FİZİK

Evrendeki En Önemli 13 Sayı

Bazı sayılar evreni ve hayatı tanımlar. Bulunuş sıralarına göre bu sayıları kısaca tanıtmaya çalışalım sizlere…

1. YERÇEKİMİ (KÜTLEÇEKİM) SABİTİ

Evrendeki tüm cisimler birbirlerini, kütleleriyle doğru orantılı; kütle merkezleri arasındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak çekerler. Kütleçekim sabiti yaklaşık 6,67×10ˉ¹¹ değerine sahiptir ve de G harfi ile gösterilir.

Kütleçekimi kuvveti hesaplarına katılan fiziksel bir sabittir. Genellikle Sir Isaac Newton’un evrensel gravitasyon yasasında ve de Albert Einstein’in Genel görelilik kuramında karşımıza çıkar. Ayrıca evrensel kütleçekim sabiti veya Newton’un sabiti olarak da geçer. Ancak kütleçekimi ivmesi olan küçük “g” ile karıştırılmamalıdır.

2. IŞIK HIZI

Işık hızı, boşlukta her zaman aynı hızla ilerler. Bu hız saniyede tam olarak 299 792 458 metredir.

Çoğu zaman hiçbir şeyin ışık hızından daha hızlı olamayacağı söylenir. Gerçekten de, evrendeki fiziksel hiçbir şey ışık hızından daha hızlı ilerleyemez.

3. İDEAL GAZ SABİTİ

17. yüzyılda bilim insanları maddenin katı, sıvı ve gaz olarak üç halini buldular. O zamana kadar, katılar ve sıvılar üzerinde çalışma yapmak zamanın ekipmanları ile kolay değildi bu nedenle pek çok bilim insanı, temel fiziksel kanunları anlamaya çalışmak için gazlarla ilgileniyordu.

Robert Boyle belki de bu alanda ilk büyük deneyciydi. Boyle, gaz basıncı ile hacmi arasındaki ve yüzyıl kadar sonra da Fransız bilim insanları Jacques Charles ve Joseph Gay-Lussac, hacim ve sıcaklık arasındaki ilişkiyi keşfettiler.

Boyle, Charles ve Gay-Lussac’ın sonuçları, bir miktar gazın sıcaklığı sabit kalmak şartıyla, basıncı ile hacminin çarpımı sabittir şeklinde birleştirilebilir. Bu P.V=n.R.T biçiminde yazılabilir. Burada kullanılan R İdeal gaz sabitidir.

4. MUTLAK SIFIR NOKTASI

Okuma Önerisi: Nedir Bu Mutlak Sıfır Denilen Şey?

Isı elde etmek kolaydır ama soğuğu üretmek çok daha zor bir iştir. Evren bu konuda insandan daha başarılıdır çünkü evrenin ortalama sıcaklığı mutlak sıfırdan birkaç derece daha fazladır.

Elektrik üzerine yaptığı çalışmalar ile tanıdığımız Michael Faraday, bir gazın genişlemesinden yararlanarak daha soğuk elde etme fikrini ortaya koyan ilk kişidir. Faraday kapalı bir tüp içinde bir miktar sıvı klor üretip ardından tüpü kırdığında yani basıncı düşürdüğünde sıvı klorun gaza dönüştüğünü gördü.

Faraday, basıncın düşürülmesinin bir sıvıyı bir gaza dönüştürebilirse, belki de bir gaza basınç uygulandığında, onu daha soğuk derecede bir sıvıya dönüştürebileceğini düşündü. Temel olarak buzdolabınızda olan; gaz basınç altındadır ve çevresindeki malzemeyi soğutması için genleşmesine izin verilir.

Basınç, 20. yüzyılın başında bilim insanlarının oksijeni, helyumu, hidrojeni sıvılaştırmasını sağladı. Bu bizi birkaç derece mutlak sıfıra getirdi. Mutlak sıfır, bir maddenin moleküllerinin entropisinin minimum değerine ulaştığı teorik sıcaklıktır. 0 Kelvin, –273,15°Celsius, 0 °Rankine ve -459,67 °Fahrenhayta eşittir.

