Fizik

Vücudumuzun % 99’u Boş Alan İse Kütlemiz Nereden Geliyor?

Bazı günler kendinizi oldukça önemli biri gibi hissedebilirsiniz. Belki çok arkadaşınız vardır, önemli bir işiniz ya da gerçekten büyük bir arabanız. Ancak tüm bunların hatta Evrendeki her şeyin % 99,9999999 boşluk içerdiğini bilmek sizi daha alçakgönüllü yapabilir. Dünyadaki herkes hiçlikten oluşur. Bu kulağa acımasız gelse de, gerçek budur. Aslında, şu anda dünyadaki herkes, yani 7.6 milyar kişi şu anda bulunduğunuz odaya hep beraber sığabiliriz. Hatta hepimiz bir küp şekere eşdeğer büyüklükte katı bir küp içine sıkışabiliriz. Kulağa saçma gelse de bunun nedeni aslında hiçlikten yapılmış olmamızdır. Bu saçma gerçeklik atomun yapısı ile ilgilidir.

Kütlesi olan ve belirli bir hacim kaplayan her şeyi madde olarak tanımlarız. Çevremizdeki her şey maddeden oluşur. Dahası tüm bu maddeler ise atomlardan oluşur. Her atomun elektronlarla çevrili bir çekirdeği vardır. Çekirdekler, içinde bulundukları atomlardan yaklaşık 100.000 kat daha küçüktür. Bu büyüklüğü zihninizde canlandırmanız için bir örnek verelim. Çekirdek bir fıstık büyüklüğünde olsaydı, atom bir futbol stadyumu büyüklüğünde olurdu. Bu stadyumun kenarlarında sayıları farklı elementlere göre değişen elektronlar bulunur. Atomların yaklaşık %99 boş uzay olduğunu ve evrenin %100’ünü oluşturduklarını düşünmeye başladığınızda, neden hiçlikten ibaret olduğunuzu anlarsınız.

Dünya gezegenindeki her insan, tümü %99 boş alan olan milyonlarca ve milyonlarca atomdan oluşur. Dünya gezegenindeki her insandaki her atomun içerdiği tüm boş alanı kaldıracak ve hepimizi sıkıştıracak olsaydınız, parçacıklarımızın toplam hacmi bir küp şekerden daha küçük olurdu. Ancak ağırlığımız aynı olurdu. Bu, küp şekerin dünyadaki her insanın toplamı kadar ağır olacağı anlamına gelirdi.

Atomlar Boş İse Kütlemiz Nereden Geliyor?

Cevap enerji! Oldukça basit bir seviyede, hepimiz elektronlardan, protonlardan ve nötronlardan oluşan atomlardan oluşuyoruz. Ve daha da basit veya belki de en temel düzeyde, kütlemizin büyük bir kısmını tutan protonlar ve nötronlar, kuark adı verilen temel parçacıklardan oluşuyor. Ancak, bu kuarkların kütlesi, proton ve nötronların kütlesinin yalnızca küçük bir yüzdesini oluşturur. Ve bu kuarkları bir arada tutan gluonlar da tamamen kütlesiz. Pek çok bilim insanı, vücudumuzun neredeyse tüm kütlesinin kuarkların kinetik enerjisinden ve gluonların bağlanma enerjisinden geldiğini düşünüyor.

“Klasik fiziğin bakış açısıyla değerlendirirsek, atomların var olmasının tümüyle imkânsız olduğunu görürüz.”

RIchard Feynman

Feynman şunu kastediyor: Elektromanyetizma teorisine göre bir atom çekirdeği etrafında dönen elektronun sürekli olarak “elektromanyetik dalgalar” yayması gerekirdi. Bu da onun enerji kay­betmesine ve saniyenin yüz milyonda biri kadar bir sürede spiral çize­rek çekirdeğin içine düşmesine yol açardı. Yani atomlar kendi içlerine çökerdi. Ve var olmazlardı. Tabii gerçek bunun tersidir.

