Cosmos: Bir Uzay Serüveni 10. Bölüm Önemli Bilgiler

Cosmos: Bir Uzay Serüveni 10. Bölüm Önemli Bilgiler

Elektrik Çocuk (The Electric Boy)

Özet: Kozmosun bu bölümünde Michael Faraday’in hayatından ve insanların yaşamını büyük ölçüde değiştiren icatlarından bahsedilmiş.
Tüm bu icatların temelinde ise elektronların istediğimiz amaca uygun kullanılabilmesi yatıyor. Elektronlar sayesinde temassız etkileşimi mümkün kılan manyetik alanlar oluşuyor. Gezegenlerin ve yıldızların yörüngelerinin temelini de bu manyetik alanlar oluşturuyor. Manyetik alan cismi kendi yönünde hareket etmek için sürüklemeye çalışır bu güneşin etrafında dönen gezegenleri basitçe açıklamanın bir yoludur.

Kozmos Bölüm 10

Elektronları Buyruğumuz Altına Alışımız: Aslında her şey Isaac Newton’la başladı diyebiliriz. Newton gençliğinde ve çocukluğunda hep güneşin, hiç temas olmadan gezegenleri nasıl böyle hareket ettirdiğini ve cisimlerin nasıl böyle yer yüzüne düşebildiğini merak ediyordu. Aynı merakın başka bir yönü de henüz çocuk olan Albert Einstein’ın kafasını kurcalıyordu. Babası ona bir pusula ve bir mıknatısla küçük bir sihir gösterisi yapmıştı ve küçük Einstein temas olmadan nasıl hareket olur düşüncesi ile hayrete uğramıştı.

Einstein ve Newton’ın yaşadığı dönemler arasında bir dahi daha yaşamıştı ve aynı itibara sahipti. Newton’ın elini kolunu bağlayan gizemi çözdü ve Einstein’ın da önünü açmış oldu. O kişi Michael Faraday idi.

1791’de Londra’nın varoşlarında izbe bir evde Michael Faraday dünyaya geldi. Okul hayatı pek umut verici değildi. Faraday 8 ila 10 lu yaşlarda iken bir gün okuldaki öğretmeni tarafında “r” harfini söylemesi için zorlanmıştı ve bunu başaramadığı için “r” yerine “v” kullandığı için cezalandırılmıştı. Öğretmen Faraday’in kardeşine biraz para vererek ondan Faraday’i cezalandırmak için güzel bir sopa almasını istemişti. Faraday’in kardeşi ise gidip annesine haber vermiş ve Faraday’i okuldan aldırmıştı. Tarihte o günden sonra bir daha okula gittiğine dair bir kanıt yok. 13 yaşında bir cilt evinde çalışmaya başlamıştı. Gündüzleri ciltleyip akşamları da o kitapları okuyordu, elektriğe olan merakı da bu şekilde başlamıştı. 21 yaşına kadar bu yayın evinde çalıştı. Bir gün bir müşteri ona bir eğlence için bilet verdi. Bu eğlence halk için bilim eğlencesiydi. Londradaki kraliyet enstitüsünde kalsiyum ve sodyum dahil olmak üzere pek çok kimyasal elementi keşfeden Humphry Davy çok iyi bir gösteri sergiliyordu. Elektrikle ilkel gösteriler yapıp seyirciyi eğlendiriyordu. Faraday bu gösteri boyunca Davy’nin her cümlesini not aldı.

Faraday, Davy’nin konuşmasının metnini çıkarmıştı. Sonrada kağıtları ciltleyerek bir kitap oluşturdu. Amacı bunu hediye ederek Davy’nin dikkatini çekip onunla temas kurmaktı. Faraday kitabı götürdü ve kapıyı açan Davy’nin hizmetçisine teslim etti. Sonrası ise umut dolu bir bekleyişti.

Kimyasal bir deney yaparken Davy bir patlama sonucu geçici olarak görme yetisini kaybetti ve bir yardımcı almak zorundaydı. Aklına  konuşmasını ciltleyen delikanlı yani Faraday geldi. Davy, Faraday’i yardımcısı olarak işe aldı. Faraday, Davy için vaz geçilmez birisi oldu. Onu geçici olarak işe almıştı ama çalışkanlığı ve zekasından etkilenerek kalıcı olmasına karar vermişti. Londra Kraliyet Enstitüsü artık Faraday’in yuvasıydı ve ömür boyu öyle olacaktı. Eşiyle birlikte orada bir dairede yaşıyordu.

