bilim iş başında

orijinal adı Science in Action olan 1990 yılında John Lenihan tarafından yazılmış Barış Bıçakçı tarafından dilimize çevirilmiş TÜBiTAK Popüler Bilim Kitapları 113 numaralı kitaptır. Ayrıca 1999 yılında edindiğim ve birkaç senede bir tekrar açıp okuma ihtiyacı hissettiğim kitaptır. arka sayfasında fiyatı 1 250 000 TL olarak yazmaktadır.

ayrıca; (bkz: dikkat uzun entry)

--spoiler--

Yirminci yüzyılın başlarında pek çok önemli bilimsel araştırmanın merkezi haline gelen Glasgow Üniversitesi'nin fizik profesörlerinden John Lenihan (1918-1993), Bilim iş Başında'da bilim ve teknoloji üzerine yazdığı yazıları bir araya getiriyor. Bilimin, doğanın derinliğine araştırılması olduğunu ifade eden Lenihan, tıp, şiir, siyaset, çevre gibi birbirinden farklı alanlarda bilimin günlük hayatımızı nasıl etkilediğini kolay anlaşılır bir dille okura aktarıyor. Popüler bilim yazarlığının nasıl olması gerektiği konusunda önemli ipuçları veren bu kitabın, bilimin coşkusunu okurlarıyla paylaşan, gerçek anlamda popüler bir bilim kitabı olduğu düşüncesindeyiz.

--spoiler--

Sayfa Sayısı: 299
Boyutları: 13,5 x 21,5 cm
ISBN 975-403-169-X
Baskıda
12. Basım - 2500 Adet (Ciltli)

içindekiler

Önsöz

I. Bölüm
Neden Böyle?
Donma, Genleşme ve Ardından Sürtünme
işitilmeyen Sesler
Su, Su Her taraf Su
Aynanın Diğer Tarafı
insan Döşemeye Karşı
Sıcak ve Soğuk
Çarpıcı Bir Hikaye
En iyisi iki Tekerleklisi
Bilim ve Gayda
Sol ve Sağ

II. Bölüm
Tarih
işe Yaramayan Deney
Uçuşun Öncüleri
Dalgalar
Rum Ateşi
Bilim Nasıl Gerçekleşmez
Jodell Bank Teleskopu
Zamanı Ölçmek
Kazı mı Kasıt mı?
Cavendish Labaratuvarı

III. Bölüm
Bilim ve Toplum
Trafik Kuralları
Şiir Bilim ilişkisi
Haritacı Melvyn
Radyoaktif Serpinti ve Sağlık
Disko Sağırlığı -Aslında Hiç Var Olmamış Bir Tehlike
Savaşta Atom Enerjisi
Bilim ve Toplum

IV. Bölüm
Dünya, Güneş ve Yıldızlar
Büyük Mıknatıs
Volcanus Şenliği
Güneş Saatleri Sadece Zamanı Göstermiyor
Başlangıca Dönüş
Dünya Kadar Eski Bir Tehlike
Denizi Ekip Biçmek
Gezen Kıtalar

V. Bölüm
Dört işlem
Sayılarla Oynamak
Rasgele Sayılar
Blaise Pascal ve Olasılık
Herkesin Bildiği Çarpı işareti
Bilmeceler ve Paradokslar
Aritmetik Bilgisi

VI. Bölüm
Yaşayan Dünya
Sahildeki Yabancı
Burun Kıvrılamayacak Bir Duyu
Kalorileri Hesaplamak
Yapay ve Doğal Besin
Tıbbın Sesi
Beyindeki Elektrotlar
Alışkanlık Tiryakilik Olduğunda
Ot iyidir
Kanlı Bir Hikaye
insan ve Molekül
Dinazorların Sonu

VII. Bölüm
insanlar
Dehanın ilk işaretleri
Borgiaların Zehirli Sanatı
Kafa Adamı
Doktor Livingstone
Elektrikli Sandalye
John Dee ve Donanma
Wittgenstein'a Ders Verdim

VIII. Bölüm
Bazı Tuhaflıklar
Tanrısal Geometri
Bilimsel Yeraltı Araştırması
Gün Işığında Yıldızlar
Büyülü Hava
Azalan Verim
Bulanık Kristal
Gerçek ve Kurgu
Bilim ve Doğaüstü Olaylar

Önsöz

Bilim için pek çok şey söylenebilir: ilerleme aracı, akla dayalı etkinliklerin alanı, çevre ile ilgili felaketleri yaratan etken, teknolojinin ortağı... Çağımızın yenilik, refah ve iktidar çılgınlığı, bilimsel uygulama ve çalışmaların eğlenceli olabileceğini ve bu keyfin engin bir bilgi veya yakın bir ilgi olmadan da paylaşılabileceğini unutturuyor. Bilim, doğanın derinliğine araştırılmasıdır; insanın doğa ile etkileşiminin sonucu demek olan uygarlaşma aslında keyifli bir süreçtir.

Ancak bilim, insanların hayal gücünü, sporun, siyasetin, edebiyatın veya tiyatronun harekete geçirdiği biçimde nadiren harekete geçirir. Bunun bir nedeni bilim adamlarının kitle iletişim araçlarından korkması ve görüşlerinin sansasyonel bir biçimde abartılmasını veya önemsiz şeyler gibi gösterilmesini istememesidir. Çoğu bilim adamı kitle iletişim araçlarına sırt çevirmiştir. Onları kınayamayız, ancak zaman zaman onların dünyasına girmek ilgi çekicidir.

The Glasgow Herald'ın editörleri, gazeteleri için haber ve makaleler yazmamı isteyerek bana gazetecilik mesleği hakkında bir şeyler öğrenme olanağı verdiler. Bu kitaptaki denemelerin çoğu daha önce The Glasgow Herald'da yayımlanan yazılara, bir kısmı da Books and Bookmen için yazılan yazılara dayanıyor, Her iki yayın organının sahiplerine de, bu yazıların yeniden yayımlanmalarına izin verdikleri için minnettarım.
Uzun yıllardan beri The Glasgow Herald'da düzenli olarak çizen John Fleming bu kitap için yeni karikatürler çizdi. Nükteli ve yalın çizimler, konuyu sağlam bir biçimde kavradıkları için yalnızca birer süs değildir ve çoğu zaman belirli görüşleri aktarmakta metninden daha başarılıdır.

Her ikimiz de metnin son haline getirilmesinde ve kitabın tasarımında gösterdikleri özen ve beceri için Necille Hankins'e, Valerie Jones ve terry Poole'a içten teşekkürlerimizi sunarız.

John Lenihan

I. Bölüm

Neden Böyle?

Donma, Genleşme ve Ardından Sürtünme

Strathclyde Üniversitesi'nin Andersonların yeri olarak adlandırıldığı günlerde, profesörlerinin birçoğu Thomson soyadı taşıdığından, Glasgow Üniversitesi'ne de bazen şaka yollu Thomsonların yeri deniyordu. 1848-9 öğretim döneminde, William Thomson (geleceğin Lord Kelvin'i) ve babası da dahil olmak üzere beş Thomson vardı.
William'ın kardeşi James o günlerde henüz mühendislik profesörü olmamıştı, ancak üniversitedeki özel araştırmalarını sürdürüyordu. Kış aylarında, ısı ile ilgili bazı kuramlar geliştirdi ve basıncın artmasının suyun donma noktasını düşüreceği sonucuna vardı. Donma noktasını l "C değiştirmek için, bir santimetrekareye yaklaşık 200 kilogramlık bir kuvvet uygulamak gerektiğinden, söz konusu etki çok belirgin değildi. Ancak o zamanlar Doğa Felsefesi Profesörü olan William, bu hesapların doğru olup olmadığını anlamak için bazı deneyler yaptı.

Sağlam bir cam kap, buz ve su karışımı ile dolduruldu ve içine bir termometre yerleştirildi. Karışımda hem buz hem de su var olduğu sürece, termometrenin gösterdiği sıcaklık donma noktasına eşit olacaktı. Düzeneğin üst kısmında ver alan bir piston, biraz gözüpek bir biçimde aşağıya doğru itilerek kabın içindeki basınç, artırılıyordu. Bereket cam kap parçalanmadı, ancak termometrenin göstergesi belirgin bir biçimde düştü. Aşırı basınç, serbest bırakıldığında da, termometreden okunan sıcaklık ilk değerine geri döndü.

Basınç uygulandığında donma noktasının düşmesi, suyun pek çok tuhaf özelliğinden biridir ve donma sırasında meydana gelen genleşme ile ilgilidir. Bu genleşme nedeniyle buz sudan daha az yoğundur. Yine bu yüzden, buzdağları uslu uslu dibe batmaz, yüzerler, öte yandan, buzun suyun üzerinde yüzmesi yalnızca curling oyuncuları ve buz patencileri için değil, göllerin dipten yukarı doğru donması halinde kışın yaşama şansları olmayan balıklar için de çok elverişlidir.

Kış sporlarının hepsi karın ve buzun kayganlık özelliğinden yararlanır. Bu özellik ancak yakın bir geçmişte tam olarak açıklanabildi. Yüzyılın başlarında, buz patenlerinin rahat bir biçimde hareket etmesinin nedeninin, demir çubukların basıncının buzun erime noktasını düşürmesi ve bu nedenle de buzun üst kısmının erimesine yol açması olduğu ileri sürülmüştü. Böylece yüzeyde ince bir su tabakası oluşuyor ve tabii ki bu tabaka paten geçtikten sonra tekrar donuyordu.

Akla yakın görünen bu açıklama yarım yüzyıl boyunca ders kitaplarında yer aldı, oysa tamamen yanlıştı. Basit hesaplamalar, ağır bir buz patencisinin bile erime noktasını bir derecenin onda birinden daha fazla değiştirmediğini gösteriyor. Bununla birlikte, hava (ve buz) sıcaklığı sıfırın çok altındayken, buz pateninin oldukça kolay yapıldığını hemen herkes bilir.

Yaklaşık 40 yıl önce, Cambridge'li fizikçi Dr. F. P. Bowden (C. P. Snow'un romanlarında Francis Getliffe olarak geçer), kayak yapmaya gittiği Alplerde, yoğun kar yağışı nedeniyle birkaç gün boyunca bir dağ kulübesinde mahsur kalmış, bu sırada düşünmek için de bol zamanı olmuştu. Onu dağ kulübesine getiren kayaklar, -20"Cde çok rahat kaymışlardı, oysa bir fil bile bu sıcaklıktaki buzu eritecek kadar basınç yaratamazdı.

