Dünya'yı ve hayatı öğrenmeye başladığımız ilkokul sıralarında ve hatta ortaokul ve lise sıralarında dahi bize gerçeğin ne olduğundan pek bahsetmediler . Bu arada; kullanım amaçları farklı olmak üzere pek çok Dünya haritası projeksiyonu olduğunu da yeri gelmişken söyleyelim. Neyse... Özetle: Afrika o kadar da küçük değil...


Makro evrenin ısı ve iş kavramlarıyla ilintili değişkenlerini inceleyen ve tüm mühendislik dallarında ayrıntısıyla okutulan, içerisinde günlük yaşantımızla yakından ilişkili birçok bilgi ve yasayı barındıran bir doğa bilimi alanı var: termodinamik. 19. yüzyıl fizikçilerinin tabiri caizse tuğla tuğla inşa ettikleri bu bilimsel disiplin, taşıyıcı 4 ana kolona benzeteceğim 4 ana yasa üzerinde yükselir. Diğer tüm bilimsel keşifler için olduğu gibi bu yasalar da ortaya çıkarıldıkları zamanda hiçbir karşı görüşe muhatap olmadan kabul edilmiş değillerdir. Özellikle bilimde ortaya konan tüm fikirler, peşlerinden itirazları ve karşıt görüşleri taşır çünkü bilimsel bulgular gerçeği anlatmak zorundadır. Başka bir deyişle, ister matematiksel olarak ifade edilsin ister sözel olarak, bugün elimizde olan tüm doğa yasaları, icat edildikleri dönemlerin parlak zihinlerinde uzun uzadıya tartışılmış, gerekliyse değiştirilerek ya kabul edilmiş ya da reddedilerek yalnızca tarihsel bir önemle hafızalarda kalmaya mahkum edilmiştir. Aslında bu 'tartışma' nitelemesiyle anlatmaya çalıştığım bilimin karakterini anlatan bir özelliktir ve bu süreç tüm bilimsel bulgular için ilelebet sürmek durumundadır. Termodinamiğin yasaları da bu durumdan muaf değildir. Daha öne sürüldükleri anda itirazlara maruz kalmışlardır. İşte bu yazıda Schrödinger'in kedisi kadar ünlü olmayan fakat zamanında termodinamik alanında çalışmalar yürüten birçok bilim insanını terleten bir itirazı inceleyecek ve son derece önemli bir doğa yasasının hayatta kalma çabasına tanık olacağız. Termodinamik Neyden Bahsediyor? Termodinamik, temelde ısı ve sıcaklık gibi niceliklerin iş ve enerji gibi kavramlarla ilişkilerini makro boyutlarda inceleyen, sonuçları günlük yaşantımızla doğrudan ilgili olan bir bilim dalıdır. Sahip olduğu yasalar son derece genel bir geçerliliğe sahiptir ve adeta yaşamlarımızın her saniyesi bu yasalar tarafından yönetilir. Buzdolapları, klimalar, ısıtıcılar, türbinler doğrudan termodinamik bilimiyle ilişkilidir ve bu bilimin ortaya koyduğu bulgularla bir mühendislik çalışması olarak geliştirilmişlerdir. Termodinamik biliminin ortaya çıkışı da 19. Yüzyılda buharlı makinelerin verimlerini yükseltme amacıyla olmuştur. Alman fizikçi Sommerfeld'in termodinamik bilimine farklı bir açıdan baktıran şu ilginç görüşüne kulak verelim: Termodinamik komik bir konudur. İlk defa öğrendiğinizde, ne olduğunu anlamazsınız bile. İkinci defa üzerinden geçtiğinizde, bir-iki nokta hariç anladığınızı düşünürsünüz. Üçüncü defa baktığınızda ise, anlamadığınızı bilirsiniz, ama o zamana kadar konuya alıştığınız için bu sizi o kadar rahatsız etmez. Arnold Sommerfeld Bilime birçok katkı sağlamış saygın bir fizikçi olan Sommerfeld, termodinamiği üç defa çalışsak bile anlamayacağımızı söylese de biz Maxwell'in ciniyle tanışabilmek için termodinamiği ayakta tutan 4 ana kolonun inşa prensiplerini basitçe anlamak durumundayız. Önümüzdeki bölümü okuduktan sonra eğer Sommerfeld haklı çıkmış olursa buradan sonrasını tekrar okumayı düşünebilirsiniz. Termodinamiğin Yasaları Maxwell'in cininin garip mesleğini öğrendiğinizde hayli şaşıracağınıza eminim. Birlikte bunu neden yaptığını anlamaya çalışacağız. Fakat bu işin nedenini daha iyi anlayabilmek adına biraz termodinamik bilmek gerektiği aşikardır ve biz de bunun için biraz uğraşacağız. Yasaları kısaca tanımaya çalışacağız. Sıfırıncı Yasa: Bu yasa hakkında sorulacak ilk soru isminin neden sıfırıncı yasa olduğudur. Hak vereceğiniz üzere herhangi bir maddeler listesini oluşturma işi, 1'den başlayan numaralar verilmek suretiyle yapılır. Fakat bilimsel buluşlar basit bir kurallar yumağının arka arkaya dizilmesinden daha karmaşık olabilir. Yine de ne olursa olsun basitten karmaşığa giden anlayış bilimin her alanında geçerlidir. Burada da buna benzer bir durum var. Birazdan inceleyeceğimiz birinci yasa ilk olarak düşünülen ve sistemleştirilen yasadır ve haliyle '1' numarayı kapmıştır. Daha sonra ortaya konan bu yasa birinci yasadan daha temeldir ve önde yer almak durumundadır. Diğer yandan da halihazırda ortaya konmuş olan birinci yasa da duyurulmuş ve literatürde kendine yer etmiştir. Geriye yapacak tek bir şey kalmıştır o da daha temel olan fakat tek suçu geç kalmak olan bu yasaya 'sıfırıncı yasa' ismini vermek. Gelelim sıfırıncı yasanın neyden bahsettiğine. Elimizde birbiriyle etkileşebilen iki farklı sistem olsun: A ve B sistemleri. Bu iki sistem etkileşime açık oldukları halde sıcaklıklarında bir değişiklik meydana gelmiyorsa termodinamik biliminde bu iki sistem birbiriyle ısıl dengededir denir. Şimdi birbiriyle dengede olan bu iki sistemi sıcaklıklarında herhangi bir değişiklik meydana gelmeyecek şekilde ayırdığımızı düşünelim ve ortama sıcaklığını bilmediğimiz bir üçüncü sistemi dahil edelim: C sistemi. Sıcaklığını bilmediğimiz C sistemini, ısıl dengede olan diğer iki sistemden herhangi biriyle etkileşime açık olacak şekilde konumlandırdığımızda, bu iki sistem arasında sıcaklık transferi gözlemlemiyorsak yani C ve A sistemi ısıl dengedeyse, yeniden gözlem yapmaya gerek olmadan C sisteminin B sistemiyle de ısıl dengede olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz. Bu yasa tüm sıcaklık ve ısı etkileşimlerini açıklar ve termodinamiğin temelini oluşturur. 1931 yılında İngiliz fizikçi Ralph Howard Fowler tarafından oluşturulmuştur. Günlük yaşantımızdan doğrudan sahip olduğumuz bilgilerle mantıksal çıkarsaması yapılabilir. Hedefimiz Maxwell'in ciniyle tanışmak olduğundan bu aşamada bize sıfırıncı yasayla ilgili bu kadar bilgi yeterlidir. Birinci Yasa: Termodinamiğin birinci yasasını bir diğer ismiyle ifade ettiğimde size daha tanıdık geleceğine eminim: Enerjinin korunumu. Enerjinin korunumuna daha önce Compton Saçılmasını incelerken de başvurmuş ve sonuca, onu kullanarak ulaşabilmiştik. Fiziğin genel anlamda temel bir ilkesi olduğundan burada da karşımıza çıkıyor olması şaşırtıcı değil. Isı bir enerji formundan başka bir şey değildir. Böyle olunca herhangi bir sisteme verilen ısı, sistemden ayrılan ve sistemde kalan ısının toplamına eşittir ifadesi bütünüyle doğru olacaktır. Termodinamik sistemlerin genelinde, sisteme verilen ısı sistem içerisinde belli bir işe dönüşür. Her ne olursa olsun, enerji hangi formda hangi şekilde iletilirse iletilsin kapalı bir sistem içerisinde sisteme giren enerji, çıkan enerjiye eşit olmak zorundadır. İkinci Yasa : Maxwell'in cininin sorun yaşadığı termodinamik yasa ikinci yasadır. Dolayısıyla