Evrendeki tüm atomlar neredeyse boş ise, katı neden katıdır?

Boş atomların bir araya toplanması, bedenlerimizi, binalarımızı ve ağaçlarımızı oluşturması fikri biraz kafa karıştırıcı olabilir. Atomlarımız çoğunlukla boşluktan oluşuyorsa, neden bir şeylerin içinden geçemiyoruz mesela? Bunu açıklayabilmek için boşluk derken neyi kastettiğimizi yeniden düşünmemiz gerekir. Çünkü aslında uzay aslında asla gerçekten boş değildir.

Dalga fonksiyonları ve görünmez kuantum alanları da dahil olmak üzere bir avuç dolusu şeyle doludur. Atom çekirdeğinin çevresinde bulunan elektronlar, kuantum mekaniğiyle açıklandığı üzere dalga özelliğine de sahiptir. Parçacığın kütlesi ne kadar küçük olursa, bu kuantum dalgası da o kadar büyük olur. Elektron doğadaki en küçük parçacıklardan biridir. Bu yüzden doğadaki en büyük kuantum dalgalarına sahip olan da odur. Elektronun dalgaları öyle büyük bir alan kaplar ki tam da bu nedenle atomun yüzde 99,9’u boş olmak zorundadır.

“Bir masayı ya da çevremizdeki her şeyi elle tutulur hale getiren, elektronların asla birbiri üzerine binmiyor oluşudur.”

RICHARD FEYNMAN

Elektronlar, çekirdek çevresinde dönerken asla birbirlerine çarpmaz, karmaşa yaratmaz, birbirleri üstüne yığılmazlar. Bu, farklı atomların elektronları arasında da geçerli olan bir kuraldır. Siz masaya dokunduğunuzda parmaklarınızdaki elektronlarla masanın elektronları asla birbirlerine dokunmazlar. Çünkü bir atomun elektronları başka bir atomun elektronlarına yaklaşınca hepsinin yörünge dansları değişir. Özetle iki atomu birbirine yaklaştırdıkça tüm elektronlar yüksek enerji seviyesine geçer ve parmak atomlarınızı masa atomlarına doğru biraz daha yaklaştırmak için gereken enerji kas gücünüzün çok ötesindedir. Bu nedenle parmaklarınızın altında bir direnç hissedersiniz. Bu da masayı sert bir nesne gibi hissetmenizle sonuçlanır.

Tüm bunlar ne anlama geliyor?

Eğer şu anda oturuyorsanız aslında oturmuyorsunuz. Poponuzdaki atomlar ile koltuğu oluşturan atomlar var güçleriyle birbirlerini itiyorlar ancak aradaki boşluk öylesine küçük ki, bunu anlamanız ya da doğrudan deneyimlemeniz mümkün olmuyor. Fakat kuantum düzeye inip poponuzdaki atomları inceleyecek olsaydınız, hiçbirinin koltuğa değmediğini görürdünüz. Sonuç olarak: Sizin için çok önemli olduğundan emin olduğumuz vücudunuz, gerçekten, bir nevi, bir şekilde, sadece boş bir Evren’deki boş bir gezegen üzerindeki boş alanların algısal bakımdan yanıltıcı şekilde bir araya gelmesinden ibaret. Fakat tabii, en azından sükse yapabileceğiniz bir arabanız var…


Göz Atmak İsterseniz


Kaynaklar:

  • The Physical Universe, Frank Shu, Cosmology, Edward Harrison, Cambridge Uni Press.
  • Biraz Kuantumdan Zarar Gelmez, Marcus Chown, Alfa Yayınevi.
  • 99.9999999% of your body is empty space; Yayınlanma tarihi: 24 Haziran 2016; Bağlantı: https://www.businessinsider.com.
  • Due to the Space inside Atoms, You Are Mostly Made up of Empty Space; Yayınlanma tarihi: 28 Ocak 2020; Bağlantı: https://interestingengineering.com

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Bu Yazılarımıza da Bakmanızı Öneririz

Başa dön tuşu