ATOMDAKİ MUCİZE
Atomu mucizevi kılan, olağanüstü küçüklükteki boyutu ve sahip olduğu özelliklerdir. Bir atomun çapı milimetrenin milyonda biri kadardır. Bu büyüklüğü daha iyi anlayabilmek için şu örneği verebiliriz: 100 milyon atomu yan yana koyduğunuzda elde edeceğiniz uzunluk sadece bir santimetredir. Elinizde tuttuğunuz kitabın ise tek bir sayfası yaklaşık 1 milyon atom "kalınlığındadır."1 Bu olağanüstü küçük boyuttaki mucizenin, evrendeki istisnasız "herşeyi", devasa yıldızları, gezegenleri, dağları, denizleri meydana getirdiğini bilmek ise buradaki mucizeyi ve olağanüstülüğü daha açık bir şekilde sergilemektedir.
Boyutları böylesine küçük olan atom hakkında bir başka şaşırtıcı gerçek ise, sahip olduğu bu küçük hacmin oldukça büyük bir kısmının boşluktan meydana gelmesidir. Atomun %99,9999999'u boşluktur. Geri kalan %0,1'den daha az kısmını ise atom altı parçacıklar olarak nitelendirdiğimiz proton, nötron ve elektronlar oluşturur. Nötron ve proton atomun içinde kenetlenmiş durumdadırlar ve çekirdeği oluştururlar. Çekirdeğin hacmi, atomun hacminin 10 milyarda biri kadardır. Elektronlar ise bu çekirdeğin etrafında hiç durmaksızın dönerler. Elektronlar öylesine küçüktürler ki, varlıkları elektron mikroskobu altında bir toz bulutundan başka bir şey değildir. Kütleleri, protonun kütlesinin 1/1840'i kadardır. Bu sayıyı daha iyi anlamak için küçücük bir noktayı 1840 parçaya böldüğünüzü düşünün. İşte elektron bu parçaların herhangi birinden çok daha küçüktür, çünkü proton görebildiğimiz tek bir noktadan milyonlarca kat daha az bir kütleye sahiptir. Bu durumda bahsettiğimiz alemin ne kadar küçük olduğu daha iyi anlaşılabilmektedir.2
Atomun dolu olduğu belirtilen kısmı işte bu kadar küçük parçacıklardan oluşmaktadır. Dünyanın en yüksek binalarından biri olarak kabul edilen New York'taki ünlü Empire State binasındaki atomların içindeki boşlukları kaldırmak mümkün olsaydı, geriye bir kutu şekerden daha küçük bir madde kalırdı. Buna karşın kütlesi değişmezdi ve bu küçük kutuyu en güçlü vinçler bile kaldıramazdı.3
Atomun içindeki boşluğu kaldırdığımızda atomun kütlesinin değişmemesinin nedeni, atomu oluşturan tüm yoğunluğun çekirdekte ve elektronda toplanmış olmasıdır. Bu nedenle çekirdek ve elektron her ne kadar atomun yalnızca %0,1'lik bölümünden daha küçük bir alanı kaplıyor olsa da, müthiş bir güce sahiptir.
Dünyanın en yüksek binalarından olan Empire State, atomlarının içindeki boşluğu kaldırdığımızda bir şeker kutusuna sığacak hacme ulaşacaktır. Ancak kütlesinden bir şey kaybetmeyecek ve bu küçük kutuyu en güçlü vinçler bile hareket ettiremeyecektir. |
Bir masada oturuyorum ve bu yazıyı yazıyorum. Ancak bu "gerçek" masayı tarif ettiğimde, bilim dilinde benim anladığım, bunun bir "hayalet" olduğudur. Bu masa aslında, büyük bir kısmı boşluktan oluşan atomlardan meydana gelmiştir.4
Fizikçi ve psikolog Peter Russell söz konusu %0.0000001 maddenin ise bildiğimiz anlamda madde olmadığını şöyle açıklamaktadır:
Kuantum teorisinin gelişmesiyle fizikçiler atom altı parçacıkların dahi katı madde olmaktan uzak olduklarını keşfettiler. Aslında madde bile sayılamazlar, en azından bildiğimiz madde değiller. Tam olarak ayrıştırılamazlar ve ölçülemezler. Genellikle parçacıktan daha çok radyo dalgalarını andırırlar. Kesin bir yere sahip olmayan, ama var olma potansiyeli olan belirsiz bulutlar gibidirler. Madde dediğimiz şey her ne ise, eğer varsa da çok az bir maddeye sahiptir.5
Fizik profesörü ve Max-Planck Fizik Enstitüsü Başkanı Hans-Peter Dürr ise "madde maddeden yapılmamıştır"6 sözleriyle bu gerçeği açıkça ifade etmektedir.