bu yasayı daha detaylı olarak ele almak durumundayız. İşe klasik bir soruyu hatırlayarak başlayalım: yeni hazırlanmış bir kahvenin oda sıcaklığı içerisinde geçireceği 10 dakika sonrasında sahip olacağı sıcaklığa dair beklentiniz nedir? Kahvenin sıcaklığı 10 dakika sonra daha mı fazla olur yoksa daha mı az? Sanıyorum ki beklentiniz daha az olduğu yönünde olacaktır. Peki, ikinci bir soruda şu: daha fazla olması mümkün mü? Cevap: kesinlikle evet. Termodinamiğin ağır abisi istatistiksel fiziğin devreye girdiği yer de tam burası. Daha önce termodinamiğin makro boyutları inceleme alanına alan bir bilim dalı olduğunu söylemiştik. Buradan mikro boyutların sahipsiz olduğu anlaşılmasın. Odanın içerisindeki her taneciği hesaba alan istatistiksel fizik denklemleriyle hareket ederseniz kahvenin sıcaklığının artacağı durumu matematiksel olarak hesaplayabilirsiniz. Ancak ortaya çıkacak olan değerin gerçekte bir anlamlılığı olmayacaktır. Çünkü bu durumun ortaya çıkabilmesini sağlayacak olasılık değeri yalnız bir insan ömründe değil evrenin ömründe dahi gözlenmesine imkan olamayacak kadar küçük olacaktır. İşte bu yüzden oda sıcaklığındaki yeni hazırlanmış bir kahvenin sıcaklığının asla artmayacağını, hava ile kahve arasında ısıl denge sağlanana kadar daima azalacağını söyleyen entropi ilkesi, makroyu inceleyen termodinamik bilimine ait bir yasa olup 'termodinamiğin ikinci yasası' ismiyle de anılır. Eğer entropi ilkesinin yalnız ısı ve sıcaklık gibi kavramların yanı başında görülebileceğini düşünüyorsanız yanılıyorsunuz. Anne ve babaların yakından tanıyacağı, yetişkinlerin az da olsa çocukluklarına ineceği bir örnekle devam edelim. Bir çocuk için odasını derli toplu tutmak annesi tarafından çokça kez dillendirilen güçlü bir istek ve onun içinse gözde büyüyen ulvi bir görevdir. Ben çocukluğumda odasını derli toplu tutan biri ne yazık ki olamadım. Ailemle birlikte yaşadığım dönem boyunca bu işi tamamıyla anneme devretmişimdir. Genelleme yapmaktan kaçınacağım fakat birçok kişinin çocukluğunun da bu şekilde geçmiş olabileceğini tahmin ediyorum. Benim, çevremdeki çocuklar üzerinden birebir yaptığım gözlemlerin de bu tahminimi güçlendirdiğini söyleyebilirim. Yani işin neticesi: anneler çocuklarının odalarını toplar ve her şey yerli yerine gelir. Çocuğun okuldan gelişiyle beraber oda dağınıklaşmaya başlar. Her ne kadar genellemeden kaçınsak da bu bir doğa kuralıdır. Başlangıçta düzenli olan oda zaman içerisinde düzensiz bir hal alır. Çünkü entropi ilkesi devrededir ve bu ilke ısı ve sıcaklık gibi kavramların çok daha ötesinde evrenin tümü için düzensizliğin daima arttığını söyler. Anne, odayı toplarken fizik bilimi içerisindeki tanımıyla bir iş yapmış ve entropinin artıya doğru kayışını durdurmuştur. Bunun üzerine bedelini ödeyerek yalnızca oda için entropiyi azaltmış yani düzeni sağlamıştır. Çocuğun okuldan dönüp odaya girişiyle doğanın sarsılmaz yasası işlemeye devam etmiş, odanın düzensizliği artmış yani entropi yükselmiştir. Annenin odayı topladığı sırada odanın azalan entropisi en iyi ihtimalle annenin enerji harcaması sonucu ürettiği entropiye eşittir. Dolayısıyla evrenin tümü için geçerli entropi ilkesi bu olay içerisinde bile bütünüyle ağırlığını hissettirmektedir. Şunu söylemek mümkündür: aslında anneler, çocuklarının odalarını toplarken Maxwell'in cininin yaptığı işe benzer bir iş yaparlar. Maxwell'in cinini tanıdığımızda, onun buradaki durumla neredeyse aynı, başka bir görevle karşı karşıya olduğunu göreceğiz. Sonuçta, entropi ilkesi, en yalın ifadesiyle, kainattaki her şeyin minimum enerji ve maksimum düzensizliğe gitme eğilimi içerisinde olduğunu söyler. Yukarıdaki örnekten de anlaşılacağı gibi 'minimum enerji' ve 'maksimum düzensizlik' aslında aynı durumun farklı ifadeleridir. Temelde, her şeyin minimum enerjiye doğru gidişi yeterli bir tanımdır. Fakat ikinci yasanın kapsamının daha net anlaşılabilmesi için tanımın iki ifadeyi içerecek şekilde genişletilmesi oldukça faydalıdır. Üçüncü Yasa: Bu yasanın Maxwell'in ciniyle doğrudan ilgisi bulunmuyor fakat hiyerarşiyi bozmamak adına kısaca bahsetmekte yarar görüyorum. Birazdan teknik ayrıntılarına değinmek durumunda olduğumuz sıcaklık kavramını ifade etmekte kullandığımız çeşitli birimler olduğunu biliyoruz. Günlük yaşantımızda sıkça karşımıza çıkan Celsius birimi en yaygın sıcaklık birimidir çünkü baz aldığı değerler suyun karakteristiğiyle ilgilidir ve yaşamlarımız suya doğrudan bağımlıdır. Doğa bilimleri içerisinde Celsius'u genelde kimyacılar kullanır. Fizikte ise Celsius yerine Kelvin birimi kullanılır çünkü suyun kaynama ve donma noktalarından ziyade molekül titreşimlerinin sıfıra indiği noktayı baz alan birim sistemi fizikçiler için daha kullanışlı ve açıklayıcıdır. İşte Kelvin birim sisteminin 0 olarak kabul ettiği sıcaklık, mutlak sıfır noktası (-273,15 C) olarak anılan ve herhangi bir cisim için molekül titreşimlerinin durduğu hal olarak bilinen kuramsal bir sıcaklıktır. Kuramsaldır çünkü bu yasaya göre hiçbir madde mutlak sıfır noktasına kadar soğutulamaz. Isı ve Sıcaklık Nedir? Maxwell'in ciniyle tanışmadan önce termodinamiğin 4 ana yasası haricinde daha temel düzeyde sıcaklık ve ısı gibi kavramları bilmekte yarar var. Çevremizdeki tüm atomlar bizi oluşturanlar da dahil olmak üzere belli bir frekansta titreşim hareketi yapar. Elbette bu titreşim hareketi bizim algı sınırlarımızın dışında olmak üzere mikro seviyededir. Mikro düzeydeki bu hareketler, taneciklerin tekil olarak sahip oldukları enerji demektir. Isı da bu enerji formunun adıdır. Bir cismin ısısını herhangi bir aletle doğrudan ölçmek mümkün değildir. Ancak bazı matematiksel hesaplar yapılabilir. Bunun yerine maddeler arasında aktarılan ısı ölçülebilir. Peki, maddeler arasında ısı formunda gerçekleşen bu enerji transferi kendi kendine hangi koşulda gerçekleşir? Bunun için de sıcaklık tanımına başvurmamız gerekir. Tüm maddelerin sahip oldukları taneciklerin belli frekanslarda titreşim hareketleri yaptığını söylemiştik. Bu aşamada eklememiz gereken şu olacak: madde içerisindeki tüm taneciklerin aynı frekansta titreşmeleri söz konusu değildir. Atomların insan beyninin algı sınırlarını zorlayan gizemli dünyasına inildiğinde bu durumu şuna benzetebiliriz: 2 kilometre uzunluğunda bir insan zincirinden oluşan dans topluluğunun belirlediği bir koreografiye uyarak dans gösterisi sergilemeye çalıştıklarını düşünün. Ne kadar uğraşırlarsa uğraşsınlar böylesi bir uzaklığın olduğu durumda senkron hareket etmek güçleşecektir. Madde içerisindeki atomlar için de aynı şey söz konusu. Milyarlarca taneciğin senkronize aynı frekansta titreşmeleri mümkün değil. Öyleyse mikro düzeydeki bu titreşimleri anlatacak yeni bir kavram kullanmak gerekli. Kuşkusuz bu da madde içerisindeki taneciklerin ortalama enerjilerinin bir ölçüsü olan sıcaklık kavramı olacak. Sıcaklığın bir enerji formu olmadığını peşinen söylemekte yarar var. Sıcaklık, metre gibi kilogram gibi bir ölçüdür. Termometre ile ölçülür. Öyleyse içerisinde bulunduğumuz odayı göz önüne alabiliriz. Odayı dolduran havanın sıcaklığının 24 C olduğunu düşünelim. Bu değer bize havayı oluşturan taneciklerin kinetik enerjilerinin ortalama değerinin bizim ölçüm sistemimiz içerisinde 24 C'ye karşılık geldiğini söyler. Yani havada ortalama enerjinin üzerinde titreşen tanecikler de ortalama enerjinin altında titreşen tanecikler de vardır. Bu durum yalnız gazlar için değil çevremizdeki tüm maddeler ve hatta bizler için de geçerlidir. 