Nobel ve Bilim

Bilim, olayları anlama çabası sayesinde gizemli görüneni ortaya çıkarmaya devam ediyor. Tarihte bilimin önüne engeller çıksa da insandaki bilme arzusu onun cesaretini hiçbir zaman kıramadı. İnsanın bilmeye karşı duyduğu susuzluk, merakını köreltmemiş ve bilinmeyeni çözdükçe ilerlemeyi de sürekli hale getirmiştir. Bazı bilim insanları, kendilerinden sonra da bilimin bu yoldan ayrılmaması için vakıflar kurmuştur. Bu bilim insanları arasında en önemlisi, tüm servetini bilime bağışlayan Alfred Bernhard Nobel’dir.

Alfred Nobel

1866 yılında dinamiti bulan İsveçli kimyager ve mühendistir. Buluşunun yıkıcı sonuçları olmasından dolayı pişmanlık duyduğu söylenir. Bundan dolayı öldüğünde bıraktığı 33. 200.000 kronun insanlığa hizmet edenleri teşvik etmesi için harcanmasını vasiyet etmiştir. İsveç Hükümeti, her yıl bu amaca en çok hizmet edene dağıtılması amacıyla Nobel Vakfı’nı kurmuştur. 1901 yılından itibaren de Nobel Ödülü’nü vermeye başlamıştır.

Alfred Nobel’in babası bir silah tüccarıydı ve meslek seçiminde onun üzerinde etkisi vardı. Başlangıçta doğa ve dil bilimlerine, özellikle İngiliz Edebiyatı ve şiirine ilgi duyuyordu. Buna rağmen babası, onu kimya mühendisi olması için Fransa’ya gönderdi. Ailesinin ticaret ve üretimle uğraşması, hayatında iniş ve çıkışların yaşanmasına sebep oldu. Bu çalkantılı dönemlerden biri de Kırım Savaşı dönemidir. Savaş bitttikten sonra Ruslar silah almayı bırakınca babası iflas etmiştir.

Nobel Ödülü’ne hak kazananlar, ödüllerini Alfred Nobel’in ölüm tarihi olan 10 Aralık’ta alır. Sentetik bir element olan Nobelyum, onun ismine ithaf edilmiştir. Nobel Ödülleri fizik, kimya, tıp, edebiyat ve barış kategorilerinde verilir. Sonrasında Ekonomi Nobeli’de buna dahil edilmiştir.

Yaptığı Çalışmalar Tepki Topladı.

İlgi duyduğu alan tehlikeli bulunduğu için yaptığı çalışmalar toplum tarafından iyi karşılanmadı. Bunun haklı sebepleri vardı. Mesela nitrogliserin ile ilgili bir çalışmasında yaşanan patlama, küçük kardeşi Emili ile 4 kişinin ölmesine neden oldu. Bu olaydan sonra Stockholm’de çalışmasına müsaade edilmedi. Bunun üzerine Malaren Gölünde bir mavnada çalışmalarına devam etti. Öldüğünde bir gazetenin başlığı “Ölüm taciri öldü” şeklinde olmuştur. Belki de servetini yaşarken bağışlasaydı kendisi hakkında daha olumlu düşünülürdü. Hayattayken yapılan iyiliğin daha anlamlı olduğu düşünülürse böyle davranması kendisine karşı olan önyargıları yok edebilirdi.

Nobel Ödüllerinin Siyasi Yönü Var mı?

Her başlangıç iyi niyetler taşısa da sonradan insanlar bu niyetleri kötüye kullanabilir. Nobel Ödülleri prestijli bir organizasyondur ve bu ödüle de siyaset bulaşmıştır.

Genelde Nobel Ödülü bir çalışmanın sonucuna göre verilir. Buna rağmen ödülün devam etmekte olan bir çalışmayı teşvik etmek amacıyla da verildiği olmuştur. Mesela Barack Obama’nın, uluslararası diplomasi ve halklar arasındaki işbirliğini güçlendirme çalışmaları, ödülü almasını sağladı. Ne var ki çalışmaların sonucu henüz alınmamıştı. Bu da ödülün siyasi kaygılarla verildiği yorumlarına neden oldu.