Bowden, ders kitaplarının yanlış olduğu ve kayakların kar üzerindeki rahat hareketinin, sürtünmeden kaynaklanan ısının oluşturduğu ince bir su tabakası ile ilgili olması gerektiği sonucuna vardı. Bundan sonra, iş ile tatili birleştirdi ve bir dizi yaratıcı deney yaparak Alplerde uzun süre kaldı.

Bu çalışma, bilim ve endüstride ilgi çekici uygulamalara öncülük eden sürtünme ve yağlama konuları (günümüzde bu konular triboloji adı verilen bir bilim dalınca inceleniyor) üzerine geniş bir araştırma yapılmasına neden oldu.

Kayakların kaymasının nedeni gerçekten altlarındaki ince su tabakası ise, karın kolayca erimediği çok düşük sıcaklıklarda, sürtünmenin artması gerekir. Bowden'ın deneyleri gerçekten de böyle olduğunu ve çok soğuk karın (yaklaşık -60"C) üzerindeki sürtünmenin kuru kum üzerindeki sürtünmeye neredeyse eşit olduğunu gösterdi. Bu, kutup kâşiflerinin hiç de yabancısı olduğu bir şey değildi, belki de Kaptan Scott ve arkadaşları güney kutbundan dönerken yaşamlarını bu nedenle yitirmişlerdi.

Bowden daha sonra, sürtünmeyi azaltmak için kullanılan kayak mumu ve diğer maddelerle ilgili araştırma yapmaya başladı. PTFF (politetralluoretilen, oldukça dayanıklı, beyaz bir plastik madde) 'nin mumdan bile daha iyi olması gerektiği sonucuna vardı. Bu yargı, bazen ağırlıklar kullanılarak, bazen de hız. tutkunu insanlarla yapılan hız ölçüm deneyleri ile doğrulandı.

Sonuçlar oldukça ikna ediciydi. Yaklaşık 64 kg ağırlığındaki bir kayakçı, aşağı yukarı 210 metre uzunluğundaki fazla dik olmayan bir yamaçtan, geleneksel biçimde mumlanmış kayaklarla 83 saniyede inerken, PTFE ile kaplanmış kayaklarla bu yolculuk yalnızca 54 saniye sürüyordu. Bowden'ın bu buluşu o zamandan buyana kayakçılar arasında çok yaygınlaştı. Yüksek hızla iniş gibi bazı özel yarışlarda, usta kayakçılar geleneksel mumlama yöntemini tercih edebilir, ancak çoğu amatör kayakçı için PTFK sevindirici bir gelişmedir. Bunun yanı sıra, ders kitaplarının yanlış olabileceğini söyleyen yeni ve farklı görüşlere kayıtsız kalınamayacağım ve fiziğin eğlenceli olduğunu da göstermiştir.

işitilmeyen Sesler

Bundan yaklaşık 40 yıl önce, sıcak bir öğleden sonra, Durham Üniversitesi Senatosu, öğretim programını ve bilimsel derece ile ilgili kuralları uykudan ağırlaşmış bir halde görüşürken, sonradan Canterbury Başpiskoposu olan ilahiyat Profesörü Canon A. M. Ramsey'in beklenmedik itirazı herkesi kendine getirdi.
Ramsey'in itiraz ettiği şey süpersonik (ses üstü) dalgalarla ile ilgili bir dersti. Kafası karışan bilim adamları sorunun ne olduğunu sordular. Ramsey bilgece bir edayla yanıtladı, "Bu uygun bir sözcük değil. Doğru ifade hiper-akustiktir." Bu yeni ifade, üniversitenin akademik takvimlerine geçmediği gibi sözlüklere de girmedi. Süpersonik ifadesi ise, günümüzün alışılmş abartma eğiliminden payına düşeni alarak ultrasonik (işitim ötesi) haline geldi.

insan kulağı tarafından algılanamayacak kadar yüksek frekanstaki seslerle ilgilenen bu teknolojinin, tıpta ve endüstride pek çok ilginç kullanımı var. Bu konuyla ilk kez, Viktorya döneminin ciddi biyologlarından Francis Galton ilgilendi. Yaklaşık bir yüzyıl önce, çoğu insan için 15.000 hertz civarında olan işitme eşiğinin çok üzerinde frekanslarda oldukça iyi ses üreten, pirinçten küçük bir düdük yaptı. Galton, bir bastonun içine gizlediği ve bastonun sapındaki lastik bir körüğün üflediği hava ile öten düdüğünü kullanarak, hayvanat bahçelerinde ve sokaklarda özenli deneyler gerçekleştirdi. Üzerinde deney yapılan hayvan kulaklarını dikerse, büyük olasılıkla ultrasonik sinyali duyabiliyor demekti. Galton, en iyilerinin kediler olduğu, köpeklerin fena sayılamayacağı, böceklerin ise hiç tepki vermediği sonucuna vardı.

Titanic'in 1912'de batmasından sonra, ses dalgalarıyla buzdağlarını saptamak için çalışmalar yapıldı. Bu çalışmalar, karanlıkta veya sisli havalarda görülemeyen büyük nesnelerin varlığını ortaya çıkarmak için, sesin bir yere çarpıp geri dönme özelliğinden yararlanıyordu. Patlama sesleri ve başka yüksek sesler kullanılarak yapılan ilk deneylerde pek başarı elde edilemedi. Bunun ana nedeni, yansıyan sesin çok zayıf olması ve bir gemide epey yüksek olan sürekli gürültüden kolayca ayırt edilememesiydi. 1917 yılında Fransız fizikçi Langevin, frekansı işitme eşiğinin üzerinde olan bir ses kullanmanın daha iyi olacağını fark etti. Böyle bir ses, geminin motorlarından kaynaklanan parazitlerden ve denizdeki çeşitli gürültülerden etkilenmeyecekti. Kullandığı ses kaynağı, yıllarca Paris'teki bir mağazanın vitrin dekorasyonunda kullanılmış, bol miktarda bulunan bir kristalden elde edilen bir kuvars parçasıydı. Uygun şekilde kesilmiş bir kuvars parçası piezoelektrik özelliği gösterir. Yani, kristale belli bir doğrultuda basınç uygulandığında, buna dik bir doğrultuda bir elektrik sinyali oluşur. Bunun tersi de geçerlidir, kristale alternatif bir gerilim uygulandığında kristal titreşmeye başlar. Kristalin büyüklüğü, doğal titreşim frekansı uygulanan elektrik sinyalinin frekansına eşit olacak şekilde ayarlanırsa, titreşimler çok büyük olabilir ve yoğun bir ses dalgası veya ultrasonik dalga üretir. Kuvars ve benzeri birkaç madde, günümüzde de ultrasonik ses üretmek için kullanılıyor. Benzer özelliklere sahip bir kristal, ultrasonik bir ses dalgası ile bombardıman edildiğinde bir elektrik sinyali üreten hassas bir mikrofon olarak da kullanılabilir.

Ultrasonik uygulamalarının pek çoğu iki olgudan yararlanır, ilki, ultrasonik bir ses dalgasının, iki maddeyi birbirinden ayıran yüzeye ulaşır ulaşmaz geri yansımasıdır. Bu etki, hem mühendislikte hem de tıpta kullanılan kusur dedektörünün temelini oluşturur. Bir kuvars kristali osilalöründen (alternatif akım üreteci), kalın bir metal levhaya uygulanan ultrasonik bir sinyal, normalde levhanın içinden dosdoğru geçer. Ancak, metal levhanın içinde bir çatlak, bir hava kabarcığı, bir cüruf (maden posası) veya başka bir kusur varsa, ultrasonik sinyalin bir kısmı geri yansır ve vericinin yanına yerleştirilen uygun bir alıcı taralından saptanabilir. Ayrıca, ilk ultrasonik titreşimi yolladıktan sonra kristal, geri dönen yankıları toplayan bir mikrofon olarak da kullanılabilir.
Kafatasının bir tarafından ultrasonik bir sinyal yollandığında, sinyalin büyük kısmı diğer taraftan geri yansır ve kafatası içinde orta hattaki anatomik yapılardan gelen algılanabilir bir yankı saptanır. Bu test kimi zaman kaza geçiren insanlara uygulanır. Yankı, iki kenar arasında yarı yolda beklenen şekilde oluşmazsa, cerrah iç kanamanın beyni yerinden ittiği kuşkusuna kapılabilir. Bu tekniğin daha karmaşık biçimi, özellikle gebelik sırasında karın bölgesini incelemek için kullanılıyor.

Ultrasoniğin ikinci yararlı uygulaması da, hâlâ tam olarak anlaşılmayan, ancak kesinlikle çok etkili olan kavitasyon işlemidir. Bir ses dalgası art arda meydana gelen sıkışma ve genişlemelerden oluşur. Bir sıvı, sıkışmalara kolaylıkla dayanabilir, ancak genişleme, yani basıncın şiddetli bir biçimde düşmesi, sıvının içinde bir boşluk meydana gelmesine neden olur. Boşluk, buharla veya sıvıdaki çözünmüş gazın ortaya çıkışıyla hemen doldurularak küçük bir kabarcığa dönüşür. Bu kabarcık dağıldığında şiddetli bir şok dalgası meydana gelir ve açık etkilere yol açabilir. ister büyük isterse küçük olsun, mühendislikte kullanılan parçalar, içinden ultrasonik bir ses dalgasının geçtiği bir sıvı banyosuna batırılarak çok iyi temizlenebilir. Kavitasyon işleminden kaynaklanan sarsıntılar, metal yüzeylerdeki kirleri ovarak temizler ve başka herhangi bir biçimde kolaylıkla sağlanamayacak bir temizlik sağlar.

Kavitasyon ve onunla ilgili işlemlerden cerrahlar da, çevre dokulara zarar vermeden küçük bir bölgeye zarar vermeleri gerektiğinde yararlanır.

işitilen melodiler (şair John Keats'in dediği gibi) tatlıdır, ancak işitilmeyenler daha tatlıdır. Ultrasonografi mühendisi, gürültü yaptığına dair şikayetlerle hiç karşılaşmaz, oysa kimsenin işitemeyeceği seslerle pek çok yararlı şey yapabilir.