Humphry Davy ve kimyacı William Hyde Wallaston pusula ve elektrik akımı ile deneyler yapıyorlardı. Elektrik akımının metale mıknatıs özelliği kattığını anlamışlardı ama neyin sebep olduğunu anlamadılar. Pusula elektrik akımının geçtiği yönde hareket ediyordu ama ötesi gelmiyordu. Davy bunun sürekli dönmesini sağlayabilirsek ne harika bir buluş olur diye düşündü. Faraday’de oradaydı ve her akşam onlar odadan çıktığında bunun üstünde çalışıyordu. Sonunda Faraday elektrik motorunu bulmuştu, dünyanın ilk motoruydu.
Bu buluş sayesinde dünya hayatının nasıl değiştiğini bir düşünün. Faraday’in icadının haberi hemen yayıldı. Davy’nin asistanı Londra’nın en çok konuşulan ismi olmuştu. Bu durum Davy’nin hoşuna gitmedi. Pek çok element keşfetmiş bir adamdı ama insanlar en büyük buluşunun  Faraday olduğunu söylüyor. Davy, Faraday’i hiç anlamadığı mercek işleri ile görevlendirerek onun manşetlerden inmesini sağladı. Yıllarca mercekler üstünde çalıştı ama hiç başarı elde edemedi. O günlerden hatıra olarak bir cam tuğla sakladı.

Davy’nin ölümü bu verimsiz projenin sonunu getirmiş oldu. Faraday  onun yerine geçerek laboratuvar müdürü oldu. Faraday yetkisi ile her yıl Noelde gençler için bilim dersleri düzenlenmesini sağladı. 1825’de başlayan bu gelenek hala devam etmekte. Biraz elektrik ve iletken tel kullanarak o zamanlar için inanılmaz gösteriler sergileyerek çocukları hem eğlendiriyor hem de bilime yönelik meraklarını arttırıyordu. Ayrıca Faraday elektrik motorunu tersine çevirerek mıknatıs hareketi ile ilk jeneratörü de icat etti. İnanılmaz icatlarla insanların hayatlarını değiştirmeye devam ediyordu ki 49 yaşında ciddi hafıza kayıpları yaşamaya başladı.

Faraday tüm bu olumsuzluklara rağmen manyetik kuvvetin görünmez bir manyetik alana sahip olduğunu bulmuştu. Elektrik ve manyetizma arasındaki ilişkiyi ortaya koyduktan sonra bunların ışık ile ilişkili olup olmadığını düşünmeye başladı. Sonunda bir deney düzeneği hazırladı.

Faraday ışığın dalgalar halinde hareket ettiğini biliyordu ama ona bu dalgalardan tek bir yöne odaklanmış olanı lazımdı. O da bunu bir ayna ile polarize ederek sağladı. Bu ışın demeti elektrikle manyetize olan bir iletken çemberin hemen üstünden geçiyordu ve oradan da ucunda çit görevi gören bir kristalle bloklanmış bir merceğe ulaşıyordu. Bu kristal, ışığın sadece manyetik alandan etkilenirse, yeri değişmesi sonucu merceğe ulaşmasını sağlıyordu. Faraday ışık dalgalarının manyetik alandan etkilenip etkilenmediğini öğrenmek istiyordu. Manyetik alanın doğrudan etkilemediğini öğrendi sonra da yüzlerce saydam kimyasal madde ve nesne araya koyarak ışığı yavaşlatıp denedi ama gene hiçbir şey göremedi. Mıknatıs ışığı saptırmıyordu. Sonunda merceklerle çalıştığı umutsuz yıllardan hatıra olarak sakladığı cam tuğlayı denedi. Cam tuğlayı manyetik alan yaratan çemberin üstüne koydu ve başarıyı yakaladı. Işık manyetik alandan etkilenmişti. Mıknatısın kuvveti ışığın kristalden geçecek şekilde dalgalanmasını sağladı. Elektromanyetik bir kuvvetin ışığı etkileyebildiğini gösterdi.

Faraday, elektrik motoru, transformatör, ve jeneratör gibi evlerde, çiftliklerde, fabrikalarda her yerde her şeyin gidişatını değiştirecek icatlar yaptı.

Faraday 60 yaşına geldiğinde unutkanlığı iyice ilerlemiş ve bunalımlı bir hayat sürmekteydi. Bunlara rağmen hala bilim için çabalamaya devam ediyordu. Elektrik, manyetizma ve ışığın etkileşiminin nasıl olduğunu öğrenmeyi amaçlıyordu.

