Türk yayıncılığı popüler bilim ve teknoloji dergileri için hiç bir zaman verimli bir toprak olmasa da, bu alanda tamamen kısır da değildir. Dönem dönem çeşitli dergiler yayınlanır ve belli bir başarıya ulaşırlar, ama fazla uzun yaşamazlar. Geniş bir yayın grubunun parçası bile olsalar, bilim dergileri ekonomik sıkıntılar başladığında ilk feda edilen yayın organı olurlar.

Bu dergilerden biri olan Bilim Dergisi, Gelişim Yayınları tarafından 1982-1985 arasında yayınlanmıştı ve bilimsel içeriğiyle iyi bir okuyucu kitlesi edinmişti. Ünlü Gelişim Yayınları nitelikli gazeteci ve yazarları çalıştıran, 1972-1989 döneminde birçok kaliteli dergi ve ansiklopedi yayınlamış bir kurumdu. Bilim Dergisi’nin genel yayın yönetmenliğini Hıncal Uluç, yönetmen yardımcılığını Mehmet Y. Yılmaz, yazı işleri müdürlüğünü Atilla Koryürek üstlenmişti. Akademisyen, gazeteci ve yazar Kurthan Fişek’in de dergide büyük emeği vardı [1]. Bugün sahaflarda bile zor bulunan, internette ise neredeyse hiç izi bulunmayan bu derginin sayfalarını beraberce çevirelim.

Doğum sancıları

Bilim Dergisi’nin ilk sayısı Mart 1982′de yayınlandı. Kapak konusu insan vücudunun spordaki sınırlarını ve bu sınırların bilimsel yöntemlerle nasıl genişletildiğini işliyordu. Kapak resminde, tek kanallı TV döneminin sevilen dizilerinden biri olan Altın Kız yer alıyordu. Dizinin konusuyla tam örtüşen kapak konusu, yeni çıkan dergiyi sattırmaya yönelik çok akıllıca bir pazarlama hamlesiydi. İlk sayının ilk sayfaları, Asimov’un Bilim Nedir? yazısına ayrılmıştı.

Her derginin ilk sayıları bir deneme-yanılma süreci içerir. Bilim Dergisi’nin ilk sayısı da, sonraki sayılara kıyasla daha fazla magazin, ve saf bilimsel olmaktan çok bilim sosuna bulanmış konular içeriyordu: Coca-Cola’nın Gizli Formülü, Rahim Kanserinden Korkmayın (röportaj), kışın koşuya çıkmak için ipuçları, Amerika Avrupa İçin Savaşır mı? (politika ve nükleer strateji), hatta Artık Kadınlar da Boşalıyor başlığıyla bir “seks-bilim dosyası”.

Buna rağmen Bilim Dergisi epeyce ilgi çekti. İkinci sayının başyazısında yayıncılar “aydın kesimin dergiyi hafif, yer yer ciddiyetsiz bulduğunu” kabul ettiler, ama “bilimin soğuk olmadığını, bilimin keyifli yüzünü göstermeye devam edeceklerini” ifade ettiler. İkinci ve üçüncü sayılarda bilimsellik dozu arttı ve dergi birkaç ay içinde popüler bilim okurlarının beklediği yapıya ulaştı. Derginin her sayısı fizik, uzay, kimya, biyoloji, evrim, tıp, matematik, psikoloji, nöroloji gibi konularda güncel, ilginç, keyifle okunan yazılar içeriyordu.

Derginin en farklı, ve okuyucuyu belki en çok yoran özelliği, yazıların bölünmesiydi. Derginin ilk 64 sayfası birinci hamur, kalan 32 sayfası üçüncü hamur (saman) kâğıda basılıyordu. Yazıların renkli resimler ve fotoğraflar içeren bir iki sayfalık kısmı birinci hamur kağıttaydı, geri kalan yazı ve siyah-beyaz çizimler üçüncü hamur kısma aktarılıyordu. Bu tercih muhtemelen o dönemdeki kâğıt sıkıntısından ve masrafları kısma ihtiyacından kaynaklanıyordu.

Bu düzen ancak Ekim 1984′de çıkan 42. sayıda değişti. Bu sayıda bütün dergi üçüncü hamur kâğıda basılmaya başlandı. Başyazıdan, kağıt fiyatlarının artışı yüzünden buna mecbur kaldıklarını öğreniyoruz. Ancak bu değişiklik derginin görselliğini çok bozmadı. Artık üçüncü hamura da renkli resimler basılabiliyordu, ve daha eski sayılardaki renk kayması sorunu ortadan kalkmıştı. Yazıları bölme gereği de kalmadığı için, dergi daha derli toplu, daha rahat okunur bir biçime geldi.

Sabit bölümler

Bilim Dergisi ilk sayılarından beri sabit köşeler yayınlıyordu. Örneğin kısa bilimsel araştırma ve teknoloji haberleri Dünya Dönüyor başlığı altında derlenmişti. Anekdotlar sayfasında fıkramsı kısa hikayeler yer alıyordu, ama bu anekdotlar nadiren bilimcilerle ilgiliydi. Bilim Tarihi sayfaları antik çağdan modern çağa kadar doğa bilimlerinin gelişimini konu ediyordu.

Düşündürücü ve zor problemlerle uğraşmayı sevenler Üstün Zekalılar İçin Oyunlar köşesindeki problemleri çözmeye çalışabilir, veya Matematik Eğlenceleri bölümündeki ilginç konulara kafa yorabilirlerdi. Bunlara komşu sayfalarda satranç, briç ve tavla problemleri yer alıyordu. Tavlanın zekâ oyunları arasında olduğu pek akla gelmez ama dergi daha ilk sayısından itibaren tavlanın “birinci sınıf bir hesap ve ustalık oyunu” olduğunu vurgulayarak, bilimsel tavla analizinin temellerini aktarıyordu.

Bilim Kurgu Öyküleri derginin ilk sayısından son sayısına kadar vazgeçilmeyen bölümlerindendi. Bu bölümde Arthur C. Clarke, Isaac Asimov, Ray Bradbury, Stanislaw Lem, Orhan Duru, Damon Knight, ve başka tanınmış yazarların hikâyeleri yer alıyordu. Yayıncıların Arthur C. Clarke’a özel bir düşkünlüğü olduğu anlaşılıyor; çoğu yazardan belki bir iki hikâye yayınlanmışken, Clarke hikayeleri çok daha fazla sayıdaydı. Özellikle Clarke’ın Tales from the White Hart adlı eğlenceli kitabından birçok öykü alınmıştı. Bildiğim kadarıyla bu öyküler Türkçe’de sadece Bilim Dergisi’nde yayınlandı.

Yazarsız yazılar

Dergideki yazılar ilginç ve kaliteliydi, ama çok garip bir şekilde yazıların çoğunun ne yazarları belirtilmişti, ne çevirmenleri, ne de kaynakları. Nadiren, çok tanınmış yazarların ismi verilmiş, Isaac Asimov, Lewis Thomas gibi. Ama başka hiç bir yazının kimin tarafından yazıldığı belli değil. Bazı yazıların çeviri olduğu açıkça belli olsa da, ne çevirenin adı var, ne de alındığı dergi veya kitabın. Dergiye emek verenlerin isimleri unutulmuş gitmiş.

Bilimkurgu öykülerinde böyle bir sorun yok, hepsinde yazar ismi var (ama yine kaynak belirtilmemiş).

Yazar adı bile verilmedikten sonra, yazının hazırlanmasında kullanılan kaynakların boşverilmesi şaşırtıcı değil tabii. Bunlar çok önemli ihmaller. O dönemdeki yayıncılığın ortak özelliğiydi demek doğru olmaz, çünkü meselâ TÜBİTAK Bilim Teknik dergisi bu konuda daha özenliydi.

Kaynak gösterilmemesinin bazı komik sonuçları da olmuş. Sözgelişi, Bilim Tarihi bölümündeki “İslamiyet, Avrupa’da Bilimin Temellerini Atıyor” (Ekim 1982) başlıklı yazının sonuna şöyle bir not düşülmüş: “İslamiyet’in Avrupa’ya etkisi bölümü İndiana Üniversitesinden iki Amerikalı profesörün araştırmalarından alınmıştır.” (o dönemdeki entelektüel atmosferde böyle bir yazının İslam propagandası olarak görülmesinden çekindikleri anlaşılıyor). Ama bu profesörlerin adları ne, hangi araştırmalarından alınmış, belli değil.

Okuyucu forumları

ABD’nin Arkansas eyaletinde 1981 yılında okullarda yaratılışçılık öğretilmesi talebiyle bir dava açıldı. Bu dava dergiye Nisan 1982′de çıkan ikinci sayısında yer alan “Bitmeyen Kavga: Yaratılış mı Türeyiş mi?” başlıklı bir yazıyla yansıdı. Haziran 1982′de çıkan dördüncü sayısının kapak konusu “Darwin Yargılanıyor” yazısı aynı davayı işliyordu. Aynı sayıda ünlü biyolog Stephen Jay Gould’un “Charles Darwin’in Anısına” başlıklı yazısı yer alıyordu. Bu yazılar da, dergideki evrim konulu bütün yazılar gibi, bilimsel görüşü savunan üsluptaydı.

Bu yayınların ardından birçok okuyucu mektubunun gelmesi yayıncıları bir okuyucu forumu düzenlemeye sevketti. Temmuz 1982 sayısında, okuyucular evrim ve yaratılış konusundaki fikirlerini yazmaya ve “demokratik koşullar altında” tartışmaya davet edildiler.

Gelen mektuplar Eylül 1982-Şubat 1983 arasında altı ay boyunca yayınlandı. Bilimsel delillere dayanan bir teoriyi “demokratik tartışmaya” açmanın garabeti elbette mektuplarda kendini gösteriyordu. Yaratılışçıların yorumları “Yaratıldık çünkü dinimiz öyle diyor”, “materyalist ve dinsiz, yıkıcı teori”, “niye hâlâ maymunlar var?”, “kanun değil teori”, “tesadüfle açıklanamaz” gibi mesnetsiz tekerlemeleri tekrarlayıp duruyordu. Evrim taraftarı mektuplar ise pek sofistike sayılmazdı, “bilime saygı duymak lâzım”dan öteye gidebilen pek azdı. Bir de “ne yaratıldık ne türedik” diyerek tatlı sularda dolaşmayı tercih edenler vardı. Yeterli bilgi birikimi olmadan yapılan her tartışma gibi bu forum da kısır ve verimsizdi, ilginç bir fikir barındırmıyordu.

İşte size Aralık 1982 sayısındaki forum sayfalarından bir seçki.

Tam bir yıl sonra dergi “Türkiye’de Bilim Yapılabilir mi?” başlığıyla yeni bir tartışma forumu başlattı. Şubat 1984 sayısının kapağı bu konuya ayrıldı. İlgili yazılarda devletin hazırladığı “Türk Bilim Politikası 1983-2003” başlıklı rapor konu ediliyor, ve raporda öngörülen gelişmenin başarılıp başarılamayacağı tartışılıyordu. Aynı sayıda Hilmi Yavuz’la yapılan uzun bir söyleşi yer alıyordu. Yavuz, bilimsel pratiğin nesnel şartları (meselâ entelektüel işbölümünün ve dar uzmanlaşmanın mevcut olması) ve üretim şartları (meselâ zengin kütüphane veya konferanslara katılma desteği) olduğunu, ve bunların Türkiye’de bulunmadığını savunuyordu.

Bu yeni foruma gelen okuyucu mektupları da altı ay boyunca yayınlandı. Konunun duygusal bir yük taşımaması sayesinde, bu forumdaki argümanların daha elle tutulur fikirlere dayandığı görülüyor. Dergi konuyu Eylül 1984 sayısında İTÜ öğretim üyesi Bahattin Baysal’la yapılan bir röportajla noktaladı. Baysal, Türkiye’de bilim yapmanın zor olduğunu teyid ediyor, teknoloji ile bilimin farklı şeyler olduğuna işaret ediyor, kaliteli ve evrensel bilimsel çalışmalar yapılması gerektiğini söylüyordu.

Safsatalar

Bilim Dergisi’nin arşivine bir bütün olarak baktığınızda “bunların bu dergide ne işi var” dedirten garip yazılar görürsünüz. Sözgelişi, derginin sabit bölümlerinden biri Bilimin Açıklayamadığı Olaylar başlığını taşıyordu. Bu başlık altına pek çok değişik konu doldurulmuştu, çoğunun da bilimle filan pek ilgisi yoktu, hatta düpedüz safsataydı. Nostradamus’un kehanetleri, 1855 İngiltere’sinden nakledilen “şeytanın nal izleri”, Filipinler’de insanların içine yerleşip organlarını yiyen hayaletimsi görünmez Berabalang’lar gibi.

“Ateşte Yürüyenler”de (Mart 1983) bir dini ritüel olarak kızgın kömürler üzerinde yürüme ayini uzun uzun anlatılıyor ve bilimin bir açıklama bulamadığı söyleniyor. Şu anda yeterli ve basit bir açıklamamız var: Kömür kızgın da olsa ısı iletkenliği fazla olmadığından, belli bir hızda yüründüğünde ayakları yakmamak mümkün. Hoşgörülü bir bakışla, bu bilgiye 1983′de sahip olmayabilirler diye düşünebiliriz, ama yayıncılarda paranormale yönelik bir heves olduğu belli oluyor.

Nitekim, “Ateşte Yürüyenler”le aynı sayıda “Bilim Adamları Ruhun Peşinde” başlıklı yazıda, maddeyi yöneten ama maddesel olmayan bir ruhun varlığını savunan Nobelli bilimci John Eccles’in metafizik görüşlerine yer verilmiş. Bu savı eleştiren bilimcilerin görüşleri de yazıda mevcut olsa da, başlık güçlü bir yanlış yönlendirme içeriyor.

Mayıs 1983 sayısı iki ayrı safsata yazısı içeriyor: Hastaları dokunarak “psişik güçle” iyi eden bir Rus kadını konu eden “Şifalı Eller”, ve Beethoven, Van Gogh, Shaw gibi meşhurların ruhlarıyla konuşan bir İngiliz medyumu anlatan “Ölümsüzler Gerçekten Ölümsüz mü?”

Başka bir kötü örnek de Ekim 1984′de yayınlanan “Artık Fizikçiler de Telepatiye İnanıyor” yazısı. Bu yazı telepati deneyleri yapan bazı fizikçileri anlatıyor ama, bu deneylerin özensiz yapıldığından ve yanlış sonuçlar verdiğinden bahsetmiyor. Telepatiyi açıklamak için de o zamanın moda konularından holografiye atıf yapıyorlar. Muğlak bir kuantum fiziği göndermesi de eksik değil elbette.

Ocak 1985′deki “Dahi mi Şarlatan mı?” yazısı da rengine tam karar verememişlerden. Yazı, Tevrat’ta geçen “mucize”lerin Dünya’nın diğer gezegenlere aşırı yaklaşmasından kaynaklandığını ileri süren Immanuel Velikovsky’yi inceliyor. Yazar her ne kadar Velikovsky’nin abartılı ve mesnetsiz iddialarının tamamen çürütülmüş olduğunu bize söylese de, Velikovsky’ye yine de sempatiyle bakıyor ve yazıyı “evet Venüs veya Mars değil belki, ama bir asteroid gelip çarpabilir ve Velikovsky haklı çıkabilir” gibi komik bir mantıkla bitiriyor.

Derginin son sayısında (Haziran 1985) “UFO’lar Ya Saçmalık Değilse” başlıklı bir yazı Avni Özgürel imzasını taşıyor. Özgürel her ne kadar tanınmış bir gazeteci de olsa, yazıda inandırıcı ve bilimsel bir argüman sunamamış. Aynı sayıdaki “Bilim Darwin’e Karşı!” başlığı da ilgi çekicilik uğruna okuyucuyu yanlış yönlendiriyor, çünkü yazı sadece evrimsel biyolojideki bazı yöntem tartışmalarından bahsediyordu. Bilimin Darwin’e karşı olduğu filan yoktu.

Bütün bunlara rağmen, Bilim Dergisi’nin safsatalarla dolu olduğunu söylemek haksızlık olur. Derginin muhtelif sayılarında pek çok şüpheci düşünce yazıları yer alıyor, UFO, telepati, ruhçuluk gibi safsatalar eleştiriliyordu.

Sözgelişi, “Bilim Adamları Ruhun Peşinde” yazısıyla aynı sayfada bir kutuda, Asimov’un “Bilimin Zırvaları” başlıklı kısa bir yazısı yer alıyor. Asimov, tarihte haklı bir ün kazanmış bilimcilerin ileri sürdüğü saçma fikirlere örnekler veriyor.

Keza, “Şarlatanlık mı, Bilim mi?”, (Eylül 1982), “Eski Uygarlıkları Uzaylılara Bağlamak Saçma” (Aydın Sayılı ile röportaj, Mart 1983), “Uçan Daire Olayı Bir Aldatmacadır” (Ethem Derman, Nisan 1985), “Hedefi Vuramayan Ok: Astroloji” (Mayıs 1985) ve daha birçok eleştirel düşünce yazısı dergide mevcut.

Aynı şekilde, bütün yazılarda evrimsel biyoloji bilimsel bir bakış açısıyla ele alınmıştı, okur mektupları dışında yaratılışçılığa yer verilmiyordu.

Tahminen, iyi gazeteci olan ama bilim alanında tecrübesi bulunmayan yayıncılar, “tarafsızlık” gayretiyle iki ayrı görüşü de vermeye çalışmışlar, ama safsataların bilimsel zaaflarını görememişler. Bu eksiklik, popüler bilim dergisi yayıncılarının profesyonel bilimcilerle beraber çalışmaları gerektiğini bir kez daha gösteriyor.

Kişisel bilgisayarlar

Bilim ve teknoloji meraklılarına hitap eden bir derginin bilgisayarlara kayıtsız kalması düşünülemezdi tabii. Temmuz 1983 sayısı “Bilgisayar Özel Sayısı” olarak hazırlanmıştı. Dergi 1984 ortalarından itibaren, gitgide artan sıklıkta, bilgisayarları gündelik hayatın içindeki kullanımları ile de işleyen yazılar yayınladı. Bu yazıların bazılarında bugün gündelik hayatımızın bir parçası olan e-posta, taşınır bilgisayarlar, veri merkezleri gibi teknolojilerin müjdesi veriliyordu.

Bilgisayar programlamayı öğrenmek isteyenlere yönelik olarak, bilgisayarın temel kavramlarını ve BASIC programlama dilini öğreten bir yazı dizisi yayınlandı. Aslında BASIC’in bir yığın farklı lehçesi olması yüzünden bu bilginin pratik faydası pek yoktu, ama meraklısına programlamanın nasıl birşey olduğunu göstermek gibi bir yararı olmuştu.

Kişisel bilgisayar devriminin yaşandığı 1980′lerin ortasında ilk mikrobilgisayarlar Türkiye piyasasına çıktı. Birçok kişi o dönemi Commodore, Amiga, Sinclair gibi en yaygın markalarla hatırlasa da, Bilim Dergisi’ndeki reklâmlar büyük bir marka çeşitliliği olduğunu gösteriyor.

Her güzel şeyin bir sonu vardır

1985′in Mayıs ayında yayıncı dergiyi birinci hamur kâğıda basmaya başladı, ve artan maliyeti telafi edebilmek için fiyatına %25′lik bir zam yaptı. Bu değişikliğin etkisi olmuş mudur bilinmez ama, Bilim Dergisi daha sonra fazla yaşamadı, 1985 ortasında yayın hayatına son verdi [2].

Dergi daha fazla dayanabilir miydi, bugünlere erişip bilim yayıncılığına damgasını silinmez şekilde vurabilir miydi, tahmin etmek zor. Dergiyi çıkaran Gelişim Yayınları 1989′da el değiştirdi, daha sonra da piyasadan silindi. Aynı yayıncının çıkardığı hiç bir dergi (Erkekçe, Kadınca, Gelişim Spor, ve daha niceleri) bugüne kalmadı. Muhtemelen bir popüler bilim dergisinin onlar kadar bile şansı olmazdı. Keşke daha uzun yaşasaydı ve yıllar boyunca bilim heveslisi kuşakların zevkle takip edeceği bir dergimiz daha olsaydı.