5. AVOGADRO SAYISI

İtalyan kimyacı Amadeo Avogadro tarafından ortaya konulan Avogadro sayısı veya Avogadro sabiti, bir elementin bir molündeki atom sayısı ya da bir bileşiğin bir molündeki molekül sayısıdır.

1 mol yani 12 gr karbon12 elementindeki atom sayısı deneysel olarak hesaplanarak 6.02214199×1023 bulunmuştur. (Aynı zamanda, bir mol molekül sayısı, kimyacıların bir maddenin miktarını ifade etmek için kullandıkları ölçü birimidir.)

6. ELEKTRİK VE YERÇEKİMİNİN NİSBİ (BAĞIL) GÜCÜ

Soğuk bir kış sabahı bir halı üzerinde yürürseniz, statik elektrik üretmiş olabilirsiniz. Bu, elektriğin canlı bir gösterimidir. Dünyanın tüm kütlesi, objeleri aşağı çekmek için çabalar ancak üretmiş olduğunuz az miktardaki statik elektrik bu çabaları kimi zaman yener. Bu da iyi bir şey, elektriğin yer çekiminden çok daha güçlü olması hayatın var olmasını sağlar.

Yaşam, kimyasal ve elektriksel reaksiyonların bileşimidir, ancak kas hareketlerini güçlendiren kimyasal reaksiyonlar ya da gıdaların sindirimi bile özünde elektriğe bağlıdır.

Kimyasal reaksiyonlar, atomların kendi aralarında veya dışarıdan gelen elektronlarının bir atomdan diğerine bağlılıklarını değiştirmeleriyle gerçekleşir. Bunu yaparken, atomlar yeniden birleştiğinde farklı bileşikler oluşur. Bu değişiklikler sinirlerimizin kaslarımıza mesaj göndermesine, hareket etmemize veya beynimizde duyularımız tarafından toplanan bilgilerin işlenmesine neden olur.

Aslında elektrik yerçekimine göre daha zayıfsa, bu daha zor olur. Evrimin hayatın böyle bir ortama adapte olabilmesi için bir yol üretebilmesi mümkündür. Ancak öğrenmek için başka bir evrende kontrol etmemiz gerekir.

7. BOLTZMANN SABİTİ

Hepimiz suyun yerçekiminden dolayı yokuş aşağı aktığını biliriz ancak bir bardak ılık suda buz küplerinin kendiliğinden biçim aldığını asla görmeyiz. Bu, ısı enerjisinin dağılımı ile ilgilidir ve bu sorunun çözümü, fiziğin 19. yüzyılda büyük araştırmalarından biridir ve buz küpleri ile dolu bir bardak sıcak sudan, bir bardak ılık suyun molekülleri boyunca, enerjinin dağıtılması için çok daha fazla enerji dağılımı olduğunu keşfeden Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann tarafından bulundu.

Enerji ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi veren fiziksel bir katsayıdır: 1,380658 × 10-23 J/K

Doğa yüzde oyuncusu gibidir, en çok işi yapanın yolunu takip eder ve Boltzmann’ın sabiti bu ilişkinin miktarını belirler. Karışıklık düzenden çok daha yaygındır ve bu sebeptendir ki bir odanın dağıtılması toparlanmasından daha olasıdır. (ve bir buz küpünün düzensizliğe dönüşmesi, düzenli yapısının göründüğünden daha kolaydır).

8. PLANCK SABİTİ

Planck sabiti, modern fizikte en önemli iki sabitten biridir, diğeri ise ışığın hızıdır. Planck sabiti, bir parçacığın enerjisinin frekansına olan oranıdır. Dolayısıyla eğer bir parçacığın frekansı artarsa enerjisi de artar. Frekansı azalırsa enerjisi de azalır; ama Planck sabiti her zaman aynı kalır.

Planck’ın sabitinin yaklaşık değeri 6.625×10-34 joule-sec dir ve kısaltması h‘tir.