Özetlemek gerekirse, biz her ne kadar dokunduğumuz maddeyi sert olarak algılasak da, maddenin temelinde bu sertliği, katılığı sağlayacak bir malzeme bulunmamaktadır. Maddeyi oluşturan atomlar boşluklardan ve enerji dalgalarından meydana gelmektedir.
ATOMU BİRARADA TUTAN PARÇALAR
Gözle görülmeyecek kadar küçük parçacıkların nasıl olup da bir boşlukta düzenlenerek atomu oluşturabildikleri önemli bir sorudur. Bu parçacıklar, atomu çok özel bir tasarım ile meydana getirmektedirler. Bu tasarımın en önemli özelliklerinden biri, parçaların birbirlerini itmelerini ve çekmelerini sağlayan temel kuvvetlerin varlığıdır. Bu temel kuvvetler, atmosfer basıncından dünyanın yörüngesine kadar evrendeki tüm hassas dengeleri kontrol altına aldıkları gibi, atomu oluşturan parçacıklar üzerinde de etkilidirler. Bu dört temel kuvvet; Güçlü Nükleer Kuvvet, Zayıf Nükleer Kuvvet, Yerçekimi Kuvveti ve Elektromanyetik Kuvvet'tir.Evrendeki tüm dengeleri kontrol altına alan dört temel kuvvet, öylesine hassas bir orana sahiptir ki, bu orandaki küçük bir değişiklik, canlılığın yok olmasına sebep olabilir. Hassas orandaki küçük bir bozulma, gezegenlerin birbirleriyle çarpışıp birer toz bulutu haline gelmesine ve dolayısıyla evrenin silinip gitmesine neden olabilir. |
Nötron bir uranyum veya bir plütonyum tarafından yakalandığında reaksiyon zinciri başlar. Ortaya çıkan dengesizlik çekirdeği bölünmeye, enerji ortaya çıkarmaya ve açığa çıkan iki nötronu daha fazla çekirdek bölünmesi için serbest bırakmaya zorlar. Tek bir atomun parçalanmasıyla ortaya çıkan kuvvet devasadır. |
Atomun içinde Güçlü ve Zayıf Nükleer Kuvvetler'in, proton veya nötron kadar etki etmediği bir parçacık vardır: Elektron. Elektronun diğer parçacıklar kadar etkilenmemesinin nedeni diğerlerine göre çok daha küçük olmasıdır. Elektronların, çekirdeğin çevresindeki yörüngelerinden ayrılmadan dönmelerinin nedeni, onlara etki eden Elektromanyetik Kuvvet'tir. Elektron, sahip olduğu eksi elektrik yükü nedeni ile, artı yüklü çekirdeğin çevresinde hiç durmadan döner. Dönüşü sırasında ortaya çıkan merkez kaç kuvveti, Elektromanyetik Kuvvet ile dengelenir ve böylece elektron yörüngede kalır. Elektromanyetik Kuvvet'in hassas değeri ise elektronların çekirdeğe yapışmalarını veya çekirdekten tamamen uzaklaşmalarını engellemektedir. İşte "atom"un yapısı bu şekilde oluşur.
Molekülleri tanıyabilmek için büyük bir öneme sahip olan elektronlara geçmeden önce, atomun şimdiye kadar kısaca anlattığımız yapısı hakkındaki detaylar üzerinde biraz düşünelim. Şu ana kadar okuduğunuz bilgiler, herhangi bir fizik kitabında bulabileceğiniz bilgilerden farklı değildir. Ancak o tip kitaplarda atomun yapısındaki mükemmelliğin, insanı düşündüren mucizevi yönünün vurgulandığına pek şahit olmamışsınızdır. Milimetrenin milyonda biri büyüklüğündeki cansız parçacıkların, büyük bir ustalıkla ve eksiksiz bir tasarımla biraraya gelerek nasıl canlılığı ve cansız maddeleri oluşturdukları, milyarlarca yıldızı, ırmakları, gökyüzünü, dağları, çiçekleri, insanı, denizleri nasıl meydana getirdikleri ve bunlara nasıl olup da bir düzen verebildikleri genellikle üzerinde durulmayan konulardır.