Ne yazık ki Türkçe popüler bilim dergileri uzun yaşayamıyorlar. Bunun çeşitli sebepleri var: Okuyucu kitlesinin darlığı, yayıncılardaki bilgi birikiminin yetersizliği, veya dergilerin fazla reklâm alamamaları yüzünden az kâr etmesine yayıncıların sabredememesi gibi.

Açık Bilim olarak Bilim Dergisi’ni saygıyla anıyoruz ve Türkiye’deki bilim haberciliğinin uzun ömürlü, yüksek tirajlı dergiler üreteceği günleri iple çekiyoruz.

Bütün resimler yazarın arşivindendir.

[1] Mehmet Y. Yılmaz, “Elveda Hocam, ne şahane bir adamdın!”, Hürriyet, 18 Eylül 2012 http://www.hurriyet.com.tr/yazarlar/21492338.asp (erişim: 23.02.2014)

[2] Haziran 1985 (52. sayı) arşivimde bulunan son sayıdır. Dergiyi yayınlandığı dönemde düzenli takip etmedim, eski sayıları sonraki yıllarda sahaflardan topladım, o yüzden daha sonra çıkan sayılar da olabilir.

Hepimizin başına sık sık gelir: Farklı ortamlarda birlikte olduğumuz iki arkadaşınızın birbiriyle önceden tanış olduğunu öğrenebilirsiniz. Eşinizin iş arkadaşının nikahında, yirmi senedir görüşmediğiniz mahalle arkadaşınıza rastlayabilirsiniz. Amerika’daki oğlunuzun yemek yediği Yunanlı dönerci, kayınvalidenizin eski semtinde yaşamış bir İstanbullu olabilir. Hiç beklenmedik yerden ortak tanıdıklar çıkar.

Böyle rastlantılar o kadar yaygındır ki, “dünya küçük” diyerek şaşırmak artık bayatlamıştır bile. Peki bu gerçek mi, dünya gerçekten küçük mü? Bu kalabalık dünyada böyle denk düşmeler nasıl mümkün olabilir?

Bu soru bilimsel olarak “sosyal ağlar” başlığı altında incelenmekte. 1950lerden beri sosyolojide küçük ama saygın bir yeri olan bu alan, 2000′lerde bilişim ağlarının gelişmesiyle çok büyük bir ölçeğe taşındı ve gitgide gelişmekte.

Bir sosyal ağda insanlar arkadaşlık, aynı okula gitmek, aynı gruba dahil olmak veya başka ilişkilerle birbirlerine bağlanabilirler. Kaynak: [5]

Milgram ve “altı adım uzaklık”

20. yüzyılın önde gelen psikologlarından Stanley Milgram’ın (1933-1984) otoriteye itaati incelediği çalışmalarına Açık Bilim’de daha önce yer vermiştik. Yaratıcı ve ilgi alanı çok geniş bir bilimci olan Milgram 1960′larda “küçük dünya” fikrini incelemek için basit ama ilginç bir deney tasarladı. [5]

Stanley Milgram (1933-1984). Kaynak: Psychology Wiki

Milgram ABD’nin orta bölgelerinden (Kansas ve Nebraska) gönüllüler buldu. Çoğunlukla çiftçilerin yaşadığı, nüfus yoğunluğu düşük bu eyaletlerin ülkenin geri kalanına hem coğrafi hem de sosyal yönden “uzak” olduğu varsayıldı. Bu gönüllülere birer bilgi paketi gönderildi. Talimatlar şöyleydi:

• Boston’da yaşayan belli bir hedef kişiyi şahsen tanıyorsanız bu paketi doğrudan ona gönderin.
• Hedef kişiyi tanımıyorsanız, paketi, senli benli olduğunuz ve hedef kişiye ulaştırmasının daha kolay olduğunu düşündüğünüz birisine gönderin.
• İsminizi paketteki listeye yazın, ve pakette bulunan pullu kartpostalı araştırmacılara gönderin.

Paketi alan aradaki kişilerin de aynı talimatlara uyması ümidiyle deney başlatıldı. Boston’daki hedefe ulaşan paketlerdeki listeler, paketin bazen bir veya iki, bazen on küsür el değiştirdiğini gösteriyordu. Birçok insan eline geçen paketi gönderme zahmetine katlanmadı. Gönderilen 296 paketten 232 tanesi kayboldu. Ancak, hedefe ulaşan 64 paketin ortalama olarak altıya yakın sayıda el değiştirdiği görüldü.

Bu deney popüler kültüre, Milgram’ın kendisi bu tabiri hiç kullanmasa da, “altı adımlık mesafe” ifadesiyle yansıdı. 1991′de John Guare’nin bu kavramdan yola çıkarak isimlendirdiği “Six Degrees of Separation” oyunu New York’da büyük ilgi gördü. Oyunun 1993′de yapılan sinema adaptasyonu en iyi kadın oyuncu dalında Akademi ve Altın Küre ödüllerine aday gösterildi.

“Six Degrees of Separation” (1993) Kaynak: amazon.com

Milgram’ın yöntemi bazı metodolojik hatalar içeriyordu. Sözgelişi ilk denekler tipik insanlardan daha fazla “çevresi geniş” olanlardan seçilmişti. Ayrıca paketlerin elden ele aktarılma zinciri uzadıkça paketin onu tekrar göndermeyecek birine denk gelmesi ihtimali artıyordu. Bu iki hata daha uzun zincirlerin daha az temsil edilmesine yol açabilirdi. Öte yandan, paketi alanlar, herkesin arkadaşlık bağlarını tam bilemeyecekleri için bir tahminde bulunuyor ve paketi muhtelemen gereğinden daha uzun bir yoldan yolluyorlardı. Bu da tersine, zincirlerin gereğinden uzun görünmesine yol açabilecek bir etkiydi.

Bu yöntem zaaflarına rağmen Milgram’ın sonuçları çok yanlış değildi. Daha yakın zamanlarda elektronik ortamda yapılan deneyler benzer sonuçlar verdi. Sözgelişi 2003′de e-posta ile yapılan bir araştırma, herhangi bir kişiden belirli bir hedefe ulaşmak için beş ila yedi adımın yeterli olduğu sonucuna vardı [1]. Gerçek arkadaşlık bağlarına yakın bir ağ olan Facebook ağının incelenmesi, Mayıs 2011 itibariyle kullanıcılar arası uzaklığın yaklaşık beş adım olduğunu gösterdi [2]. Dünya gerçekten de küçük görünüyor!

Bunlar elbette ortalama değerler. Sibirya’da yaşayan bir rengeyiği çobanından Amazon ormanlarındaki bir yerliye ulaşmak için ortalamadan daha fazla adım gerekecektir. Asıl önemli olan nokta, dünyadaki milyarlarca insandan herhangi birisinden bir başkasına, iki elin parmaklarıyla sayılabilecek kadar adımda ulaşabiliyor olmamız.

Kevin Bacon Oyunu

Kevin Bacon (2010). Kaynak: Wikipedia.

Tanınmış oyuncu Kevin Bacon’un “o kadar çok film çevirdim ki, muhtelemen beraber oynamadığım kimse kalmamıştır” demesi üzerine genç sinemaseverler Kevin Bacon Oyunu’nu icat ettiler. Oyunun amacı, herhangi bir aktörden yola çıkarak, onunla aynı filmde oynayan aktörlerden bir zincir yaparak Kevin Bacon’a ulaşmak, ve bunu mümkün olduğunca kısa bir zincirle yapmak. Böyle oluşturulan en kısa zincirin uzunluğu, o aktörün “Bacon sayısı” olur.

Sözgelişi, Russell Crowe’dan başlayalım. Crowe ile Bacon’ın hiç bir filmde ortak rolleri yok. Ancak Crowe “Man of Steel” (2013) filminde Kevin Costner’la beraber oynadı. Kevin Costner da “JFK” (1991) filminde Kevin Bacon’la beraberdi. Yani Russell Crowe’un Bacon sayısı iki.

Crowe da Bacon gibi pek çok filmde rol almış bir oyuncu, o yüzden bu sayının küçüklüğü pek şaşırtıcı olmayabilir. Bu sefer başka birinden, Yıldız Savaşları’nın başrol oyuncusu olmasına rağmen daha sonra pek az sinema filminde oynayan Mark Hamill’den başlayalım. Onun Bacon’a mesafesinin çok daha büyük olmasını bekleriz, ama şaşırtıcı şekilde yine sadece iki adımda Bacon’a ulaşıyoruz. Hamill “Corvette Summer” (1978) filminde Ken Tipton’la oynadı, o da “Planes, Trains & Automobiles”da (1987) Kevin Bacon’la beraberdi.

Genellikle bir oyuncudan diğerine ulaşmak için birden fazla kısa yol bulunabilir. Hamill’den Bacon’a giden başka birçok yoldan biri Carol Martin’den geçiyor. “The Raffle” (1994) filmde Mark Hamill ile Carol Martin beraberdi, Martin de 1980′de “Hero At Large” filminde Bacon’la oynamıştı.

Tamam, ama bunların hepsi sonuçta Hollywood oyuncusu. Uzak bir ülkede yaşayan, Hollywood’a adımını atmamış bir oyuncunun Bacon’a çok daha uzak olacağı tahmin edilebilir.

Sözgelişi bir Türk oyuncuyu, Kemal Sunal’ı alalım. Kemal Sunal “Propaganda”da (1999) Meltem Cumbul’la oynadı. Cumbul “The Alphabet Killer”da (2008) Michael Ironside ile beraberdi. Ironside ise “X-Men: The First Class”de Kevin Bacon’la rol arkadaşıydı. Öyleyse Kemal Sunal’ın Bacon sayısı sadece üç.

Kemal Sunal’dan Kevin Bacon’a sadece üç adımda ulaşılabilir. Kaynaklar (soldan sağa): Wikipedia, IMDB, IMDB, Wikipedia.

Dahası, Ayhan Işık, Nubar Terziyan, Nuri Alço ve Fatma Girik’in de Bacon sayıları üç. Deneme yanılmayla daha yüksek sayılar bulmak epeyce zor. Sinema bilginiz delicesine derin değilse, herhangi bir oyuncunun Kevin Bacon’a hangi filmlerle bağlandığını görmek için The Oracle of Bacon sitesine bakabilirsiniz.

Oracle of Bacon, internet film veritabanı IMDB’nin düzenli olarak güncellenen veritabanını kullanıyor. Bu veritabanındaki iki milyon oyuncuyu bir milyondan fazla film ile birbirine bağlarsanız ve bilgisayar yardımıyla hepsinin Bacon’a uzaklığını hesaplarsanız, bunların ortalama Bacon sayısı 3′e çok yakın çıkmakta. En yüksek Bacon sayısı ise 8. Başka bir deyişle, bu milyonlarca oyuncudan her biri en fazla 8 adımda Bacon’a ulaşabiliyor. Dahası, 1,5 milyon gibi ezici bir çoğunluk Bacon’a sadece 2 veya 3 adım uzakta.

Bu ilginç durumun sebebi ne? En önemli sebep Bacon’un üretkenliği. Birçok filmde oynadığı için çok sayıda farklı çalışma arkadaşı olmuş, bu da onun ulaşılabilirliğini artırmış. Çevreniz genişse, çok arkadaşınız varsa, üçüncü bir kişinin sizinle ortak bir arkadaşı bulunması ihtimali daha yüksektir.

Ancak, Bacon çok özel bir yerde değil. Kevin Bacon yerine, Dustin Hoffmann oyununu oynadığımızı düşünelim. Yine her oyuncunun, ortak çevrilen filmler aracılığıyla kurdukları bağlantıları takip ederek Dustin Hoffmann’a da az sayıda adımda (ortalama 2,94) ulaşırız. Yani Hoffmann’a ulaşmak, az daha kolaydır.

Harvey Keitel – Sinema dünyasının (şimdiki) merkezi. Kaynak: Wikipedia.

Öyleyse, her oyuncuya tek tek bu ölçüyü uygulayarak, en kolay ulaşılabilen aktörün kim olduğunu bulabiliriz. Bunu elbette elle yapmayız, çünkü dört trilyon aktör çifti (iki milyon kere iki milyon) arasındaki en kısa mesafeyi bulmak gibi zahmetli bir iş yapmamız gerekir. Ama bilgisayarlar böyle işler için var.

Hesabın sonunda, bütün sinema oyuncularına olan mesafesi en yakın olan aktörün Harvey Keitel olduğu ortaya çıkıyor. Bütün aktörlerin “Keitel sayısı”nın ortalaması sadece 2,85.

Bir dairenin içinde, dairenin çevresindeki noktalara ortalama uzaklığı en küçük olan nokta merkez noktasıdır (diğer iç noktalar, çevredeki bazı noktalara daha yakın olsalar da çoğunluğa uzak kalırlar). Bu geometrik benzetmeden yola çıkarak Harvey Keitel’in sinema dünyasının merkezinde olduğunu söyleyebiliriz. Ancak bu merkez epeyce dolu; merkeze en yakın ilk bin kişinin sayıları 2,85 ila 3,06 gibi dar bir aralıkta değişiyor.

Ağların matematiksel dili

Ağların matematiksel incelenmesinde basit bir model kullanılır: Bir ağ, belli sayıda noktalar ve bunların bazıları arasındaki bağlantılardan ibarettir. Milgram’ın incelediği türden arkadaşlık ağlarından bahsediyorsak, noktalar kişileri temsil eder ve iki kişi yakın arkadaşsa aralarında bir bağlantı varsayarız. Hollywood oyuncuları ağında noktalar yine insanları temsil eder, ama aralarındaki bağlantı arkadaşlık ilişkisiyle değil aynı filmde rol almalarıyla kurulur.

Sinema oyuncuları ağının minik bir parçası.

Bu yaklaşım basitliğine rağmen çok kullanışlıdır ve birbirinden çok farklı sistemleri temsil etmek için kullanılabilir. Nispeten bariz olan iletişim ağları veya karayolu ağlarının yanı sıra, sözgelişi protein etkileşim ağları veya ekoloji ağları da oluşturulabilir. Birincisi hücre içindeki süreçlerde birbiriyle etkileşen proteinler arasında bağlantı kurarak, ikincisi ise bir tür başka bir türü avlıyorsa avı avcıya doğru bağlayarak inşa edilir.

Ağ dilinde bir aktörün Bacon sayısı, o aktörle Bacon arasındaki “uzaklık” olarak bilinir. Ağda iki nokta seçelim ve bağlantıları takip ederek birinden diğerine bir yol çizelim. Birçok uzun ve dolambaçlı yol bulunabilir, ama biz en az adım gerektiren(ler)i seçelim. Bunların uzunluğu, iki noktanın birbirine “uzaklığı”olarak tanımlanır. Ortalama Bacon sayısı ise, diğer aktörlerin Bacon’a olan bu uzaklıklarının ortalamalasıdır.

Ağdaki bir noktanın “merkeziliği” de bu uzaklıklardan yola çıkarak hesaplanır. Belli bir nokta alınıp bütün diğer noktaların uzaklıklarının tersinin (bire bölümünün) ortalaması, o noktanın “yakınlık merkeziliğini” verir. (Uzaklıkların tersini alıyoruz çünkü herkese yakın olan bir noktanın merkezilik ölçüsünün büyük olmasını istiyoruz.) Buna göre Harvey Keitel en yüksek yakınlık merkeziliğine sahip olan oyuncu olacaktır.

Bir ağın çapı, yine daireden ilham alarak, noktalar arasındaki en uzun mesafe olarak tanımlanır. Yani bütün nokta çiftlerini tek tek tarayalım, birbirinden en uzak (en fazla adım gerektiren) çifti bulalım; bu ikisinin arasındaki uzaklık ağın çapı olur.

Aktörler ağının çapının ne olduğunu bilmesek de bir tahminde bulunabiliriz. “Oracle of Bacon” herkese en uzak olan aktörün  ortalama uzaklığının 10,105 olduğunu hesaplamış. Adı açıklanmayan bu aktöre en uzak olanlar sadece 15 adım mesafede, demek ki ağın çapı da 15.

Yani, milyonlarca aktörden herhangi ikisini seçin, birinden diğerine en fazla 15 adımda ulaşabilirsiniz, o da çok şanssızsanız. Çok daha yüksek ihtimalle 4-5 adım yeterli olacaktır. Küçük dünya ağlarının matematiksel tanımı da böyledir: Ağın çapı, ağdaki nokta sayısından çok çok küçük olmalıdır.

Şu en uzakta duran aktöre daha ayrıntılı bakalım. Aşağıdaki tablo, bu aktöre her uzaklık değerinde kaç tane aktör olduğunun dağılımını veriyor.

Aktörümüzün aynı filmde beraber çalıştığı sadece yedi kişi var. Muhtemelen sadece bir veya iki tane çok düşük bütçeli filmde oynamış. Kendisiyle oynayanlarla beraber oynayan (ama onunla doğrudan beraber çalışmayan) sadece iki aktör var. Bir sonraki katmanda sadece dört kişi, sonrakinde ise sadece iki kişi mevcut. Garip bir şekilde birçok yalıtılmış aktör, birbirleriyle de pek biraraya gelmeden, olağanüstü küçük kadrolu filmlerde yer almışlar. Ancak yedinci adımdan sonra belli bir kalabalık oluşmaya başlıyor, ondan sonra üç adım daha atarak bir milyon kişilik bir katmana ulaşıyoruz.

Bu örnek, küçük bir dünyada, herkesten uzak kalmanın aslında ne kadar zor olduğunu gösteriyor.

Ağ modelleri

Çok sayıdaki noktaların herhangi birinden diğerine, nispeten az sayıda adımla ulaşabilme anlamına gelen küçük dünya özelliği şaşırtıcılığına rağmen çok yaygın. Birbirinden çok farklı doğal ve yapay ağda bu özellik gözleniyor [3]. Birkaç örnek vermek gerekirse:

• Internet, WWW, elektrik şebekesi, ulaşım hatları gibi teknolojik ağlar.
• Sinir bağlantıları, ekolojik besin zinciri ağları, metabolizma tepkimeleri, protein etkileşmeleri gibi biyolojik ağlar.
• Arkadaşlık, eşyazarlık, telefon konuşmaları, e-posta etkileşimi gibi sosyal ağlar.

Bu yaygınlığın nedeni nedir? Bunu anlamak için “ağ modelleri” oluşturulur. Her model gibi ağ modelleri de önemli miktarda sadeleştirme içerir. Elimizdeki gerçek ağın özelliklerini taklit edebilecek bir matematiksel bir tanım oluşturur ve bununla neleri açıklayabileceğimizi görmeye çalışırız. Amacımız, nasıl bir bağlantı deseninin bir küçük dünya oluşturabileceğini anlamak.

Sade ve simetrik düzenlerle başlayalım. Meselâ dünyada herkes birbiriyle arkadaşsa, küçük dünya şartı hemen sağlanır. Bize gelen mektubu gerekli kişiye doğrudan veririz. Ama yedi milyarlık bir dünyada bunun gerçekçi olmadığı belli.

Herkesin birbirini tanıdığı 16 noktalı bir ağ.

Düzenli, yani her bireyin aynı sayıda bağlantıya sahip olduğu bir ağ düşünelim. Ağdaki noktalar, aşağıda gösterildiği gibi her iki yanındaki ikişer komşusuna bağlanmış olsun. Kolay görülmesi için sadece 16 noktası bulunan bu ağda en uzak noktaya gitmek için sadece dört adım gerekmesi sizi aldatmasın; bin noktamız bulunsaydı karşı uca gitmek için 250 adım atacaktık. Böyle bir ağda küçük dünya özelliği görmeyiz çünkü bir ucundan diğerine gitmek için çok sayıda adım gerekir. (Gerçek hayatta dört kişiyle değil belki dörtyüz kişiyle bağlantıdayız, fakat yedi milyarlık insan nüfusunda bu yine çok sayıda adım gerektirecektir).