9. SCHWARZSCHILD YARIÇAPI

Kara delik kavramı, 18. Yüzyıla kadar birçok maddenin bulunduğu uzayda, yerçekimi kuvvetinin ışığın kaçmasını önlediğine dayanan düşüncelerin toplamıydı. Fakat gerçek bir fenomenden çok, teorik bir olasılık olarak görünüyordu. Einstein’ın aklına gelmeyen, çekimin inceliklerinin detaylı açıklamasını veren genel görelilik kuramının bir sonucu olarak gerçek bir kara deliğin oluşma ihtimali ortaya çıktı.

Bu teorinin bir metni fizikçi ve gökbilimci Karl Schwarzschild’e kadar geldi. Einstein, teorisini bir denklem sistemi formunda ileri sürdü. Bu denklemlerin çözülmesi son derece zordu, ancak Schwarzschild bir çözüm bulmayı başardı. Sadece bu değil, Schwarzschild ayrıca herhangi bir miktardaki maddenin, yeterli küçüklükteki bir küre içerisinde toplanmış olması halinde, bir kara delik oluşacağını buldu. Kürenin yarıçapı Schwarzschild yarıçapı olarak bilinir. (Tek bir Schwarzschild yarıçapı yoktur, olası tüm kütleler için farklı bir boyuttur.)

10. HİDROJEN FÜZYONUNUN VERİMLİLİĞİ

Evren çoğunlukla hidrojendir. Daha karmaşık elementler üretmek için, özellikle de hayatı mümkün kılan unsurları üretmek için, diğer elementleri hidrojenden almanın bir yolu olmalıdır. Evren bunu gerçekten yerçekimi vasitasıyla çok büyük hidrojen topları olan yıldızlarla yapar. Bu yerçekimi basıncı o kadar güçlüdür ki nükleer reaksiyonlar oluşmaya başlar ve hidrojen füzyon yoluyla helyuma dönüştürülür. Bu süreçte salınan enerji miktarı, Einstein’ın ünlü denklemi E = mc2 şeklinde bilinir.

Başlangıçta bulunan hidrojenin sadece  % 0,7’si aslında enerji halindedir. Bu, hidrojen füzyonunun verimliliğidir ve evrendeki hayatın varlığı bu sayıya karşı çok hassastır.

Hidrojenin füzyonunda ilk adımlardan biri, döteryum (ağır hidrojen)dir ve eğer hidrojen füzyonunun verimliliği 0,006’nın altına düşerse bu gerçekleşmez. Yıldızlar yine de oluşacaktır fakat sadece büyük parlak toplar biçiminde olacaklardır.

Hidrojen füzyonunun etkinliği 0.008 veya daha yüksekse, füzyon çok verimli olur. Hidrojen o kadar hızlı helyuma dönüşürdü ki evrendeki hidrojen tükenir. Her su molekülü iki atom hidrojen içerdiğinden, suyun oluşması imkânsız olurdu. Su olmazsada, bildiğimiz kadarıyla hayat olmazdı.

11. CHANDRASEKHAR LİMİTİ

Yaşamın karbon elementine dayandığını biliriz, fakat yaşam daha ağır ve çeşitli atomlar da gerektirir. Evrende bu ağır elementleri üreten tek bir süreç var ve bu, dev bir yıldızın patlaması olan bir süpernovadır. Bir süpernova patlaması, daha ağır elementlerin ortaya çıkışına olanak tanır ve gezegenlerin oluşmasına, hayat kazanmasın sağlar. Süpernovalar nadir ancak görkemlidir.

Bir yıldızın büyüklüğü kaderini belirler. Güneş büyüklüğündeki yıldızlar nispeten sakindir. Güneş’ten biraz daha büyük yıldızlar, aşırı sıcak beyaz cüceler haline gelecek, ancak küçük yıldızlar yavaşça soğuyup ölecektir. Bununla birlikte, eğer bir yıldız belirli bir kütleyi (Chandrasekhar limiti) aşarsa, o zaman bir süpernova olma hedefi vardır.

Chandrasekhar limiti, güneş kütlesinin yaklaşık 1.4 katıdır. Bu sabiti 20 yaşında bir öğrenci olan Subrahmanyan Chandrasekhar Hindistan’dan İngiltere’ye giden bir buharlı gemide, gökyüzü kompozisyonu, görelilik ve kuantum mekaniği teorilerini birleştirerek keşfetmiştir.