Bunun yanında Nobel Ödülü’nü reddeden bilim insanları da vardır. Bunların başında Fransız filozof Jean-Paul Sartre gelir. Yazar,1964 yılında kendisine verilmek istenen Nobel Ödülü’nü kabul etmedi. Nobel’in Batı Değerlerini benimseyen kurum ve kişilere verildiğine inanması, ödülü reddetmesinde etkili olmuştur. Aynı şekilde Vietnamlı siyasetçi Le Duc Tho’da 1973 yılında Henry Kissinger ile aynı ödüle layık görülmüş fakat Vietnam’ın ABD ile savaşta olmasından dolayı ödülü almak istememiştir.

Bunların dışında bazı ülke yönetimleri de ödülü hak eden insanların Nobel’i almasını engellemiştir. Örneğin 1938-39 yıllarında Alman bilim insanlarının ödülü almasına Adolf Hitler izin vermedi. Aynı şekilde “Dr Jivago”nun yazarı Boris Pasternak’da 1958 yılı Nobel Ödülü’nü reddetti. Bazılarına göre Pasternak, Sovyetler Birliği yönetimi engellediği için ödülü alamamıştır.

Böyle olaylara rastlıyor olsak da Nobel’in bilime katkısı çok büyüktür. Öncelikle bilimin tanıtımına ve onun sevilmesine çok faydası vardır. Aslında bilim, hiç de korkulacak bir alan değildir. Aksine, biraz çabayla herkesin severek benimseyeceği çok zevkli bir alandır. Bunun yanında Nobel, insanlarda dünya olayları ve bilim gündemi hakkında farkındalık yaratır.

2023 Nobel Ödüllerini neden Kuantum Çalışmaları Kazandı?

Bilim çalışmalarının daha çok kuantum dünya üzerine olmaya başlamasının geçerli sebepleri var. Öncelikle giderek minyatürleşen bir dünyada yaşıyoruz. Bunun sonucunda teknoloji üreten aletler daha da küçülmeye devam ediyor. Üstelik araçlar küçüldükçe işlevselliği daha da artıyor. Bu da Nobel Ödüllerinin bu çalışmalara verilmesinde etkili oluyor.

2023 yılı fizik ve kimya Nobel Ödüllerini kuantum alanında yapılan çalışmalar kazandı. Çalışmalardan bahsetmeden önce atom altı dünyadan biraz bahsetmemiz gerekir. Neticede bu dünyayı daha ayrıntılı incelememiz, konuyu kavramamız açısından önem taşıyor.

Kuantum Dünya Neden Önemli?

Biz dahil her varlık atomlardan oluşur. Aklımızın aldığı kadarını görürüz ama bizi var eden atomları görmeyiz. Bir şeyi defalarca bölerseniz en sonunda onu oluşturan atoma ulaşırsınız. Öyle ki, bizi de yaklaşık bir sayıya bölseler, en sonunda bizi meydana getiren atomlara ulaşırız. Son atoma ulaşmak yetmez onu da bölmeye devam edersek temel parçacık olan elektronlara ulaşırız.

Teknoloji geliştikçe gluon ve kuark gibi bildiğimiz temel parçacıkların hareketlerini daha iyi takip edebiliriz. Bu durumda bizler, temel parçacıklar ve ışıktan oluşuruz. Sonuçta farkında olmasak da kuantum dünyadaki hareketlerin sonucuyuz diyebiliriz. Deneyimlediğimiz varlık dünyası, gözle göremediğimiz parçacıkların etkileşimidir. Kuantum hayatı anlamak, evrenin sırrını da çözmek anlamına gelir.

Biz, kuantum dünyayı tanıdıkça orayı taklit ederek evreni keşfedebiliriz. Mesela bir duvarın içinden geçemeyiz ama elektronlar, kuantum tünelleme ile duvarın içinden diğer tarafa geçebilir. Biz de buradan hareket ederek bir kuantum tünellemeyle paralel bir evrene gireceğimizi hayal edebiliriz.

Atom Altı Dünyayı Artık Daha İyi Görebiliyoruz.

2023 Fizik Nobel Ödülü’nü Attosaniye çalışması kazandı. Bu çalışma sayesinde artık atom altı dünyayı daha yavaş izleyebileceğiz. Bir attosaniye o kadar kısadır ki, bir saniyenin içinde, evrenin doğduğu zamandan bu yana geçen saniyeler kadar çok attosaniye vardır. Bunu tersinden açıklamak gerekirse 1 attosaniyeyi 1 saniye olarak kabul edersek, saniyeyi 32 milyar yıl olarak ifade etmiş oluruz.