Her noktasının tam dört yakın komşusuna bağlı olduğu düzenli bir ağ. Böyle ağlarda uzak noktalara gitmek çok sayıda adım gerektirir. [Kaynak 4]

Matematikçi Steven Strogatz ve Duncan Watts, düzenli ağ modelinde küçük bir değişiklik yaptılar. Bu modelde her nokta, normal çevresindeki komşularına bağlantılarına ek olarak, küçük bir olasılıkla, seçilen rastgele uzak bir noktaya bağlanmaktadır. Yani, az sayıda nokta kendi yakın çevresinin dışından, “uzak diyarlardan”arkadaş edinmektedir.

Watts-Strogatz modeline göre, uzak noktalara bağlantı kuran noktalar içeren bir ağ. Bu uzak bağlantıların oluşturduğu “kültür köprüleri” küçük dünya etkisini yaratır. [Kaynak 4].

Küçük dünya özelliğine sahip başka pek çok ağ yapısı hayal edilebilir. Başka bir örnek olarak, varsayalım ki ağdaki bağlantılar tamamen rastgele kuruluyor olsun. Her nokta sırayla bütün diğer noktalara baksın, her biri için bir piyango çeksin ve sonuca göre o noktayla bağlantı kurup kurmamaya karar versin.

100 noktalı bir Erdös-Renyi ağı. Herhangi iki noktanın birbirine bağlanması ihtimali yüzde bir. Kaynak: Wikipedia.

Bu modele “Erdös-Renyi modeli” adı verilir. Modele isimlerini veren ünlü matematikçiler bu modeli 1959′da ortaya atarken sosyal ağları incelemekten çok, soyut ağ teorisinde bir ispat aracı oluşturmayı düşünmüşlerdi. Yine de bu model, gerçek ağların incelenmesinde bir mihenk taşı görevi görmekte.

Erdös-Renyi ağları da küçük dünya özelliğine sahiptir. İnsan toplumunu temsil etmek üzere, meselâ bir milyar nokta alalım, ve bunların her birinin aşağı yukarı yüz arkadaşı olması için bağlanma olasılığını on milyonda bire ayarlayalım. Matematiksel sonuçlar bu ağın çapının sadece beş civarında olacağını söylüyor. Daha fazla nokta eklemek çapı logaritmik olarak, yani çok yavaş artırır. Bir yerine on milyar insan varsa bu rastgele ağın çapı sadece altıya çıkar. İşte size küçük dünya.

Ama Erdös-Renyi ağlarının önemli bir eksiği var. Ağ üzerindeki bir noktanın iki arkadaşının birbirleriyle de arkadaş olması (yani üçlü bir arkadaş grubu oluşturmaları) neredeyse imkânsızdır. Yukarıdaki örnekte, iki kişi arasında bağlantı olması ihtimali on milyonda birse, üç kişinin birbiriyle arkadaş olması ihtimali yüz trilyonda birdir. Bu da, gördüğümüz gibi, gerçek sosyal ağlara aykırı düşer.

Watts-Strogatz modeli elbette sosyal bağlantıların en iyi matematiksel temsili değil. Modeller büyük miktarda sadeleştirme içerir, böylece temel süreçlerin daha iyi anlaşılmasını sağlarlar. Başka modeller, incelenen sosyal ağın yapısına göre farklı varsayımlar içerebilirler ve incelenecek olguya göre farklı derecelerde ayrıntı içerebilirler.

Son onbeş yıldır karmaşık ağ araştırmalarında bir patlama yaşanmakta. Eski teorik araçlara yenileri eklendi ve dijital bilgi depoları gerçek ağlara dair verileri daha erişilebilir hâle getirdi. Ağlarda saklı birçok ilginç özellikler daha keşfedilmeyi bekliyor, ve bu keşif süreci daha yıllarca sürecek. İşin daha da güzel yanı, temel ağ kavramlarının sadeliği sebebiyle, amatör araştırmacıların da bu sürece katılmalarının mümkün olması.

Kaynaklar

1. P.S. Dodds, R. Muhamad, D.J. Watts, “An Experimental Study of Search in Global Social Networks”, Science, Vol. 301 no. 5634, pp. 827-829
2. Johan Ugander, Brian Karrer, Lars Backstrom, Cameron Marlow, “The Anatomy of the Facebook Social Graph”, arXiv:1111.4503 [cs.SI]
3. M. E. J. Newman, “The structure and function of complex networks”, SIAM Review 45, 167-256 (2003).
4.  Chung-Yuan Huang, Chuen-Tsai Sun, Hsun-Cheng Lin, “Influence of Local Information on Social Simulations in Small-World Network Models”. Journal of Artificial Societies and Social Simulation vol. 8, no. 4 (2005)
5. Stanley Milgram, “The Small-World Problem”, Psychology Today, Vol.1, no.1, pp 61-67 (1967)
6. The Oracle of Bacon, http://oracleofbacon.org/ (Erişim tarihi 6.4.2014)

İki üç yıl önce bir hafta sonu Beyoğlu’nda dolaşmaya çıkmıştım. Akşamüstü İstiklâl’den Taksim’e doğru yürüyor, bir yandan da aylak aylak etrafa bakınıyordum. (Taksim’de sıkıyönetimin olmadığı zamanlardı ve kafamıza nereden gaz kapsülü gelir diye dikkat etmemiz gerekmiyordu.)

Meydana ulaştığımda gökyüzünde kalabalık bir kuş sürüsü gördüm. Şehirde alıştığımız martı veya serçe sürüleri gibi değildi. İzlenimci bir ressamın kara noktalarla çizdiği, bilinçli dev bir varlık gibi görünüyordu, mavilikte bir damla misali sağa sola yalpalanıyordu. Maksem’in duvarına yaslanıp seyre daldım. Ara sıra sürüden bir grup kopuyor, ardından tekrar birleşiyordu. Sürü dalgalanıyor, titreşiyor, spiral kollar uzatıyor, sonra yine topaklanıyordu. Grup bir bütün olarak aniden yön değiştirse de, hiç bir kuşun sürünün dışında kaldığı görülmüyordu. Yüzlerce, belki binlerce kuşun büyüleyici dansı gün batana kadar sürdü.

Sığırcık sürülerinin sihirli uçuşlarını dünyanın birçok yerinde görmek mümkün. “Starling murmuration” kelimeleriyle yapılacak bir arama size pek çok resim ve video gösterecektir. Özellikle açık arazilerde çekilen videolar hayranlık uyandırıcı.

Sadece sığırcıkların değil, pek çok hayvan türünün sürü halinde hareket ettiğini biliyoruz: Birçok kuşun yanı sıra balıklar, bizonlar, zebralar, çekirgeler, kurtlar, insanlar, hatta bakteriler bile sürü davranışı sergilerler. Omurgalı veya omurgasız, memeli veya yumurtlayan, sıcakkanlı veya soğukkanlı, bu kadar farklı canlıda görülen bu temel davranış, sürüleşmenin çok önemli bir evrimsel avantaj sağladığını gösteriyor.

(Sol üst: Walwyn – Flickr. Sağ üst: Joan Campderrós-i-Canas – Flickr. Sol alt: Wikimedia Commons. Sağ alt: Tambako The Jaguar – Flickr)

Neden sürüler oluşur?

Sürü halinde toplu hareket etmenin en büyük faydası korunma sağlaması. Sürünün kenarında değilseniz dışarıdan yaklaşan bir avcı sizin için tehlike oluşturmaz. Kenardaki azınlık da hep dışarıda kalmaz zaten, içeriye doğru girerler. Avcı bazen sürüye yaklaşamaz bile; sürünün bir üyesi bile avcıyı tespit etse diğerlerine haber verir ve kaçmalarını sağlar. Avcı peşlerinden koşsa bile, hangi birini yakalayacağını şaşırıp zaman kaybeder.

Yırtıcı hayvanların çoğu yalnız avcılardır, ama kurtlar ve aslanlar gibi sürü halinde avlanan türler de vardır. Böylece büyük avlara hep beraber saldırabilirler. Sürüleşme daha kurnazca amaçlarla da kullanılabilir. Mesela, bir sırtlan çetesi bir çitanın üstüne yürüyüp, alnının teriyle avladığı antilopu bırakıp gitmeye zorlayabilir.

Sürüleşmenin daha çılgınca sebepleri de olabiliyor. Meselâ çöl çekirgelerinin kıtlıkta birbirlerini yedikleri bilinir. Ergen çöl çekirgeleri daha yetişkin olmadıkları için uçamazlar ama yürüyebilirler. Grup belli bir kalabalığa ulaştığında yamyamlık belirtileri başlar. Sübyan çekirgeler arkalarındaki arkadaşlarının “ittirmesini” hissettiklerinde, yem olmamak için sürekli ileri doğru yürürler. Birbirlerine çok yaklaşmaktan da kaçındıkları için sağa sola sapmadan dümdüz giderler. Böylece milyonlarca bireylik bir sürü oluşur, ama birbirlerine sokulmak istediklerinden değil, tersine, kaçınmak istediklerinden.

Başka bir örnek olarak, Amazon tırtıl katarlarının garip hareketini daha önce Açık Bilim’de işlemiştik.

Her türün sürüleşmesi farklı farklı. Türün hareket kabiliyetine, kıvraklığına, algı gücüne, beyin kapasitesine ve çevre şartlarına göre çok farklı sürü davranışları görülebiliyor. Bazılarında hayvanlar omuz omuza ilerlerken, bazılarında gevşek bir etkileşim oluyor. Bazılarının bariz bir lideri var (mesela yaban kazları), bazı türlerde ise yok (mesela sığırcıklar), bazılarında ise bireyler hiyerarşideki yerlerine orantılı olarak takip ediliyorlar (mesela inekler).

Hesaplama modelleri ve simülasyonlar

Sürü hareketinin nasıl oluştuğunu anlamanın yollarından biri, “birey temelli modelleme” uygulamak. Bu yöntemde sürüdeki her bir hayvanın (sığırcık, balık, zebra) belli basit kurallara uyarak kendi başına hareket ettiği varsayılır. Bireyler hareketlerini yakın çevrelerine bakarak ayarlarlar. Bu tür bir modelde koordine edici bir lidere ihtiyaç yoktur.

1987′de bilgisayar grafiği uzmanı Craig Reynolds böyle bir model kurdu. Reynolds’un bilgisayarında yarattığı “kuşumsu”lar sabit hızda uçuyorlar, en yakın komşularına göre uçuş yönlerini şu üç basit kurala uyarak an be an düzenliyorlar:

1. Ayrışma: Fazla yakın komşulardan uzaklaş.
2. Hizalanma: Komşuların gittiği yönlere bak, ortalama yöne göre kendini hizala.
3. Birleşme: Komşuların orta noktasına yönel.

Elbette bu kuralların her biri ayrı yönlere götürebilir. O zaman “kuşumsu” üç yönün vektör toplamını alarak kendini ayarlar.

Kuşumsuların yön değiştirme kuralları. Ayrışma (sol), hizalanma (orta), birleşme (sağ). (Craig Reynolds)

Reynolds bilgisayarını bu kurallarla programladığında gerçek kuşlara benzeyen bir sürü hareketi oluştuğunu gördü:

Reynolds modeli, sadece yakın komşular arası etkileşmelerle, sürü ölçeğinde düzenli bir hareketin ortaya çıkabileceğini gösterdi. Kuşumsuların hareketi bireyseldir; bütün sürüyü yöneten kimse yoktur. Ama her bireyin kendi komşularına göre kendini ayarlaması, ufak bir değişimin bile hızlıca sürü çapında dalga dalga yayılması anlamına gelir. Her şeyi yöneten bir merkez olsaydı, iletişimdeki gecikmeler yüzünden bu kadar hızlı tepki vermek ve düzen sağlamak mümkün olmazdı. Yani, sığırcıkların büyüleyici dansı için bir liderin gerekli olmasını bırakın, liderin hiç olmaması gerekiyor. Merkezi yönetimin bulunmaması, hızlı uyum ve kıvraklık sağlıyor.

Reynolds’un öncülük ettiği birey temelli simülasyon yaklaşımı, sağladığı gerçekçilik nedeniyle daha sonra animasyon filmlerde ve oyunlarda kullanıldı. Örneğin, 1994 tarihli Aslan Kral filmindeki yaban sığırı koşuşması sahnesi, böyle bir algoritmayla hazırlandı.

Modeller ne kadar gerçekçi?

Sürü hareketi (veya daha genel bir ifadeyle “toplu hareket”) ile sadece biyologlar ilgilenmiyor. Fizikçiler ve matematikçiler Reynolds’un varsayımları üzerinde çeşitlemeler yaparak bilgisayarlarında sürüler yaratıyorlar, ve bireysel davranış kurallarının bütün sürünün hareketini nasıl etkilediğini inceliyorlar.

Bu tür modellerin eksik tarafı, alışıldık anlamda bilimsel kesinlik sağlamamaları. Bir astronom Newton yasalarını, bir meteorolog akışkan dinamiği denklemlerini bilgisayarında işleyerek geleceği (meselâ Ay tutulmalarını veya yarınki havayı) hassas bir şekilde tahmin edebilir. Henüz gerçekleşmemiş şeyleri tahmin edebilmek, bir bilimsel teorinin en önemli güçlerinden biridir.

Ancak sürüler gibi karmaşık sistemlerde henüz bu güce sahip matematiksel teorilerimiz yok. Kullanılan birkaç değişik model var, ve bu modeller sadece akla yakın bazı varsayımlardan ibaret. Örneğin, bu alanın en önde gelen araştırmacılarından Tamas Vicsek’in adıyla anılan Standart Vicsek Modeli, Reynolds modelinden bile basittir: Her sanal kuşun gideceği yön, kendisine belli bir mesafede bulunan kuşların ortalaması olan yön olarak belirlenir. Ek olarak, bu yönde küçük ve rastgele bir değişiklik de yapılır. Bu rastgele değişiklik (“parazit”) bir sürü iç ve dış faktörü içinde barındıran bir torba gibidir: Havanın puslu olması, kuşun bilgi işlemesindeki hatalar, hava akımları gibi ayrı ayrı eklemenin çok zor olacağı faktörler rastgelelikle temsil edilirler.

Sürü modellerinin çoğu basit ve sade varsayımlara dayanırlar, bu açıdan gerçekçi değildirler. Meselâ modellerdeki sanal kuşlar birer “nokta”dır. Ne vücut biçimleri, ne kanat uzunlukları, ne de zihin kapasiteleri hesaba katılmıştır. Oysa ki bu ayrıntılar kuşların kıvraklıklarını, güçlerini, algı hızlarını çok değiştirir. Bu ayrıntıların bir kenara bırakılması yüzünden de, bilgisayarda yaptığımız hesabın sonucunun kuşları gözleyerek elde ettiğimiz verilere tam uymasını bekleyemeyiz.

Bu sebeple, karmaşık sistem modellerinin anlayışımıza yaptığı katkı daha çok niteliklere dairdir. Modeli nasıl ayarlamalı ki kuşlar birbirine çarpmasın? Sürünün bir arada uçması için kuşların ne kadar yakın olması gerek? Sürü bölünüp birleşebiliyor mu? Kuşların tahmin hataları sürünün oluşumunu etkiliyor mu? Bu tür soruların cevapları, sayısal doğruluktan çok, “benzerlik” olarak verilir. Modeller en fazla, hangi varsayımların belli olguları ortaya çıkarmak için yeterli olduğunu söyleyebilirler.

Belki ileride Newton yasaları veya Navier-Stokes denklemleri gibi doğruluk payı çok yüksek modeller kurulabilecek, ama şimdilik elimizdeki matematiksel yöntemler karmaşık sistemleri hem sade hem de isabetli olarak tarif etmeye yetmiyor.

Bununla beraber modeller bazen sadece matematiksel özelliklerinin ilginçliği için de incelenirler. Sözgelişi, Vicsek’in modellerindeki “parazit” (kuşumsuların yönlerine eklenen rastgele bileşen) belli bir seviyenin altına indiğinde sürünün bireylerinin kolaylıkla birbiriyle hizalandığı, çok parazitli bir ortamda ise dağınık kaldıklarını görüyoruz. Bu gözlem, fizikte “faz geçişleri” olarak adlandırılan olguya matematiksel olarak denk özellikler gösteriyor. Bu tür modellerin birikmesiyle önümüzdeki yıllarda kendi gücüyle hareket eden nesnelerin (yani canlıların) fiziksel hareket denklemlerinin keşfedilmesi mümkün olabilir.

Gözlemler

Teorik modellerin yanı sıra, gözlem yoluyla sürü hareketine dair veriler de toplanıyor. Ama bu tür veri toplama epey zor, çünkü haliyle kontrollü deneye pek imkân vermiyor. Deneyci sürüye fazla yaklaşırsa, sürünün davranışını bozma riski de var.

Yine de teknolojiyi akıllıca kullanarak bu zorluklar aşılabiliyor. İtalyan fizikçi Michele Ballerini ve çalışma arkadaşları, üç ayrı konuma yerleştirdikleri kameralarla sığırcık sürülerini filme almışlar. Benzer çalışmalarda on-yirmi bireylik sürüler takip edilebilmişken, bu çalışmada 2700 bireye varan sürüler incelenmiş. Farklı açılardan kayıt alındığı için, ileri görüntü işleme teknikleri kullanarak tek tek kuşların üç boyutlu hareketini tekrar üretmeleri mümkün olmuş. Bu sayede, modellerin test edilebileceği çok önemli bir veri bankası oluşturabilmişler.

Veriler yeni bilgiler sağlamış. Sözgelişi, sığırcık sürüsünün pide gibi yayvan bir yapıda olduğu görülmüş; yani sürünün düşey yöndeki genişliği, yatay yönlerdekinden çok daha az. Bu, mevcut sanal kuş modellerinin yakalayamadığı bir özellik. Sebebi ise basit: Yukarı aşağı hareket etmek, yatay hareketten daha fazla enerji harcatıyor. Yerçekimine karşı çaba göstermek düşey yöndeki kıvraklığı azaltıyor.

Modeller, kuşların belli bir mesafeye kadar olan komşularına göre hizalandıklarını varsayıyor. Verilere göre, kuşlar birbirine çok yakın uçuyorsa bu varsayım doğru. Sürülerde her bir kuşun kanat açıklığı doğal bir mesafe ölçüsü sağlıyor, ve kuşlar gerçekten de çok yakındaki komşularından uzaklaşıyorlar. Ancak çarpışma tehlikesi yoksa, kuşlar yönlerini belirlemek için komşularına bakarken uzaklık bir önem taşımıyor. Her bir kuş çevresindeki altı veya yedi yakın komşusuna göre hizalanıyor. Bu da modellerde bulunmayan bir özellik.

Sürülerin kamerayla gözlemlenmesi, kayıtların dijital veriye dönüştürülmesi, ve matematiksel olarak incelenmesi henüz yeni bir alan. Bu incelemeler sonucunda toplu harekete dair birçok yeni ve ilginç özellik keşfediliyor ve bu davranışların açıklanması için matematik ve fiziğe başvurmak gerekiyor. Bu konuda araştırma yapmak isteyenleri bekleyen pek çok cevapsız soru mevcut.

Afrika’da bir wildebeest sürüsü. (William Warby – Flickr)

İnsan dinamiği

İnsanların grup halindeki davranışı da aynı bağlamda, gerek modeller kurarak gerek gözlemler yaparak inceleniyor. İnsanların grup halinde nasıl hareket ettiğini anlamanın uygulama alanları daha fazla. Sözgelişi, binaların inşa planında sıkışmadan yürünebilecek bir düzen kurmak, panik halindeki insanların güvenli ve hızlı bir şekilde dışarı çıkmasını sağlamak gibi önemli uygulamaları var.

İnsanlar normal şartlarda kuşlar veya balıklar gibi sürü oluşturmasalar da, yine de birbirinden kaçınma davranışı, ve (özellikle panik halindeyken) diğerleriyle aynı yöne gitme davranışı gösteriyorlar. İnsanların yürüme davranışına dair matematiksel modeller, bireyler arasındaki uzaklığa bağlı olan “sosyal kuvvetler” denen sanal itme-çekme kuvvetlerini kullanıyor. Bu modellerin parametreleri video kayıtlarından elde edilen deneysel verilere göre ayarlanınca, epeyce gerçekçi bir matematiksel model elde edilebiliyor.