1867 yılında İskoç fizikçi James Clark Maxwell'de bu temel bilgilerden hareket ederek entropi ilkesini sorgulamak amacıyla fiziğe yeni bir hayali kahraman katarak bir düşünce deneyi oluşturdu. Maxwell'in Cini Maxwell bu düşünce deneyinden ilk defa 11 Aralık 1867'de kendisi gibi fizikçi olan Peter Guthrie Tait'e yazdığı bir mektupta söz etmiştir. Ardından bu fikrini 1871'de başka bir fizikçiye, John William Strutt'a yazdığı mektupta yeniden ifade etmiştir. Yakın çevresiyle yaptığı küçük bir zihin jimnastiğinin ardından Maxwell, düşünce deneyini, 1872'de yayınladığı termodinamik konulu Theory of Heat isimli kitabıyla bilim camiasına duyurmuştur. Maxwell, yazmış olduğu mektuplarda ve kitabında, birazdan ayrıntısına gireceğimiz sistem içerisinde görev yapan bir ajan betimlemiştir. 1874'te bu ajana 'demon' yakıştırmasını yapan William Thomson 'dir. Maxwell, entropi ilkesini sorguladığı düşünce deneyinde, ortasından bir duvar vasıtasıyla iki oda oluşacak şekilde ayrılmış kapalı bir konteyner hayal etti. Ortadaki duvarda kontrolü tamamen Maxwell'in cininde olan bir kapı ve iki odada da eşit sıcaklıkta olan hava düşünce deneyini yürütmek için Maxwell'in gereçleriydi. Daha önce belli bir sıcaklıktaki hava içerisinde ortalama enerjiden yüksek taneciklerle birlikte ortalama enerjiden düşük taneciklerinde olduğunu söylemiştik. Maxwell'in cini bu ortalamanın üzerinde ve altında olan tanecikleri tespit etmek konusunda tam bir uzman. Bölmelerin ortasındaki duvarda bulunan kapıyı kontrol etmek üzere konumlanan cin, Maxwell'den aldığı önemli görev neticesinde ortalama enerjinin üzerinde ve altında seyreden taneciklere göre kapıyı kontrol ediyor. Daha ayrıntılı düşünmek üzere konteyner içerisindeki iki bölmeye yukarıdaki resimdeki gibi A ve B diyelim. Maxwell'in cini uzman olduğu üzere A bölmesindeki ortalama enerjinin üzerindeki tanecikleri ve B bölmesindeki ortalamanın altındaki tanecikleri tespit ediyor olsun. Bu bilgi doğrultusunda bölmeler içerisinde oradan oraya savrularak hareket eden taneciklerin, kontrolü altında olan kapıya doğru gelmeleri durumunda yüksek enerjili olanlarının A'dan B'ye geçmesine, düşük enerjili olanlarınsa B'den A'ya geçmesine olanak sağladığını düşünelim. Böylesi bir işin sürdürülmesinden bir süre sonra B bölmesinde yüksek enerjili tanecikler, A bölmesinde ise düşük enerjili tanecikler birikmeye başlayacaktır. Bizlerin deneyimlediği sıcaklık ise taneciklerin ortalama titreşim enerjilerinin bir ölçüsü olduğundan ortalama enerjisi düşen A bölmesinin sıcaklığı düşecek, ortalama enerjisi yükselen B bölmesinin ise sıcaklığı artacaktır. Bu olay, doğada enerjinin kendiliğinden akışı için daha önce hiç kimsenin deneyimlemediği bir sonuç olmakla birlikte açıkça termodinamiğin ikinci yasasıyla çelişen bir tablo ortaya çıkarıyor. Yani oda sıcaklığı içerisinde belli bir zaman tutulan sıcak kahvenin bir süre sonra daha da sıcaklaşması gibi alışık olmadığımız bir durum söz konusu. Peki, yanlış olan termodinamiğin ikinci yasası mı yoksa Maxwell'in cini yalnızca bir hayalden mi ibaret? 19. yüzyıl, termodinamik bilimiyle ilgilenen fizikçiler için bu sorunun güncelliğini koruduğu bir yüzyıl olarak sonlandı. 20. Yüzyıl içerisinde de bu sorunun cevaplandırılmasına yönelik ilk sistemli açıklamanın gelmesi için yıllarca beklendi. İlk açıklama 1929'da ünlü fizikçi Leo Szilard'dan geldi. Szilard'ın açıklamasında önemle vurguladığı nokta bilgi edinme işinin belli bir enerjiyi harcamakla yapılabileceğiydi. Yani Maxwell'in cini taneciklerin hız bilgisini elde ederken, bunları kayda alırken ve birbirleriyle karşılaştırıp ortalamanın üzerinde ve altında olanları tespit ederken bir miktar enerji harcamak zorundadır. Organize harcanmış bir miktar enerji neticesinde yapılan iş ise evrenin düzensizliğe doğru giden yapısını lokal olarak bozarak belli bir düzen doğurabilir. Bölmeler arasında sıcak ve soğuk olarak ayrışan hava tanecikleri bu şekilde açıklanabilir. Bu aşamada bizler bakış açımızı biraz daha genişletip Maxwell'in ciniyle birlikte sistemin tümünün entropi hesabını yapmak durumundayız. Eğer Maxwell'in cinini de entropi hesabı için sisteme dahil edersek cinin iş yaparken ürettiği entropinin bölmeler içerisindeki havada azalan entropiden yüksek olması gerektiğini görürüz. Yani toplam entropi ikinci yasaya uygun şekilde bütün işlem boyunca artmaya devam etmiştir. Deneyde yalnızca bölmeler içerisindeki havada meydana gelen entropi azalması bir annenin çocuğunun dağınık odasını toplarken düşürdüğü entropiye benzer. Tıpkı annenin odayı toplarken harcadığı enerji sonucu ürettiği entropi gibi Maxwell'in cini de tanecikleri gözlerken ve ayrıştırırken entropi üretmiştir. Sonraki yıllarda farklı bilim insanlarından Maxwell'in cininin entropi ilkesini geçersiz kılamayacağına yönelik yaklaşımlar geldi. Bunlardan en önemlileri bir taraftan artan kuantum mekaniği bilgisiyle Heisenberg'in belirsizlik ilkesine dayanıyor. Bu ilkeye göre zaten taneciklerin hız ve konum bilgilerine aynı kesinlikte ulaşmanın imkanı yoktur. Başka bir deyişle; taneciğin enerjisinde ve hareket doğrultusunda bir değişikliğe sebebiyet vermeden hız bilgisine ulaşmak olanaklı değildir. Bir başka önemli itiraz ise 1982'de Charles Bennett tarafından ortaya kondu. Bennett, Maxwell'in cininin ne kadar zeki ve yetenekli olursa olsun taneciklerin hız bilgilerini depoladığı hafızasının belli bir süre sonra tükenmek zorunda olduğunun altını çizdi. Böyle bir durumda yeni gelen bilgilere yer açmak için bellekteki eski bilgilerin silinmesi gerektiğini ve bu işlemin de entropi doğurduğunu belirterek bu düşünce deneyinin entropi ilkesini ihlal edemeyeceğini başka bir açıdan göstermiş oldu. Sonuç Maxwell'in cini, bilimsel ilerleyişin, büyük zihinlerin yüzyılları bulabilen tartışmaları neticesinde şekillenebileceğini hatırlatan önemli bir bilimsel figür olarak düşmanı olduğu entropi ilkesini geçersiz kılmayı başaramadan bilim tarihindeki yerini almıştır. Schrödinger'in kedisi, Laplace'ın şeytanı gibi diğer bilimsel kahramanlarla birlikte, öngörülemez bilim geleceğinde yanlarına katılacak yeni kahramanları bekleyişini sürdürmektedir.