Attosaniye çalışmalarının başlangıcı bundan yıllar önceye, 1987 yılına uzanıyor. O yıl Anne L’Huillier, belli tip bir gazın içinden kızılötesi lazeri geçirdiğinde, gazın farklı tonlarının ortaya çıktığını tespit etti.

Anne L’Huiller’in bunu tespit etmesi, elektronun hareketlerini daha yavaş izlemesini sağladı. Bunu da ışığın gazla temasında çok kısa ışık darbeleri yaratarak elde etti. Bu frekans o kadar sıktır ki süresi 1 attosaniye kadardır. Bu, 1 saniye içinde elektronun hareketini, evrenin başlangıcından bugüne kadar geçen zaman süresince yavaşlatmak anlamına gelir. Anne L’Huillier, bundan sonraki çalışmalarını bu temel üzerinde inşa etti.

2001 yılında Pierre Agostini, bunu biraz daha geliştirerek ardışık ışık darbeleri serisi üretip sonuçlarını inceledi. Agostini’nin çalışmasında her bir darbe 250 attosaniye sürüyordu. Bununla beraber Ferenc Krausz da 650 attosaniye süren bir ışık darbesini ayrıştırdığı başka bir deney gerçekleştirdi.

Peki attosaniye neden önemli?

Elektronlar kararsızdır. Yerini ve hızını tespit etmeniz çok zordur. Konumunu tespit etseniz hızını anlayamazsınız. Hızını anlasanız ne kadar enerji taşıyacağını bilemezsiniz. Çevrenizde onu göremezsiniz. Ancak baktığınız zaman görebileceğiniz bir şeydir ve rotasını kendi belirlediği için süresine o karar verir.

Atomların ve moleküllerin içindeki elektronlar çok hızlıdır. Onun doğasını anlamak için önce hızına ulaşmanız lazım. Bir elektronun aynı anda iki yerde olması, onun doğasını anlamak için iyi bir örnektir. Siz bir şeyler anlatırken o gezegenler arası seyahat edip gelebilir. Bu anlamda yaşadığımız dünyanın gerçeğine uymaz. Kuantum dünyayı anlamak için elektronların hareket ederken yakalayamadığınız o ara anları da tespit etmeniz gerekir. Bir filmi oynatırken her sahneyi nasıl karelerle birleştirirseniz, atom altı parçacıkların da hareketlerini sürekli takip etmelisiniz.

Bir elektronu takip edebilmeniz için üzerine ışık tutmanız gerekir. Işık, foton denen parçacık ya da dalgalardan oluşur. Ne var ki ışığı oluşturan fotonların bir kütlesi vardır ve bir atoma çarptığında atomda harekete sebep olur. Bu sebeple elektronu hareketsiz yakalamanız imkansızdır. Ancak elektronun hareketlerini çok kısa ışık darbeleriyle daha yavaş takip edebilirsiniz.

Bu anlamda hız çok önemli. Bırakın gözle görmeyi, bugünkü teknolojiyi kullanarak bile göremeyeceğiniz bir çok atom altı parçacığın hızını yavaş çekim takip edebilseniz, onun doğası hakkında o kadar çok bilginiz olur ki. Sadece evreni keşfetmekle kalmaz bu dünyadan gidecek hızı da yakalamış olursunuz. Mesela fotonun doğası hakkında bilginiz arttıkça bir ışık demetine binip Samanyolundan çok uzaklara gidecek bilgi birikimini elde edebilirsiniz.

Attosaniye çalışması bize bu anlamda yeni kapılar açıyor. Bu çalışma sayesinde atom altı dünya hakkında daha geniş fikir sahibi olma şansını yakalamış durumdayız.

Kimya Hayatın Yapı Taşıdır.

Kimya, hayatımızın nasıl oluştuğunu anlatan hikayemizdir. Bir şey imal ederken, şeyleri birbiriyle karıştırıp bir ürün elde ederiz. Aynı şeyi atomlarda da yaparız. Mesela 2 hidrojen atomuyla 1 oksijen atomunu birleştirdiğimizde yaşam kaynağımız suyu elde ederiz. Çevremizde gördüğümüz tüm maddeler, evrende göremediğimiz atomların birleşmesiyle oluşur. Kimya ve fiziğin oyun alanları aynıdır. Ancak biri atomları ayırarak en küçüğe ulaşmaya çalışırken diğeri atomları birleştirerek yaratır. Önceki örneğimizde nasıl bizi parçalara ayırıp en küçük birim atoma kadar ulaştıysak, aynı şekilde atomların birleşmesiyle yeniden var oluruz.