Kalabalık bir metro koridorunda veya tıklım tıklım bir sokak pazarında yürüdüyseniz, karşılıklı iki yönden gelen insanların kendiliklerinden belli bir düzene girdiğini, araç trafiğindeki gibi şeritler oluşturduğunu farketmişsinizdir. Yayalar karşıdan gelenlere çarpmamak için kenara çekile çekile, en sonunda gittikleri yönde arka arkaya dizilirler. Bu düzen oluşunca artık yer değiştirmeleri gerekmediği için bu şeritler istikrarlı olarak devam eder. Tabii kendi kendine oluşan bu şeritler, caddelerdeki gibi bir gidiş bir geliş düzeninde olmuyor, yön değiştirerek yanyana bulunan birkaç gidiş birkaç geliş şeridi olabiliyor.  Sosyal kuvvetlere dayalı bilgisayar simülasyonları bu gözlenen olguyu başarıyla tekrar yaratabiliyor.

Fas’da bir sokak festivalinde iki yönde yürüyen insanlar şeritler halinde organize oluyorlar. (Manfred Schweda.)

Panik durumu ise bambaşka dinamiklere yol açabiliyor. Sözgelişi, tek kapısı bulunan bir salonda yangın çıktığında herkes paniğe kapılarak çıkışa koşturuyor. “Sosyal kuvvet” modelleri böyle bir senaryoda grubun kapıda sıkışıp kalacağını, hareket kabiliyetinin azalacağını öngörüyor. İlginç nokta şu: Bireyler daha yavaş hareket ettiklerinde düzgün ve hızlı bir şekilde dışarı çıkabiliyorken, aceleyle koşturduklarında çıkışları çok yavaşlıyor.

Sakin bir tempoyla salondan çıkışın simülasyonu (OpenABM)

Panik halinde koşarak salondan çıkışın simülasyonu. Bireyler birbirlerini sıkıştırdıkları için kapıdan geçmek çok zorlaşıyor. (OpenABM)

İnsanları bir atom gibi, bir grubu da bir gaz gibi düşünürsek, insanların hareket hızı kabaca gazın “sıcaklığı”na denk gelir. Bu davranıştaki ilginçlik, gazı ısıttığımızda “katılaşması”, yani insanların hareket edemez duruma gelmesi. Sıkışmayı engellemek için, yoğunluğun azalması lâzım. Yani simülasyonlar sağduyumuzu teyit ediyor: Tehlike durumunda koşmamak lâzım.

Ancak paniğe kapılan insanlar bu sağduyuyu gösteremeyebilir. O zaman bina tasarımında bazı numaralar (bilgisayarcı deyimiyle “hack”ler) kullanmak gerekebilir. Sözgelişi, delice gözükse bile, çıkış kapısına yakın bir sütun koymanın, salondan çıkışı hızlandırabildiği görülmüş. Kalabalık sütunun çevresinde birikiyor, bu da kişiler arasındaki basıncı daha geniş bir alana yayıyor. Sütunun etrafından dolanmaya mecbur kalmak, telaşlı kalabalığın salonu boşaltma hızını artırıyor. Garip ama gerçek.

Çıkışın önünde bir sütun olduğunda kapıdaki sıkışıklık azalıyor, salonu boşaltmak kolaylaşıyor. (OpenABM)

Bu simülasyonları deneysel olarak test edemiyoruz, çünkü acil durum tahliyesiyle ilgili konularda kontrollü deneyler yapmak etik değil. İnsanları farlı salonlara koyup yalandan panik yaratamazsınız. Avustralyalı araştırmacı Majid Sarvi bu sorunun üstesinden gelmek için karınca sürüleriyle deneyle tasarlamış. Karıncaları dar bir kapısı bulunan yapıların içine koymuş ve ne kadar çabuk tahliye ettiklerini ölçmüş. Karıncaların çıkışlar köşelere yakın olduğunda hızlıca çıktıklarını, duvarın ortasındaki kapılarda ise yuarıdaki resimdeki gibi biriktiklerini görmüş. Bu gözlemini simülasyonlarla insan hareketi modelinde denediğinde yine yüksek bir verimlilik gözlemiş. Ama karıncaların davranışı insanlarınkinden çok farklı olduğu için bu deneylerin ne kadar faydalı olacağı tartışılır.

Bina tasarımında yaya trafiğini artırmak için ilk bakışta makul görünen ama işe yaramayan “hack”ler de var. Meselâ, dar bir koridorda insanların yürüyüşünü hızlandırmak için araya geniş bölgeler koymanın, hızlandırmak bir yana, yürüyüşü yavaşlattığı simülasyonlarla gözlenmiş. Sebebi basit: Yürürken araya mesafe koymak isteyen insanlar geniş bölgeye geldiklerinde kenarlara yayılıyorlar, ancak dar bölgeye gelince tekrar hizalanmak için yavaşlamak ve diğerlerini de yavaşlatmak zorunda kalıyorlar.

Genişleyip sonra tekrar daralan bir koridor hareketi yavaşlatıyor. (OpenABM)

Aynı etkiyi araç trafiğinde de görebilirsiniz. Otoyol gişelerinin hemen sonrasında trafik çok yoğun olur, oysa ki yola giren yeni araç yoktur, nereden çıkar bu yoğunluk? Üç şeritli bir otoyolda düzenli bir hızda giden araçlar, gişelere gelindiğinde altı şeride yayılıp, gişelerden sonra tekrar eski düzene girmek için birbirlerinin önünü keserler, trafik bu yüzden yavaşlar.

Kaynaklar

• Tamás Vicsek, Anna Zafeiris. Collective Motion. Physics Reports, Vol. 517, pp. 71-140, 2012
• Craig Reynolds, Boids. Erişim: 3.6.2014
• Carl Zimmer, From Ants to People, an Instinct to Swarm. The New York Times, 13 Kasım 2007.
• Ballerini vd., Empirical investigation of starling flocks: a benchmark study in collective animal behavior. Animal Behaviour, vol. 76, sayı 1, Temmuz 2008, sayfa 201–215.
• Dirk Helbing, Anders Johansson.  Pedestrian, Crowd, and Evacuation Dynamics. arXiv:1309.1609 [physics.soc-ph]
• OpenABM, Escape Dynamics. Erişim: 3.6.2014
• Paul Marks, Panicky ants help design safest exit strategy. New Scientist, 4.6.2013.

Geçtiğimiz iki yıl içinde güneş patlamaları ve güneş fırtınalarından bahseden pek çok bilim haberi gördük. Son olarak geçtiğimiz ayın ortasında, Güneş’te gözlenen olağanüstü şiddette bir patlama manşetlere taşındı. Bu yeni patlamanın uzaya fışkırttığı madde Dünya’yı ıskaladı; ama daha pek çok patlama sırada bekliyor. Bu yazıda uzay fırtınalarının ne olduğunu ve nasıl oluştuğunu inceleyeceğiz.

31 Ağustos 2012’de gerçekleşen bir Güneş patlaması. (NASA/SDO)

Güneş ile Dünya arasındaki uzay mükemmel bir boşluk değildir. Bu bölge derin uzaya kıyasla çok daha fazla madde — santimetreküpte yaklaşık 5 atom kadar! — barındırır. (Bu bize göre mükemmel bir boşluk sayılabilir, çünkü soluduğumuz havanın bir santimetreküpünde 25 kentilyon (10¹⁸) molekül bulunur.) Ayrıca uzayın bu bölgesi Güneş’ten kaynaklanan elektrik ve manyetik alanlarla doldurulmuştur. Bu alanlar çok zayıftırlar, ama çok geniş bir bölgeye yayıldıkları için elle tutulur etkiler yaratabilirler.

Bir Güneş fırtınası, daha teknik adıyla jeomanyetik fırtına, Güneş ile Dünya arasındaki uzayda bulunan madde ve alanlar arasında karmaşık bir etkileşim zincirinin sonucudur. Bu zincirin ilk halkası da güneş lekeleridir.

Güneş lekeleri ve güneş döngüsü

Güneş’e asla çıplak gözle bakmamanız gerektiğini biliyorsunuz elbette. Hele bir dürbünle bakmak, çabucak kör olmak için mükemmel bir yöntemdir. Ama dürbününüzü bir ayakla sabitleyip görüntünün beyaz bir kağıda düşmesini sağlarsanız, Güneş dairesinin içinde bazı siyah benekler görürsünüz. Bunlar “güneş lekeleri”dir, ve bililinen en eski kayıtlar MÖ 364 yılında Çinli astronom Gan De’nin yazdığı bir yıldız kataloğuna uzanır. Batı’da ilk çağ ve orta çağda birkaç kez çeşitli kaynaklarda güneş lekelerinden bahsedilse de, bunların Merkür’ün veya Venüs’ün geçişleri olduğu zannedilmişti. Modern bilim çağında Galileo’nun dürbünüyle yaptığı gözlemlerle 1612’de bu lekelerin Güneş’in üzerinde olduğunu ispatlamasının ardından düzenli olarak gözlenerek kaydedildiler. Güneş lekeleri şöyle görünür:

Güneş etkinliğinin zirvede olduğu 2001 yılından görünür ışık dalgaboyunda çekilmiş bir fotoğraf. Güneş yüzeyinde pek çok leke mevcut. (NASA)

Güneş lekeleri geçici olgulardır. Belli bir güneş lekesinin ömrü birkaç gün veya birkaç haftadır (ama aylar boyunca devam edenler de görülmüştür). Dahası, lekeli ve lekesiz yıllar vardır: Bazı yıllarda lekeler çok sık ve yoğun olarak ortaya çıkarken, başka yıllarda Güneş’in yüzeyi bir bebek teni gibi pürüzsüz kalır. Yüzyıllardır devam eden güneş lekesi gözlemleri sonucunda, leke sayılarının zamanla şöyle değiştiklerini görüyoruz:

Yıllar içinde güneş lekeleri sayıları. Yatay eksende tarih, dikey eksende ise o yıldaki ortalama güneş lekesi sayısı gösteriliyor. (NASA)

Verilere baktığımızda güneş lekelerinde gayet düzenli bir artış ve azalış olduğunu görüyoruz. Ortalama onbir yıllık periyodu olan bu döngüye güneş döngüsü adı veriliyor.

Güneş gözlemlerinden bağımsız olarak, Dünya’nın manyetik alanı da yüzyıllardır dikkatli bir şekilde ölçülüyordu. 19. yüzyıl içinde bu ölçümler gösterdi ki, Dünya’nın manyetik alanında sürekli olarak ufak tefek dalgalanmalar olmakta. Bu dalgalanmalar genellikle küçük ölçekli olsa da, ara sıra daha şiddetli oynamalar olduğu da farkedildi. Üstelik bu şiddetli oynamalarda bir düzen de vardı; manyetik alan aniden arttıktan sonra hızla normalin altına iniyor, sonra yavaş yavaş eski haline dönüyordu. Ne zaman geleceği kestirilemeyen, bir gün içinde olup biten bu olaylara  manyetik fırtına adı verildi.

Yine 19. yüzyılda, manyetik fırtınaların ve kutup ışıklarının, Güneş döngüsü ile yakından ilişkili olduğuna işaret eden gözlemler birikmeye başladı. Güneş lekelerinin arttığı dönemde manyetik fırtınalar sıklaşıyor, kutup ışıkları çoğalıyordu. Ancak o dönemde hassas ölçüm cihazlarının bulunmayışı yüzünden bu olaylar arasındaki bağlantıya dair tatmin edici bir teori ve mekanizma ileri sürülemedi.

Güneş lekelerini yıllarca büyük bir özenle takip eden İngiliz amatör astronom Richard Christopher Carrington (1826-1875), 1 Eylül 1859 günü olağanüstü bir olaya şahit oldu. Güneşi gözlemekteyken, lekelerin birinin bulunduğu yerde şiddetli bir ışığın çaktığını gördü. Bundan iki gün sonra magnetograflar o döneme kadar görülmemiş şiddette bir manyetik fırtına kaydettiler. Kutup ışıkları Hawaii ve Küba’ya kadar uzandı. Bu olaylar Carrington’a ve diğer bilimcilere manyetik fırtınaların Güneş ile bağlantılı olduğunu düşündürdü.

Buna rağmen, 1882’de devrin en önde gelen fizikçisi Lord Kelvin (1824-1907), kesin bir dille manyetik fırtınalar ve güneş lekeleri arasında hiç bir ilişki bulunmadığını, periyotların birbirine denk düşmesinin tesadüften ibaret olduğunu beyan etti. Bu, Kelvin’in jeologlarla ilk ters düşüşü değildi; daha önce Dünya’nın yaşını hesaplamış ve Dünya’nın evrime imkân vermeyecek kadar genç olması gerektiğine kanaat getirmişti. Yeni yüzyılın keşifleri, Kelvin’in her iki konuda da yanıldığını ortaya koyacaktı. (Dünya’nın yaşını tespit eden bilimci Clair Cameron Patterson’un ilginç hayatını da bu ay dergimizde okuyabilirsiniz.)

Manyetik tuzaklar

Güneş neden lekelidir? Bir güneş lekesi, Güneş’in fotosfer adı verilen dış kısmında, çevresine göre daha az sıcak olan bir bölgedir. Işık şiddeti sıcaklıkla arttığından, sıcaklığı nispeten düşük olan bölgeler fotoğraflarda koyu renkli olarak görülürler.

Peki güneş lekeleri neden çevrelerindeki maddeye göre daha az sıcak? Bu önemli soruyu cevaplamanın anahtarı 1908’de Amerikalı astronom George Ellery Hale (1868-1938) tarafından keşfedildi.

Hale, MIT’deki öğrenciliği sırasında spektrohelyoskop adı verilen bir cihaz icat etmişti; bu cihaz Güneş ışığının tayfını analiz etmekte kullanılıyordu. Güneş ışığı, Güneş’teki atomların bireysel imzası olan tayf çizgilerini taşır. Çizgilere bakarak Güneş’te bulunan elementler anlaşılabilir, ve daha pek çok bilgiye ulaşılabilir. Sonraki yıllardaki gözlemleri sırasında Hale, güneş lekelerinden gelen ışığın spektrumunun leke bulunmayan bölgelerdekinden farklı olduğunu gördü. Lekelerden gelen ışık, diğer ışığa kıyasla daha fazla tayf çizgisi barındırıyordu.

Güneş lekelerinde Zeeman etkisi. Solda: Işığı analiz edilen güneş lekesi. Sağda: Lekeden gelen ışığın tayf çizgileri. (Hale vd., 1919)

Gözlenen tayf çizgileri elementlerin bilinen çizgilerine uymuyordu. Hale, gördüğü olgunun Zeeman etkisi olduğunu anlamakta gecikmedi (ne de olsa daha birkaç yıl önce, 1902’de, Nobel fizik ödülü bu keşfe verilmişti).

Zeerman etkisi, bir manyetik alan içinde atomların her bir tayf çizgisinin ikiye ayrılmasıdır. Bu çizgilerden birisi normaldekinden yukarıda (yüksek frekanslı), diğer ise aşağıdadır. Dahası, manyetik alan ne kadar şiddetliyse bu çizgilerin orijinal çizgiden uzaklığı o kadar fazladır. Böylece, ışığın tayfına bakarak, hangi elementler bulunduğunu da biliyorsak, ortamdaki manyetik alan şiddetini hesaplamak mümkündür. Hale, Zeeman etkisini kullanarak güneş lekelerinin manyetik yapılar olduğunu keşfetmişti.

Bugün de modern uydular Hale’in yöntemini kullanıyorlar. Sözgelişi, en yeni Güneş gözlem uydularından biri olan Solar Dynamics Observatory tarafından çekilen fotoğraflar güneş lekelerinin manyetik özelliklerini açıkça gösteriyor. Örnek olarak altta aynı anda çekilmiş iki Güneş görüntüsü görtüyorsunuz. Soldaki resim görünür ışıkla çekilmiş ve güneş lekelerinin yerini gösteriyor. Sağdaki resimde Güneş’in koronasında manyetik alan çizgilerinin dışarı çıktığı yerler beyaz, içeri girdiği yerler ise siyahla gösterilmiş. Görüldüğü gibi, güneş lekeleri farklı manyetik kutuplara sahip çiftler olarak ortaya çıkıyor. Manyetik alan çizgileri beyaz kısımlardan dışarı çıkıyor, sonra geriye kıvrılıp siyah bölgelerden içeri giriyor.

Sol: Görünür ışıkta korona ve güneş lekeleri. Sağ: Manyetik alan yönleri. Beyaz noktalar dışarı, siyah noktalar içeri. 25 Eylül 2014. Tam boy görmek için tıklayın. (NASA/SDO)

Manyetik yapıyı daha iyi görmek için, yukarıdakilerle aynı anda çekilmiş başka bir fotoğrafa bakalım. Buradaki görüntü, gözle görülemeyen “aşırı morötesi” (EUV) 171 Angstrom dalga boyunda alınmıştır. Karşılaştırma için magnetogramı da yanına koyalım.

Sol: Koronadaki manyetik alan yönleri. Sağ: 171 Angstrom dalga boyunda korona ilmekleri. 25 Eylül 2014. Tam boy görmek için tıklayın. (NASA/SDO)

Bu iki resme yanyana baktığımızda güneş lekelerinin manyetik özelliği kolayca ortaya çıkıyor. Koronada görülen yapıların, demir tozu dökülmüş bir kağıda yaklaştırılan bir mıknatısın yarattığı şekillere benzemesi tesadüf değil. Bir lekeden çıkıp başka bir lekeye giren manyetik alanın içinde hapsolmuş yüklü parçacıkların yaydığı ışık, alan çizgilerinin biçimini görmemizi sağlıyor.

Güneş lekelerinin manyetik alanı bir atnalı mıknatısın alanına benzer. (Windows to the Universe, NASA’nın TRACE uydusuyla alınmış bir fotoğraf üstüne.)

Korona ilmeklerinin dinamik yapısını SDO’dan kaydedilmiş bir videoda görebilirsiniz:

Güneş o kadar sıcaktır ki, atomların çekirdekleri ile elektronları arasındaki bağları koparır. Güneş’teki madde, pozitif ve negatif elektrik yüklü parçacıklar yığını olan plazma halindedir. Güneş’in manyetik alanı ve plazma halindeki madde birarada iken, gündelik hayatımızda pek aşina olmadığımız karmaşık fiziksel etkiler ortaya çıkarırlar. Bu etkilerin en önemlilerinden biri, plazmanın manyetik alan “tüpleri” içinde hapsolmasıdır. Manyetik alan elastik bir ağ gibi plazmayı sarar, plazma da manyetik alan çizgilerine yapışır; biri nereye giderse öbürü de oraya gider.

Güneş lekelerinin içinin daha “serin” olmasının sırrı da buradadır. Manyetik alan çizgilerinin oluşturduğu “tüp”, içindeki plazmayı dışarıdan izole eden bir duvar gibi davranır. Güneşte oluşan bir manyetik tüpün iç kısmındaki plazma yoğunluğu dışına göre düşük olur. Bu yoğunluk farkından kaynaklanan kaldırma kuvvetiyle Güneş’in dışına doğru yükselir ve kısmen dışarı çıkar. Tüplerin Güneş’in fotosferinin dışına çıktığı yerler leke olarak gözlenir.

İçinde plazma taşıyan bir manyetik tüp koronanın üstüne yükselir. Fotosfere değen ayaklarında güneş lekeleri oluşur. (Kaynak: Sun|trek portalı)

Dev patlamalar

Carrington’un 1859’da şahit olduğu parlama, olağanüstü şiddette de olsa, tek seferlik bir olay değildi. Güneş lekelerinin bulunduğu yerlerde sık sık küçüklü büyüklü parlamalar (“flare”) gözlenir. Sözgelişi, haberlere konu olan 10 Eylül 2014 parlaması SDO kameralarına şöyle takıldı:

Parlamalarla beraber çoğu zaman büyük madde fışkırmaları da görülür. Olağanüstü büyüklükte plazma bulutları koronadan kopup uzaya yayılırlar. Aşağıdaki video, 8 Temmuz 2014’de kaydedilen bir parlama ve fışkırmayı gösteriyor.