Yine çoğu kez sözü edilmeyen çok önemli bir gerçek vardır: Evrendeki dört temel kuvvetin şiddetleri birbirinden çok farklıdır ve bu fark çok ince bir dengeye dayanmaktadır. Örneğin Güçlü Nükleer Kuvvet, Yerçekimi Kuvveti'nin değerinden yaklaşık "milyar kere milyar kere milyar kere milyar kere milyar" kadar daha büyüktür. Güçlü Nükleer Kuvvet ile Elektromanyetik Kuvvet arasında ise "milyon kere milyon"dan daha büyük bir fark bulunmaktadır.
Atomdaki Mucize Sıradan bir madde, molekülleri meydana getirmek için elektromanyetizma ile biraraya gelen ve böylece katı, sıvı ve gazları oluşturan atomlardan oluşur. Atomlar, bir elektron bulutu ile sarılmış olan yoğun bir çekirdekten oluşurlar. Elektromanyetik Kuvvet, çekirdeği ve elektronları birarada tutar. Çekirdek, proton ve nötronlardan meydana gelir. Bunlar birbirlerine Güçlü Nükleer Kuvvet ile bağlanmışlardır. Proton ve nötronların her biri üç kuarktan oluşur. Bunlar da Güçlü Nükleer Kuvvet ile biraraya gelirler. |
Protonlar çekirdekte birarada durmaz, elektronlar etrafa dağılır ve evrende tek bir tane bile atom olmazdı. Tüm evren, radyasyondan ibaret olurdu. Yıldızlar, gezegenler ve insanlar var olamazdı.
Örneğin şu anda eğer bedeninizi oluşturan atomların Güçlü Nükleer Kuvvet'i birazcık olsun zayıflasa, vücudunuz bir anda tuzla buz olur. Bunun için sadece "binde birlik" bir oynama bile fazlasıyla yeterlidir.
Ama bedeninizi ve diğer maddeleri oluşturan atomlar, dört temel kuvvetin hassas dengesi sayesinde hep istikrarlı olarak dururlar. Dört temel kuvvetin değerlerindeki bu hassasiyet, bilim adamlarını son derece şaşırtmıştır. Bu bilim adamlarından biri olan ünlü astrofizikçi Paul Davies, şu yorumu yapar:
Eğer biraz daha farklı sayısal değerler seçilmiş olsaydı, evren çok daha farklı bir yer olacaktı. Ve büyük olasılıkla onu görmek için biz burada olamayacaktık... İnsan kozmolojiyi araştırdıkça, inanılmazlık giderek daha belirgin hale gelir. Evrenin başlangıcı hakkındaki bu bulgular, evrenin, hayranlık uyandırıcı bir hassasiyetle düzenlenmiş olduğunu ortaya koymaktadır.7
Evrenin, hayranlık uyandırıcı bir hassasiyetle düzenlenmiş olması, yaratılmış olması demektir.
Bu gerçeğin bir diğer ilginç yönü ise, kullanılan kavramları biraz incelediğimizde ortaya çıkar. Bilim adamlarının evrendeki fiziksel güçleri "Dört Temel Kuvvet" olarak tanımladıklarını belirtmiştik. Ama tanımlama, neden böyle kuvvetlerin var olduğu ve eden çok dengeli oldukları sorusunu açıklamaz. Eğer bu tanımların daha ötesine gidersek, evreni, gerçekte tek bir Kudret Sahibi'nin her an düzen içinde tuttuğu gerçeği ile karşılaşırız.
Modern fiziğin ulaştığı bu gerçek, aslında Allah'ın Kuran'da 1400 yıl önce bildirdiği bir sırrın keşfinden başka bir şey değildir:
Şüphesiz Allah, gökleri ve yeri zeval bulurlar diye (her an kudreti altında) tutuyor. Andolsun, eğer zeval bulacak olurlarsa, Kendisi'nden sonra artık kimse onları tutamaz. Doğrusu O, Halim'dir, bağışlayandır. (Fatır Suresi, 41)
Biraz düşünen, aklını ve vicdanını kullanan her insan için, %99.9999999'dan fazlası boşluktan oluşan bir atomun bu kadar önemli özelliklere sahip olması, Allah'ın yaratışının mucizelerinden biridir. Allah'ın yarattıklarında inananlar için deliller olduğunu Rabbimiz şöyle bildirmektedir:
Gerçekten, gece ile gündüzün ardarda gelişinde ve Allah'ın göklerde ve yerde yarattığı şeylerde korkup-sakınan bir topluluk için elbette ayetler vardır. (Yunus Suresi, 6)
Atomun bu kusursuz yapısı, içinde daha pek çok özelliği barındırmaktadır. Bunlardan en önemlisi atomların biraraya gelerek molekülleri oluşturmalarıdır. Bu konuya geçmeden önce moleküllerin meydana gelişinde en önemli role sahip olan elektronları inceleyelim.
