25 Ağustos 2019

Zihindeki gözümüz: Elektromanyetik spektrum

Elektromanyetik spektrum, bize iki gözün sağlayamadığı çok daha farklı iletiler sundu, beraberinde gerçeklik algımız, evrene bakış açımız ve yaşam biçimimiz tümüyle değişecekti

İnsan için "Dünya'ya gözlerini açtı" ya da "gözlerini yumdu" derler ya, bu ifadelerle çok da haklı olarak gözlere yaşamsal bir rol yüklenir.

Hiç yanlış değil: Önce gözlerimizi açtık; zihnimiz, gözlerden gelen iletiyi görselleştirdi ve kendi gerçekliğimizle tanıştık.

Çevremizi, Dünya'yı ve ardından evreni o iki gözün bize sağladığı iletilerle algılamaya çalıştık.

Aynı algoritma ile çalışan beyinlerimiz, bu iletilerden gelen ipuçlarını kullanarak görüş alanımızın ötesini zihinlerimizde canlandırdı ve kendimize ortak bir evren yarattık.

Gözlere ileti sağlayan temel kaynak ise "ışık".

O yoksa, ne gözler görür ne de beyin onu görselleştirebilir. İnsanlık tarihi, "Güneş ışığının altında iki göz ve bir beynin hikayesidir!" dersek yanlış olur mu?

Muhtemelen olmaz ama 1865'e kadar!

James Clark Maxwell, 1865'te, birbirinden bağımsız olarak bilinen elektrik ve manyetik alanların aslında aynı kökene sahip olduğunu; birbirlerini ürettiklerini ve uzayda dalga şeklinde yayıldığını; ışığın da bu formda bir dalga olduğunu ileri sürdüğünde, bu buluşunun insanlık tarihini nasıl etkileyeceğini asla hayal edemezdi.

Çünkü, hayatını kaybettiği 1879 yılında henüz 47 yaşındaydı ve buluşunun ürünü olan teknolojik cihazlar ise çok sonraları, ölümünden neredeyse 100 yıl sonra yaşamımıza dahil olacaktı. Bugün kullandığımız bilgisayarları, cep telefonlarını, gece görüş dürbünlerini, röntgen ve MR cihazlarını onun görememiş olması insanın içini burkuyor.

Elektriksel etki ve manyetizma, Antik Çağ'dan bu yana biliniyor. Cisimlerin birbirine sürtünmesi ile oluşan elektriklenme, insanın en eski deneyimlerinden biri. Ateşi bu sistemle yakar oldular.

Manyetizmanın keşfi de bir o kadar eski. Manyetizma, Manisa (eski adıyla Magnesia) çevresinde bazı kaya parçalarının metalleri çekiyor olmasına verilen isim; adı da buradan geliyor. Bu kaya parçalarına daha sonra "magnet (mıknatıs)" denilecek. Mıknatısın kullanıldığı ilk teknolojik alet ise pusula, ve hâlâ da kullanılıyor.

Maxwell, elektrik ve manyetik alanların birbirini üreterek uzayda bir dalga formunda yayıldığını ve enerji taşıdıklarını söylerken onların, sabit ve en yüksek hız olan ışık hızında ilerlediğini de söylemekteydi.

Uzayda enerji taşıyan bu dalga formuna, elektrik ve manyetizma kelimelerin bir birleşimi olarak "elektromanyetik dalga" denildi.

Ve elbette ışık da bu formda enerji taşıyan bir elektromanyetik dalgaydı. Gözlerimize ileti sağlayan şey de onun enerjisi. Çok kısa sürede farklı enerjilerde başka elektromanyetik dalga formları ile tanışıldı.

Elektromanyetik dalgaların enerjilerine göre sıralandığı, enerji geçişlerini gösteren cetvel ise "Elektromanyetik Spektrum" olarak adlandırıldı. Bilimsel buluşların da etkisiyle domino taşlarının birbiri üzerine devrilerek akması gibi enerji spektrumu çok geçmeden şekillendi.

Elektromanyetik Spektrum, enerjisi en düşük ama dalga boyu en büyük radyo dalgalarından başlıyor, sırasıyla mikrodalgalar, ultraviyole, görünür ışık bölgesi, kızıl ötesine uzanıyor. Atomun keşfi ile bu spektruma, enerjileri çok yüksek olan x-ışınları ve gama ışınları dahil oldu; en uç noktada ise kozmik ışınlar yer alıyor.

Ama bir detay çok dikkat çekiciydi: Bizim gerçekliğimizin kaynağı olan güneş ışığı, bu elektromanyetik spektrum içinde çok dar bir enerji aralığına sahipti ve gözlerimize gelen iletiler de bu dar enerji aralığı ile sınırlı kalıyordu.