Fışkıran bu madde Dünya’ya rastgeldiğinde, taşıdığı madde ve enerji Dünya’nın manyetik alanında fırtınaları harekete geçirir. Fışkırma ne kadar şiddetliyse, Dünya’da yarattığı etkiler de o kadar dramatik olacaktır.

Parlamalar ve fışkırmaların oluşumu, güneş lekelerinin manyetik özellikleriyle yakından ilgilidir. İçindeki plazmayla beraber yükselen ilmek yapısı, çok fazla zorlandığında “kopabilir”. Ancak bu kopma daha özel bir süreçtir: Manyetik alan çizgileri birbirlerine çok yaklaştığında belli bir noktada kopup tekrar bağlanırlar. Ancak bu sadece plazma ve manyetik alan beraber bulunduğunda mevcut olan bir etkidir; boşlukta mümkün olmaz. Tekrar bağlanma (“reconnection”) etkisi, Güneş’den dışarı doğru uzanan plazma bulutlarının koronadan ayrılmasına ve uzaya yayılmasına yol açar. Bu mekanizma yakın zamana kadar teorik olarak kabul görüyordu, ancak SDO’nun kameraları bu olayı yakalayıp kayda geçirmeyi başardı.

Manyetik alan çizgilerinin güneş lekelerine bağlı kalan parçaları, kopan bir lastiğin geri dönüp elinize çarpması gibi, kendisine bağlı plazmayı sıkıştırır, ısıtır ve “parlama” olarak gözlediğimiz kuvvetli ışık oluşur. Manyetik alanın diğer parçası, sıcak plazmayı da beraberinde sürükleyerek uzaya doğru büyük bir hızla uçar. Bu fışkırma her ne kadar dev bir alev topu gibi korkunç görünse de o kadar seyreltiktir ki, muhtemelen içinden geçseniz hiç bir şey hissetmezsiniz.

Çarpışma!

Güneş’ten kopan plazmanın içinde kendi manyetik alanını taşıdığını görmüştük. Manyetik alan ve plazma, birbirlerine uyumlu olarak hareket ederler ve özel durumlar dışında birbirlerinden ayrılmazlar. Kendi manyetik alanına yapışık olan plazma bulutu, Dünya’nın manyetik alanının hüküm sürdüğü bölgeye giremez, yaklaşık 65,000 km mesafede durdurulur ve bu engelin etrafından dolaşmaya zorlanır.

Plazmaların kendi manyetik alanına yapışma ve yabancı manyetik alanlara girmeme özelliği, evrendeki pek çok olguda kilit rol oynar. Birincisi, bu özellik sayesinde, Dünya mıknatısı bizi Güneş patlamalarından korur. Ayrıca, pek çok gök cisminin (gezegenler, Güneş, yıldızlar, hatta galaksiler) civarında sadece kendi manyetik alanları hüküm sürer. Bu birleşimin oluşturduğu karmaşık yapılar plazma astrofiziği tarafından incelenir. Dünya çevresi ve Güneş sisteminin incelenmesine ise genellikle basitçe uzay fiziği denir.

Dünya’nın manyetik alanının hakim olduğu uzay bölgesine manyetosfer  adı verilir. Manyetosferin belli sınırları vardır, çünkü Güneşin sakin olduğu zamanlarda bile düzenli olarak yaydığı güneş rüzgarı adı verilen bir plazma akımı bu manyetik alanı sıkıştırır.

Dünya’nın manyetosferinin şeması. Dünya’ya yakın turuncu bölgelerde radyasyon kuşakları bulunur. Mavi bölge Dünya’nın manyetik alanının hakim olduğu uzay alanıdır. Oklar manyetik alan yönlerini gösterir. (Kaynak: Windows to the Universe)

Manyetosfer durgun bir yer değildir. Dünya’nın manyetik alanında hapsolmuş elektronlar, protonlar ve diğer iyonlar uzayda çeşitli akım sistemleri oluştururlar. Bu akım sistemleri birbirlerine çeşitli yollardan bağlıdırlar ve birindeki değişim sadece birkaç saat içinde başka yerlerde değişikliklere yol açar.

Belli başlı akım sistemlerinden biri, Dünya’nın manyetik alanının sınırı olan manyetopoz’da bulunur. Elektromanyetizmanın temeli olan Maxwell denklemleri, bir tabakanın iki yanında farklı yönlere bakan bir manyetik alan mevcut ise, bunları ayıran tabakada elektrik akımları bulunması gerektiğini söyler. Elbette bu akımlar iki yandaki manyetik alan şiddetine ve yönüne göre değişir. Dünya’nın manyetik alanı sabittir, ancak güneş rüzgarı, özellikle Güneş’in aktif dönemlerinde, saat saat değişebilir. Rüzgarla gelen plazmanın hızı da değişkendir. Bu değişkenlik, manyetopozun ileri geri oynamasına, ve üzerindeki akımların azalıp artmasına ve yön değiştirmesine neden olur. Bu değişimler Dünya çevresindeki diğer akımlara yansır. Bu akımlar da Dünya’nın sabit manyetik alanına ek olarak küçük manyetik alanlar indüklerler. Yeryüzündeki pusula iğnelerinin sağa sola, yukarı aşağı hafifçe yalpaladığı görülür.

Bunlar gündelik, hafif değişimlerdir; balkonunuzdaki rüzgâr çanının meltemde şıngırdaması gibi. Güneş patlaması sonucu oluşan plazma bulutunun manyetopoza çarpması ise camı çerçeveyi indiren bir borandır neredeyse. Hızla gelen plazmanın darbesi ani bir sıkışmaya yol açar; akımlar kuvvetlenir. Elastik bantlar gibi davranan manyetik alan çizgilerinde plazma dalgaları oluşur ve darbeyi manyetosferin iç kısımlarına aktarırlar.

Alan çizgilerinin kopup tekrar birleşmesi (“reconnection”), burada yine önemli rol oynar. Dünyanın manyetik alanı kuzeye yöneliktir. Güneşten gelen plazmanın taşıdığı alan ise değişkendir. Dünya dışı alan güneye yönelik olduğunda, iki ayrı manyetik alan, plazma etkileşmeleri sayesinde birbirine kaynaşabilir. Bu şekilde Dünya’nın ön yüzündeki manyetik alan bir soğan gibi soyulup geriye doğru açılır, ve parçacıklar manyetosferin arka taraflarına taşınabilirler.

(NASA/Goddard Space Flight Center)

Manyetik çizgilerin “kuyruk” tabir edilen arka tarafta birikmesi, manyetosfer içinde başka bir “reconnection” olayına sebep olur. Bunun sonucunda bir kısım plazma Dünya’ya doğru fırlatılır. Bir kısmı radyasyon kuşaklarını kuvvetlendirir; iyonosfer akımları şiddetlenebilir. Bir kısmı ise manyetik çizgileri takip edip kutuplara yağarlar ve kutup ışıklarını oluştururlar.

Uluslararası Uzay İstasyonu’ndan kutup ışıkları manzarası (NASA)

Manyetik fırtınalar, ta Güneş’ten kaynaklanan ve karmaşık fiziksel süreçlerle oluşan ilginç doğa olaylarıdır. Ama gündelik hayatımızı etkilemeleri ihtimali var mı? Kırk elli sene öncesine kadar bu soruya hayır cevabı verebilirdik. Ancak artık uygarlığımız büyük ölçüde elektrik ve elektronik teknolojisine dayandığı için yakın uzaydaki şiddetli elektromanyetik değişimler yeryüzünde ciddi sorunlar yaratabilir. Carrington’un 1859’da gözlediği şiddette bir fırtına bugün olsa, iletişim uyduları kapanabilir, elektrik hatları patlayabilir. Bu etkilerin ayrıntılarını başka bir yazıya bırakıyoruz.

Kaynaklar

1. Kivelson, Margaret G.; Russell, Christopher T. Introduction to Space Physics. Cambridge University Press. 1995.
2. Wikipedia, Sunspot. Erişim tarihi 06.10.2014
3. Hale, George E.; Ellerman, Ferdinand; Nicholson, S. B.; Joy, A. H.  The Magnetic Polarity of Sun-Spots. Astrophysical Journal, vol. 49, p.153, 1919.
4. Sun|trek. Erişim tarihi 06.10.2014
5. NASA, Solar Dynamics Observatory. Erişim tarihi 06.10.2014
6. Windows to the Universe. Erişim tarihi 06.10.2014
7. NASA/Goddard Space Flight Center. Bilimsel Görselleştirme Stüdyosu.

Doğada, hayatımızı aksatabilecek pek çok şiddetli olay gerçekleşir: Aşırı soğuk veya sıcaklar, fırtınalar, seller, depremler… Bunların bazılarını önceden tahmin edebiliriz, bazılarını ise tahmin edemesek de onlara karşı tedbirler alabiliriz. Fakat hemen yakınımızda gerçekleşen en güçlü doğa olayından, manyetik fırtınalardan, ancak belli belirsiz derecede haberdarız. Oysa ki ters bir zamanda yakalanırsak gündelik hayatımızı ciddi şekilde etkileyebilecek olaylardır bunlar.

Kaynak: ESA

Ekim sayımızda Güneş patlamalarının Dünya’nın manyetosferinde ne gibi etkiler yarattığını incelemiştik. Güneş patlaması terimi, Güneş’e ipliksi manyetik alan çizgileriyle bağlı sıcak maddenin Güneş’ten kopmasını ve devasa bir bulut halinde uzaya saçılmasını ifade eder. Bu kopmaya pek çok zaman bir ışık parlaması da eşlik eder.

Güneş patlamaları düzenli bir döngü içinde sıklaşır ve seyrekleşirler.  Güneşin manyetik hareketliliği, güneş lekelerinin sayısı ve patlamalar — ki bunların hepsi birbiriyle ilişkilidir — yaklaşık onbir yıllık bir süre içinde artar ve azalır. Şimdi 24. döngü olarak andığımız dönemdeki en aktif zamanı biraz geçmiş durumdayız, ama Güneş henüz durulmadı.

Güneş patlamalarının görülme sıklığı depremlere benzer: Küçükler sık olur, büyükler nadir, çok büyükler ise çok daha nadir. Yine depremler gibi, patlamaların Güneş’in neresinde, ne zaman, ne büyüklükte olacağı önceden tahmin edilemez. Ancak, Güneş’in yüzeyini dikkatle gözleyerek patlamaları hemen tespit edersek, etkilerinin Dünya’ya ulaşmasına kadar geçecek saatler veya günler içinde tedbirler almamız mümkün olur.

Şiddetli kar ve fırtınaları tahmin edip tedbir almak için, hava durumuna bakarız. Manyetosfer fırtınalarını tahmin etmeye çalışan araştırma alanına da “uzay durumu” (space weather) adı veriliyor. Uzay durumu tahmini yapan araştırmacılar Güneş’i uydularla an be an takip ederler, gözlenen patlamanın yerine ve özelliklerine bakar, fışkıran plazma bulutunun Dünya’ya ulaşıp ulaşmayacağını, ulaşırsa ne zaman geleceğini, manyetosfere çarpınca ne gibi etkiler yapacağını tahmin ederler. Bu tahminler, uzun yıllardır biriktirilen uzay verilerinin birleştirilmesiyle hazırlanan matematiksel modellere dayanır.

Güneş patlamalarının tetiklediği manyetosfer fırtınaları, Dünya’nın yakınındaki uzayda (kabaca 60 000 km içinde) elektrik akımlarına ve manyetik dalgalanmalara sebep olurlar. Manyetosfer fırtınalarının en bariz ve en etkileyici tezahürü kutup ışıklarıdır. Bu ışıklar, adları üstünde, kutuplara yakın bölgelerde epey sık görülürler ve bu sayede kuzey mitolojisinin de bir parçası haline gelmişlerdir. Yerleşik uygarlıkların çoğu Akdeniz, Orta Doğu, Uzak Doğu, Orta Amerika gibi manyetik kutuplardan uzak bölgelerde kurulmuştur; buralarda kutup ışıkları neredeyse hiç bilinmez. Yine de bu bölgelerde bile arada sırada bu nadir doğa olayına şahit olundu, ve nadirlikleri nedeniyle kaydedilmeye değer bulundular. Antik Çin, Yunanistan, Roma’dan bize kalan bazı belgelerde gökyüzünün büyük bir bölümünün aydınlandığı, ama yıldızların yine de görülebildiği garip geceler nakledilir. Bu tür belgeler, uzak tarihteki çok büyük ölçekli manyetik fırtınaların kayıtlarıdır aslında.

Frederick Edwin Church, “Aurora Borealis”, 1865. (Wikimedia Commons)

Ama o dönemin insanları için şaşırtıcı bir ışık gösterisinden fazla bir etki yaratmıyordu manyetik fırtınalar. Elektriğe dayalı bir teknolojinin bulunmadığı dönemlerde en şiddetli güneş fırtınası bile, kutup ışıklarının yarattığı şaşkınlık ve doğaüstü huşu dışında, gündelik hayatta hiç bir etkide bulunmadan geçer giderdi. Bu durum, ondokuzuncu yüzyılın ortalarına doğru telgrafın icadı ile değişti. 1847’de Kuzey Amerika şehirleri arasında kilometrelerce uzanan telgraf hatlarından ara sıra bazı “anormal akımlar” geçtiği tespit edildi. Bu anormal akımların kutup ışıklarının görüldüğü zamanlarda kuvvetlendikleri farkedildi, ama nedenleri anlaşılamadı.

Pek çok kez, yeni bir teknolojinin gelişmesi sayesinde, daha önce algımızın sınırında kalan doğa olaylarına yeni bir kapı açılır. Ancak, yeni teknolojiler başta basit ve kaba oldukları için, bu  kapıdan gördüklerimizin bilinen sebeplerle açıklanabilen bir etki mi yoksa yeni bir keşif mi olduğunu anlamakta güçlük çekeriz. Bazen şansımız yaver gider ve kapıdan öyle sert bir rüzgar eser ki, bizi yeni keşiflerin beklediğine dair hiç bir şüphemiz kalmaz.

Bu türden bir şanslı olay 31 Ağustos 1859 günü gerçekleşti. Saygın amatör astronom Richard Carrington (1826-1875), birkaç gündür olağandışı büyüklükte bir Güneş lekesini takip etmekteydi. Lekenin kenarlarında, gözlerinin önünde, şiddetli bir ışık parlaması oluştu ve beş dakika kadar sürdü. Bu olağanüstü gözlemin birkaç saat sonrasında Dünya’nın dört köşesindeki manyetometrelerde şiddetli dalgalanmalar kaydedildi. Kutup ışıkları o kadar şiddetlendi ki, manyetik kutuplardan çok uzak olan Hawaii’de ve Roma’da bile seyredilebildi. 2 Eylül günü Kuzey Avrupa ve Kuzey Amerika’daki telgraf hatlarındaki “anormal akımlar” o kadar şiddetlenmişti ki, operatörleri elektrik çarpıyor, direklerden kıvılcımlar çıkıyordu. Hatta, cihazların elektriğinin kesilmesine rağmen tellerdeki bu akımlar sayesinde tam iki saat boyunca ABD’nin kuzeyindeki Boston ile Portland (Maine) şehirleri arasında telgraf sinyalleri göndermek mümkün olmuştu. Kısa bir zaman sonra herşey duruldu ve hayat normale döndü.

Video: Güneşten gelen bir plazma bulutunun manyetosfere çarptığında yapacağı etki bilgisayarda modellenebilir. Bu videoda ince çizgiler manyetik alanı gösteriyor. Kırmızı renkli yerlerde parçacık sayısı çok, mavi yerlerde az. Güneş solda ve uzakta; Dünya ise küçük siyah daire ile temsil ediliyor. Dünya’nın solunda kalan kırmızı cephe, manyetosfer ile güneş rüzgârını ayıran manyetopoz hattı. Videoda önce, 2006 yılında gerçekleşen orta şiddette bir manyetik fırtınanın simülasyonu gösteriliyor (0:55). Bu fırtınada Dünya’nın yakın çevresindeki alanda değişiklik olmuyor. Carrington fırtınasında ise (1:30) manyetopoz neredeyse yeryüzüne kadar geri çekiliyor.

Carrington olayı, bugüne dek kayıtlara geçen en şiddetli manyetik fırtına oldu. Yüz elli yıldan beri daha pek çok büyük manyetik fırtına yaşandı, ama bu ölçekte bir olay tekrarlanmadı. “Henüz” tekrarlanmadı demek daha doğru, çünkü bir defa olduysa, bir daha olmaması için bir sebep yok. Bugün, telgraf şebekesinden çok daha karışık ve karmaşık bir elektrik-elektronik teknolojisine sahibiz. Yeni bir Carrington olayı bu teknolojiyi nasıl etkiler? İletişimimiz, bilgi işleme sistemlerimiz, güç hatlarımız nasıl tepki verir? Mevcut emniyet tedbirleri yeterli gelir mi, yoksa küresel ölçekte zincirleme reaksiyonlar hayatımızı sekteye uğratabilir mi?

Pek çok bilimci ve mühendisin kafasını kurcalayan bu meselelere bir göz atalım.

Uzay durumunun Dünya teknolojilerine etkilerinin özeti. (NASA)

Radyo iletişimi

20. yüzyılın başında Marconi’nin telsizi icat etmesiyle uzun dalga boylu radyo sinyalleri kıtalararası iletişimi hızlı ve masrafsız hale getirmişti. Yüzlerce kilometrelik uzun telgraf hatlarına ihtiyaç kalmamıştı. Ancak radyo iletişimi de Güneş’in davranışına göre değişkenlik göstermek zorundaydı. Marconi ve çağdaşları o sırada bilmiyordu ama, atmosferin üst sınırındaki iyonosfer katmanı radyo dalgalarının aktarılması için kilit rol oynar ve bu katman manyetik fırtınalara çok kolay tepki verir.

İyonosfer, atomlarından kopmuş elektronlar ve geride bıraktıkları pozitif yüklü iyonlardan oluşur. Bu elektronların kopmasının sebebi Güneş’ten gelen yüksek enerjili ışınlardır. O bölgede atmosferin yoğunluğunun çok düşük olması sebebiyle kopan elektronlar ile iyonlar kolayca buluşup birleşemezler. Böylece, pozitif ve negatif yüklü parçacıkların karışımı olan bir plazma katmanı oluşur. Yeryüzünden gelen bir radyo dalgası bu plazma katmanına çarptığında kısmen uzaya geçip kaybolur gider, kısmen de bir aynadan yansır gibi yeryüzüne döner. Bu yansıtma sayesinde, yeryüzünün eğriliği yüzünden doğrudan sinyal alamayacak noktalar arasında iletişim kurulabilir.

Düşük frekanslı radyo dalgaları (sarı) iyonosferde fazla ilerlemeden geri yansıtılırlar. Yüksek frekanslı dalgalar ise (kırmızı) geri yansımadan önce iyonosfer içinde daha çok ilerlerler. Bu dalgalar yeryüzünde daha uzak mesafeler arasında iletişim sağlarlar, ama iyonosferin kalınlığı değişirse uzaya kaçıp kaybolabilirler. (NASA)

İyonosfer yardımsever olduğu kadar kaprislidir de. Hangi dalga boyundaki sinyallerin kayıpsız yansıyacağı, giden sinyalin yeryüzünün neresine denk düşeceği gibi kritik parametreler iyonosferin gündelik özelliklerine bağlıdır. Güneş aktivitesine bağlı olarak, iyonosferin kalınlığı artıp azalabilir, yerden yüksekliği değişebilir. Bu değişken özellikler yüzünden radyo sinyali hedeften uzağa düşebilir, iyonosfer tarafından emilebilir, veya yerel plazma kabarcıkları tarafından dağıtılabilir.