Bu yazıda, önceki yazımızda değindiğimiz Gödel'in eksiklik teoreminin yapay zekada oluşturduğu sorunlar, diyalektik mantık çerçevesinde incelenecektir. Diyalektik mantığın tanımına ve bu problemlere baktıktan sonra formel mantıkta incelenemeyen, çelişki içeren yapay zeka problemlerine diyalektik mantık ile bakılacaktır. Diyalektik nedir? Bir önceki yazımızda kısaca değindiğimiz diyalektiği daha yakından inceleyelim. Diyalektik, felsefe tarihinde değişik anlamlar alan bir terim. Antik Yunanca'da konuşma ya da tartışma anlamına gelen bir sözcük. Sokrates'in söyleminde, soru-yanıt bağlamında bir tür irdeleme. Platon, diyalektiği, formlar dünyasını tanıma, formlar arasındaki ilişkileri öğrenme süreci diye niteler. Aristoteles mantık sözlüğünde ise diyalektik öncülleri yetersiz argüman olarak geçer. Kant, özünde yanlış veya düzmece olan öğretilere yönelik eleştirisini diyalektik diye niteler. Diyalektiğin öğreti kimliği Hegel ile başlar. Ona göre diyalektik, düşüncenin izlemesi gereken kendine özgü mantıksal bir süreçtir. Bu süreç kısaca, tez, karşıt tez ve sentez aşamalarını içeren, gerçeğe ulaşmaya elveren tek yöntemdir. Hegel'in öğretisini benimseyen, ancak öğretiyi öznellikten nesnelliğe dönüştüren Marx ve Engels, gerçekliği düşünceyle değil, madde ile özdeşleştirerek diyalektik materyalizm adıyla bilinen ideolojik dizgeyi oluştururlar . Sokrates'in uyguladığı biçimiyle diyalektik, bilginin bulunmaktan çok, hep aranması gerektiğini söyler . Sokrates, genelde diyaloglarında bir şeyi çok iyi bildiğini düşünen bir yanıtlayanla sohbet eden bir diyalektik yöntemi benimsemiştir. - Yanıtlayan, çürütmenin amacını oluşturacak bir p önermesini savunur; - Sokrates ve yanıtlayan p'nin iddia ettiği şeyler üzerine akıl yürütür. Sokrates akıl yürütmenin ürünü olan q ve r önermeleri üzerinde, yanıtlayanla tartışmasız hem fikir olur; - Sokrates yanıtlayana q ve r önermelerinden ancak karşıt p önermesine ulaşacağını kanıtlar; - Sokrates bu noktada p'nin yanlış, karşıt p'nin doğru olduğunun gösterildiğini ileri sürer . Artık yanıtlayan düşüncesinin doğruluğu savunamaz. Çünkü her şeyi kendi kabul etmiştir. Bahsettiğimiz ikinci diyalektik ise Heraklitos'un atası olduğu diyalektiktir. Heraklitos'a göre Aynı ırmakta iki kez yıkanılmaz. Çünkü artık hem sen, sen değilsindir; hem de ırmak, aynı ırmak değildir. Yani her şey sürekli bir değişim ve dönüşüm içindedir. Hegel'e gelindiğinde ise tam bir felsefi çalışmayla ortaya konulur diyalektik. Bir yöntem olarak içerimleri kuramsal bir açıklamayla ortaya konulur. Buna göre diyalektik, Mutlak Fikir'in tez-antitez-sentez diyalektik üçlü hareketiyle gerçekleşmesi ve bunun bu şekilde anlaşılması yöntemi olarak değerlendirilir. Hegel, düşüncenin hareketinden sezinlediği diyalektiği, evrenin hareketine yöneltmiştir; çünkü Hegel evreni maddeleşmiş bir fikir olarak görürdü. Başka bir açıdan idealist olan Hegel'e göre: Rasyonel olan gerçek, gerçek olan rasyoneldir. Burada diyalektik, bütün düşüncenin ve varlığın gelişim sürecidir. Marx ve Engels, bu düşünüş sürecini tersine çevirir, Hegel'in yolundan giderek diyalektiği maddeci bir temelde değerlendirir. Diyalektikte hareket başlangıcından itibaren, çelişki kavramıyla ve dolayısıyla karşıtlık kavramıyla bağlantılı olarak açıklanmaktadır; Marx maddenin hareketinin diyalektik iç çelişkilerinin ürünü olduğunu ileri sürer ve düşüncenin diyalektiği de bu noktada maddenin hareketinin bilince yansıması olarak değerlendirilir. İnsanların varlığını belirleyen şey, bilinçleri değildir; tam tersine, onların bilincini belirleyen, toplumsal varlıklarıdır . Bu nedenle Marksist felsefe, diyalektik materyalizm olarak ifade edilecektir. Böyle algılandığı için de diyalektik yöntem, diyalektik hareketin bilimi olarak düşünülmüştür. Marx ve Engels ile diyalektik artık neredeyse tamamen bugünkü anlamına kavuşuyor. Bu diyalektiğin en doğru ve akılcı tarifini Engels vermiştir: Diyalektik, dış dünyada ve insan düşüncesindeki hareketin genel yasalarını inceleyen bilimdir . Diyalektik Mantık Bu yazıda Hegel'in diyalektiğinden ziyade Engels ve Marx'ın diyalektiği kullanılacaktır. Şimdi bu mantığın genel tanımını ve kurallarını verelim. Diyalektik mantık, kavramsal ve mantıksal yöntemdir. Buna göre ilk olarak, bir kavramdan diğerine aradaki çelişkileri yok ederek ilerleme yöntemine verilen isimdir. Tez, anti-tez, ve sentez süreçlerinden geçerek doğruluğun aranmasıdır. Karşıtlıklar içinde ilerleyerek ve bu karşıtlıkları geçersizleştirerek sonuca varmaya çalışan mantıksal düşünme yoludur. Bütün bu öğretilerde diyalektik mantık genel anlamda çelişki ve bağıntılılık kavramlarıyla işleyen bir mantık biçimi olarak meydana gelir. Formel mantığın temel kavram ve kategorileri bir tarafa atılmaz, aksine aynı kavram ve kategoriler çelişki ve bağıntılılık ilkeleri açısından yeniden mantıksal olarak içeriklendirilirler . Diyalektik, çelişkinin mantığıdır . Bir çelişki olmadan herhangi bir gelişmenin olamayacağını iddia eder. Yasaları: 1. Niceliğin niteliğe dönüşmesi ve tersi yasası Niceliğin niteliğe dönüşmesi yasası, maddenin atom altı düzeydeki en küçük parçacıklarından, insanın bildiği en büyük olgulara kadar son derece geniş bir uygulama alanına sahiptir. Her türden görünümde ve her düzeyde bunu görmek mümkündür. Yine de bu çok önemli yasa layık olduğu kabulü görmeyi beklemektedir. Bu diyalektik yasa, her dönemeçte kendisini zorla dikkatimize sunmaktadır. Niceliğin niteliğe dönüşümü, zaman zaman şakalar biçiminde bazı paradoksları göstermek için onu kullanan Megaralı Yunanlılar tarafından biliniyordu. Örneğin, kel kafa ve tahıl yığını paradoksları: Bir saç telinin eksilmesi kel kafa anlamına gelir mi, ya da bir tahıl tanesi bir yığın eder mi? Cevap hayırdır. Peki bir tane daha? Cevap yine hayırdır. Bu soru bir tahıl yığını ve bir kel kafa oluşana kadar tekrarlanır. Burada karşımıza çıkan şey, nitel bir değişime yol açmak için güçsüz olan tek tek küçük değişikliklerin, belirli bir noktada tam da bunu yaptıklarını, yani niceliğin niteliğe dönüştüğünü gösteren çelişkidir . 