Atomun En Dış Sınırı: Elektronlar
Elektronlar, sahip oldukları yoğun enerjinin ve kendilerine etki eden kuvvetlerin tesiriyle, hem kendi çevrelerinde hem de çekirdeğin çevresinde belirli bir yörüngede durmaksızın dönerler. Elektronların, sahip oldukları enerji sayesinde gerçekleştirdikleri bu dönüş, evrendeki dengenin en önemli sebeplerinden biridir. |
Elektronların sahip oldukları enerji ile son derece kusursuz bir denge meydana gelir. Bu dengeyi şöyle bir örnekle açıklayabiliriz: Uzun bir çubuğun ucunda geniş bir tabağı sabit tutmanız normal şartlarda imkansızdır. Ama eğer tabağı belli bir hızda döndürürseniz, tabak çubuğun ucunda durur. Tabak, hızını kaybettiğinde ise kaçınılmaz olarak düşüp kırılacaktır. Dolayısıyla böyle bir denge için gerekli olan tek şey uygun düzeyde enerjidir. İşte evrendeki başlıca dengelerin temelindeki sır budur. Gezegenleri Güneş'in, elektronları ise atom çekirdeğinin çevresinde tutan gücün kaynağı bu enerjidir. Elektronlar büyük bir hassaslıkla ayarlanmış bu enerji sayesinde çekirdeğin çevresinde hiç durmadan dönerler. Yüksek enerjileri nedeniyle yaptıkları bu dönüş hareketi onların çekirdeğin etrafından savrulup uzaklaşmalarını engellemektedir.
Elektronların dönüş hızı ise gerçekten hayret vericidir. Elektronlar, çekirdeğin çevresinde saniyede 1.000 km. gibi olağanüstü bir hızla dönerler.8 Bu yüksek hıza rağmen birbirleriyle asla çarpışmazlar. Bunun nedeninin elektronların eksi yüklü olması ve dolayısıyla birbirilerini itmeleri olduğu kabul edilir. Ancak bu cevap, ortada çok büyük bir mucize olduğu gerçeğini değiştirmemektedir. Neden elektronlar eksi yüklüdür? Neden aynı yükler birbirini iter? Birbirini iten bu parçaçıklar nasıl yörüngeye oturmuşlardır? Tüm bu sorular, bize bir kez daha atomdaki hassas denge ve tasarımı gösterir. Kimi atomlarda ise çekirdeğin çevresinde 100'den fazla elektron dönmektedir. Toplam 7 yörüngeye dağılmış olan elektronların hiçbir karışıklık çıkarmadan, birbirleri ile çarpışmadan, müthiş bir düzen içinde hızla dönmeleri, kusursuz bir tasarımın eseridir.
Çekirdeğin etrafında yedi farklı enerji düzeyi, yani yedi farklı yörünge vardır. Elektronlar sahip oldukları enerji seviyelerine göre bu yörüngelerden birine tutunurlar. Kütleleri ve hızları daima birbirinin aynı olan elektronların neden farklı enerji seviyelerine sahip oldukları ise dikkat edilmesi gereken bir noktadır. Evrende var olan sistemde, birbirinden farklı yörüngeleri, birbirlerinden farklı boyut ve hızdaki maddeler meydana getirirler. Buna verilebilecek en iyi örnek Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerdir. Her biri birbirinden farklı kütlelere ve farklı hızlara sahip olan gezegenler, bunun doğal bir sonucu olarak birbirlerinden farklı yörüngelerde dönerler. Ancak elektronlar için bu kural geçerli değildir. Birbirlerinden herhangi bir farkları bulunmayan, kütleleri ve hızları daima aynı olan bu parçacıkların farklı enerji seviyelerine sahip olmaları için aslında hiçbir sebep yoktur. Bu, Allah'ın yarattığı son derece özel bir tasarımdır. Çünkü moleküllerin oluşabilmeleri için birbirinden farklı olan bu yörüngelerin varlığı şarttır. Atomun içinde birbirinden farklı yörüngeler bulunması, bizleri ve tüm evreni oluşturan molekülleri meydana getirmektedir. Aynı zamanda renkleri de oluşturmaktadır çünkü çeşitli renklerin varlığının nedenlerinden biri, farklı yörüngelerdeki elektronların birbirlerinin yörüngelerine atlamalarıdır.
Göklerin ve yerin mülkü O'nundur; çocuk edinmemiştir. O'na mülkünde ortak yoktur, herşeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir. (Furkan Suresi, 2)