Su, Su, Her Taraf Su

ama içmek için bir damla bile yok. Eskiçağ denizcilerinin bu şikayeti, yağışların evlerde kullanmak için yeterli su kaynağı sağladığı ve fazlasının alkollü içki üretiminde kullanıldığı Britanya için geçerli olmasa da, dünyanın diğer bölgelerinde hâlâ epeyce yüksek sesle dile getiriliyor.
Eskiçağda şehirler, kullanılabilir bir su kaynağının bulunduğu yerlerde kuruluyordu. Artık daha ustaca planlanıyorlar ve çoğunlukla su kaynaklarının uzağında kuruluyorlar, Belki de suyu taşımak insanları taşımaktan daha kolay, ancak su gereksinimimiz hızla artıyor ve su sıkıntısı günümüzde, dünyanın pek çok bölgesinde ekonomik büyümeyi sınırlayan en önemli etken.

Dünya yüzeyinin büyük kısmını kaplayan su ne yazık ki içilemiyor. Küçük bir hayvan (bir çöl faresi) ile yapılan bir deneyde, hayvan deniz suyu içmek zorunda bırakılmış ve zarar görmeden hayatta kalmıştı. Oysa insan bunu başaramaz. Birazcık deniz suyu içmek sağlığa zarar vermeyebilir, ancak sürekli deniz suyu içen biri kısa sürede su kaybından ölür. Böbrekler böyle yoğun bir çözelti ile baş edemez. idrarı seyrelterek vücuttan atılabilecek duruma getirmek için, vücudun diğer organlarından su alınması gerekir.

Deniz suyunun arıtılması kuramsal olarak çok da zor değildir, ancak uygulamada sınırlı bir başarı elde edilmiştir. Suyun tuzdan arındırılması için belli bir miktarda enerji gerekir. Bu enerji, deniz suyundaki tuzların erime ısısından az olmamalıdır. Normal tuz (veya başka herhangi bir madde) suyun içinde eridiğinde, dışarıya küçük miktarda bir ısı verilir. Ne yapılırsa yapılsın, aynı miktarda ısı geri verilmeden tuzu sudan ayırmak olanaklı değildir. Deniz suyu için erime ısısı, gram başına bir kalorinin yaklaşık üçte ikisidir. (Burada kalori, bir gram suyun ısısını bir santigrat derece yükseltmek için gereken ısı miktarı anlamındadır. Bin kat daha büyük olan, besinlerin kalori değeri ile karıştırılmamalıdır.) Deniz suyu bu kadar enerji harcanarak arıtılabilseydi sorun kolayca çözümlenirdi. Ne yazık ki uygulamada, bu işi çok daha fazla enerji kullanmadan yapmanın etkili bir yolu yok.

Deniz suyunu arıtmanın yollarından biri damıtmak, yani kaynatmak ve yabancı maddelerden arınan buharı yoğunlaştırarak sal su elde etmektir. Yaklaşık 400 yıl önce, Sir Richard Hawkins, Amerika kıtasına yaptığı yolculuk sırasında içme suyu sağlamak için, acemice yapılmış bir imbik kullanmıştı. Buhar çağına gelindiğinde gemi mühendisleri daha gelişmiş cihazlar yapmaya başladılar. Günümüzün büyük gemilerinde de genellikle damıtma donanımı bulunur.

Suyu buharlaştırmak için büyük miktarda enerji (bir gram su için yaklaşık 540 kalori) gerekir ve büyük çaplı kullanım için damıtma işleminin çok pahalı olduğu söylenebilir. Bununla birlikte, deniz suyunu buharlaştırmada harcanan ısının büyük bölümü, buhar yoğunlaşırken geri alınır. Dolayısıyla, daha az enerji tüketen bir damıtma cihazı tasarlamak olanaklı olabilir.

Bu konuda en başarılı örnek, büyük ölçüde East Kilbride'daki (iskoçyada bir kent) Woir Westgarth Limited'in ve Glasgow Üniversitesi profesörlerinden R.S. Silver'ın çabaları ile geliştirilen, çok aşamalı, ani etkili damıtma yöntemidir. Bu yöntemde deniz suyu ısıtılır ve alçak basınç altında tutulan büyük bir kaba aktarılır. Suyun bir kısmı buharlaşır ve kabın üst kısmına yerleştirilmiş boruların üzerinde yoğunlaşır. Yoğunlaşma sonucu elde edilen saf su buradan bir toplama hunisine damlar.

Buharın yoğunlaşması ile ortaya çıkan buharlaşma gizli ısısı, boruların içinden cihazın giriş ucuna akan deniz suyu taralından soğurulur. ilk kapla kalan deniz suyu, yine alçak basınç altında tutulan ve yeni bir buharlaşma işleminin gerçekleştiği ikinci bir Kaba aktarılır. Bu ikinci kapla da tatlı su üretilir ve denizden gelen suyun ısıtılmasına kalkıda bulunulur. Bu işlem defalarca tekrarlanır. Arıtma işlemine tabi tutulan deniz suyu gittikçe soğur, ancak bu sudan alınan ısının büyük kısmı yeni giren suya aktarılır. Böylece cihaza giren suya, ilk buharlaşma aşamasının öncesinde yalnızca küçük bir miktarda ek ısı verilmesi gerekir.

Bu tür bir cihaz, gram başına 60 kalori hatta daha bile az bir enerji tüketimi ile su üretir. Gereken ısı bir nükleer reaktörden, elektrik üretiminin yan ürünü olarak sağlanırsa bu işlem (her şeye rağmen kuramsal olarak) daha çekici hale getirilebilir. Bu, susuz ülkeler için de çok uygun bir seçenek olabilir.

Bazı bitkilerden teselli ve ilham damıtmasının yanı sıra, deniz suyunu daha içilebilir bir hale getirmesi ile imbik, teknolojinin övgüye değer başarılarından birdir. Diğer bir yöntem de kaynatmak yerine basınç uygulayarak tuzu ayırmaktır. Uygun bir maddeden (örneğin bir hayvanın idrar kesesinden) yapılma bir zar bir kabın içine gerilir ve zarın bir tarafı tuzlu suyla diğer tarafı da tatlı suyla doldurulursa, tatlı suyun bir kısmı zarın içinden geçerek çözeltiye karışır. Kimyacılar bu olguyu, suyu çözeltinin içine iten bir geçişme (ozmos) basıncı ile açıklar. Bu deneyin başarılı olması için zarın yarı geçirgen olması gerekir. Saf suyun belli bir yönde akmasına izin vermeli, ancak çözünmüş tuzların ters yönde geçmesine engel olmalıdır.

Peki, işlemi tersine çevirmek, yani deniz suyuna basınç uygulayarak suyun uygun bir zarın içinden diğer tarafa geçmesini sağlamak olanaklı mı? Bu olasılık yaklaşık 20 yıl önce, selüloz asetatın (saydam, yapay bir madde) deniz suyu tuzları için yarı geçirgen olduğu bulunduğunda, ciddi bir biçimde araştırılmaya başlandı.
ilk denemeler çok başarılı değildi, çünkü işe yarar bir akış hızı için gereken basınç uygulandığında zar parçalanıyordu. 1960 yılına gelindiğinde, gelişmiş zarlar kullanılmaya başlandı ve uygun bir tatlı su akış hızı elde etmek için gerekli olan yüksek basınçlara (santimetrekareye yaklaşık 80 kilogram) dayanması için yöntemler geliştirildi.

Ters geçişme (işlem bu adla anılıyor) işleminde kullanılan tek makine, deniz suyunu gereken basınca çıkaran bir pompa olduğundan, çok fazla enerji harcamadan tatlı su üretebilmesi gerekir. Tahmini enerji tüketimi gram başına altı kaloridir. Bu enerjinin, oldukça düşük bir verimle elde edilen elektrik enerjisi biçiminde alınması gerektiğinden; ters geçişme yöntemi uygulamada, bir nükleer reaktörün atık ısısını kullanan çok aşamalı, ani etkili damıtma işleminden daha ekonomik olmayabilir.
Kuramsal olarak, deniz suyunu dondurarak tuzu sudan ayırmak, kaynatarak ayırmak kadar kolay olmalıdır. Aslında, bu kurama dayanan yaratıcı bir yöntem de geliştirildi. Bu yöntemde, tuzlu su, hava basıncının çok düşük bir düzeyde tutulduğu bir tankın içine püskürtülür. Suyun bir bölümü, (düşük basınç nedeniyle) buharlaşırken püskürtülen suyun geri kalanından ısı alır. Böylece, ısı veren su kısmen buza dönüşür. Bu yolla oluşan buz kristalleri herhangi bir çözünmüş tuz içermez ve tatlı su ile "yıkandıktan" sonra saf su elde etmek için eritilebilir.

istenmeyen tuzların elektroliz yoluyla sudan ayrıştırıldığı elektrodiyaliz yöntemi ile de başarılı sonuçlar elde edildi. Sodyum klorür (sofra tuzu) deniz suyunda elektriksel olarak yüklü atomlar yani iyonlar halinde bulunur. Sodyum klorürdeki sodyum (artı yüklü) ve klor (eksi yüklü) iyonlarının miktarı birbirine eşittir.

Bir tuz çözeltisi, bir elektrik kaynağının zıt uçlarına bağlı iki elektrotun (diğer bir deyişle metalden veya karbondan yapılma iki çubuğun) bulunduğu bir kaba koyulursa, artı yüklü sodyum iyonları eksi elektrota, eksi yüklü klor iyonları da artı elektrota doğru hareket eder. Eksi elektrotun önüne artı yüklü iyonlar için yarı geçirgen bir zar, artı elekrotun önüne de eksi yüklü iyonlar için yarı geçirgen bir zar yerleştirdiğimizi farz edelim. Sodyum ve klor iyonları zarların içinden geçer ve iki zarın arasında çok geçmeden hiç tuz içermeyen saf su kalır. Uygulamada bu işlem çok daha karmaşıktır, çünkü (uygun bir maliyet için) çok sayıda zar kullanmak gerekir, ancak çalışma ilkesi değişmez.
Su ne kadar değerli? Britanya'da insanlar bol su kullanmaya alışıklar ve binlerce galon (bir galon yaklaşık 4,5 litre) su için neredeyse yalnızca penilerle (bir peni sterlinin yüzde biridir) ifade edilen bir ücret ödüyorlar. Bu mükemmel düzen karmaşık bir nükleer damıtma yöntemi ile sağlanıyor. Güneşin nükleer enerjisi, deniz suyunu buharlaştırıyor ve arıtılmış bir halde, yağmur olarak geri veriyor, insan yapımı projeler, kendiliğinden gerçekleşen bu işlemle mali açıdan boy ölçüşemez ve böyle projelerin başarısı da ürünün maliyetine bağlıdır.