Ve hemen sorgulamalar başladı: O zaman bizim gerçekliğimiz de sınırlanmış olmuyor muydu? Bizim görüş alanımızın dışında daha başka neler vardı ve nasıl bir bilinmezliğin içinde bulunuyorduk?

Bilimsel çalışmaların teknolojiye evrilmesiyle, görüşümüz dışında kalan ve bizim algılayamadığımız elektromanyetik dalgaları algılayan cihazlar geliştirildi ve böylece üçüncü bir göze sahip olduk.

Bu yeni teknolojik gözümüzün ileti kaynağı artık yalnızca ışık değil, içinde güneş ışığının da olduğu tüm "elektromanyetik spektrum"du, bize iki gözün sağlayamadığı çok daha farklı iletiler sundu, beraberinde gerçeklik algımız, evrene bakış açımız ve yaşam biçimimiz tümüyle değişecekti.

Maxwell'in elektromanyetik dalgaların doğasını keşfetmesi, günümüz modern teknolojik toplumunun temelini oluşturur.

Elektromanyetik radyasyon sayesinde bugün sahip olduğumuz modern iletişim ve bilgi teknolojilerine sahip olduk. Radyo, televizyon, uydu iletişimleri ve cep telefonları, gece dürbünleri, uzay teleskopları ilk akla gelenler.

Radyo teleskoplarımızla evrene bakıyoruz; onlar evrenin 'görülemez' olan birçok bölgesini bize görünür kılıyorlar. Onlar sayesinde hayal bile edemediğimiz kadar çok sayıda galaksi ve yıldız keşfedildi.

Bugün Maxwell Deklemleri olarak bilinen ve Maxwell tarafından geliştirilen dört denklem modern fiziğin temelini oluşturuyor. Bu nedenle bir çok bilim insanı Maxwell'in bilime katkısını Isaac Newton ve Albert Einstein'ın katkıları ile eşit düzeyde kabul eder.

James Clerk Maxwell kim derseniz; o bir İskoç, fizikçi ve matematikçi.

1831'de Edinburgh'da dünyaya geldi, ailesinin tek çocuğuydu. Edinburgh ve Cambridge Üniversitelerinde eğitim gördükten sonra Aberdeen Üniversitesi'nde fizik profesörü oldu. 1871'de 40 yaşında iken Cambridge'e profesör seçildi. Burada Cavendish Laboratuvarı'nın tasarımının ve yapımının sorumluluğunu üstlendi. Cavendish Araştırma Laboratuvarı 1874 yılında açıldı, günümüzden tam 145 yıl önce.

Laboratuvar, kuruluşundan bu yana yüzyılın en büyük araştırma merkezlerinden biri olarak biliniyor. J. J. Thomson'dan Rutherford'a kadar çok değerli birçok bilim insanını bünyesinde bulundurmuş olan Cavendish Laboratuvarı, bugüne kadar 29 Nobel ödülüne ev sahipliği yaptı. Ödüllerden 20'si fizik, 6'sı kimya ve 3'ü fizyoloji ve tıp alanlarından geliyor.

Nobel ödüllerinin 119 yıldır verilmekte olduğu göz önüne alınırsa, Fizik Nobel ödüllerinin yüzde 17'sinin Cavendish laboratuvarındaki bilim insanlarınca kazanılması gerçekten çok etkileyici.

Hemen sorabilirsiniz: Ülkemizde bu ölçekte niye bir laboratuvar yok? Var da biz mi bilmiyoruz?

Bir başka yazımızda size uluslararası standartlarda akredite olmuş, yurt içi ve yurt dışı araştırma grupları ile çalışmalar yapmakta olan 15 yıllık bir araştırma laboratuvarının üçüncü sınıf bir yöneticinin hezeyanlarına nasıl kurban edildiğinin öyküsünü anlatırım.

Sanırım yukarıdaki soruya iyi bir yanıt olur!

Yazarın Diğer Yazıları

Bir düşünce deneyi: Schrödinger'in kedisi

"Eğer kafanız karışmadıysa kuantum kuramını anlamamışsınız demektir!"

Soğuk Savaş'tan bu yana nükleer silah kâbusu

NPT üç temel üzerine kurulu: Nükleer silahların yayılmasını önlemek, dünya üzerindeki nükleer silah sayısını azaltmak ve nükleer enerjinin barışçıl amaçlarla kullanılmasını sağlamak

Mavi gezegenin ölümü: Bir gün vegan olmak zorunda kalabilirsiniz

Bilim insanları bir kritik sayıda birleşiyorlar: Üst sınır 10 milyar insan, Dünya'nın taşıyabileceği yük...