2023 Kimya Nobel Ödülü’nü yine fizikte olduğu gibi bir kuantum çalışması kazandı. Moungi Bawendi, Louis Brus ve Alexei Ekimov “Kuantum noktaların keşfi ve üretilmesi” çalışmasıyla bu seneki ödüle layık görüldü. Çalışmayı nanoteknolojiye renk eklemek olarak da tanımlayabiliriz. Bu çalışmanın sonucunda parçacıklar küçüldükçe aynı yüzeyde farklı renklerin oluştuğu tespit edildi.

Nesneler Büyüdükçe Görüntü Netleşiyor.

Hissedebildiğimiz dünyada bir cismin büyüklüğü değiştiğinde, cismin fiziksel ve kimyasal özellikleri değişmez. Böyle düşünmemiz, gördüğümüz dünyanın başka bir şeklinin olamayacağına aklımızı inandırmamızdır. Oysa hissemediğimiz dünyada ölçüler bizim göremeyeceğimiz nanometrelere kadar küçülünce, parçacığın fiziksel ve kimyasal özellikleri değişir. Örneğin makroskobik bir altın parçası sarı renkliyken, kuantum noktaların büyüklüğüne bağlı olarak mavi veya kırmızıya döner.

Bir şeyi net görmek isterseniz onu her açıdan görebileceğiniz bir uzaklığa yerleştirirsiniz. Ne var ki cisim uzaklaştıkça görüntü kaybı çoğalır. Işık yansıdığı sürece görmeye devam edersiniz ama görme yetiniz, cisimle beraber ışık da uzaklaştıkça azalır.

Kuantum etki arttıkça, parçacıkların optik özelliği değişir ve renk maviye kayar. Örneğin nano teknoloji kullanan QLED teknolojisi bu çalışmadan en çok faydalanacak sektörlerden birisi. Bu sayede ekranlar büyürken daha net ve canlı renkler alınıyor. Kuantum noktalar, mavi ışığı soğurup kırmızı ya da yeşil renkli ışık yayar. Böylece ekrandaki renkleri elde etmek için gerekli tüm ana renkler üretilmiş olur.

Aynı şekilde bu çalışmanın enerji sektöründe de büyük katma değer yaratacağı kesin. Mesela parçacıklar küçüldükçe etkilediğiniz yüzey de büyür. Bu sebeple daha az yüzeyden daha çok güneş enerjisi depolanabilir.

Bunun yanında biyokimya ve tıpta da kuantum noktalardan yararlanabiliriz. Bu sayede hücrelerin ve organların haritasını çıkarmak mümkün olur. Bu da kanserde hücrelerin nasıl yayılabileceği hakkında bir öngörü yaratır. Ayrıca iklim sorunu ile mücadelede, uzaydan çekilen fotoğraflarda ve haritalamalarda daha iyi sonuçlar alabiliriz. Bunun gibi birçok alanda detayları zenginleştirerek çeşitlilik sağlamış oluruz. Bu da daha çok veri ve sonuç anlamına gelir.

Bu keşiften sonra periyodik tablodaki elementlerin boyutu çoğaldı. Önceden bir elementin atomlarının elektron yapısını bilmek yeterliyken, artık büyüklüğüne de dikkat etmek gerekecek.

Sonuç

Tıp, ekonomi, barış ve edebiyat Nobel Ödülleri de sahiplerini buldu. Her sene bu dönemde insanlığa hizmet edenlerin çalışmalarından haberdar olmamız, dünyanın her yıl aynı tarihte dikkatini bilime vermesi ne büyük şans.

Kötü bir dünyada yaşıyoruz. İnsanın ve doğanın iyiliği için yapılan çalışmaları kendi türümüzün zararına kullanabiliyoruz. Öyle olsa da bilim, hepimizin inanma eşiğini yükseltiyor. Yeni hayaller kurarak imkansızı görünür hale getireceğimize olan inancımız artıyor.

Bilim, bize gizemli geleni konuşur. Yaşadığımız dünyanın gerçeklerinin de dışında bir hayat olduğuna bizi inandırır. Bizi düşüncelerimizde başka dünyalara götürür. Bugün düşüncemizde gezdiğimiz dünyayı yarın gerçeğe dönüştürür. Bu anlamda büyüleyici bir tarafı vardır.

Ben bir bilim insanı değilim ama büyülenmem için öyle olmama gerek yok.