Kuveyt'e kamyonlarla su taşınmasının ve galonu yaklaşık on peniye satılmasının üzerinden henüz çok zaman geçmedi. 1970'e gelindiğinde, 1000 galon için 1 sterlinin altında bir maliyetle, günde yaklaşık 20 milyon galon su sağlayan damıtma tesisleri kuruldu. Bu, Kuveyt ve diğer bazı Ortadoğu ülkeleri için kabul edilebilir bir ücrettir. Ancak yine de, büyük çaplı endüstriyel ve evsel kullanım için bir hayli yüksektir. Çok pahalı olduğu halde alıcı bulan özel tarımsal ürünler dışında, tarımsal kullanım içinse hiç uygun değildir.

Nükleer enerji ve su teknolojisi çölleri yemyeşil yapamaz. Sorun, doğanın cömertçe sunduğu pek çok şey gibi suyun da çok dengesiz bir biçimde dağılmış olması. Ancak bu zamana dek kimse, Tanrı'nın çabalarını önemli ölçüde geliştirecek gerçekçi görüşler ortaya koyamadı.

Aynanın Diğer Tarafı

Anlatılanlara bakılırsa, fen bilgisi öğretmenlerinin, örneklerini günlük hayattan değil de ders kitaplarından aldığı o geçmiş kötü günlerde, aynada elde edilen ters görüntü, derslerde ve sınavlarda çokça üzerinde durulan bir konuymuş.
Sınavlarda öğrencilerden, bir nesnenin sol tarafının, aynada nasıl sağ tarafı gibi göründüğünü açıklamaları isteniyormuş. Aslında bu soruya yıllar boyunca çeşitli yanıtlar verilmişti ve konuyla ilgilenenlerin çoğu, sorunun barındırdığı mantık dışı şeylere kafa yormamıştı.
Optik yasalarının yatay ve dikey doğrultuda değişmeyeceğini kabul etmek akla yakın bir şey olduğundan, zeki bir çocuk çıkıp, aynadaki görüntünün neden baş aşağı olmadığını da sorabilirdi pekâlâ. Sadece birkaç cüretkâr ders kitabı, aynada elde edilen ters görüntünün bir aldanma olduğunu kabul etmeye yanaştı, oysa kuşaklar boyunca öğrencilere bunun gerçek olduğu öğretildi.
Bu aldanmayı ortadan kaldırmak için aynadaki görüntü ile ne demek istediğimizi düşünmemiz gerekiyor. Işık sert bir yüzeye, örneğin bir duvara çarptığında, büyük bir kısmı soğurulur (ve sonunda da ısıya dönüştürülür), geri kalanı ise, belirli bir doğrultuda olmasa da, yansıtılır. Çok parlak bir yüzey, örneğin bir ayna ise, ışığın çok az bir kısmını soğurur ve geri kalanını yansıtır, yansıma, duvarla karşılaştırıldığında daha düzenlidir.

Bir aynanın ününde küçük hır ışık kaynağı, örneğin küçük bir ampul olduğunu düşünün. Işık kaynağından aynaya doğru, ışığın yayıldığı pek çok yönden yalnızca ikisini gösteren çizgiler (veya ışınlar) çizin. Bu ışınların her biri geri yansıtılır. Bir aynanın önemli özelliği, yansımanın simetrik olması, başka bir deyişle, yansıtılan ışının ayna ile yaptığı açının gelen ısının ayna ile yaptığı açıya eşit olmasıdır. Bu nedenle, yansıyan iki ışın (aynanın karşısından bakan birine) ampulün görüntüsünün oluştuğu yerden, yani aynanın arkasından bir yerden geliyormuş gibi görünür. Eukleides geometrisi konusunda bilgisi olanlar için, bir şey aynanın ne kadar uzağındaysa, görüntüsünün de aynanın o kadar gerisinde olacağını açıklamak güç değildir.
Şimdi daha karmaşık bir şeyi ele alalım. Bir kağıt parçasına bir sözcük yazın, aynaya doğru tutun ve nasıl bir görüntünün oluştuğuna bakın. Sözcük tersten yazılmış gibi görünür ve okumak kolay olmaz. Bu değişikliğin aslında ayna ile bir ilgisi yok. Üzerine sözcük yazdığınız kâğıdı aynaya doğru tutarken 180 derece çevirdiğinizi unutmayın. Görüntünün ters görünmesinin nedeni budur. Daha önce yazdığınız sözcüğü bu kez saydam bir kâğıda yazın ve kâğıdı çevirmeden (sözcük size bakacak biçimde) aynaya tutun; aynada görünen sözcüğün yazdığınız sözcükle tıpatıp aynı olduğunu göreceksiniz.

Yine de, aynanın önünde kravat bağlamaya çalışan insanlar, aynadaki görüntüde sağ ve sol taraf yer değiştirdiği için işin zorlaştığından yakınabilir. Gerçekte olan şey bu değil.
Bir şey aynanın ne kadar uzağındaysa, aynadaki görüntüsünün de o kadar geride olduğunu görmüştük. Bir boy aynasının önünde durun ve görüntünün nasıl oluştuğuna bakın. Burun, çene ve ayak uçları (varsa kolunuzduki saat) aynaya en yakın şeylerdir ve bu yüzden, ters tarafta da olsa, görüntüleri de aynaya en yakındır. Kulaklar ve kollar biraz daha geridedir ve görüntüleri de bununla bağlantılı olarak aynadan daha uzaktır. Sol elinizi kaldırarak olursanız, aynada sol elinizin tam karşısında görünen el de kalkacaktır. Sağ elinizde bir yüzük varsa, yüzüğün görüntüsü yüzüğün tam karşısındaki bir noktada görünecektir.

Öyleyse neden sağ ve sol tarafların yer değiştirdiğini düşünüyoruz? Aynanın kuzeye bakan bir duvarda olduğunu düşünelim. Yüzünüz aynaya dönük durduğunuzda, başınızın arkasından burnunuzun ucuna doğru çizilen bir çizgi kuzeyden güneye doğru uzanır. Oysa aynadaki görüntünüzde başınızın arkasından burnunuzun ucuna doğru çizilen bir çizgi güneyden kuzeye doğru uzanır.

Yansımanın yaptığı şey aslında, aynaya dik bir çizgi üzerinde yer alan noktaların göreli konumlarını ters çevirmektir. Burnun yüzün ön tarafında bulunduğu herkesçe bilindiğinden, gözlerimiz ve beynimiz, görüntüyü, aynanın önündeki cisime karşı taraftan bakan bir insanmış gibi algılar. iki insanın el sıkışırken birbirlerine sağ ellerini çaprazlama uzattığı düşünülürse bu yanılsama daha iyi anlaşılır. Oysa aynadaki görüntünüzle el sıkışmak istediğinizde bunu yapmanız gerekmez; sadece sağ elinizi kaldırmanız ve aynaya yapıştırmanız yetecektir, görüntüdeki elin her noktada elinizle kavuştuğunu göreceksiniz.

insan Döşemeye Karşı

Neden döşemenin içinden aşağı düşmüyoruz? Bu ciddi sorunun araştırılması, bilim, mühendislik ve tarih ile ilgili pek çok ilginç konuya yol gösterdi.(*)
Hikâye 1687 yılında, Isaac Newton'un, etki ve tepkinin birbirine eşit ve zıt yönlü olduğunu ileri sürmesi ile başlıyor. 76 kg ağırIlğındaki bir insanın tahta bir döşemenin üzerinde durduğunu düşünelim; bu insan bastığı yere yaklaşık 745 nevtonluk bir kuvvet uygular. Kahramanımızın alt kata düşmemesinin nedeni, döşemenin de tam tamına aynı kuvveti, ayak tabanlarına, yukarı doğru uygulamasıdır. Peki neden döşeme böyle saldırgan davranıyor? Bir tahta parçasının normalde insanları sağa sola itme veya fark edilebilir herhangi bir basınç uygulama gibi bir becerisi yoktur.
Newton'un ünlü yasasındaki tepki kuvveti, kuramsal olarak bütün maddelerin elastik olmasına, diğer bir deyişle tamamen katı (esnemez) olmamasına dayanıyor. Herhangi bir malzemeye uygulanan bir yük, bir biçim değişikliğine neden olur. Malzeme buna doğal esnekliği ile karşı koyar. Üzerine yük uygulanan nesneyi, yükten önceki durumuna dönmeye yönelten tepki kuvveti, biçim değişikliğinin büyüklüğüne bağlıdır. Döşeme tahtaları, tepki kuvveti yükün uyguladığı kuvvete eşit olana dek esner.
Sabit yapılar, çok küçük biçim değişikliklerinde büyük tepki kuvvetleri verebilen malzemelerden yapılmalıdır. Bir duvara yaslandığınızda, duvar ancak bir santimetrenin birkaç milyonda biri kadar sıkışır. Oysa örneğin Forth Road Köprüsü'nün (Iskoçya'da Forth Körfezi üzerindeki bir köprü) çelik halatları, köprünün ve taşıt traPığinin yükünü taşırken, sürekli olarak geriliyor ve normal uzunluklarının (yaklaşık 3 km) 3 metre üzerine çıkıyor.

Yapılar, üretildikleri malzemeler sıkışma (örneğin döşeme tahtaları) veya gerilme (örneğin köprünün çelik halatları) altında olacak biçimde tasarlanabilir. Yaygın olarak kullanılan inşaat malzemelerinden biri olan taş, sıkışmaya dayanıklı ancak gerilmeye dayanıksızdır. Bu nedenle ortaçağ mimarları, katedrallerde ve saraylarda kullandıkları taşların sıkışmalarına, fakat asla gerilmemelelerine dikkat ederlerdi. Taş köprü kemeri bu ilkenin uygulanmasına iyi bir örnektir. Kemeri oluşturan kama şeklindeki (bir tarafı dar diğer tarafı geniş) taşlar, her iki yanlarındaki diğer taşlar ve üstlerindeki moloz ve toprak dolgu yol tarafından sıkıştırılır, dereken sıkıştırmayı sağlamak için, Gotik katedraller çoğunluklu payandalar tarafından desteklenmek zorundaydı; kimi zaman sıkıştırma çok kuvvetli olurdu ve yıkılmayı önlemek için iç duvarların aralarına istinat kemerleri veya ters kemerler yerleştirmek gerekirdi. Kereste gerilmeye çok dayanıklıdır, ancak aynı dayanıklılıkta bağlantılar yapmanın güçlüğü nedeniyle, bu malzemeden geçmişte tam olarak yararlanılamamıştır.