2. Karşıtların karşılıklı iç içe geçmesi yasası Diyalektik düşüncenin temel noktası, onun değişimi ve hareketi temel alması değil, hareketi ve değişimi çelişki temeline dayanan olgular olarak görmesidir. Geleneksel biçimsel mantık çelişkiyi kapı dışarı ederken, diyalektik düşünce onu kucaklar. Çelişki tüm varlığın temel bir özelliğidir. Maddenin ta derininde yatar. Tüm hareketin, değişimin, yaşamın ve gelişmenin kaynağıdır. Bu fikri dile getiren diyalektik yasa, karşıtların birliği ve iç içe geçmesi yasasıdır . 3. Yadsımanın yadsınması yasası Diyalektiğin üçüncü yasası olan yadsımanın yadsınması yasası, gelişme anlayışını dile getirir. Bu yasa, süreçlerin sürekli olarak kendilerini tekrarladıkları kapalı bir çember yerine, art arda gelen çelişkilerden oluşan hareketin, gerçekte basitten karmaşığa, alçaktan yükseğe doğru bir gelişmeye yol açtığına dikkat çeker. Görüntü tersine olmasına rağmen, süreçler kendilerini tıpatıp tekrarlamazlar . Yukarıda görüldüğü gibi A adlı bir önermemiz var. Bu önerme değişen koşullarla beraber yanlış hale gelir ve yadsınır. Bu şekilde yeni ve daha doğru bir önerme oluşturulur. Aynı şekilde A'nın yadsınması da değişen durumlarla yanlış hale gelebilir. Bu durumda o da yadsınır. Her üç yasa da, Hegel tarafından, onun idealist biçiminde, salt düşünme yasaları olarak geliştirilmiştir . Eksiklik teoremine diyalektik mantıkla bakış Eksiklik teoremine diyalektik olarak bakmadan önce teoremin temelini oluşturan yalancı paradoksuna bakmayı daha uygun buluyorum. Çünkü bu paradoksun Gödel'in kendi teoremini kanıtlamak için kullandığı uslamlamaya benzer bir yöntemi vardır. Epimenides bir Giritli idi ve şöyle dedi. Tüm Giritliler her zaman yalan söyler. Paradoksun ilk kısmında Epimenides'in Giritli olduğunu varsayarsak şu çelişki ortaya çıkar. Eğer bütün Giritliler yalancıysa, Epimenides de Giritli olduğundan neyin doğru olduğunu bilemeyiz. Oysa burada atlanan bir şey vardır. Epimenides'in Giritli olup olmadığı bilinemez. Aşağıda bunun kontrolünü yapacağız. 1) Bütün Giritliler yalancıysa ve Epimenides de Giritli olduğundan kendisine nereli olduğu sorulduğunda Giritli olmadığını söyleyecektir. Eğer Giritli değil ise önermede paradoks çıkmaz. Eğer yabancıysa yabancı olduğunu ya da yalan söyleyebileceğinden Giritli olduğunu söyleyecektir. 2) Epimenides'in nereli olduğunu ancak Giritli birinden öğrenebiliriz. Ancak eğer Epimenides Giritli'yse Giritliler, Giritli olmadığını söyleyeceklerdir. Eğer Giritli değilse, Giritli veya başka bir yerli diyeceklerdir. Buradan da çıkan sonuç şudur ki Epimenides'in nereli olduğunu bilemeyiz. Kendi kendine göndermeli bu önermenin de kendi kendisine göndermesi vardır. Şimdi bu paradokstan Gödel'in kanıtına geçelim. Benzer şekilde yukarıda uyguladığımız kendine göndermeyi G'ye de uygulayalım. Bir önceki yazıda değindiğimiz gibi G, G kanıtlanamaz ifadesine eşittir. Gödel'in kanıtını bunun üzerine kurduğunu görmüştük. Bir de şöyle düşünelim: G=G'nin doğruluğu kanıtlanabilir değildir. Ben G G kanıtlanabilir değildir e eşit olduğu için tekrardan yazabilirim. Kısaca: G=G kanıtlanamaz. Yani: G=G kanıtlanabilir değildir kanıtlanamaz. G'nin doğruluğu kanıtlanamaz kanıtlanamazsa bu da şu anlama gelir ki, G=G'nin doğruluğu kanıtlanabilir. G doğru ise zaten doğruluğunun kanıtlanabileceğini iddia ettiği için paradoks oluşmaz. G'nin, yanlış olduğunu iddia ettiğimiz zaman bunun imkansız olduğunu görürüz. Çünkü önerme kendi kendinin doğru ya da yanlış olarak bilinemeyeceğini söyler. Artık G daima doğru olan bir önermedir. Yani totolojidir. Başka biri gelip G'yi şöyle yazabilir. G=G'nin doğruluğu kanıtlanabilir değildir kanıtlanabilir değildir kanıtlanabilir değildir. Bunu kısaltırsak G=G'nin doğruluğu kanıtlanamaz olur. Bu böyle sonsuza kadar gider. Görüldüğü gibi G önermesi aynı zamanda hem G kanıtlanamazdır hem de G kanıtlanabilirdir. Formel bir şekilde bu önermeye bakıldığında işin içinden çıkılamaz. Çünkü özdeşlik ilkesine aykırıdır. Oysa diyalektik mantıkta böyle bir şey yoktur. G hem kendi olabilir hem de karşıtı. Karşıtlar iç içe geçmiştir. Epimenides paradoksunda verilen ilk önermenin doğruluğu kayıtsız şartsız kabul edildiği için böyle bir sorun oluşur. Biçimsel bir sistemde aksiyomların sorgulanmaması bu durumun kaynağıdır. Diyalektik mantıkta ortaya atılan aksiyomlar vasıtasıyla öğrenilen bilgiler sonucunda aksiyomlar değişebilir. Formel mantıkta zaman durdurulurken, diyalektik mantıkta zamanın sürekli aktığı ve her şeyin değiştiği kabul edilir. G önermesi de durağan bir önerme değil, zaman içinde sürekli değişen bir önermedir. Şimdi bir de Turing'in tanımladığı durma problemine bakalım. Turing de Gödel'in yöntemine benzer bir şekilde Turing makinesinde durmayan programlar yani doğru ya da yanlış olduğu bilinmeyen önermeler olduğunu kanıtlamıştır. Yine o da Gödel'in yaptığı gibi P=P durmaz gibi bir önermeyi Turing makinasında çözmeye çalışır . Haliyle eğer çözerse, yani program durursa, kendi kendinin durmayacağını iddia ettiği için bir çelişki ortaya çıkar. Bu yüzden program durmaz. P'nin değilini aldığımızda yine aynı çelişki ortaya çıkar. Oysa P aynı G önermesinde gösterildiği gibi hem P programı durmaz hem de P programı durmaz durmazdır. Yani iki karşıtının iç içe geçmiş halidir. Durma problemi veya aksiyomatik sistemin bu kararlaştırılamayan olarak bahsedilen önermeleri aslında yapay zekanın insan seviyesine çıkamayacağını düşünen bir çok bilim adamının ana argümanıdır . Şimdi bir de bizim yöntemimizle bu duruma bakalım. Diyalektik mantıkta bilgi sürekli aranan bir şeydir. Yani doğru olarak varsaydığımız bir şey değişen koşullarla yanlış olabilir. G ve P önermesinde bundan ne demek istendiği anlaşılabilir. Bilgiyi sürekli bir arayış vardır. Ortaya bir tez atmamız gerekir. Bunun karşısına da karşıtlık olarak antitez konulur. Bu ikisinin birleşiminden ise sentez meydana gelir. Sentez aynı zamanda bir tezdir. Onun da bir antitezi oluşacaktır ve senteze bir şekilde varılır. Bu zamana kadar ortaya atılan her tez de bir şekilde daha önceki bir tez ve antitezin sentezidir. Yoksa tek başına bu çelişkiden bağımsız oluşamaz. Formel mantıktaki gibi her şey tek başına alınmaz. Karşıtların