12. HUBBLE SABİTİ

Evren için gerçekte iki olasılık vardır: Ya hep buradaydı ya da başlangıcı vardı. Hangisinin doğru olduğu sorusu, evrenin büyük patlamayla başladığına dair kesin kanıtların gösterildiği 1960’ların sonunda çözüldü.

Big Bang’in ayrıntılarını anlamak neredeyse imkânsız. Evren dev patlamaya başladığında, o patlama ne kadar sürdü ve bugün evren ne kadar büyüdü?

Bu iki soru arasındaki şaşırtıcı ilişki ilk olarak Los Angeles dışındaki Mount Wilson Gözlemevi’ndeki Edwin Hubble’ın (ünlü uzay teleskobunun adını aldığı bilim insanı) gözlemleri sonucunda 1920’lerde ortaya çıkıyor. Hubble şu anda radar silahlarda kullanılan tekniğe benzer bir teknik kullanarak, galaksilerin genellikle yeryüzünden uzaklaştığını keşfetti. Bir galaksinin uzaklaştığı hızı ile yerden uzaklığı arasındaki ilişki Hubble sabiti tarafından verildi. Bundan dolayı, büyük patlamanın yaklaşık 13.7 milyar yıl önce meydana geldiğini düşünebiliriz.

13. OMEGA SABİTİ

Evrenin nasıl başladığını ve kaç yaşında olduğunu biliyoruz, fakat nasıl sona ereceğini bilmiyoruz. Ancak, Omega olarak bilinen sabitin değerini hesaplamak için yeterli bilgiyi toplarsak, kaderini belirlemenin bir yolu olabilir.

Bir gezegenden hızını bildiğiniz bir roket fırlattığınızda, gezegenin yerçekiminden kurtulup kurtulamayacağını bilmek gezegenin ne kadar büyük olduğuna bağlıdır. Örneğin aydan fırlatılan bir roketin hızı dünyadan çıkışına yetmeyebilir.

Evrenin kaderi de aynı tür bir hesaplamaya bağlıdır. Büyük patlama galaksilere yeterince hız kazandırdıysa o zaman sonsuza dek uçabilirlerdi. Eğer öyle değilse, o zaman galaksiler kendilerini kaçma hızı kalmayan roketlere benzer bir halde bulacaklardı. Büyük patlamanın tersi, büyük bir çöküşle hepsi beraber geri çekilebilirlerdi. Her şey evrenin kütlesine bağlı.

Evrenin kaderiyle ilgili hayati bir parametre, kozmologlarca Ω (omega) diye adlandırılan parametre. Bu, kütleçekim enerjisinin kinetik enerjiye, yani evren genişledikçe maddenin hareketinde saklanan enerjiye olan oranı. Bu da evrendeki madde yoğunluğuyla yakından ilgili. Madde ne kadar yoğunsa bu kütleçekimin o ölçüde yüksek değerde olmasını sağladığından, daha yüksek değerde bir Ω anlamına geliyor. Bu değer 1’de sabitlenir.

Kaynakça:

http://www.popularmechanics.com/flight/g163/13-most-important-numbers-in-the-universe/

Matematiksel

Paylaşmak Güzeldir

Nurgul Kendirlioglu

Selçuk Üniversitesinde Matematik Lisansımı bitirdikten sonra Kocaeli Üniversitesinde Yüksek lisansımı tamamlayıp, Anadolu Üniversitesi Sosyoloji bölümünü bitirdim. Aslında nereli ve nereleri bitirdiğimiz çok da önemli değil... Matematiğe, bilime ve insanlığa dair farkındalık kazandırabilirsek, sanki var olduğumuz dünya daha yaşanılabilir olacak. Zira doğum ve ölüm arasında kalan zamanda, işe gitmek,fatura ödemek, tv izlemekten daha başka şeyler yapmak için dünyada olduğumuzu düşünüyorum.Okumayı, dinlemeyi, izlemeyi, yeni ve insanlığa faydalı güzel şeyleri keşfetmeyi ve paylaşmayı seviyorum... Keyifli okumalar dilerim. :)

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Kapalı