Eski Yunanlılar kemer yerine kiriş ve sütun kullanmayı tercih ediyordu. Parthenon ve diğer Dor düzeni tapınakları aslında ahşap yapı tekniğinin uygulandığı mermer yapılardır. Mermer gerilmeye karşı fazla dayanıklı olmadığından, iki sütun arasında kullanılan parçaların uzunluğu 2,4 metreyi nadiren aşıyordu. Akropolisin girişinin ise yaklaşık 6 metre genişliğinde olması gerekiyordu. Mimar, mermerde açılan oluklara çimento ile kalın demir çubuklar tutturarak bu sorunu çözmüştü. Sağlamlaştırma konusundaki sonraki denemeler, su sızıntısı ve bunun sonucunda da metalin paslanması nedeniyle çoğunlukla başarısızlıkla sonuçlandı.
1850'li yıllarda, betonun içine yerleştirilen demirin tehlike yaratacak kadar paslanmadığı keşfedildi. Beton ne yazık ki, gerilme ya da eğilme söz konusu olduğunda zayıf bir malzemedir ve yanlış yüklenirse tehlikeli biçimde çatlama olasılığı yüksektir. Bu sorunun çözümü, destek çubuklarını beton dökülürken gerilme altında tutmaktır. Böylece beton sürekli bir sıkışma altında olur. ön gerilmeli beton 1890'da geliştirildi, ancak yaygın olarak kullanılmaya yeni yeni başlandı.
Küçük yapılar için kereste mükemmel bir malzemedir. Liflerindekl hücre duvarları, sıkışma altında oldukça kolay parçalanır. Çivi ve vidaların başarılı sonuç vermesinin nedeni budur.

Büyük yapılarda tasarımcı, yapıya etki eden bütün sıkışma ve gerilme kuvvetlerini her zaman kesin olarak tahmin edemez. Demir, çelik ve betonarme hem sıkışmaya hem de gerilmeye dayanıklı olduklarından çok yararlı malzemelerdir. Ancak ne yazık ki, kırılma veya parçalanma dirençleri, basit ve güvenilir hesapların ortaya koyduğu değerlerin epey altındadır, örneğin kimi zaman çeliğin gerçek dayanıklılığı kuramsal değerin ancak %10'udur. Diğer pek çok yaygın malzeme için söz konusu değer %1'den daha azdır. Aradaki bu fark, ince tel haline getirilmiş bir malzemenin topak halinde olduğundan kat kat daha dayanıklı olması ile açıklanabilir. Cam bir çubuğun gerildiğini düşünelim; gerilme santimetrekareye 17 kN'a ulaştığında çubuk kırılır, oysa çok ince bir cam lifi bu gerilmenin yaklaşık 100 katı fazlasına dayanabilir. Bu konudaki çalışmaların öncülerinden biri olan A. A. Grilfiths, yaklaşık 60 yıl önce, en son noktada, tek bir atom zincirinin ya hesaplamalarla ortaya koyulan dayanıklılığı göstermesi veya hiçbir dayanıklılık göstermemesi gerektiği için, ince liflerin büyük dayanıklılığının o kadar da gizemli bir şey olmadığına dikkat çekti. Asıl soru daha kalın malzemelerin neden bu kadar zayıf olduğudur.

Bir incin (2,54cm) binde birinden daha ince bir cam lif, hangi dayanıklılık testleri uygulanırsa uygulansın, çelik kadar dayanıklıdır. Bunun nedeni ne ince olması ne de cam olmasıdır. Asıl neden pürüzsüz olmasıdır.
Çoğu malzemenin dayanıksızlığının nedeni, yapısındaki çatlaklar ve bu çatlakların gerilme altında hızla yayılmasıdır. Bir tuğlanın içi hava boşlukları ile doludur ve dökme demir, ne kadar dikkat edilirse edilsin, hava boşlukları ile aynı etkiyi yaratan pek çok grafit damarı barındırır. Bazı malzemelerde çatlaklar atom boyutunda olabilir. Yapısındaki çatlaklar giderilebilirse her türlü madde çok dayanıklı olabilir. Çıplak gözle bakıldığında üzerinde hiçbir çatlak görülmeyen bir malzeme mikroskopla incelendiğinde birçok çatlağa rastlanır. Kuvvet uygulandığında ince lifler, biçimlerini koruyup yırtılmaz, genellikle eğilirler. Kalın bir cam çubuğun yüzeyi ince bir lif kadar esnek hale getirilebilseydi lif kadar dayanıklı olurdu.
Kırılgan bir malzemenin, örneğin camın mekanik özellikleri, büyük bir gerilme uygulanmadığı sürece oldukça iyidir. Bir şarap kadehi veya bir ayna, ciddi bir hasarı yoksa sonsuza dek dayanır. Oysa yere düşürdüğünüzde, yüzeylerinde bulunan küçük çatlakların genişleyip patlarcasına yayılmasıyla paramparça olurlar.
Yine de, çekme gerilmesi yerine sıkışma gerilmesi altında tutularak kırılgan malzemelerden yararlanılabilir. Modern otomobillerin ön camlarında yaygın olarak kullanılan sertleştirilmiş cam bu yönteme bir örnek olarak verilebilir. Yumuşayana kadar ısıtılan ancak erimeyen bir cam tabakası soğuk hava püskürtülerek soğutulur. Cam ısıyı iyi iletmediğinden, başlangıçta tabakanın dış kısmı iç kısmından daha fazla büzülür. Dış kısmın sertleşmesinden sonra, iç kısım büzülmeye devam eder. Soğutma işlemi bittiğinde, dış kısım sıkışma altındayken iç kısım gerilme altındadır. Bu nedenle dış katman, sıradan bir cam tabakasını çatlatacak küçük darbelere dayanabilir. Buna rağmen dış katmanda bir çatlak oluşursa, büyük bir hızla yayılarak, bütün camın binlerce küçük saydam olmayan parçaya ayrılarak kırılmasına yol açar.
Camdaki gerilme desenleri kutuplanmış (polarılmış) ışık altında görünür hale gelir, özellikle güneş ufuk çizgisine yakınken, bulutsuz bir gökyüzünden gelen ışık kısmen kutuplanmış olduğundan, bu desenler çoğunlukla herhangi bir özel alet olmadan da görülebilir. Camın soğutulması sırasında püskürtülen havanın bir otomobilin ön camında meydana getirdiği ışık ve gölge dalgalanmalarını görmek için doğru açıyla bakmak gerekir.
Camın pek çok özelliği, kendine has fiziksel yapısı ile ilgilidir. Metaller, atomları düzenli sıralar ve sütunlar halinde olan kristal yapılı katılardır. Metallerin bu özelliği, x-ışını ile yapılan kristalografi (kristal haldeki maddeleri inceleyen bilim dalı) deneyleriyle anlaşılmıştır.

Sesin frekansı, birbirini izleyen tahtalardan gelen yansımalar arasındaki zaman, güçlendirme için uygun olacak biçimde ayarlanırsa, bir bahçe çitinden bile kimi zaman iyi bir yankı elde edilebilir. Benzer biçimde, bir cismi bir x-ışının önüne yerleştirerek ve ışının nasıl dağıldığını gözleyerek, o cismin atomlarının düzenlenişi konusunda bilgi alınabilir.

Camın x-ışını ile incelenmesi atomların, beklendiği üzere kristal yapıdaki bir katının atomları gibi düzenli değil, bir sıvının atomları gibi düzensiz bir biçimde sıralandığını ortaya koyuyor. Cam aslında ağdalılığı (akmaya karşı direnci) çok yüksek bir sıvıdır. Çoğu sıvı, donma noktasının birkaç derece altına kadar soğutulduğunda kristalleşir. Cam, az bulunur yükseklikteki ağdalılığı nedeniyle o kadar ağır hareket eder ki, moleküller kendilerini kristalleşme için gereken düzenli modelde düzenleyemezler. Bu nedenle, eriyen cam soğuduğunda, bir katı gibi görünmesine ve bu hissi yaratmasına karşın, sıvı halin bütün özelliklerini korur.
Eritilmiş şeker biraz hızlı bir biçimde soğutulduğunda, katılaşarak, deneysel amaçlar açısından çok yararlı bir çeşit cama (bildiğimiz karamelaya) dönüşür. Karamelayı dikkatli bir biçimde, yuvaş yavaş eğerek ikiye katlayabilirsiniz, ancak bir çekiçle vurduğunuzda veya bir masanın kenarına çarptığınızda, birdenbire kırılır. Zift ve bazı plastikler de dahil olmak üzere sert maddelerin çoğu, aynı şekilde tepki verir. Bu tür malzemelere yavaş yavaş gerilme uygulandığında, basınç uygulanan noktadan akarak uzaklaştıklarından gerilmeyi azaltırlar; oysa sert bir vuruşun yol açlığı çatlak, plastik akışla dağıtılamayacak kadar çabuk büyür.
Cam kimi zaman, özellikle de çok eskiyse kristalleşir; yani atomlar kendilerini düzenli bir sıraya sokmak için bol zaman bulmuştur. Kristalleşmiş (veya yarı saydam hale getirilmiş) cam dayanıksızdır, kristal sınırları boyunca kırılma eğilimi gösterir.

(*) J. E. Gordon 1968 The New Science of Strong Materials(Yeni Dayanıklı Malzeme Bilimi) (Harmondsvrorth : Penguin).

Sıcak ve Soğuk

Talleyrand, anlamlı bir sohbet yapacak kadar yakından tanımadığı biriyle karşılaştığında, konuşmaya "Nerede o eski günler?" sorusuyla başlarmış. Bu soru ile birlikte hatıralar ve şikayetler ortaya döküldüğünden, karşısındaki kişiyi tanıma fırsatı yakalar ve sohbetin koyulaşması için sağlam bir temel oluştururmuş.

Fizikçi ve romancı Lord Snow da, bu iki farklı kimlik arasında gidip gelirken değişik yöntemler geliştirmişti. Akşam yemeğinde yanında oturan kişiye kibarca dönüp soruyordu : "Termodinamiğin ikinci yasası ile ilgili neler biliyorsunuz?" Son günlerde, (belki genç hanımların bilimsel konularda daha bilgili hale gelmesi, ancak büyük olasılıkla da ev sahibelerinin daha kurnaz olmaları nedeniyle) bu soruyu nükleik asitlerle ilgili bir soruyla değiştirmesi tembih ediliyor.