birliği onu var eder . G önermesini diyalektik mantık çerçevesinden incelediğimizde bir sorun teşkil etmediği artık ortadadır. Diyalektik Mantığın Uygulamaları Genel anlamıyla tanımını verdiğimiz diyalektik mantık biçimsel mantıktan farklı olarak çelişkili durumlarda da çözüm aramaya olanak tanır. Örneğin hepimiz herhangi bir yere alışveriş yapmaya gitmeden önce kafamızda neler alacağımızı, ne kadar tutacağını, hangi marka alacağımızı biliriz. Bu bizim tezimizdir. Ama evdeki hesap çarşıya uymaz misali satıcıyla görüştüğümüzde genelde fikrimiz değişir. Ya fiyat farklıdır ya aradığımız marka yoktur ya da satıcı bizi başka bir marka almaya ikna eder. Beklemediğimiz durumlar oluşabilir. Paramızı düşürebiliriz, evden birileri arayıp bağzı şeylerin artık gerekli olmadığını söylebilir vs... Bu da bizim anti-tezimizdir. Artık dünya değişmiştir. Siz de o andaki duruma göre daha doğru olan bir seçim yapar alışveriş yaparsınız. Bu da bizim sentezimizdir. Hajime Sawamura'nın, Computational Dialectics for Arguing Agents makalesinden alınan aşağıdaki şemalarla ne demek istendiği daha açık gözükmektedir . Bu makalede çelişkili durumlarda çözümün nasıl bulunduğu açıklanır. Çelişki oluşan önermelerden biri tez diğeri ise antitezdir. Oradan yola çıkılarak bir sentez oluşturulur. Bu işleme Hegel Aufheben der. Aufheben işlemi sayesinde artık daha doğru bir önermeye sahip oluruz. Bu duruma şöyle bir örnek verelim. A, B ve C diye 3 tane önermemiz olsun. Bir Aufheben örneği olması açışından A'nın ve B'nin içeriğini dolduralım. Aufheben örneğini aşağıdaki şekilde daha iyi görebiliriz. A=Bardağın yarısı dolu B=Bardağın yarısı boş C=Bardağı oluşturan hacmin yarısı su ile, diğer yarısı ise hava ile dolu. Görüldüğü gibi A ve B aynı anda doğru olamaz. Bu yüzden bir senteze giderek C'yi, yani daha doğru bir önermeyi oluşturmuşlardır. Aşağıdaki örnek ise biraz daha karışık bir durumu göstermektedir. X ve Y'nin aynı anda doğru olmasının imkanı yoktur. Çünkü X'in doğru olması için A'nın ve B'nin değilinin doğru olması gerekirken, Y'nin doğru olması için A'nın değilinin ve B'nin doğru olması gerekiyor. Buradaki çelişki Z önermesine varılarak çözülür. Sonuç Gördüğümüz gibi G önermesi biçimsel mantığı tutarsızlığa sürüklemektedir. Diyalektik mantıkta ise G tez anti-tez sentez aşamalarından geçerek sürekli bir değişim içindedir. Yapay zekada biçimsel şekilde oluşturulmuş tüm algoritmalarda G bir sorun oluşturur. Biçimsel mantıkta algoritma sayesinde ortaya sadece bir tez atılır ama bunun anti-tezi oluşturulup senteze varılmaz. Çünkü değişmeyen durumlar için çözüm aranır. Gödel bize göstermiştir ki bu değişmeyen durum için oluşturulan çözüm bile yeterli değildir. G gibi bir önerme oluşturularak algoritmanın çözemeyeceği problemler oluşturulabilir. Ama diyalektik mantıkta anti-tezi oluşturan durumlarda oluşan değişim gözden geçirilerek senteze , yani daha doğru bir sonuca varılır. Tabi ki bu da bir son değildir. Bu sentezde bir tezdir artık çünkü durumların değişmesi durmayabilir. Bu mantık sayesinde yapay zeka değişen durumlara da çözüm arayabilecektir. Bir sonraki yazımızda formel mantık ile çözülemeyen problemlere diyalektik mantık ile çözüm arayacağız. Çelişki içeren durumlar oluşturularak çözüme tez-antitez-sentez süreçlerinden sonra giderek yaklaşılacak ve çözüm aranacaktır.


Günümüz şartlarında her ortama ayak uydurmak ya da her devrin insanı olmak her ne kadar pek hoş bir davranış şekli olmasa da, konumuz bilim ve üretilen yeni malzemeler olunca hayatlarımızı çok daha kolaylaştıran gelişmelere çanak tutuyorlar. Bir polimerin veya daha genel tanım ile malzemenin akıllı olması demek, sıcaklık, nem, pH, ışık yoğunluğu, elektriksel veya manyetik alan gibi ortam değişikliklerine, renk veya transparanlığını değiştirerek, iletken hale gelerek, su geçirgen hale gelerek ya da şekil değiştirerek yanıt vermesi demektir. Mesela akıllı malzeme kullanılarak üretilen bir uçak kanadının herhangi bir çatlak veya hasar anında renk değiştirerek bunun fark edilmesini sağlaması ve hatta bunu kendi kendine onarması, bir otomobil camının çok güneşli bir günde karararak sizi güneşten koruması ve bulutlu havalarda berraklaşması, akıllı bir tuğla ile inşa edilmiş bir evin dışarıdaki hava değişimi ile enerji tasarrufu imkanı sağlayabilmesi gibi direkt olarak kullanıma yönelik örnekler akıllı malzemelerin ne derece hayati ve hayatı kolaylaştırır çalışmalar olduğunun da kanıtı aslında. Ayrıca mevzu bahis polimerlerimiz kendileri için büyük olan bu değişiklikleri, küçük ortam farklılıkları ile gerçekleştirebilmekteler ve bu sayede oldukça aktif olarak kullanılabilmelerine imkan tanımaktadırlar . Çok farklı ortam değişkenlerine çok farklı yanıtlar alabildiğimizden, akıllı malzemeler büyük bir çalışma alanı demek oluyor. Günümüzde çokça kullandığımız akıllı malzemelerden bahsedecek olsak da bu yazıda daha çok şekil değiştiren, yani tam adıyla şekil hafızalı polimerlerden bahsedeceğiz. Farklı Alanlarda Kullanılan Akıllı Malzemeler Şekil hafızalı polimerlere geçmeden önce, akıllı polimerlerin farklı özellikleri ile nerelerde ve nasıl kullanıldıklarına gelin bir göz atalım. Yazının başında da bahsettiğimiz gibi, akıllı malzemeler farklı çevresel değişikliklere farklı tepkiler veren malzemelerdir. Mimarlık alanında akıllı malzemelerin kullanımı oldukça yaygınlaşmış halde. Örneğin, bina cepheleri inşa edilirken akıllı malzemeler kullanılmakta ve bu malzemelerin sıcaklık farklılıklarına verecekleri tepkilerden yararlanılması düşünülmektedir. Kullanılan akıllı malzemenin faz dönüşümü 27 C'de başladığından dolayı, iç mekanın ısısı bu derecenin altına düştüğünde, faz değiştiren akıllı malzeme depoladığı ısıyı mekana vermekte, yani bir nevi termostat görevi görmektedir. Bu faz değişimine bağlı olarak da, cephenin saydamlığı da değişmektedir. Bu tarz bir sisteme örnek olarak Alterswohnen (Domat/Ems, İsviçre, 2004, Dietrich Schwarz) binası verilebilir . Daha çok japon mimarisinde tercih edilen akıllı malzemeler ise, beklenilen bir şekilde deprem ile bağlantılı sorunlara çözüm bulmak için kullanılıyor. Mesela Osaka'da inşa