Radyo iletişiminin Güneş aktivitesiyle aksadığının keşfedilmesi çok vakit almadı. Marconi 1928’de, radyo sinyallerinin zayıflamasının büyük Güneş lekeleri ve kutup ışıkları gözlenen zamanlara denk düştüğüne dikkat çekti. Bu zayıflama uzun dalgalı sinyallerden çok kısa dalgayı etkiliyordu. 1938 Ocak ayında (o zamanki Güneş döngüsünün en aktif döneminde) gerçekleşen bir manyetik fırtına Atlantik’in iki yakası arasındaki kısa dalga iletişimini bozdu. İletişim ancak uzun dalga radyoyla kısmen sağlanabildi.

Bugün radyo kulelerine eskisi kadar bağımlı değiliz, fakat uzaydaki iletişim uydularından aldığımız radyo sinyalleri iyonosferden geçmek zorunda oldukları için, uzay durumundaki oynamalarla bozulmaları mümkün.

Elektrik şebekeleri, boru hatları

24 Mart 1940 günü, manyetik fırtınaların başka bir yıkıcı etkisi kendini gösterdi. ABD’nin kuzeyinde ve Kanada’da pek çok şebeke arızası ortaya çıktı. Kanada’nın Ontario bölgesinde on trafo bankı birden arıza yaptı. Uzay durumunun elektrik şebekesini etkilemesine dair bilinen ilk örnek bu fırtınadır.

Kanada’nın elektriği 1989’daki bir manyetosfer fırtınasında yine vuruldu. Quebec eyaletinin elektrik şebekesinde bazı trafolar patladı, bazıları ise aşırı yükten korunmak için otomatik olarak kendilerini kapadılar. Bölgede yaşayan altı milyon insan dokuz saat boyunca elektriksiz kaldı.

Quebec’deki bir elektrik transformatörünün 1989 manyetik fırtınasında gördüğü zarar.

Şimdikinden bir önceki güneş döngüsünün zirvesinde, 2003 Ekim ayı sonu ve Kasım ayı başında, “Cadılar Bayramı fırtınası” diye bilinen bir manyetik fırtına koptu. Bu fırtına ABD’nin kuzeydoğu bölgeleri ile İskandinav ülkelerinde şebeke arızalarına ve geniş kapsamlı elektrik kesintilerine yol açtı. O kadar şiddetli bir fırtınaydı ki, ABD’nin Teksas ve Florida gibi güney eyaletlerinde bile kutup ışıkları görülmesine sebep oldu.

Elektrik hatlarının arıza yapmasının sebebi, “yerde indüklenmiş akım” (ground-induced current) olarak adlandırılan bir etkinin uzun kablolarda şiddetli doğru akımlar yaratması ve trafolara aşırı yük bindirmesidir. Bu etkiyi temel fizik deneylerinde de görebiliriz: Bir telin yakınında bir mıknatısı hareket ettirirsek değişken bir manyetik alan yaratmış oluruz. Bu değişken alan tel üzerinde bir akım oluşmasına sebep olur. Bu etki Faraday yasası olarak bilinir. Benzer şekilde, yanyana duran iki telden birinden değişken bir akım geçirmek de diğerinde bir akım oluşmasına sebep olacaktır, çünkü birinci telin içinden geçen akım manyetik bir alan yaratır.

Bir manyetosfer fırtınası bu basit deneyi gezegen ölçülerine taşır: Dünya çevresindeki manyetik alanın hızla değişmesi sonucunda iyonosferde binlerce ampere varan şiddetli akımlar oluşur. Bu akımlar tarafından yaratılan manyetik alanlar, yeryüzündeki iletkenlerde (denizler, yeraltı suları, veya elektrik kabloları) elektrik akımları yaratırlar.

Genel olarak, yeryüzünde kilometrelerce uzanan metallerin hepsi manyetik fırtınalardan etkilenebilir. Sadece telefon ve elektrik hatları değil, petrol boru hatları da tehlike altındadır: Şiddetli akımların oluşması kimyasal korozyonu hızlandırarak boruların aşınmasına sebep olabilir, ayrıca boruların takip edildiği elektronik sistemlerin bozulmasına yol açabilirler.

Bu etkiler bugün iyi anlaşılmış durumda. Manyetik kutba yakın bölgelerdeki elektrik şebekelerinde ve boru hatlarında şiddetli güneş fırtınalarının yaratacağı elektromanyetik etkilere karşı rutin olarak önlemler alınıyor. Yine de, özellikle elektrik şebekelerinin gideren artan karmaşıklığı, sonuçların öngörülmesini zorlaştırıyor. 1859’daki Carrington olayının benzeri bir fırtına tekrar patlarsa, bütün tedbirlere rağmen ne olacağını kestirmek güç. Lloyd’s sigorta şirketi, bu ölçekte bir olayın sadece Kuzey Amerika’da yaratacağı ekonomik zararın 600 milyar dolar ile 2,6 trilyon dolar arasında olacağını tahmin ediyor.

Manyetik sapmalar

Dünya’ya ulaşan büyük bir plazma bulutu, Güneş’e bakan taraftaki manyetik alanı sıkıştırır ve manyetosferin sınırını yeryüzüne yaklaştırır. Böyle bir darbenin yarattığı zincirleme süreçler Dünya çevresinde çeşitli akım sistemleri oluşturur, bunlar da manyetik alanın şiddetini ve yönünü değiştirir. Bu değişim geçicidir, fakat saatler boyunca sürebilir, ve manyetik ölçümlere bağlı olarak çalışan cihazlarda tehlike yaratabilir.

Bazı uyduların, kesintisiz iletişim için Dünya’nın hep aynı noktası üstünde, yani jeosenkron (yersabit) yörüngede bulunmaları gerekir. Dünya merkezinden yaklaşık 42,000 km mesafede bulunan bu yörüngeyi takip eden uyduların bazıları, doğrultularını Dünya’nın manyetik alanına göre düzenlerler. Bu yüzden çevrelerindeki manyetik alanda çok büyük değişiklikler olmaması gerekir. Ancak, yeterince şiddetli bir güneş patlamasının fışkırttığı bir plazma bulutu manyetosferi o kadar sıkıştırabilir ki, jeosenkron yörüngedeki bir uydu kendini manyetosferin dışında kalmış bulabilir. Böyle bir uydu, güneş rüzgarının Dünya’nınkinden çok farklı olan manyetik alanına göre kendini yönlendirmeye çalışabilir, ve tamamen yanlış yöne bakar hale gelebilir.

Manyetik fırtınaların yarattığı sapmaların sadece uzayda değil, yeryüzündeki bazı faaliyetlerde de hesaba katılması gerekir. Sözgelişi, petrol arama çalışmalarında manyetik alan ölçümleri önemli bir rol oynar. Sondaj için tünel kazılırken, doğru yönde ilerlediğinden emin olmak için delme sırasında manyetik alan düzenli olarak ölçülür, böylece tüneldeki sapmalar hemen düzeltilebilir. Çoğu yerde bu işlem sorunsuz olsa da, Kuzey Denizi gibi yüksek enlemlerde, Güneş’in aktif olduğu dönemde şiddetli manyetik fırtınaların yarattığı oynamalar önemli hatalara yol açıyor. Bu bölgelerde fırtınanın yarattığı ek manyetik alanı hesaba katmanın, tünel doğrultusunda yapılan hataları %20 oranında azalttığı görülmüş.

Uydu arızaları

Kaynak: Wikimedia Commons

Teknolojimiz yeryüzü kadar gökyüzüne de yayılmış durumda. Dünya’ya çeşitli uzaklıklarda yörüngeye oturmuş yüzlerce ticari, bilimsel veya askeri uydu her an milyonlarca insana haberleşme, veri toplama, yön bulma gibi hizmetler veriyorlar. Bu uydular uzay durumundan ve güneş aktivitesinden çeşitli şekillerde etkilenebilir, geçici veya kalıcı arızalar yapabilirler.

Bir güneş patlaması ve onu takip eden manyetosfer fırtınası, başka etkilerin yanı sıra, uyduların yüksek enerjili elektron ve protonlara maruz kalmasına da sebep olur. Bu artış iki şekilde olur: Birincisi, Güneş’teki patlamalar yüksek hızlı elektronlar ve protonların yayılmasına sebep olur. Bu parçacıklar çok hızlı oldukları için Dünya’nın manyetik alanı tarafından saptırılamaz ve bir mermi yağmuru gibi uydulara düşerler. İkinci olarak da, bir manyetosfer fırtınası sırasında, hızlı elektron ve protonlar manyetosferin uzak bölgelerinden, uydulara yakın olan radyasyon kuşaklarına aktarılır. Böylece uydu normaldekinden çok daha fazla parçacık bombardımanına maruz kalır. Bu bombardıman birkaç değişik türden hasara yol açabilir.

Bu hasarlardan bir tanesi, uydunun yüzeyinde elektrik yükü birikmesidir. Yüzeysel yük genellikle çok büyük bir sorun değildir; aşırıya kaçmadıkça elektronik cihazların çalışmasını etkilemez. Ama eğer uydunun dış kaplamasında, arasında elektriksel bağlantı olmayan birkaç ayrı parça varsa bunlar arasında farklı yüklenmeler olabilir. Yük fazla birikince de ara sıra kıvılcımlar çakabilir ve uydunun içindeki elektronik cihazlar zarar görebilir.

Yük uydunun sadece yüzeyinde değil, içindeki cihazlarda da birikebilir. Hızlı parçacıklar uydunun kabuğunda durdurulmadan içeriye geçebilir ve elektronik cihazlardaki yalıtkan kısımlarda (izolasyon, devre kartı, entegre kılıfı) durup kalabilir. Özellikle entegre devrelerin içinde zamanla biriken elektrik yükü çipin davranışını değiştirebilir, hatta fazla birikme sonucu çipin içinde küçük kıvılcımlar çakabilir, bunlar da mikroskopik yarıiletken devreleri bozabilir.

Entegre devreler içindeki biriken toplam yük, gelen parçacıkların yükünün toplamından çok daha fazla olabilir. Silikon malzemenin içine bir ok gibi dalan bir parçacık, taşıdığı elektrik yüküyle çevresindeki kristaldeki elektronları koparabilir. Yalıtkan malzeme içinde bu yüklerin tekrar birleşmesi zor olduğu için, biriken elektrik yükü de daha fazla olur. Yarıiletken devreyi oluşturan kristal yapı da bu darbeden az da olsa zarar görür. Mikroişlemciler gibi yüksek yoğunluklu devrelerde bu tür zararların birikmesi işlemcinin yanlış çalışmasına veya bozulmasına sebep olabilir.

Bazen çok yüksek enerjili elektron veya protonların da devrelere çarptığı olur. Bunlar kristalin içine gömülü kalmaz, deler geçerler, ancak silikon kristalin içinden geçerken atomları iyonlaştırarak arkalarında elektrik yüklü bir iz bırakabilirler. Bu iz, entegre devrenin ilgisiz kısımlarını birleştiren bir tel gibi, kısa devreye yol açabilir.

Mikroskopik bir transistörden hızla geçen bir iyon, arkasında başka iyonlar bırakır. Bu iyonlar da devredeki elektrik akışını bozarlar. (Windows to the Universe)

Yüksek enerjili parçacıkların daha incelikli bir etkisi de, dijital devrelerde “bit çevirmesi” yapmalarıdır. Parçacığın elektrik yükü nedeniyle uydunun bilgisayarında saklanan bitler bazen 0’dan 1’e, veya tersine, çevrilebilir. Bu durumda devrenin kendisi fiziksel zarar görmese de, sakladığı veriler bozulabilir, programındaki talimat anlaşılmaz hale gelebilir, veya özellikle bahtsızsanız tamamen farklı bir talimat haline gelebilir.

Uzay radyasyonunun uydular ve onların kullandığı elektronik cihazlar üzerindeki etkileri iyi biliniyor ve uzay mühendisleri uydu tasarımında bu riskleri göz önünde bulunduruyorlar. Zaten uyduların maruz kaldığı radyasyon sadece güneş fırtınalarından kaynaklanmıyor, galaksinin derinliklerinden gelen çok hızlı “kozmik ışın”lar da tehlike kaynağı. Hızlı parçacıkların uydulara yaptığı etkileri önceden kestirmek için geliştirilmiş bazı fizik simülasyon yazılımları mevcut. Bu yazılımlar sayesinde çeşitli sanal deneyler yapılabiliyor ve uydunun tasarımı simülasyon sonuçlarına göre düzeltilebiliyor. Ancak radyasyona karşı mükemmel şekilde korunmuş bir uzay aracı yapmak pratik değil. Uydu operatörlerinin uzay durumunu takip etmesi ve gözlenen anormal davranışın sebebini tahmin edebilmesi gerekli.

Güneş patlamalarının ve onları takip eden manyetik fırtınaların ilginç bir yan etkisi daha vardır: Üst atmosferi ısıtırlar. Bu ısınmanın sebebi, Güneş patlamasıyla yayılan X ve morötesi bandındaki ışınlar, ve manyetik fırtınanın üst atmosferde yarattığı elektrik akımlarıdır. Bu ısınma sonucu atmosfer hafifçe kabarır, daha yukarı seviyelere çıkar, ve Dünya’ya yakın yörüngelerde bulunan uyduların maruz kaldığı hava sürtünmesini artırır. Sürtünmeyle hız kaybeden uydu, yörüngesini düzeltecek roketlere sahip değilse bir sarmal çizerek birkaç yıl içinde yavaş yavaş yeryüzüne düşer. Bu düşmeyi engellemek için uyduyu düzenli olarak itiştirmek ve eski yörüngesine yerleştirmek gerekebilir.

Amerikan uzay istasyonu Skylab’ın düşmesinin sebebi tam olarak buydu. 1976’da başlayan Güneş döngüsündeki kuvvetli manyetik fırtınalar, Skylab’ın kabaran atmosferin artan sürtünmesiyle yörüngeden çıkmaya başlamasına sebep oldu. 1977’de farkedilen bu sorunu çözmek için, Skylab’ı uzay mekiği ile ittirerek eski yörüngesine yerleştirme planı yapıldı ama uzay mekiğinin zamanında bitirilemeyeceği anlaşılınca 1979’da mürettebat tahliye edildi ve Skylab düşmeye terkedildi.

Skylab, 1974 (NASA)

Yüzyıllar içinde Güneş ve uzay hakkında pek çok bilgi topladık. Özellikle son elli yılda, bu bilgiler daha da ayrıntılı ve kapsamlı hale geldi. Gözlemleri teoriyle birleştireren karmaşık matematiksel modeller kurduk. Bu modeller dikkatlice test edildiler, güvenilir sonuçlar verdikleri görüldü. Güneş’te görülen bir patlamanın etkilerinin Dünya’ya ne zaman ulaşacağı ve ne yapacağını isabetli şekilde kestirebiliyoruz.

Buna rağmen, Carrington olayı ölçeğinde bir fırtına gerçekleştiğinde neler olabileceğini tahmin etmek kolay değil. Ortaya çıkabilecek arızalar, bilgiye dayalı dikkatli mühendislik sayesinde sınırlı tutulabilir. En kötü durumda ise, teknolojimizin oluşturduğu karmaşık ağdaki zincirleme etki-tepkiler küçük arızaların çığ gibi büyüdüğü bir felakete yol açabilir. Yapabileceğimiz tek şey elimizden gelen en iyi tedbirleri alıp beklemek.

Kaynaklar

• Louis J. Lanzerotti, “Space Weather Effects on Technologies”. Space Weather, Geophysical Monograph 125, 2001.
• NOAA / Space Weather Prediction Center, “Electric Power Transmission”. Erişim: 30.11.2014
• “March 1989 Geomagnetic Storm: Quebec Blackout”, Wikipedia. Erişim: 30.11.2014
• Lloyd’s, “Solar Storm Risk to the North American Electric Grid”, 2013. Erişim: 30.11.2014
• S. J. Reay, W. Allen, O. Baillie, J. Bowe, E. Clarke, V. Lesur, S. Macmillan, “Space weather effects on drilling accuracy in the North Sea”. Ann. Geophys., 23, 3081-3088, 2005.
• NOAA / Space Weather Prediction Center Topic Paper, “Satellites and Space Weather”. Erişim: 30.11.2014
• “Radiation Can Damage Electronics“, Windows to the Universe. Erişim: 2.12.2014

Hepimiz her an şiddetli bir radyasyon bombardımanı altındayız. Her dakika binlerce atomaltı parçacık korkunç bir hızla vücudumuzu delip geçiyor. Bu “modern hayatın laneti” değil, doğadan uzak kaldığımız için başımıza gelen bir bela da değil. Şehirlerden uzaklaşıp, elektriksiz bir dağ köyüne yerleşseniz bile kurtulamazsınız bu saldırıdan — şiddeti artabilir bile. Çünkü bu radyasyon tamamen doğal!

Korkulacak bir şey yok ama. Çevremizdeki doğal radyasyon her zaman evrim sürecinin bir parçasıydı; hayat en başından beri onun verdiği zararı tamir etmeye adapte olarak gelişti. Doğal radyasyonun birkaç kaynağı var: Yeryüzündeki radyoaktif elementler, soluduğumuz havadaki radyoaktif elementler ve kozmik ışınlar. Yazımızın konusu bu son kaynağın yarattığı etkiler ve bunlardan faydalanma imkanları.

Kozmik ışınlar ve müon yağmurları

Uzay boşluğu der geçeriz, ama uzay tamamen boş değildir. Sert ve tehlikeli bir ortamdır. Güneş patlamalarının fışkırttığı elektron ve protonlardan başka, “kozmik ışınlar” tabir edilen, uzayın derinliklerinden gelen, çok yüksek enerjiye sahip parçacıklar doldurur uzayı. “Işın” kelimesi ışığı çağrıştırsa da, kozmik ışınlar elektromanyetik ışıma değildir. Yüzde doksan oranında proton, yüzde dokuz oranında alfa parçacığı (helyum çekirdeği), yüzde bir oranında ise elektronlardan ve helyumdan ağır atomların çekirdeklerinden oluşur.

Kozmik ışınlar birkaç milyar elektron-volt gibi, parçacıklar için olağanüstü yüksek sayılabilecek enerjilere sahiptir. (Karşılaştırma için, havadaki moleküllerin enerjisi 0.04 elektron-volt, tüplü TVlerdeki elektronların enerjisi 20 000 elektron-volt, radyoaktif çekirdeklerin bozunmasından çıkan bir alfa parçacığının enerjisi ise birkaç milyon elektron-volttur). Uzayın derinliklerindeki plazma bulutları içinde hızlandırılan parçacıklar, sürtünmeyle karşılaşmadıkları için enerjilerinden birşey kaybetmeden uzay boşluğunda ilerlerler. Dünya’ya denk gelenler atmosferin üst kısımlarındaki moleküllerle çarpışır. Bu çarpışmalar sonucu, atom çekirdekleri arasındaki reaksiyonlar yeni ve garip parçacıklar oluşturur.

Atmosferdeki bir atoma çarpan kozmik ışın protonunun ürettiği parçacık yağmuru. (LANL)

Kozmik ışınların atmosfer atomlarına çarpmasının ilk ürünü, pion adı verilen parçacıklardır. Bunlar üç türdür, pozitif yüklü, negatif yüklü, ve yüksüz. Üç tür de çok kısa ömürlüdür. Yüklü olanlar saniyenin yüz milyonda birinden daha kısa sürede bozunarak iki ayrı parçacığa, müona ve müon nötrinosuna dönüşürler. Yüksüz pion ise önce iki gamma ışını fotonuna bozunur, onlar ise birer elektron ve pozitron doğurur. Bütün bu parçacıklar bir yağmur gibi yeryüzüne doğru düşerler.

Elektronları tanıyoruz; atomların temel bileşenlerinden. Pozitron da yabancı değil, elektronun antiparçacığı, pozitif yüklü elektron diyebiliriz. Nötrino da temel bir parçacık, ama maddeyle neredeyse hiç etkileşime girmediği için dünyanın bir tarafından girip öbür tarafından çıkar, hesaba katmaya gerek bile yok.

Buradaki asıl konumuz olan müonlar 1937’de kozmik ışın araştırmaları sırasında keşfedildiler. Manyetik alan içindeki sapmaları ölçüldüğünde elektrik yüklerinin elektron ile aynı miktarda olduğu, ama kütlelerinin elektrondan iki yüz kat daha fazla olduğu, protonun ise dokuzda biri olduğu anlaşıldı.