Termodinamik, seçkin toplulukların dışında da sohbet açmak için işe yarar bir konu olmaya devam ediyor. Geçen gün bir grup felsefeci, öğle yemeği ile öğleden sonraki toplantı arasında kavhe içip dinlenirken bu konu yine ortaya çıktı. Felsefecilerden biri mutlak sıfır sıcaklığının bir açıklaması olup olmadığını sordu, ihtiyatlı bir meslektaşı, öncelikle sıcaklığın tanımlanıp tanımlanamayacağını sorarak karşılık verdi. Bir çırpıda önerilen tanımların birkaçı "Isı ölçüsü", "Moleküllerin kinetik enerjisi" ve "Yalnızca soyut bir kavram" biçimindeydi. Kökleri ilkel teknolojide olan ve dalları termodinamiğin geniş sahasına giren sıcaklık kavramı söz konusu olduğunda, bunların hepsi de oldukça akla uygundur.

Bilimin gelişmesi için hammadde oluşturan soyut kavramlar daima gözleme dayanır. Sıcaklık kavramı (ki bu ısı ile aynı şey değildir) eskiçağda da yaygın olarak biliniyordu. 2300 yıl önce Aristoteles, bütün maddelerin, sıcak, soğuk, nemli ve kuru sıfatları ile tanımlanan dört farklı niteliğe değişik oranlarda sahip olduğunu ileri sürmüştü. Simyacılar, hekimler ve filozoflar, kuramlarını sayılarla ifade etmek için hiçbir birim veya ölçüm sistemleri olmadığı halde, bu sınıflandırmayı pek çok açıdan yararlı bulmuşlardı. Galileo kimilerince termometrenin mucidi olarak kabul edilir, oysa 1592 yılında tasarladığı alet bugün neredeyse hiç bilinmiyor. Arkadaşı Benedetto Castelli'nin yıllar sonraki anlatımına bakılırsa :

Küçük bir tavuk yumurtasına benzeyen bir haznesi olan, bir saman çöpü çapında ve yaklaşık iki karış uzunluğunda camdan bir boru yaptı: hazneyi ellerinin içinde ısıttı ve ters çevirerek boruyu su dolu bir kabın içine soktu; hazne soğudukça su borunun içinde yükseldi. Bu, sıcaklığın ve soğukluğun derecelerini araştırmak için kullandığı bir alettti.
Galileo'nun sıcaklık değişiklik göstergesi, havanın ısındığı zaman genleşmesi, soğuduğu zaman da büzülmesi gözlemine dayanıyordu.

Su, modern bir termometredeki cıva gibi davranmıyordu, yalnızca cam hazne içindeki havanın genişlemesini ve büzülmesini gösterme işine yarıyordu. Önceden ısıtma, su düzeyindeki değişikliği kolayca görülebilecek hale getirmek için uygulanan bir yöntemdi.

Büyük olasılıkla, termometreyi işe yarar bir hale getiren ilk kişi 1612'den 1624'e dek Padova Üniversitesi'nde tıp profesörü olan Sanctorius'tur. O, bir hastanın ateşini ölçen ve bir termometrenin hastalığın teşhisi ve tedavisi için yararlı bilgiler sağlayabileceğini fark eden ilk hekimdi.

1641 yılında Toscana Grandükü II. Ferdinando, termometre tasarımını önemli ölçüde geliştirdi. Atmosfer basıncındaki değişikliklerden etkilenmeyen ilk termometre olan bu alet, havanın genişlemesi yerine bir sıvının genişlemesini kullanıyordu. Uzun, dar bir borunun cam haznesi renklendirilmiş alkolle doldurulmuş ve borunun üst kısmı sıkı bir biçimde kapatılmıştı. ilk termometrelerin bazılarında, sıcaklık ve soğukluk derecelerini gösteren sayılar veya işaretler bulunan ölçekler vardı. Magdeburg'un becerikli belediye başkanı Otto von Guericke, 6 metre uzunluğunda gösterişli bir termometre yapmıştı. Alkol genleşirken veya büzülürken bir şamandırayı hareket ettiriyor, şamandıraya bağlı bir melek figürü de, havanın durumuna göre, "çok sıcaktan "çok soğuk"a kadar sıralanan değerleri gösteriyordu.

Ferdinando'nun termometrelerinden biri Robert Boyle'a dek ulaştı. Boyle'un bu konudaki düşüncesi şöyleydi: "Soğuğu ölçmek için bir ölçütümüz yok. Bilinen araçlar havanın göreceli soğukluğundan başka bir şey göstermiyor." Boyle'un bir termometre üzerinde altı tane nokta tanımlama çabaları pek başarılı olmadı, ancak 1694 yılında Padova Üniversitesi matematikçilerinden Carlo Renaldini önemli bir gelişme kaydetti. Renaldini, buzun erime noktası ile suyun kaynama noktasının ölçüt olarak kullanılması ve aralarındaki mesafenin termometre üzerinde on ikiye bölünmesi gerektiğini öne sürdü. Bu sağlam bir düşünceydi, ancak uzun yıllar üzerinde durulmadı.
On sekizinci yüzyılın başlarında, Daniel Fahrenheit ilk güvenilir cıvalı termometreyi yaptı. Britanyalıların günümüzde de kullandığı ölçeğinde, buzun erime noktası 32 dereceye yerleştirilmişti, normal vücut sıcaklığı da 96 derecedeydi. En üst nokta sonradan suyun kaynama noktası ile 212 derece olarak belirlendi.

Tutucu Britanyalılar çoğunlukla, kilogram, santimetre ve Fransızlara özgü diğer terslikler gibi santigrat ölçüsünü de disiplinsiz Fransızların düşünüp bulduğuna inanır. Oysa, buzun erime noktası ile suyun kaynama noktası arasında 100 derecelik bir sıcaklık ölçüsü düşüncesi, 1742 yılında isveçli gökbilimci Anders Celsius tarafından önerilmişti. Termometre basit bir alet gibi görünse de, onu tam olarak kavrayabilmek için termodinamiğin inceliklerini biraz bilmek gerekir.

Çoğu insan Beethoven'in yalnızca dört senfonisini bilir: Eorica (kahramanlık), Beşinci, Pastoral ve Dokuzuncu Senfoniler. Benzer bir yanılgı, herhangi bir maddede, şöminede ve evrenin her yerinde gerçekleşen bütün enerji dönüşümlerini ele alan termodinamik yasaları için de geçerli.

ilk yasa hemen herkesçe bilinir, ikinci yasa, Lord Snow da dahil olmak üzere, pek çok insan tarafından bilinir ve çalışkan öğrenciler zorlanırlarsa üçüncü yasa ile ilgili yarım sayfa yazar; fakat en pahalı ders kitapları bile dördüncüsünden söz etmez. Dördüncü yasanın nerede saklandığını açıklamadan önce, ilk üçünü ele almamız gerekiyor. Çünkü bu üç yasa, bir veya iki sayfa önce öğle arası filozoflarını tartışırken bıraktığımız mutlak sıfır konusuna bir açıklık getiriyor.

Yasalardan her biri pek çok değişik biçimde tanımlanabilir. Bu tanımlardan bazıları diğerlerinden daha ayrıntılıdır, ilk yasanın basit bir ifadesi, enerjinin yoktan var edilemeyeceği ve yok edilemeyeceği biçimindedir. Bu yasaya açıkça aykırı bir olgu ile karşılaştıklarında bilim adamlarının yeni bir enerji türü uydurduklarını ve yasanın da ancak bu şekilde geçerliliğini koruduğunu söyleyen eleştirilerde doğruluk payı var. Bir kibrit çaktığınızda ısı ve ışık biçiminde büyük miktarda enerji üretilir. Fizikçiler kibritin ucunun ve sapının, daha açık biçimlere dönüştürülmeyi bekleyen kimyasal enerji içerdiğini iddia ederek bunu açıklar. Kimyasal enerjinin, tutuşmadan önceki ve sonraki toplam enerji miktarları birbirine eşit olacak biçimde tanımlandığını söylemeye gerek yok.

Bazı işlemlerde, örneğin atom çekirdeğinin bölünmesinde, bilançonun her iki yanına işleme giren maddenin kütlesini belirten matematiksel bir terim eklemek gerekir. Bu yararlı ekleme, 1905 yılında Einstein tarafından ünlü E=mc² formülü ile ifade edilerek yapıldı. Bu formülde E, m kütlesinden elde edilebilecek enerji miktarını, c de ışık hızını belirtir.

Termodinamiğin ikinci yasası dikatimizi, enerjinin diğer biçimleri için geçerli olmayan, ısıyla ilgili bazı özel noktalara çeker. Farklı sıcaklıklarda iki cisim temas edecek biçimde yerleştirildiklerinde, her iki cisim de aynı sıcaklığa gelene kadar, sıcak cisimden soğuk cisime bir ısı akışı olacağını herkes bilir. Bu süreç pek çok öğrenci neslinin karışımlar yöntemi olarak bildiği bir deneysel bir çalışmanın temelini oluşturur. Temas eden iki cismin sıcaklıklarının sonunda birbirine eşitlenmesi olgusunun, termodinamiğin üç sağlam yasasının temelini oluşturduğu yakın zamana dek anlaşılmamıştı. Uzun zamandan beri bilinen ancak yeni terfi ettirilen bu ilke, bu nedenle termodinadiğin sıfırıncı yasası olarak adlandırılır.
Sıcaklık kavramı oldukça iyi bilinse de, bu sözcüğün başarılı bir tanımını yapmak o kadar da kolay değil. Bilim adamı genellikle şöyle davranmaya teşvik edilir : "Bir sözcük kullandığımda, bu sözcük ne anlama gelmesini istiyorsam o anlama gelir." Bir alevin sıcaklığı rengi ile ifade edilebilir; bir hastanın vücut sıcaklığı hekimin termometresindeki cıvanın uzunluğu ile; bir tel sarımının sıcaklığı da elektriksel direnci ile tanımlanabilir. Oysa bilim adamı, belirli maddelerin veya malzemelerin özellikleri ile böyle açık bağlantısı olmayan tanımlar arar. Bir cismin sıcaklığını, moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi biçiminde tanımlamak yollardan biridir. Bir elektrikli su ısıtıcısı çalıştırıldığında, elektrik enerjisi ısıya dönüştürülür ve sonra da su molekülleri arasında ek kinetik enerji olarak bölüşülür. Böylece moleküller, sıvı halden tamamen çıkmak ve buhar olarak kaçmak için gerekli enerjiyi kazanana kadar, artan bir hızla hareket ederler.