edilen Dowa Kasai Phoenix Kulesi'nde (145m) kullanılan teknoloji sayesinde gerek depremlerin gerekse kuvvetli rüzgarların yarattığı titreşimlerin ve sallantıların hissedilmemesi sağlanıyor. Bu yapıda iki farklı akıllı malzeme kullanılırken, biri oluşan titreşimleri hissediyor, diğeri ise mekanik özelliklerini bu hareketlere bağlı olarak değiştiriyor. Bu mekanik değişimler sayesinde de sarsıntıların veya kuvvetli rüzgarların oluşturduğu titreşimler ve sarsıntılar emilerek, binadakilerin hissetmemesi sağlanıyor. Eğer bu kulede böyle bir sistem geliştirilmemiş olsaydı, binanın içindeki insanlar kendilerini sallanan bir teknede hissediyor gibi olurlardı. Aynı şekilde acaba uçaklar ve arabalar da gerçekten sessiz mi diye sorgulayabilir miyiz? Aslında sorgulayabiliriz elbette çünkü akıllı malzemeler sayesinde, ses dalgaları nedeniyle ortaya çıkan hava basıncındaki değişimlere duyarlı akıllı malzemeler, bu uyarıları elektrik sinyaline çeviriyorlar ve bu sinyal bir mikrofon yardımı ile gürültüyü yok edecek ses dalgaları yaratıyorlar . Sağlık sektöründe, özellikle ilaç taşıma sistemlerinde akıllı malzemelerin büyük bir kullanım alanı mevcut. Bu tarz akıllı polimerler, yazının başında bahsettiğimiz gibi pH veya sıcaklığa karşı duyarlı olan polimerlerdir. Bu sayede hassas değişikliklerde bile, vücudun istenilen bölgelerinde, taşıdığı aktif maddenin salınımını gerçekleştirmek üzere, değişen pH ve sıcaklık gibi değerlere göre görevlerini yerine getirmektedirler . Şekil Hafızalı Polimerler Şekil hafızalı polimerler, deforme edildikleri şekillerinden orijinal şekillerine kendi kendilerine dönebilen akıllı malzemelerdir. İlk olarak, 1984 yılında Japon, Nippon Zeon Şirketi tarafından ortaya çıkarılmıştır. Biraz daha açmak gerekirse, bu polimerler, sizin geçici olarak verdiğiniz şekli alsa da, daha sonra duyarlı olduğu bir ortam değişikliği sayesinde orijinal şekillerine tamamen kendi kendilerine dönebilir, yani ilk şekillerini hafızalarında tutabilirler demek oluyor bu . Akıllı derken gerçekten akıllı malzemelerden bahsediyoruz! Şekil hafızalı polimerlerin, hafızasında tuttuğu genellikle iki bazen de üç şekil mevcuttur. Bu şekillerden birisi orijinal şekli iken diğeri ise deformasyon sonucu aldığı şekildir. Şekil hafızalı polimerlerin etkilendiği ortam değişkeni genellikle sıcaklık olmakla birlikte, bu değişken manyetik alan, ışık ya da bir solüsyon da olabilir. Bu sayede kullanım alanındaki çeşitliliği de artmaktadır. Malzemelerin nasıl ki belli bir erime sıcaklıkları varsa, konu polimerler olduğunda erime sıcaklığına ek olarak bir de camsı geçiş sıcaklığından bahsetmemiz gerekiyor. Camsı geçiş sıcaklığı kısaca, maddenin camsı özelliklerini kaybedip ağdalı özellikler kazanmaya başladığı sıcaklık sınırıdır ve bu sıcaklık sınırı erime sıcaklığından daha düşüktür . İşte bu camsı geçiş sıcaklığı şekil hafızalı polimerler için oldukça önemlidir. Çünkü biraz önce de bahsettiğimiz gibi, bu polimerlerin kalıcı ve geçici olmak üzere iki farklı şekli vardır. Deforme halindeki geçici şekil, camsı geçiş sıcaklığının üzerindeyken verilir. Akıllı polimerler daha sonra soğutulduklarında bu geçici şekillerini korurlar ancak istenilirse dış etmenler ile kalıcı şekillerine döndürülebilirler. Dış etmenler ile kalıcı şekline döndürülen şekil hafızalı polimerler, tekrardan herhangi bir ortamda camsı geçiş sıcaklığının üzerine çıkarıldığında ise hafızalarındaki geçici şekillerine geri dönerler. Karışık gibi mi? Aslında izleyince hiç de öyle olmadığını görelim tam da bu noktada; Buraya kadar bahsettiklerimizde temel olarak akıllara takılabilecek bir iki soru olduğunu farzedersek, ilk olarak deforme edilen polimerin neden kalıcı deformasyona uğramadığını açıklayalım. Yani mesela bir metal levhayı alıp yeterince büktüğümüzde, elimizdeki metal deforme edildiği şekli ile kalır, yani bu kalıcı bir deformasyondur. Ancak şekil hafızalı polimerler diğer herhangi bir malzeme gibi eğilip büküldüğünde bunu kalıcı bir şekilde bünyesinde tutmadan, eski haline döndürülebilmekte çünkü biraz önce de dediğimiz gibi bu deformasyonlar camsı geçiş sıcaklığının üzerinde gerçekleştiriliyor ve bu sıcaklığın üzerinde bu polimerler süper esnek bir özellik gösteriyorlar. Bu nedenle de bu polimerleri istediğiniz gibi deforme etseniz de, verdiğiniz bu şekilden kalıcı şekline dönüşünüz ve kalıcı şeklinden tekrardan geçici şekline dönüşünüz mümkün olabiliyor. Bu özelliklere sahip şekil hafızalı polimerler, hala ağırlıklı olarak laboratuvar ölçekli üretim ve araştırmalarda geniş yer bulsalar da aynı zamanda endüstriyel kullanım aşamasında da kendisine yer bulabilmiş malzemelerdir. Farklı uygulama alanlarında yer bulabilmesi için araştırmalar ise devam etmekte. Akıllı polimerler sadece inşaat, havacılık, otomobil, ya da ileri mühendislik uygulamalarında değil, hepimizin ortak noktası sağlık sektöründe de çeşitli uygulamalarda karşımıza çıkmakta. pH 1-2 civarında iken midede, pH 7 üzerinde olduğunda bağırsakta, ya da vücut sıcaklığı 37 C'yi geçtiğinde ilaç salınımını yapan akıllı polimerler mevcuttur. Ek olarak, vücuttaki glikoz seviyesi kritik bir değerin üzerine çıktığında cevap olarak insülin salınımı gerçekleştiren sentetik pankreaslar, yüzeyine kaplanan akıllı polimerler sayesinde ilaçları belirli bir zaman içerisinde verebilen balon tedavisinde kalp damarlarının içine takılan stentler, bu uygulama alanında bahsedebileceğimiz temel örneklerdendir. Tekstil sektöründe biraz da ütüden nefret edenlere ilaç gibi gelecek uygulamalar mevcut. Mesela buruşuk bir hale gelen kumaşların, sıcak hava üflenmesiyle -ki bu saç kurutma makinesi bile olabilir- eski düzgün hallerine dönmeleri gibi. Tasarımcılar burada ortam değişkeni olarak sıcaklık değişimini kullanıyorlar ve deforme haldeki kıyafetin, tekrardan orijinal olan düz haline dönmesini sağlıyorlar. Yine tekstil sektöründe, uzun kollu kıyafetlerin, sıcaklığın artması ile birlikte kısa kollu hale gelmeleri de benzer örneklerden birisi. Burada da sıcaklık artışı nedeniyle tetiklenecek olan uzun kumaşın, orijinal haline dönmesi için kendiliğinden katlanması ve toplanmasından