Faraday biraz demir tozu ve iletken bir kaç tel ile deney yaptı. Demir tozlarının üzerine iletken telin ucunu getirip  tele elektrik vererek manyetiklik kazandırınca tozların dairesel bir şekil oluşturduklarını gördü. Bu Faraday’in elektro manyetik kuvveti ve alanı keşfetmesini sağladı. Dünya dev bir mıknatıstır ve onun da manyetik bir alanı ve kuvveti vardır.

Kuşlar yönlerini bulmak için pek çok çevresel etmenden faydalansalar da aslında bir pusulaya sahiptirler. Dünyanın manyetik alanını algılayabilirler. Bizim beynimizin görsel verileri işlemesi gibi onların beyinleri de manyetik verileri işleyebilir. Manyetik alanın yönünü hissederek kuzeyi güneyden ayırt edebilirler. Manyetik alan kutup bölgesinde ekvatorda olduğundan daha kuvvetlidir. Kuşlar hangi enlemde olduklarını bu şekilde anlarlar.

Dünyanın manyetik alanının olmasının sebebi; dünya dönerken çekirdeğinin katı kısmının etrafında dolaşan sıvı demir. Bu sıvı demir elektrik akımı taşıyan bir tel gibidir. Elektrik akımının manyetik alan oluşturduğunu zaten Faraday kanıtlamıştı. Dünyanın bu manyetik alanı bizi biosferimiz için çok zararlı olan kozmik ışınlardan korur. Kozmik ışınlar DNA’yı mahvedebilir. Eğer dünyaya ulaşsaydı mutasyon oranları çok daha fazla olurdu. Bu kozmik şarapnellerin büyük kısmı, manyetik alanımızın sarmaladığı yüklü parçacıklar barındıran halka şeklinde alanlarda takılır, bu alanlara Van Allen kuşakları denir. Dünyanın dev bir mıknatıs oluşu gökteki en güzel görüntülerden biri olan Arora’yı da açıklıyor. Güneşten gelen yüklü parçacıkların oluşturdukları güneş rüzgarı sürekli olarak dünyaya saldırı halindedir. Güneş rüzgarını bir tür elektrik akımı olarak düşünebiliriz. Gezegenimizin manyetik alanı bu akımı kuzey ve güney  kutuplarına yönlendirir. Akım atmosferimize ulaştığında havadaki oksijen ve azot molekülleri dev florasan lambalar gibi parlar.

Faraday en son ve en büyük keşfinin peşinde iken yoksul çocukluğu ilk defa yolunu kesti, yardıma ihtiyacı vardı. Ona yardım edecek kişi ayrı bir dünyadandı. Faraday, Newton’ın kafasını karıştıran gizemi çözmüştü, güneş manyetik lanı ile gezegenleri yönlendiriyordu. Faraday’in görünmez güç alanı teorisi insanlara inandırıcı gelmedi ve onun delirdiğini düşündüler. Somut bir kanıtı yada destekleyici denklemleri yoktu çünkü çocukluğunda bunlar için eğitim almamıştı. Bunun matematik hesabını yapamadı.

Sonra 19. yüzyılın en büyük kuramsal fizikçisi çıka geldi. James Clerk Maxwell, varlıklı ve ayrıcalıklı bir çevrede doğmuştu. Henüz 20 li yaşlarda matematikte adını duyurmuştu. Diğer bilim adamları Faraday’i  geçmişin büyük ismi fakat geleceğin fiziğinde yeri olmayan biri olarak görürken Maxwell bunun tam tersini düşünüyordu. Faraday’in elektrik hakkında yazdığı her şeyi okuyarak başladı. Faraday’in kuvvet alanlarının gerçek olduğuna ikna oldu ve kesin bir matematiksel denklem çıkarmak için çalışmaya başladı. Çıkardığı denklemleri yani güç alanlarının kanıtlarını Faraday’e gönderdi.

Fizikte denklem demek uzayda ve zamanda temsil edilebilecek bir şeyin kısa tanımını vermek demektir. Örneğin bir sarkacın çizdiği yayı tarif eden denklem bize onun ilk yüksekliğinden yukarı çıkamayacağını gösterir. Maxwell, Faraday’in elektromanyetik alanlar hakkındaki deneysel gözlemlerini denklemlere çevirdiğinde bir asimetri fark etti. Maxwell muhteşem bir matematikçiydi ve bu sorunu tek bir terim ile çözdü. Denkleme yapılan bu ayar Faraday’in statik alanını ışık hızında dışarı doğru yayılan dalgalara dönüştürdü. Bu dalgaları kullanarak radyo, televizyon gibi araçlar icat edildi ve ışık hızında iletişim kurmaya başlandı.

Kaynak: https://libertineoffical.blogspot.com/p/cosmos-series.html