Sıcak bir cisimle soğuk bir cisim temas ettiğinde, moleküller, temas noktalarında meydana gelen çarpışmalarda enerji alışverişinde bulunur. Yeterli sayıda çarpışmadan sonra moleküllerin enerjisi eşitlenir ve iki cismin sıcaklıkları aynı değere yaklaşır.
Termodinamiğin sıfırıncı yasasının uygulama açısından büyük önemi var. Aslında, bir termometre kendi sıcaklığını ölçer; havanın, insan vücudunun veya temas ettiği başka herhangi bir şeyin sürekliğini gereken hassasiyetle ölçebilmesi için, termometrenin ısıl dengeye ulaşacak kadar bekletilmesi gerekir.

Bilimsel amaçlar için en iyi sıcaklık ölçme araçlarından biri gaz termometresidir. Bir kabın içine bir miktar gaz koyulup ısıtılırsa, gazın basıncı artar; basınç dediğimiz şey aslında gaz moleküllerinin kabın duvarlarına çarpmasıdır ve sıcaklık arttıkça moleküller hızı arttığından bu çarpma da fazlalaşır. Buna karşılık gaz soğutulduğunda, kaba uyguladığı basınç azalır. Fizik laboratuvarında genellikle öğrencilere bir gazın değişik sıcaklıktaki basınçları ölçtürülür. Bir basınç sıcaklık grafiği çizildiğinde ve grafik geriye doğru uzatıldığında, gazın hiç basınç uygulamayacağı sıcaklık bulunabilir. Bütün gazlar için bu sıcaklık, mutlak sıfır olarak bilinen yaklaşık -273,2 C derecedir. Gaz, mümkün olan en düşük sıcaklığa ulaşmadan önce sıvıya ardından da katıya dönüşeceğinden, grafikle belirtilen özellik elbette ki bütünüyle gerçekçi değildir, Yine de mutlak sıfır çeşitli biçimlerde tanımlanabilir ve santigrat ölçeğinde hep aynı yerde yer alır.
Mutlak sıfıra nasıl ulaşabilir veya yaklaşabiliriz? Termodinamiğin ikinci yasası bize, ısının sıcak bir cisimden soğuk bir cisime kendiliğinden akacağını, ancak "yardım edilmeden" ters yönde akmayacağını söylüyor.

Bir çaydanlık dolusu su ocakta kaynatılabilir, ancak çaydanlıktaki su hiçbir zaman kendiliğinden buza dönüşüp ocak alevinin biraz daha fazla ısı vererek yanmasını sağlamaz. Düşük sıcaklıktaki bir cisimden yüksek sıcaklıktaki bir cisime kendiliğinden bir ısı akışı olmasa da, ek bir enerji kaynağı ile bunu gerçekleştirmek olanaklıdır. Buzdolabının temel çalışma ilkesi budur.

Gittikçe gelişen soğutucularla mutlak sıfıra yaklaşılmaya çalışılıyor. Diğer üç yasa gibi olgulara (veya bir biçimde güvenilir bilim adamlarının açıkladığı olgulara) dayanan termodinamiğin Üçüncü yasası, mutlak sıfıra yaklaşabileceğimizi ancak, uygulanan yöntem ne kadar yaratıcı olursa olsun, hiçbir zaman ulaşamayacağımızı söylüyor.
Termodinamik, buhar makinesini açıklama çabalarından ortaya çıktı, ancak bu önemli sorunun çözülmesinden sonra da durmadı. Tersine, bilimin ve mühendisliğin her koluna yayılarak daha zorlaştı ve karmaşıklaştı. Hâlâ araştırma için oldukça canlı bir konu. Ancak, termodinamiğin beşinci yasasını bulan kişi ona uygun gün bir isim verme konusunda çok zorlanacak.

Çarpıcı Bir Hikâye

Londra'daki Amerikan Büyükelçiliği'nin yakınlarında, sakin bir sokakta, sıcak hava, ateşe dayanıklı kapılar ve duvardan duvara sentetik halılar gibi, teknolojinin insan hayatını kolaylaştırıcı pek çok örneğini sunan modern bir otel var. Müşteriler elleriyle veya anahtarlarıyla kapı kilidine dokunduğunda, bu hoş ortamın hesaba katılmayan bir özelliği ile karşılaşıyorlar: elektrik çarpması.

Bu sorun, çoğunlukla yün, pamuk gibi doğal malzemelerin kullanıldığı ve nemli bir iklimin hüküm sürdüğü Britanya'da pek yaygın değil, ancak sorunun kökleri elektrik biliminin başlangıcına dek uzanıyor.

Otel müşterilerini zıplatan çarpılmalara durağan elektrik neden oluyor. Fabrikalar ve elektrik santrallarının olmadığı günlerde, elektrik üretimi, daha çok doğa felsefecilerinin ilgi alanına giren epey tehlikeli bir işti. Elektrik biliminin ilk öğrencileri, 3000 yıldan daha uzun bir süre önce Suriye'de yaşamış kadınlardı. Sol ellerinde işlenmemiş yün sarılı bir öreke, sağ ellerinde de örekeden gelen gevşek yün liflerini sağlam bir iplik halinde büken bir iğ tutarak, yün eğiriyorlardı. iğ çoğunlukla kehribardan yapılıyordu. Kehribarın durmadan hav ve toz çektiğini fark eden kadınlar, bu alete Harpaga (tutucu) ismini vermişlerdi. Bu sözcük daha sonra ingilizceye de taşındı.

Bu zekice gözlemden sonra gelişme yavaş oldu. Yün eğiren kadınlar tarafından fark edilen bu ilginç özelliği taşıyan malzemeler, kehribarın Eski Yunancasından gelme bir sözcük olan 'elektrikli' sözcüğüyle adlandırılmaya başlandı. Ancak elektrik ile mıknatıslık birbiriyle çokça karıştırılıyordu. Aradaki farkı kavrayan bir kaç bilginden biri de Aziz Augustinus'tu. Sürekli elektrik üreten ilk makineyi, yaklaşık 300 yıl önce, Magdeburg belediye başkanı Otto von Guericke yapmıştı. Bu makine yalnızca, elle ovuşturulduğu zaman elektriklenen, 'yaklaşık bir bebek başı büyüklüğünde' bir kükürt topağından oluşuyordu. Daha özenli yapılan ve bir makine ile döndürülen elektrik topları, eğitim ve eğlence amaçlı olarak çokça kullanıldı.

Stephen Gray, Charterhouse'da (ingiltere'de parasız yatılı bir okul) okuyan bir öğrenciydi. Hatır hutur yemek yemeyi ve dinsel düşüncelere dalmayı sevmediğinden, zamanını yakınlardaki Grey Friars School'dan öğrencilerin yardımıyla elektrik araştırmaları yaparak geçiriyordu. 1730 yılının baharında, iki ipek halat yardımıyla havada asılı duran bir çocuğun ayaklarına elektrik etkisi uygulayarak ve çocuğun yüzünden kıvılcımlar çıkartarak müthiş bir deney yaptı. Birkaç yıl sonra, bir Fransız diplomatı ve amatör bir bilim adamı olan Charles Du Fay bu deneyden hareketle önemli sonuçlara ulaştı.

Elektrik, diyordu Du Fay, akışkan bir şeydir. Metallerin içinden serbestçe akabilir, fakat başka maddeler tarafından engellenir. Du Fay bu maddeleri elektrikli biçiminde adlandırıyordu, bizimse artık yalıtkan olarak tanımlamamız gerekiyor. Yalıtkan bir maddenin üzerinde bir elektrik yükü üretilirse, yük bu madde üzerinde kalır ve durağan elektrik meydana getirir. Elektrik yükü, iletken bir maddenin, örneğin bir metalin üzerinde epey kolay üretilir, ancak bu yük genellikle iletkenin üzerinden hemen akar. Öte yandan metal bir nesne, çevresinden dikkatli bir biçimde yalıtılırsa, bir elektrik yükünü, bir kehribar parçası veya bir kükürt topağı kadar iyi tutar.

Elektrik akışkanı, diye devam ediyordu Du Fay, iki türlü olabilir. Balmumu ovuşturulduğunda reçinemsi elektrik üretilirken, cam üzerindeki sürtünme ile de camsı elektrik üretilebilir. Elektrik yükü bir cisimden diğerine ancak cisimler birbirine temas ederse aktarılabilir, iki cisim de aynı tür elektrik akışkanı ile yüklenmişse birbirlerini iterler, ancak cisimlerden biri camsı diğeri de reçinemsi elektrik ile yüklü ise, cisimler arasında bir çekim kuvveti gözlenir.

1747 yılında Benjamin Franklin, elektriğin yalnızca tek bir türü olduğuna dair şaşırtıcı ölçüde yenilikçi bir görüş ileri sürdü, Camsı elektriklenme, diyordu, yalnızca bir fazlalıktır (diğer bir deyişle artı bir yüktür) ve reçinemsi elektriklenme de bir eksikliktir; bu da benzer biçimde, eksi yük olarak nitelendirilir.
Yüz elli yıl sonra, elektriğin tek bir akışkan olduğu kuramı deney yoluyla kesin olarak kanıtlandı. Temel birim, Franklin'in sınıflandırmasına göre eksi yüklü olması gereken bir parçacık olan elektrondu.

J. J. Thomson'un 1897 yılında elektronu keşfetmesinden kısa bir süre önce, Baltimore'lu H. A. Rowland, bir başka önemli deney daha yaptı. Ebonitten yapılma yuvarlak ve yassı bir cismin üzerine bir elektrik yükü koydu, cismi hızla döndürdü ve yakına yerleştirilen bir pusulanın iğnesinin saptığını gösterdi. Bu yolla uzun süredir kuşku duyulan bir şeyi, elektrik akımının yalnızca elektrik yükünün bir hareketi olduğunu kanıtladı.
On dokuzuncu yüzyılın sonuna gelindiğinde, çağlar boyunca filozofların ve zanaatkarların ilgisini çeken elektrik bir muamma olmaktan çıkmıştı. Öte yandan, eski moda durağan elektriklenme yirminci yüzyılda daha da önemli olacaktı. Durum konuya meraklı biri tarafından şöyle dile getiriliyordu :

Maryland, MS 1653
Kasım ayı civarında, yukarıda adı geçen eyalette görevli Binbaşı Nicholas Sewall'un eşi Bayan Susanna Sewall'un giydiği bütün elbiselerin üzerinde, (ateş almış gibi) tuhaf kıvılcımlar çaktı ve bu Hazreti Meryem yortusuna (şubat ayının ikinci gününe) kadar sürdü. Adı geçen Susanna, Albay John Harris, Bay Edward Braines, Albay Edward Poneson gibi kişilerin yanında, birkaç elbisesini giydi ve elbiseler sallandığı zaman kıvılcımlar çıktı ve ateşe atılmış defne yapraklan gibi bir ses çıktı...