yararlanılmakta. Aynı zamanda, açık denizlerde görev yapan denizciler için üretilen üniformalarda da şekil hafızalı polimerler kullanılarak ortamdaki sıcaklık değişimlerine duyarlı bir üniforma üretiliyor. Buradaki amaç ise üniformanın sıcaklık değişimlerine göre kendisini adapte etmesi ve bu sayede kişinin vücut ısısını sabit tutabilmesi. Yazının ilk bölümlerinde diğer akıllı malzemelerin kullanıldığı mimarı uygulamalardan bahsetmiştik. Şekil hafızalı akıllı polimerler de yine aynı şekilde inşaat sektöründe sıklıkla kullanılan malzemeler. Mesela, pencere izolasyonunda kullanılan akıllı polimerler yine ısı değişiklikleri ile genişleyebilen bir özelliğe sahiptirler. Bu genişleme özelliği pencere çerçevelerini kaplayıp, tam bir izolasyon sağlanması noktasındaki avantajı nedeniyle kullanılmakta. Bu uygulama alanlarına ek olarak, bazı küçük ama hayatı kolaylaştıran uygulamaları da mevcut şekil hafızalı polimerlerin. Son zamanlarda özellikle keman üretimlerinde, enstrümanı çalan kişinin temas ettiği boyun ve omuz bölgelerinde akıllı polimer kullanarak, bu bölgelerin her enstrüman çalan kişinin kendi özelliklerine göre şekil almasını ve çalan kişiye herhangi bir acı vermemesini sağlıyorlar . Elbette şekil hafızalı polimerler, sağlık, tekstil veya gündelik malzemelerdeki uygulamalarının yanında, ileri mühendislik uygulamalarında da yer almaktadır. Şekil değiştiren uçak olarak bildiğimiz uygulamalarda, uçak kanatları, uçuş sırasında verilen komutlar neticesinde istenilen şekli alabilmektedirler. Bu sayede bu tip uçaklar farklı uçuş koşulları altında en uygun uçuş performansı verebilmektedirler. Bu performans iyileşmesi de, yakıt ekonomisini, çok rollü görev kabiliyetini ve görev performansını iyileştirmektedir . Sanırım bu noktaya kadar şekil hafızalı polimerlerin nasıl bir yapıya sahip olduğunu, neler yapabileceklerini nerelerde kullanıldıklarını ve neye benzediklerini temel olarak tartıştık. Yazının bu son kısımlarında hali hazırdaki ilgi çekici örneklere yer vererek bitirelim derim. Sonuç olarak şekil hafızalı polimerler geniş bir araştırma alanına ve uygulama alanına sahip. Bu uygulama alanları kimi zaman bizlerin hiç görmediği bina inşaatlarında yer alırken kimi zamansa enstrüman çalan bir kişinin acı çekmemesi noktasında karşımıza çıkıyor. Şu an için sadece şekil hafızalı polimerlerin değil, aynı zamanda akıllı malzemelerin bilinmeyen özelliklerinin ve nasıl programlanabileceklerinin üzerinde çalışıldığı da düşünülürse gelecek zamanlarda çok daha yaygın bir kullanım alanı ile karşılaşmamız olası olacaktır. Ayrıca şekil hafızalı polimerlerin, akıllı malzemeler okyanusunda sadece küçük bir balık olduğunu da düşünürsek, geliştirilebilecek malzemeler ve ürünler, biz insanoğlunun ne kadar akıllı olduğuna ve hayal gücü sınırına bağlı kalıyor.


Bu senenin korkutucu bir kuraklık beklentisiyle başlaması üzücü olsa da gökyüzü sevdalıları için yararlı oldu. Astronomi bilimi her konusunda böyledir aslında. Bir konuda kaybederken bir başkasında kazanırsınız. Önemli olan, düzeyi ortalamada tutabilmektir. Bakalım Mart kapıdan baktırırken gece gökyüzünde bizlere neleri gösterecek. Merkür ve Venüs Dünya'ya en yakın yıldız olan güneşimizin kankaları olan Merkür ve Venüs bu ay boyunca gökyüzünde Güneş'e çok yakın olacağından gözlenemeyecekler. Venüs, ayın başından ortalarına kadar sabah gökyüzünde dikkatli bakışların parlak Venüs'ü görmesiyle gözlenebilir. Ama her gün daha fazla Güneş'e yaklaşacaktır. Unutmadan, bu Güneş'e yaklaşacak veya uzaklaşacak tabiri 2 boyutlu gökyüzü üzerinde olmaktadır. Burda bahsedilen durumda cisimler, Güneş'e fiziksel olarak yaklaşmamaktadırlar. Perspektif olarak yanyana görünüyormuş gibi görünürler. Tabi Güneş'in parlaklığı cisimlerin parlaklığını bastırır. Mars Paslanmış gezegen Mars, akşam saatlerinden sabaha kadar doğu ufkundan itibaren gözlenebilir. Her gün daha erken doğmaya başlayacak. Jüpiter Mars yükseldikçe, Jüpiter alçalmaya başlıyor. Bu durumun sizin hayatınızdaki etkisi ise koca bir hiç. Şaka şaka, ne güzel işte gece yarısına kadar Jüpiter'i gökyüzünde batana kadar gözlerken o esnada doğmaya başlamış olan Mars'ı gözlersiniz. Hayata daha iyi etki mi olur? Satürn Mars ve Jüpiter'in ünlü olmaya başladığını gören gezegenlerin bekar olmayanı , Satürn, durur mu? O da gece yarısından sonra doğu ufkundan kendini gösteriyor ve her geçen gün daha erken doğuyor. Ufak bir teleskop veya ortalama bir dürbünle Satürn'ün halkasını görebilirsiniz. Belki de zamanında Galileo'nun yaptığı gibi gördüğünüzü kağıda çizer ve halkanın nasıl da fır fır döndüğünü görürsünüz . Bu ay kaçırılmaması gerekenler 3 Mart Mars, karşı konumda. Eminim herkes Mars bu gece Ay gibi gözükecek, Ay'dan daha büyük gözükecek türü haberler duymuşsunuzdur. İşte o gün bugün. Fakat Mars, asla Ay kadar büyük görülmeyecek. Teleskop ile baksanız dahi bu denli büyük göremezsiniz. Bunun sebebi Mars'ın çok küçük olması değil. Aksine Mars, uydumuz Ay'dan çapsal olarak yaklaşık 2 kat daha büyüktür. Dikkat etmişseniz eğer Mars'ın Ay kadar büyük görünecek olması miti her yıl olur. Çünkü her yıl Mars en az 1 kere karşı konumumuzda olur. Öncelikle karşı konum, Güneş-Dünya-Mars sırasında, bu cisimlerin aynı hizaya gelmeleridir. Güneş sabit durduğuna göre bunun olmasının sebebi, Dünya ve Mars'ın Güneş etrafında dolanıyor olmalarıdır. Bu dolanım eliptik olduğu için her karşı konumda Dünya-Mars arası farklı uzaklıklara sahip olur. Aşağıdaki liste 2007 2020 arasındaki yakınlaşmalardaki mesafeleri göstermektedir. - Ara. 24, 2007 88.2 Milyon km - Oca. 29, 2010 99.3 Milyon km - Mar. 03, 2012 100.7 Milyon km - Nis. 08, 2014 92.4 Milyon km - May. 22, 2016 75.3 Milyon km - Haz. 27. 2018 57.6 Milyon - Eki. 13, 2020 62.1 Milyon km Ay kadar büyük olamayacağını anladığımıza göre karşı konum neden önemli ona bakalım. Mars gezegenini karşı konum olmadan bile teleskop ile baktığınızda çaplı şekilde görebilirsiniz. Fakat karşı konumlarda bir dürbün ile bile rahat bir şekilde çapını hatta yakınlığına göre kutuplarını oralardaki beyazlıkları seçebilirsiniz. Özellikle 27 Haziran 2018 tarihindeki yakınlaşmayı kaçırmamak gerekir.