Lichtenberg Figürü: Doğal Olarak Oluşan İlginç Bir Fraktal Yapı

Georg Christoph Lichtenberg (1742–1799), Alman doğa bilimci, aynı zamanda astronomi ve matematik profesörüydü. Ancak yalnızca bilimsel yönüyle değil, keskin zekâsı ve etkileyici aforizmalarıyla da tanınır. Gözlem gücü, dönemin entelektüel çevrelerinde derin izler bırakmıştır. Bugün ise adı en çok, yüksek gerilimli elektrik deşarjlarının yalıtkan yüzeylerde oluşturduğu özgün desenlerle, “Lichtenberg Figürleri” ile anılmaktadır.

Bir insana yıldırım çarpması nadir görülen, ancak ciddi sonuçlara yol açabilen bir olaydır. Yaygın inanışın aksine, yıldırım çarpan herkes hayatını kaybetmez. Elektrik akımı kalbi durdurabilir ya da beyin sapındaki solunumu kontrol eden merkezi etkisiz hâle getirebilir. Ancak araştırmalar, yıldırım çarpmasına bağlı ölüm oranının %5 ila %10 arasında olduğunu gösteriyor. Yani çoğu insan bu olayı çeşitli derecelerde yanık ve hasarla atlatabiliyor.

Bu duruma verilebilecek en çarpıcı örneklerden biri, Amerikalı park görevlisi Roy Sullivan’dır. Hayatı boyunca yedi kez yıldırım çarpmasına uğramış ve her seferinde hayatta kalmıştır. Bu sıra dışı durum ona “Paratoner İnsan” lakabını kazandırmıştır.

Roy Sullivan’ın vücudunda oluşan izler, Lichtenberg figürlerinin bir örneğidir. Bu karmaşık desenler, yüksek voltajın ciltte yarattığı geçici izlerdir ve doğrudan yıldırımın fiziksel etkisini gözler önüne serer.

Lichtenberg Figürü Nedir?

Lichtenberg figürü, yüksek voltajlı elektrik boşalmasının yalıtkan bir yüzeyde veya insan cildi gibi dokularda oluşturduğu dallanmış, fraktal desenlere verilen isimdir. Bu desenler, genellikle yıldırım çarpması sonucu geçici olarak ciltte görülür ve ince, damar benzeri izler şeklindedir.

Lichtenberg figürleri, bu olguyu ilk kez keşfeden ve inceleyen Alman fizikçi Georg Christoph Lichtenberg’in adını taşır. Figürler ilk bulunduğunda, bu karakteristik desenlerin pozitif ve negatif elektrik “akışkanlarının” doğasını ortaya koyabileceği düşünülüyordu.

1777 yılında Lichtenberg, yüksek voltajlı statik elektrik üretmek için büyük bir elektrofor inşa etti. Bu cihazla yalıtkan bir yüzeye yüksek voltajlı elektrik boşalttıktan sonra, ortaya çıkan ışınsal desenleri çeşitli tozları yüzeye serperek görünür hâle getirdi. Ardından boş bir kâğıdı bu desenlerin üzerine bastırarak şekilleri aktardı ve kaydetti. Bu yöntem, modern fotokopi (xerografi) teknolojisinin temel prensibini oluşturdu.

Lichtenberg’in keşfi, aynı zamanda modern plazma fiziği biliminin de öncülerinden biri olarak kabul edilir. Lichtenberg yalnızca iki boyutlu desenleri incelemişti; ancak günümüzde yüksek voltajla çalışan araştırmacılar hem iki boyutlu hem de yalıtkan malzemelerin içinde oluşan üç boyutlu desenleri (elektrik ağaçları) incelemektedir.

Lichtenberg Figürünün Arka Planındaki Matematik Nedir?

Lichtenberg figürü, doğada sıkça karşımıza çıkan fraktal geometrinin en dikkat çekici örneklerinden biridir. Geometri denince çoğu zaman akla kareler, üçgenler ya da daireler gelir. Ancak bir eğreltiotunu bu klasik şekillerle tarif edemeyiz. İşte bu noktada devreye fraktal geometri girer.

Eğreltiotu, temel bir şeklin farklı ölçeklerde tekrar etmesiyle oluşur. Bu yapı, hem doğada hem de matematikte sıkça görülen bir örüntüdür. Daha da ilginç olanı, bu tür yapılar ne tam olarak bir boyutludur, ne de iki boyutlu. Aslında ikisi arasında, kesirli bir boyuta sahiptirler. Aynı durum, moleküler düzeyde de geçerlidir.

Lichtenberg figürleri ahşap üzerinde de oluşturulabilir. Kullanılan ahşap türü ve damar yapısı, oluşan desenin şeklini doğrudan etkiler.

Ahşap yüzeye elektrolit çözeltisi sürüldüğünde, yüzeyin elektrik direnci önemli ölçüde azalır. Ardından iki elektrot yerleştirilir ve aralarına yüksek voltaj uygulanır. Elektrotlardan geçen akım, yüzeyin ısınmasına ve elektrolitin kaynamasına yol açar. Sonrasında ise ahşap yanmaya başlar. Yanık yüzey bir miktar iletken hâle geldiğinden, yanma elektrotlardan dışa doğru dallanarak yayılacaktır. Ardında da karakteristik Lichtenberg figürü oluşur.

Ancak bu işlem son derece tehlikelidir. Yüksek voltajla çalışıldığı için her yıl birçok kişi bu yöntemi denerken elektrik çarpması sonucu hayatını kaybetmektedir.

Kaynaklar ve ileri okumalar:

• Lichtenberg figure; Bağlantı: https://en.wikipedia.org/wiki/Lichtenberg_figure
• Lindford A, Juteau S, Jaks V, Klaas M, Lagus H, Vuola J, Kankuri E. Case Report: Unravelling the Mysterious Lichtenberg Figure Skin Response in a Patient With a High-Voltage Electrical Injury. Front Med (Lausanne). 2021 Jun 11;8:663807. doi: 10.3389/fmed.2021.663807. PMID: 34179045; PMCID: PMC8226253.
• Dutta B. Lichtenberg figure and lightning. Indian J Dermatol. 2016 Jan-Feb;61(1):109-11. doi: 10.4103/0019-5154.174062. PMID: 26955115; PMCID: PMC4763624.

Size Bir Mesajımız Var!

Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.

Matematiksel