Bayan Sewall durağan elektriğin ilk kurbanlarından biriydi. Yine de bu çileli durumu centilmen dostlarını eğlendirmek gibi iyi bir amaç için kullanmasını bildi. Sonraki seansların birinde iç etekliğini kız kardeşi Bayan Digges ile değişti ve parıltılı bir gösteri daha sunarken Yeni Dünya'daki ilk elektrik deneyini de gerçekleştirmiş oldu.
Günümüzde yaygın olarak kullanılan malzemelerle durağan elektrik üretmek mümkün. Örneğin, iç çamaşırları çıkartılırken veya saç taranırken bile elektrik kıvılcımları üretilebilir. Maryland'in ilk sakinlerini bu kadar çok şaşırtan şey aslında iki sürece dayanıyor. Bu süreçlerin ilki, iki katı madde birbirleriyle temas edip ayrıldığında, neredeyse her zaman elektrik yüklerinin oluşmasıdır. Elektriklenme çoğunlukla maddeler ayrılmadan önce birbirlerine sürtülerek arttırılır, ancak hiçbir sürtünme olmadan da elektrik yükü elde edilebilir.

Metaller, inşaat malzemelerinin çoğu ve vücudumuzun dokuları da dahil olmak üzere pek çok madde, elektrik akımlarının oldukça serbest hareket etmesine izin verir. Bu nedenle, sürtünme veya temas yoluyla oluşabilen elektrik yükleri genellikle kısa sürede toprağa akar.

Yalıtkan maddelerin üzerinde oluşan yükler hareket etmez ve neredeyse süresiz olarak birikebilir. Yükün çevresindeki elektrik alanı, yük taşıyan nesne ile en yakındaki topraklanmış iletkeni birbirinden ayıran hava yalıtımını yenecek kadar büyük olduğunda, sınıra ulaşılır. Bu durumda yük, çoğunlukla görünür bir kıvılcımla kaybolur. Yük bir insanın vücudunda ise, kıvılcımdaki akıma bağlı olarak algılanabilir bir elektrik çarpması yaşanabilir.

Yürüdüğümüz zaman zeminde ve ayakkabılarımızın tabanında elektrik yükleri oluşur. Bir ayakkabı üzerindeki yük genellikle, zemine basıldığı zaman kaybolur ve ayakkabı havaya kalktığında da yeniden ortaya çıkar. Zemin iyi bir yalıtkan ile, örneğin sentetik bir halı veya başka yapay bir malzeme ile kaplanmışsa, yük toprağa akamaz, yürüyen kişinin derisine ve giysilerine yayılır. Kapı kolu veya ışık anahtarı gibi topraklanmış bir nesneye dokunulur dokunulmaz da elektrik yükü, geçişi sırasında hafif bir çarpma etkisi yaratarak en kolay yoldan toprağa akar.

Pek çok durumda bu etki yalnızca rahatsız edicidir, ancak bazen tehlikeli de olabilir. Durağan elektriğin akışı ile oluşan kıvılcım, çevrede narkoz gazları, örneğin eter varsa, bir patlamaya neden olabilir.

Narkoz gazlarının patlayıcı olanları çoğunlukla günümüz cerrahisinde kullanılmıyor, yine de ameliyathanelerde durağan elektriğin birikmesine karşı pek çok önlem uygulanır. Plastik maddeler ve yapay kumaşlar kullanılmaz. Sedye tekerlekleri, serum boruları ve diğer aletlerde kullanılan plastik, oldukça iyi bir elektrik iletkenliği olan özel üretilmiş bir plastiktir. Böylece durağan elektriğin birikmesi engellenir. Zemin mozaik değilse, elektriksel özellikleri önceden incelenmelidir.

Durağan yük, plastik levha, kâğıt ve sentetik kumaş üretiminde de bir derttir. Bu malzemelerin üretiminde kaçınılmaz olan sürtünme, tabakaların veya ipliklerin denetlenemeyen bir biçimde uçuşmasına yol açabilen büyük yükler meydana getirir. Suriyeli kadınların 3000 yıldan daha önce keşfettikleri gibi, elektrik yükü taşıyan nesneler, dokuma ürünlerinin görünüşünü bozabilecek derecede toz çeker. Seyrek de olsa, durağan elektriklenmenin yol açtığı kıvılcım atlaması fabrikalarda yangınlara veya patlamalara neden olabilir.

Bu sorunla başa çıkmanın yolu, havayı iyonize etmek, yani elektronlarla ve artı yüklü atomlarla doldurmaktır. Durağan elektriklenme eksi yüklüyse, yüklü yüzey havadaki artı yükleri çeker ve nötr (yüksüz) bir elektriksel duruma geri döner. Artı yüklü bir durağan yük de benzer bir biçimde havadan çekilen elekronlar taralından ortadan kaldırılır, iyonların ve elektronların havaya verilmesi devam ettiği sürece, potansiyel bir tehlike olan durağan yük birikmeleri anında dağıtılır.

iyonize etmenin basit bir yolu, uygun bir radyoaktif kaynağı elektriklenen nesnenin yanına yerleştirmektir. Kaynağın sürekli olarak yaydığı ışınım havanın iyonize olmasını sağlar ve (uzun ömürlü bir izotop seçilmişse) işlem kendi başına yıllarca devam eder.
Durağan elektriklenme her zaman tehlikeli değildir, örneğin, boya damlacıklarına büyük bir elektrik yükü verilerek boya püskürtme işleminin verimi büyük ölçüde artırılıyor. Böylece, yükleri nedeniyle birbirlerini iten damlacıkların yüzeye daha düzenli dağılmaları sağlanıyor. Aynı yöntem tarımsal ilaçlamada da kullanılıyor.

Birkaç yıl boyunca iskoçya'da, tütsülenmiş balık üretiminde bu yöntemin çok ilginç bir uygulaması gerçekleştirildi. Duman balığın üzerine eşit olarak dağıtılamadığından geleneksel yöntem çok verimli değildir. Yeni yöntemde duman, yüksek gerilimli tellerden oluşan bir ızgaranın içinden üfleniyordu. Elektriklenen duman parçacıkları daha sonra, elektriksel itme kuvvetinin etkisi altında her yöne eşit olarak dağıldıkları tütsüleme odasına alınıyordu.

Teknik açıdan bu yöntem, -romantik efsaneler ne derse desin- çoğunlukla gelişigüzel olan babadan kalma bu işlemde büyük bir gelişmeydi. Ne yazık ki, bilimsel yöntemlerle tütsülenmiş balıkları üstünlüğünü hem bu işi yapanlara hem de tarafsız çeşnici jürilerine göstermek güçtü. Yine de bazı ülkelerde, jambon, hindi ve hatta sardalye için elektriklenmiş duman kullanılıyor.

En iyisi iki Tekerleklisi

Motorlu taşıtlar yakılsızlıktan kıvrandıkça bisiklet yollara geri dönüyor. Esas çekiciliğini, biftek ve şarap, balık ve kızarmış patates veya sürücünün hoşlandığı başka bir yakıtla çalışabilmesinden alsa da, bisiklet aynı zamanda bir teknoloji şaheseridir. Bisikletin olağanüstü özelliklerinden bazıları yeni yeni anlaşılmaya başlandı ve bir kısmı da hâlâ tam olarak anlaşılmadı.

Tekerlek büyük olasılıkla bundan 5000 yıl önce icat edilmişti, ancak gerekli malzemeler ve yöntemler daha önceden var olduğu halde, on dokuzuncu yüzyılın neredeyse ortalarına dek uygun bir insan taşıma mekanizması geliştirilemedi. Bisikletin tartışmasız mucidi, Dumfriesshire'lı (iskoçya'da bir bölge) demirci Kirkpatrick Macmillan'ın pedalla çevrilen iki-tekerleklisi, ilk kez 1839 yılında yollara düştü.
Bu makine ticari olarak çok başarılı olmadı, oysa velosipet (Fransa'da 1863 yılında imal edildi) çok yaygınlaştı. Pedallar doğrudan ön tekerlekleri döndürüyordu. Bu nedenle, pedalların tam bir dönüşü sürücüyü tekerleğin çevre uzunluğuna eşit bir mesafe kadar hareket ettiriyordu; bu da makul bir hıza ulaşmak için sürücünün çılgın gibi pedal çevirmek zorunda olduğu anlamına geliyordu. Söz konusu makine, günümüzün diliyle söyleyecek olursak, tek vitesliydi.

Bu soruna getirilen ilk ama pek de zekice olmayan çözüm ön tekerleği büyütmekti. Böylece "peni-çeyrek peni" adı verilen, ön tekerleği büyük arka tekerliği küçük tasarım ortaya çıktı. Modern bisiklet, uygun büyüklükteki tekerleklerle istenen vites büyüklüğüne olanak tanıyan zincirin kullanılması ile 1879 yılında geliştirildi. 1885 yılında, Coventry'de imal edilen Rover marka bisikletin zincirle hareket ettirilen rulmanlı poyraları (tekerlek göbekleri) ve çelik borudan yapılma bir iskeleti vardı; aslında birkaç yıl sonra eklenecek içi hava dolu lastikler dışında, günümüz bisikletinin bütün temel parçalarına sahipti.

Bisiklet, en verimli ulaşım aracıdır. En az enerji tüketimi ile hareket eden bir mekanizma olarak, insan ve bisikletin birleşimi, her |türlü canlıdan veya makineden daha iyi işler.

Farklı mekanizmaların verimliliklerini karşılaştırmanın en kolay yolu, bir gramlık bir kütleyi bir kilometre boyunca taşırken kullanılan enerjiyi hesaplamaktır. Normal hızla yürüyen bir insan bir gram ağırlık için kilometrede yaklaşık 3 jullük bir enerji harcar. Bu değer, bir tavşanınkinden ya da bir helikopterinkinden çok.