Müonlar, elektronlar gibi temel parçacıklardandır, yani bilindiği kadarıyla içlerinde onları oluşturan başka yapı taşları yoktur (proton ve nötronlar temel parçacık değildir, üçer kuarktan oluşurlar). Ancak, elektronların aksine, müonlar istikrarsız parçacıklardır. Ortalama ömürleri sadece 2.2 mikrosaniyedir (saniyenin milyonda biri). Bu istikrarsızlık yüzünden, ve yeni müonlar üretmek için çok yüksek enerji gerektiğinden, gündelik hayatımızın kimyasında rolleri yoktur.

Kısa ömürlerine bakarsak, müonları yeryüzünde tespit edebiliyor olmamız bile ilk bakışta şaşırtıcıdır. Saniyenin milyonda ikisi kadar bir süre yaşayan bir parçacığın, atmosferin üst kısımlarından yeryüzüne, 100 kilometre aşağıdaki deniz seviyesine inmeye vakti olmamalıdır. Yeterince hızlı olmadıkları için değil; bilakis enerjik kozmik ışınların ürettiği müonlar çok hızlıdırlar, neredeyse ışık hızında yol alırlar. Ama ışık hızında bile gitseler kısacık ömürleri, beş altı yüz metre mesafe katetmelerine zar zor yetecektir.

Burada bir çelişki yok elbette, sadece özel görelilik etkilerini hesaba katmadık. Işık hızına yakın giden bir cisim için zaman, bize göre daha yavaş işler. Bu sayede müonun ömrü bizim için uzar ve parçacığın yeryüzüne ulaşana kadar bozunmadan kalması mümkün olur. Müon açısından bir ömür uzaması sözkonusu değildir elbette, ama müonun “penceresinden” bakıldığında yeryüzüne kadar olan mesafe, Lorentz sıkışması sayesinde, parçacığın kısacık ömründe bile katedebileceği kadar daralmıştır. Nitekim müonların yeryüzünde tespit edilebiliyor olması, özel görelilik teorisinin deneysel ispatlarından biri olarak kabul edilir.

Piramitlerin sırları

Kozmik ışınların yarattığı müonların yeryüzüne yağışı, bir sağnaktan ziyade bir ahmakıslatan gibidir. Bir santimetrekareye ortalama olarak dakikada bir müon düşer; yani eliniz kadar bir alana düzenli olarak saniyede bir veya iki müon çarpmaktadır.

Müonlar elektrik yüklüdürler, bu yüzden, bir atom çekirdeğinin yakınından geçerken hissettikleri elektrik kuvveti yollarını saptırabilir. Çok hızlı oldukları için bu sapma pek fazla olmaz, ama yoğun bir maddenin içinden geçiyorlarsa arka arkaya sapmalarla zigzaglı bir yol izleyebilir, fazla ileri gidemeden bozunup yokolabilirler.

Luis Walter Alvarez (1911-1988) (Wikimedia Commons)

Luis Alvarez (1911-1988), bilimsel kariyerini parçacık dedektörlerini mükemmelleştirmeye adamış ve yaptığı yeni keşiflerin şerefine 1968’de Nobel fizik ödülü almış bir deneysel parçacık fizikçisi idi. Çok girişken bir zekâya sahipti ve fizik bilgisini disiplinlerarası problemlere uygulamayı severdi. Sözgelişi, Kennedy suikastini kaydeden Zapruder filminin fotoanalizini yapmış, sanılanın aksine ters yönden gelen bir kurşun olmaksızın da başın öne savrulabileceğini deneylerle göstermişti. Jeolog olan oğluyla beraber 1980’lerde yaptığı çalışmada dinozorların yokoluşunun sebebinin bir meteor olduğu hipotezini ortaya atmış ve ayrıntılı delillerle desteklemişti.

Alvarez 1960’larda, Mısır piramitlerinin içinde gizli odalar bulunup bulunmadığını tespit etmek için parçacık dedektörleri kullanmayı düşündü. Fikir basitti ve hastanede röntgen çektirmeyle aynı prensibe dayanıyordu: Göğün her yönünden üstümüze yağan müonlar, piramit duvarları gibi yoğun bir madde tarafından kısmen engellenebilirler. Duvarlar ne kadar kalınsa, engellenen parçacık sayısı o kadar fazla olacaktır. Piramidin içine konacak bir dedektörü çeşitli yönlere çevirerek müon sayılarını ölçersek ve bazı yönlerden beklenenden daha fazla müon geldiğini görürsek, o yönde yekpare kaya yerine bir boşluk olduğunu tahmin edebiliriz.

Kefren piramidi (Wikimedia Commons)

1967’de Alvarez, Amerikalı ve Mısırlı fizikçiler ve arkeologlarla işbirliği yaparak Kefren Piramidi’nin (Keops’dan sonra ikinci büyük piramit) içine bir müon dedektörü yerleştirdi. Deney çabucak bitirilemezdi, çünkü gerekli miktarda müon sayımı yapılabilmesi için düzeneğin aylar boyunca yerinde bırakılması gerekiyordu. Dedektörlerin bozulması gibi teknik sorunlar aşılsa da, tam deneye başlamışken Mısır ve İsrail arasında Altı Gün Savaşı patlak verdi, Mısır ve ABD arasında diplomatik ilişkiler kesildi ve Alvarez ile arkadaşları ülkelerine dönmek zorunda kaldılar. Neyse ki aylar sonra siyasi ortam kısmen normalleşti de geri dönüp deneyi devam ettirebildiler.

Bu ilginç hikaye bir film senaryosuna dönüştürülseydi, fizikçi Alvarez kağıt üzerindeki analizlere bakarak arkeologlara nereyi kazmaları gerektiğini söyler, arkeologlar önce ona dudak büker, ama sonra tam gösterilen yerde bir keşif yapılınca heyecana kapılırlar, fizikçi ise sakin bir tebessümle “şaşıracak ne var, biliyordum zaten” diye hava atarak yürür giderdi. Ama gerçekte böyle olmadı. Piramitte herhangi bir boşluk bulunamadı (veya Alvarez’in ifadesiyle “hayır, piramitte bir boşluk olmadığı bulundu”). Ancak bu deney müon geçişi tomografisi (muon transmission tomography) yönteminin başarıyla uygulandığı ilk örnek olarak kayda geçti. Fizikçi-arkeologlar, daha gelişkin dedektörler kullanarak aynı yöntemle Aztek ve Maya piramitlerinin röntgenini çekmeye devam ediyorlar.

Yanardağlardan Fukuşima’ya

Müonların en kullanışlı özelliği, yüksek enerjileri sayesinde çok kalın kaya tabakalarının içinden fazla kayıp vermeden geçebilmeleri. Böylelikle piramitlerden çok daha büyük yapıların, sözgelişi yanardağların iç yapısını da inceleme imkânı sağlıyorlar.

Aktif bir yanardağ püskürmeye hazırlanırken içindeki magma dağın içinde krater ağzına doğru yükselir. Bu yükselmeyi takip edebilirsek, patlamanın ne kadar yakın olduğunu tahmin etmek ve ona göre tahliye gibi tedbirler almak mümkün olur. Ama haliyle bu iş pek kolay değil, çünkü magma seviyesini görmek için yanardağın içine açılan bir pencere yok. Müonlar burada da imdada yetişiyor.

Piramitleri incelerken Luis Alvarez müon dedektörünü piramidin içine yerleştirmişti ama, bariz sebeplerle yanardağlarda böyle bir imkân yok. O yüzden dedektör yanardağın eteğine yerleştirilir ve neredeyse yatay şekilde yönlendirilir. Böylece ufka yakın yönden gelen müonlar dağı delip geçerek dedektöre ulaşacak ve sayılacaklardır. Yoğun magma dağın içinde yükselmişse dedektöre düşen müon sayısı azalır, böylelikle lav sütununun yüksekliği tahmin edilebilir.

Yanardağ yamacındaki müon dedektörü. İleri (“forward”) ve geri (“backward”) yönden gelen müon sayıları karşılaştırılarak oranlama yapılıyor.

Bu yöntem ilk olarak Tokyo Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirildi ve 2007’de Japonya’daki Asama yanardağının tepesini görüntülemek için kullanıldı. Bu başarının ardından aynı yöntemle Fransa’nın Puy de Dome, Guadaloupe adasındaki La Soufriere, İtalya’da Etna ve Vezüv dağlarının iç yapısı da görüntülenebildi.

Japonya’da Usu yanardağının Şova-Şinzan lav kubbesinin fotoğrafı ve tomografiyle elde edilen ortalama yoğunluk görüntüsü.

Müon tomografisinin nükleer santral güvenliği için de kullanılabileceği öngörülüyor. 2011’de bir tsunami sonucu tahrip olan Fukuşima Daiçi nükleer santralinin temizlenmesi hâlâ devam etmekte. Bu zahmetli işin en zor meselelerden biri, çekirdekteki erimiş radyoaktif maddenin sıvılaştıktan sonra nerede toplandığını belirlemek. Radyoaktivite çok yüksek seviyede olduğu için içeri girip bakmak mümkün değil; içeri bir robot bile gönderilemiyor çünkü açılacak bir kapıdan dışarıya radyasyon sızması tehlikesi var.

Fukuşima’da içeriye girmeden radyoaktif maddenin nerede olduğunu belirlemek için müon tomografisi tekniği imdada yetişiyor. ABD’nin en önemli araştırma laboratuarlarından biri olan Los Alamos National Laboratory (LANL), Toshiba şirketi ile işbirliği yaparak nükleer santrallerde kullanılabilecek bir müon dedektörü hazırlamakta. Böyle bir dedektörle ağır atomlardan oluşan radyoaktif maddenin nerelerde toplandığını tespit etmek mümkün olacak.

Reaktörün iki yanındaki dedektör plakaları ile müon saçılımı takip edilip radyoaktif maddenin yeri belirlenebilir (LANL)

Çalışan bir nükleer santralde yapılan denemenin sonucu başarılı. Ancak net bir görüntü için haftalarca beklemek gerekebiliyor. (LANL)

Bu dedektörün reaktör güvenliğinin yanı sıra, milli güvenlik alanında da önemli uygulamaları var.

Nükleer kaçakçılığı önlemek

ABD’nin Los Alamos laboratuarında, müon tomografisi üzerine çalışan bir araştırma grubu mevcut. Bu grup, büyük bir madde yığını içindeki küçük bir ağır metal öbeğini bulmak amacıyla müon tomografisini kullanmanın yollarını araştırıyor. Fukuşima’daki cihaz bu araştırmanın ürünü. Ama bu grubun öncelikli amacı milli güvenlik.

Sınır güvenliğindeki en büyük kâbus, bomba yapımında kullanılabilecek nükleer yakıtın gizlice içeri sokulması veya dışarı kaçırılmasıdır. Her ne kadar sınırlarda arama yapılıyor, kargolar çeşitli cihazla taranıyorsa da, kaçakçılar bu yöntemlere karşı tedbir almayı bilirler. Bir kamyon veya konteyner içinde büyükçe miktarda radyoaktif madde kaçırmak isteyenler, tespitini zorlaştırmak için görüntülemeyi engelleyecek metal cisimlerin arasına saklarlar. Kaçırılan madde, yaydığı nötron veya gamma ışınlarının tespit edilememesi için bir kurşun kutu içine konmuş olabilir.

Müon tomografisi bu soruna iyi bir çözüm sağlar. Her şeyden önce müonlar çok yüksek enerjilidir ve taranacak yükün derinine nüfuz edebilirler, kargodaki diğer malzeme onları engellemez. (3 milyar elektron-volt enerjili tipik bir müon, iki metre kalınlıkta yekpare kurşunun içinden geçebilir) İkincisi, müonlar doğal radyasyonun bir parçası olarak çevremizdeler. Böylece hem tarama sırasında çevredeki insanlar için fazladan sağlık riski yaratmazlar, hem de tarayıcı cihazların güç ihtiyacı az olur. Üçüncü avantajları da, izledikleri yolun içinden geçtikleri malzemenin atom ağırlığına hassas şekilde bağlı olmasıdır, böylece özellikle ağır radyoaktif atomları tespit etmekte kullanılabilirler.

Elektrik yüklü olan müonlar, atom çekirdeklerinin yakınından geçerken protonların elektrik kuvveti ile hafifçe saparlar. Çok hızlı oldukları için bu sapma çok azdır, ama maddenin içinden geçerken tekrar tekrar sapmalar birikir ve küçük de olsa algılanabilir bir açıya ulaşır (bir-iki derece kadar). Uranyum, plütonyum gibi ağır atomlarda daha fazla proton bulunduğu için, bu malzemeler müonların beklenenden fazla sapmasına yol açarlar.

Müon saçılma tomografisinin prensibi basitçe budur. Müonların beklenenden fazla saptığı görülürse, kargonun içinde ağır elementlerden oluşan bir cisim olduğundan şüphe edilebilir. O zaman istenirse taşınan malzeme elle teftiş edilebilir.

Radyoaktif malzeme saklayan bir kamyonun müon tomografisinin simülasyonu

Saçılma tomografisi için gereken dedektör sistemi, geçiş tomografisinde kullanılana göre daha karmaşıktır. İncelenecek hacmin altı yüzünde ayrı ayrı parçacık dedektörleri bulunmalı, ve her yüzde ikişer dedektör plakası olmalıdır.

Yukarıdan aşağıya hızla inen bir müon, önce üstteki iki plakanın birincisinden geçer ve geçişi sırasında dedektörün malzemesi içinde iyonlaşmaya sebep olur. Bu iyonlaşma sayesinde, dedektörün elektronik aksamı belli bir pikselden bir müon geçtiğini tespit edebilir. Müon çok enerjik olduğu için aldırmadan yoluna devam eder ve üstteki ikinci plakadan geçer. İki plakadaki geçiş noktaları arasındaki fark, müonun gidiş yönünü belirlememizi sağlar.

Yoluna devam eden müon, bir mermi gibi malzemenin içinden geçip alttaki plakalara ulaşır ve aynı işlem orada tekrarlanır. Girişteki ve çıkıştaki yönler arasındaki açı farkına bakılır, ve matematiksel bağıntılar kullanılarak, bu miktardaki bir sapma sağlayacak malzemenin ne olduğu anlaşılabilir.

Ağır malzemeden sapan müonlar (Dorigo)

Dedektör plakaları ve aralarındaki bir kamyon (LANL)

Bu prensip basittir ama pratikte pek çok zorluk barındırır. Her şeyden önce, bu küçük sapmayı algılayabilmek için dedektörlerin çözünürlükleri yüksek olmalıdır, yani pikseller mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Bu yüzden, yüksek çözünürlük sağlayabilen yeni yarıiletken dedektörler tercih ediliyor.

Müonların yeryüzüne pek bol bol düşmemesi de başka bir sorun. Sınır kapısındaki kamyonu taramak için pek fazla vaktiniz yok, birkaç dakikada işi bitirebilmeniz lâzım, yoksa kuyrukların sonu gelmez. Birkaç dakikada kamyon yüzeyine düşen az sayıda müonun sağladığı bilgiyi mümkün olduğunca verimli kullanabilmek için karmaşık algoritmalar geliştirilmesi gerekiyor. İşin arka tarafında ciddi bir hesaplama yükü var.

Bütün bu zorluklar henüz tamamen aşılamadığı için, üzerinde on yıldan fazla zamandan beri çalışılmasına rağmen, kitlesel olarak üretilen bir müon tomografi cihazı henüz yok. Ancak Los Alamos laboratuarında ve İtalya’daki nükleer fizik araştırma enstitüsü INFN bünyesinde geliştirilmiş ve başarıyla kullanılan prototipler mevcut.

INFN’nin LNL laboratuarında müon tomografi tarayıcı (INFN)

INFN’de kurşun bloklarla yazılmış bir şekil, müon tomografisiyle görüntülenebiliyor. (INFN CMT)

Ticarileştiği zaman bir milyon dolar gibi bir fiyat etiketi bulunacak bu cihaza birçok ülkenin nükleer güvenlik için ihtiyacı olacak. Henüz teknolojiye ve üretime dayalı sorunlar mevcut olsa da, bu sorunların çözülmesinin ardından pek çok gümrük kontrol noktasında kullanılacağı kesin. Türkiye’nin de sorunlu coğrafyasında nükleer güvenlik kontrollerinin sıkı tutulması şart. Deneysel parçacık fiziği alanında tecrübeli pek çok uzmanımızla bu konuya yatırım yaparak kendi müon dedektörlerimizi geliştirmemiz pekâlâ mümkün.

Kaynaklar

• Wikipedia, Muon Tomography. http://en.wikipedia.org/wiki/Muon_tomography Erişim: 30.1.2015
• Haley Bridger, Secrets of the Pyramids. Symmetry Magazine, Mart/Nisan 2008. http://www.symmetrymagazine.org/article/marchapril-2008/secrets-of-the-pyramids
• Charles G. Wohl, Scientist as detective: Luis Alvarez and the pyramid burial chambers, the JFK assassination, and the end of the dinosaurs . Am. J. Phys. 75, 968 (2007) http://dx.doi.org/10.1119/1.2772290
• Lesparre vd., Geophysical muon imaging: feasibility and limits. Geophys. J. Int. (2010) 183, 1348–1361 doi: 10.1111/j.1365-246X.2010.04790.x http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-246X.2010.04790.x/abstract
• Paolo Strolin, The secret life of volcanoes: using muon radiography. Science In School http://www.scienceinschool.org/2013/issue27/muons
• Probing Fukushima with cosmic rays should speed cleanup. Phys.Org, 18 Haziran 2014. http://phys.org/news/2014-06-probing-fukushima-cosmic-rays-cleanup.html
• Brian Fishbine, Muon Radiography: Detecting Nuclear Contraband. Los Alamos Research Quarterly, Bahar 2003. http://www.lanl.gov/quarterly/q_spring03/muon_text.shtml
• Konstantin N. Borozdin vd., Surveillance: Radiographic imaging with cosmic-ray muons. Nature 422, 277 (20 March 2003) http://www.nature.com/nature/journal/v422/n6929/full/422277a.html
• Tommaso Dorigo, Muon Tomography: Who Is Leading The Research? http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/muon_tomography_who_leading_research
• INFN, Cosmic Muon Tomography Project. http://mutomweb.pd.infn.it:5210/ (erişim: 31.1.2015)

İntihal konusunda, okumuşlarımızın hemen hemen hepsinin kafasının karışık olduğunu söyleyebilirim. Eğitim sistemimiz araştırma yapma ve öğrendiklerini yazılı şekilde ifade etme becerisine boş vermiş olduğu için, üniversite bitirme ödevi hazırlayan öğrenciler bile çeşitli yerlerden kestikleri metinleri yalapşap (çoğunlukla anlamsızca) yapıştırarak iyi bir iş yaptıklarını sanabiliyorlar. Bu konudaki bilgisizlik akademik kariyer sırasında bile devam edebiliyor, örnekler pek çok, hem ben yazdım hem başkaları.

İntihalin çeşitleri ve dereceleri var. Bazısı çok kabadır; birisinin yazdığı eseri (makale, kitap, vs.) olduğu gibi (veya önemsiz kelime değişiklikleriyle) kopyalayıp, kendi ismiyle yayınlamak. Hiç bir emek vermeden veya fikir üretmeden sahiplenmek.

Bazen işin bir kısmı orijinaldir de, bir kısmı (mesela literatür taraması veya yöntem tarifi) başkasından olduğu gibi alınmıştır. Bu da, şüphesiz, hırsızlıktır. Mal hırsızlığında olduğu gibi fikir hırsızlığında da, sadece kısmen çalmış olmak suçu ortadan kaldırmaz.

İntihal tanımı, bundan daha gevşek derecelerde de geçerliliğini koruyor. Bir çalışmanın kelimeleri kes-yapıştırla aynen aktarılmasa bile, kurgusu, örgüsü, yapısı taklit edildiyse bu yine intihaldir. Kelimeleri az değiştirerek yazmak (“paraphrasing”) intihaldir. Kendi çalışmanızı kopyalamanız bile intihaldir.

Atıf yapmak, referans vermek konusunda da bazı yanlış anlamalar var. Bir çalışmayı atıf yapmadan kopyalamak intihaldir, fakat atıf yapmak da intihali ortadan kaldırmaya yetmeyebilir. İntihal “başkasının ifadelerini, fikirlerini ve çalışmalarını kendisininmiş gibi göstermek” olarak tanımlanır. O zaman, referans vermiş olsanız bile, yazının hangi kısımlarının alıntı olduğunu açıkça (sözgelişi tırnak içine alarak) göstermiyorsanız, intihal suçu işliyor olursunuz.

“İncelikli intihal” diyebileceğimiz bu son tip intihal, araştırma etiğine saygı göstermeye çalışanlarda bile çok sık görülür. Sebebi, intihalin pek çok kez “başkasının çalışmasını, atıf yapmadan kullanmak” diye eksik şekilde tanımlanmasında yatıyor olabilir. Bu tanımdan, “atıf yaptıktan sonra istediğim gibi kopyalayabilirim” fikri çıkar, ki tamamen yanlış. Öylesine bir atıf yapıp geçmek de yetmez, okuyucu hangi cümlenin atıf yapılan yazara ait olduğunu anlayabilmelidir. Bu ayrım açıkça gösterilmemişse, okuyucu doğal olarak bütün ifadelerin yazara ait olduğunu varsayar. Böylece yazar, isteyerek veya istemeyerek, başkasının cümlelerinin kendisine ait olduğu izlenimini yaratır.

Bu girizgâhın ışığında, yayın yönetmeni sıfatıyla, bir Açık Bilim yazısından alıntı yapan başka bir yazıda intihal yapılıp yapılmadığını tartışmak istiyorum.

Dr. Işıl Arıcan’ın yazdığı “Radyum Kızları” başlıklı yazı Açık Bilim’de 3 Aralık 2014 tarihinde yayınlandı. 22 Şubat 2015’de de Doç. Dr. Emre Gürcanlı İleri Haber sitesinde “Fosforlu saatler, yitip giden yaşamlar, şirket suçları ve… Radyum Kızları” başlıklı bir yazı yayınladı. Dr. Gürcanlı, Işıl’ın yazısındaki konuları biraz daha ayrıntı ekleyerek işliyor, olaya iş güvenliği açısından bakarak başka örnek vakalar da aktarıyor.

Buraya kadar mesele yok, her Açık Bilim yazarı gibi Işıl da aktardığı bilgilerin kullanılmasından memnuniyet duyar. Nitekim Açık Bilim yazıları “Creative Commons Atıf-Gayriticari-Türetilemez” lisansı altında açıkça paylaşıma ve aslını korumak suretiyle kopyalamaya açıktır. Ancak Dr. Gürcanlı, orijinal yazıya referans vermiş olsa da alıntıları açıkça göstermediği için, bilerek veya bilmeyerek, “incelikli intihal” yapmış oldu. Ayrıntıyla açıklayayım.

(1)  Dr. Gürcanlı “Açık Bilim internet sitesinde yine aynı başlığı taşıyan çok güzel bir yazı var oradan özetle alıyorum ve o yazıyı da okumanızı tavsiye ediyorum” diyor. Teşekkür ediyoruz, fakat burada ne Işıl’ın adı geçiyor, ne de yazının başlığı. Kullanım şartlarımızda referansların nasıl verilmesi gerektiği yazıyor, ve bu gayet yetersiz bir referans. Yazıya bağlantı bile verilmemiş, oysa bloglarda ve haber portallarında atıf yapılan yere bağlantı koymak teamüldendir, gayet kolaydır, ve yapmamak nezaketsizlik addedilir.

(2) Yukarıdaki cümleden sonradan gelen üç paragraf Açık Bilim yazısından aynen kopyalanmış, ancak tırnak içine alınmamış. Okurun “özetle alınan” kısmın nerede başlayıp bittiğini, hangi cümlelerin yazara ait olduğunu anlaması imkânsız.

(3) Bu kısmın ardından, parantez içinde Açık Bilim yazısının URL’si (link metni) var, ama bu tıklanabilir bir link değil.

(4) Ardından gelen kısımda Işıl’ın paragrafı yeniden yazılmış. Üstelik bir fizik hatası da var, “zayıf titreşimli bir ışık”tan bahsediliyor. Atomların titreşimleri ile onların ürettiği ışığın titreşimini karıştırmış. Işık zayıf olmasına zayıf, ama titreşmiyor.

Işıl Arıcan:

Emre Gürcanlı:

(5) Yazının devamında, yine Açık Bilim’den bu sefer referanssız olarak iki koca paragraf kopyalanmış, hatta italik vurgu bile aynen alınmış.

ve

(6) Bu tür “incelikli intihal”ler sadece Açık Bilim’den değil, TIFO isimli İngilizce bir kaynaktan da yapılmış, cümleler alıntı oldukları açıkça belli edilmeden birebir çevrilmiş.

Daven Hiskey:

Emre Gürcanlı:

ve ardından yine

Daven Hiskey:

Emre Gürcanlı:

(7) Paragrafların ardından İngilizce yazının URL’si verilmiş, ama tıklanabilir değil. (Bu da TIFO’nun kullanım şartlarını ihlal ediyor, çünkü site geri bağlantı yapılmasını istiyor.) Ne yazarın adı belli, ne yazının adı, ne de nerede yayınladığı. Kaldı ki tam referans verilmesi bile yetersiz kalır. Bu referansla ne yapıldı? Temel bilgi alındı da cümleleri yazar mı kurdu, yoksa birebir alıntı mı yapıldı, yapıldıysa nerede başlayıp bitiyor? Okurun mevcut metinden bunları açıkça anlayabilmesi imkânsız.

Yazının geri kalanını incelemedim, ama bu kadarı da yazıda “incelikli intihal” sorunu olduğunu göstermeye yetiyor. Dr. Gürcanlı Twitter yazışmalarında böyle bir niyeti olmadığını, bir akademisyen olarak bu konuda çok dikkatli olduğunu söyledi. Samimiyetine inanmakla beraber, dünyada geçerli olan atıf ve intihal kriterleri hakkındaki bilgisini tazelemesi gerektiğini düşünüyorum.

Peki ne yapsaydı? Çok basit: Birebir alıntıladığı yerleri (Türkçe veya İngilizce), yazarın adını açıkça zikrederek tırnak içinde göstermeliydi. Nitekim Doç. Dr. Gürcanlı bunu bilmiyor değil, çünkü U. Akbulut’tan yaptığı alıntıyı tam da bu şekilde, akademik kurallara mükemmelen uyarak düzenlemiş. Aynı nezaketi, akademik disiplinle popüler bilim yazıları üreten Açık Bilim’den esirgememiş olmasını dilerdik.

Geçen hafta, bir Açık Bilim yazısının Dr. Emre Gürcanlı tarafından yazılan bir yazıda alıntılanmasındaki uygunsuzluk üzerine bir yazı kaleme almıştım. Dr. Gürcanlı bu yazıma cevaben kendi bakış açısını İleri Haber sitesindeki köşesinde “Zorunlu ve Can Sıkıcı Bir Yanıt Yazısı” başlığıyla sundu.

Dr. Gürcanlı’ya cevabı için teşekkür ederim. Yazısı, olayın öncesinde sosyal medyada yapılan tartışmaları da kayda geçirme açısından faydalı oldu. Ben, konunun özüyle ilgili olmadığı için bu tartışmalara değinmemeyi tercih etmiştim.

Dr. Gürcanlı’nın cevap yazısındaki ilk ve en önemli noktalardan biri, benim bu konudaki ilk yazımın sosyal medyada paylaşılması sırasındaki ifadelerin yanlışlığı ve şiddeti. Bu konuda kendisinden özür diliyorum. Bu hassas konularda daha nötr başlıklarla paylaşım yapılmalıdır. Dağınık bir grup olmamızdan dolayı iletişimimiz yavaş olduğundan yazının Facebook ve Twitter’da nasıl sunulduğunu başta görmedim. Ama bu bir mazeret değil, baştan kontrol etmeliydim, hatta sosyal medya başlıklarını kendim bizzat hazırlamalıydım.

Dr. Gürcanlı, sosyal medya tartışmalarından veya Radikal ve Evrensel’in eksik aktarımından bahsetmememi eleştiriyor. Bu konulara girmememin sebebi, bu tür gereksiz ayrıntılara takılmak yerine işin özüne odaklanmak, doğrudan kendisinin yazısını referans almak istediğimdendir. Kaldı ki Dr. Gürcanlı da, cevap yazısının başında tartışmanın kendi yazısının orijinali üzerinden yürümesi gerektiğini söylemiş. Ben de aynen öyle yaptım.

Ancak, yazının içinde Radikal ve Evrensel gazetelerinin adı geçmezken sosyal medya tanıtımında anılmaları yanlış olmuştur. Buna dikkat etmemiz gerekirdi, hatalıyız.

Dr. Gürcanlı’nın idealist amaçlarla, gönüllülük esasıyla yazdığı yazıların çok kıymetli katkılar yaptığından şüphem yok. Açık Bilim de tamamiyle gönüllüler tarafından hazırlanan bir site olduğu için motivasyonunu ve duygularını gayet iyi anlayabiliyorum. Ancak, yazılarına bir bilimsel makale muamelesi yapılmaması gerektiğine dair itirazını konuyla ilgisiz buluyorum.

Bir yazının “bilimsel makale” olmaması, uygun şekilde alıntı yapma mecburiyetini ortadan kaldırmaz. Alıntı yapma kuralları her türlü yazı için aynıdır. Popüler bilim makalesi, köşe yazısı, bitirme ödevi, hatta lise kompozisyonunda başkasının sözlerini kendisininmiş gibi aktarmak intihal kabul edilir. ABD ve Avrupa’da öğrenciler, bilimsel makale olmayan yazılar yazarken de alıntıları net şekilde göstermediklerinde çok ciddi disiplin cezalarıyla karşı karşıya kalırlar. Benzer şeyler yapan köşe yazarlarının ve bilim yazarlarının kariyerlerinin büyük darbe aldığı durumlar vardır. İnsanların okulda nasıl kopya çektiklerini gülerek anlattıkları Türkiye’de yayıncılık geleneği böyle şeyleri pek umursamasa da, suimisal emsal olmaz.

İlk yazımda, kopyalanmış kısımları gösterdikten sonra “Yazının geri kalanını incelemedim” yazmıştım. Dr. Gürcanlı bunun üzerine “Neden incelemediniz?” diye soruyor. Çünkü ben yazının yüzde kaç alıntı olduğunu tespite çalışmıyorum. Benim amacım Açık Bilim’den kopyalama yapılmış mı yapılmamış mı anlamak. Yazısının tamamını elbette ki dikkatlice okudum. Ancak, “radyum kızları”yla ilişkili olmayan kısımları kaynaklarla karşılaştırarak birebir alıntılar olup olmadığını tespite çalışmadım. İncelememekle kastım budur. Kopyalanmış kısımları açıkça gördükten sonra, yazının geri kalanı tamamen orijinal olsa bile birşey değişmez ki.

“Bu kadarı da yazıda sorun olduğunu gösteriyor” derken kastettiğim tam olarak buydu. Buradan “gerisini siz düşünün” gibi bir anlam çıkmaz. Masumiyet karinesi gereğince, delil gösteremediğim yerde ithamda bulunamam.

Dr. Gürcanlı “Işıl hanımın ismi yazılmadan doğrudan yazı referans gösterilmiştir” diyor. Hayır, orijinal yazıdaki cümlesi şudur: “Açık Bilim internet sitesinde yine aynı başlığı taşıyan çok güzel bir yazı var”. Burada yazı referans gösterilmemektedir; kullanım şartlarımıza da aykırıdır, referans usulüne de.

Dr. Gürcanlı, alıntı yapılan kısmın “… o yazıyı da okumanızı tavsiye ediyorum” cümlesiyle başlayıp yazının adresine kadar gittiğini, dolayısıyla açık ve net olduğunu iddia ediyor. Bu abes bir savunma. Böyle bir alıntılama tarzı yoktur, hiç bir dilbilgisi rehberinde görülmez. Kendisi için net olabilir, ama önemli olan okuyucular için net olmasıdır. Kaldı ki kendisi bu alıntı tarzını tutarlı şekilde kullanmamıştır da; aşağıda açıklayacağım.

Linkin tıklanabilir olup olmaması meselesi Dr. Gürcanlı’nın değil site editörünün kontrolünde olabilir. Ancak bu talep saçma değildir, geçerli sebepleri vardır. Birincisi, siteye “backlink” göndermek, nerede alıntılandığının takibini sağlamak. İkincisi, okuyucuya kolaylık sağlamak, metni kopyalayıp adres çubuğuna yapıştırma zorunluluğundan kurtarmak. Hyperlink fikri tam da budur; elektronik belgeler daktiloda yazılmış belgelerden bu açıdan farklıdır.

Dr. Gürcanlı’nın yazısının kaynakça kısmında tıklanabilir linkin bulunması konuyla ilgili değildir. Elbette bulunacak. Ben metnin içindeki linkten bahsediyorum.

Dr. Gürcanlı Işıl Arıcan’ın yazısının içinde de tıklanabilir link bulunmadığını söylemiş. Işıl’ın yazısında birebir alıntılar yok. O, kaynaklarını yazının sonuna topluca koymayı tercih etmiş. Dr. Gürcanlı ise kaynak ve linkleri yazısının içine koymayı tercih ettiğine göre gereğini doğru şekilde yapmalıdır.

(Yeri gelmişken, Işıl Arıcan’ın yazısındaki referanslarda yazar adının bulunmamasının önemli bir eksiklik olduğu doğrudur. Bundan sonra bu konuda daha dikkatli olacağız.)

Link metninin tıklanabilir olması tali bir meseledir, lüzumsuz yere öne çıkarılmış. Talebim basittir: Yazarın adının geçtiği bir cümlenin ardından tırnak içinde veya uygun HTML elemanları içinde başı sonu açıkça belirtilmiş bir alıntı. Alıntının sonunda link verilmiş verilmemiş önemli değil. Alıntı açıkça gösterildikten sonra kaynaklarda bir kere listelenmesi yeterlidir.

Işıl Arıcan’ın bir paragrafının birebir kopyalanmasa da değiştirerek (paraphrase ederek) yazıldığını söylemiştim. Dr. Gürcanlı bunu inkâr ediyor, kaynaklardan kendi çevirdiğini söylüyor. İki paragrafın karşılaştırılarak okunması değiştirilerek yazıldığını görmeye yetiyor.

Işıl Arıcan:

Emre Gürcanlı:

Işıl Arıcan o paragrafı birkaç kaynaktan ve bilgi birikiminden yararlanarak özgün şekilde yazmıştır. Dr. Gürcanlı’nın yazısında aynen ortaya çıkması aynı kaynağı çevirmiş olmalarıyla açıklanamaz. Paraphrase ederken konuyu bilmediği için yanlış ifade kullanması intihal iddiasını çürütmez, çünkü değiştirerek yazmak, yazının kurgusunu kopyalamak da intihaldir.

Dr. Gürcanlı’nın sonraki itirazları da, maalesef, intihal konusunda ciddi bilgi eksiği olduğunu gösteriyor: “Burada iki paragraf ifadesi yanlıştır, bir paragraf alınmış ve orada açıkçası referans yazılması (ve tırnak) gözden kaçmıştır, yukarıda söylediklerimi yineliyorum. ANCAK ikinci paragrafın kopyalanması iddiası kabul edilemez, çünkü bizzat kaynağından da incelenmiş ve Işıl hanımın yazısındaki bir yanlışlık düzeltilmiştir. Zira yazıda davanın sonuçlandığı belirtilmektedir. Ama benim yazımda davanın uzadığından dolayı sonuçlanmadığı mahkeme dışı arabuluculuk yoluyla çözüme kavuşturulduğu düzeltmesi yapılmaktadır (benimki hatalıysa isteyen ayrıntılı bir şekilde düzeltebilir).”

İki yerine bir paragraf kopyalanmış olsa bile ne değişirdi anlayamadım. Zaten bir değil iki paragraf alınmıştır: “Bulguların yayınlanmasının ardından…” ile başlayan paragraf bütünüyle Açık Bilim’den kopyadır. Onun ardından gelen ve “Radyum kızlarının …” diye başlayan paragrafın yarısı Today I Found Out (TIFO) sitesindeki Daven Hiskey imzalı yazıdan birebir çeviri ile kopyalanmış, ikinci yarısı ise Açık Bilim’den. Kopyalanmış kısımları yazıdaki sırasıyla karşılaştırmalı olarak gösterirsek:

Işıl Arıcan:

Emre Gürcanlı:

Daven Hiskey (TIFO):

Emre Gürcanlı:

Işıl Arıcan:

Emre Gürcanlı:

Daven Hiskey (TIFO):

Emre Gürcanlı:

“Referans yazılması ve tırnak gözden kaçmıştır.” Dr. Gürcanlı, intihalcilerin standart bahanelerinden birini kullanmış. Buna ne söylenebilir bilmiyorum, alıntının işaretlenmesi nasıl gözden kaçabilir anlayabilmiş değilim. Başka yerde olup bir burada bulunmasa anlarım da, yazının hiç bir yerinde tırnak içinde alıntı yok ki.

Eski bir intihal vakasını hatırladım, yakalanan intihalci “ben referans vermiştim de yayınevine giderken dosyadan düşmüş” diye savunmuştu kendini.

Açık Bilim paragrafındaki italik cümlenin bile aynen kopyalanmasına dair bir yorum yazılmamış. Oysa bu da özensizce kopyalamanın izlerinden biri.

Dr. Gürcanlı, intihal iddiasının kabul edilemeyeceğini söylüyor, çünkü kaynakları bizzat incelemiş. İntihalin tanımını pek anlamamış. Kaynağa baksın bakmasın, başkasının cümlelerini kendisininmiş gibi sunmak intihaldir. Bir küçük düzeltme yapmış olması, kopyalamayı ortadan kaldırmaz.

TIFO’dan yapılan alıntılara gelelim. TIFO’ya bir tek yerde link var, ve bu oradan yapılan bir alıntının sonunda. Bunun geçersiz bir alıntılama yöntemi olduğunu söylemiştim. Ancak Dr. Gürcanlı, bu tarza bile tutarlı şekilde uymuyor. Açık Bilim’den kopyaladığı kısımların arasındaki TIFO alıntısının sonunda böyle bir işaretleme yok. Alıntının nerede başladığı da, Dr. Gürcanlı’nın kendine özgü alıntı tarzında bile net değil. (“Gözden kaçmış” olabilir.)

TIFO alıntısını ve Dr. Gürcanlı’nın yazısını karşılaştırarak, birebir çeviriyle intihal yapıldığı hemen görülebilir. Küçük değişiklikler intihali ortadan kaldırmaz, çünkü bir metnin yapısını kopyalamak da intihaldir. Bu konuda bilimsel makale / bilimsel olmayan makale ayrımı yoktur.

Bir yazıda elbette birçok alıntı yapılabilir, hatta alıntıları birleştirerek özgün bir mesaja sahip yazılar bile üretilebilir. Burada önemli olan, hangi cümlelerin yazara ait, hangilerinin başkalarına ait olduğunu açıkça göstermektir.

Özetlersek, Dr. Gürcanlı yazısını aceleyle ve dikkatsizce hazırlamış, kes-yapıştır yapmış, ve intihal işlemiştir. Yazdığı cevap yazısı, intihale dair bilgi ve hassasiyet eksikliğini gösteriyor. Olgun bir entelektüel geleneğe sahip toplumlarda “ama bu bilimsel makale değil”, “gözden kaçmış” gibi savunmalar intihali affettirmez, ve bu tavra kesinlikle müsamaha gösterilmez.

İntihal sadece bir yazıyı olduğu gibi yapıştırıp üzerine kendi adını koymak değildir. Bir spektrumdur aslında, çeşitli biçimler alır. Bu tartışmada bu farklı biçimlere dikkat çekebildiysek ve azalmalarına katkıda bulunabildiysek ne mutlu.