Jump to content
haci

CANLILIĞIN FİZİĞİ

Recommended Posts

Evrenin ortaya çıkış senaryolarının hepsinde ana tema enerjinin maddeye dönüşmesidir. Fizikle açıklanamayan yaratılış teorileri bilimsel olarak kabul edilmezler. Bu bağlamda fizik yegane somut bilimdir.

Evrenin ortaya çıkışını açıklayan fiziğin dışında yaratılışı fizikle paylaşan ve aynı öneme sahip başka bir bilim dalı yoktur. Kimya fiziğin bir alt dalıdır. İkisi birlikte bütün somut bilimlerin temelini oluştururlar.

Canlıların davranışları ile ilgilenen biyoloji, fizik ve kimyadan bağımsız bir bilim dalı değildir.

Yalnız canlılara özgü yasalar yoktur.

Çünkü canlılık madde-enerji ilişkilerinin ilginç bir manifestasyonundan başka bir şey değildir.

Bu ilişkiler de fizik ve kimyanın ilgi alanına girerler.

Her canlı varlık yalnız maddeden ibaret bir kütleden oluşmuştur.

Bu kütle çevresi ile madde ve enerji alış verişi yaparak varlığını sürdürür.

Bu alış verişi denetleyen yasalar bildiğimiz fizik yasalarıdır.

Onlardan bazılarının canlıların yaşamını denetlemede önemli olması canlıların farklı fizik ve kimya yasalarına tabi oldukları anlamına gelmez.

Fizik yasaları evrenin her yerinde ve her türlü koşullar altında aynıdırlar.

Onlara tabi maddeden oluşan canlıların farklı yasalar izlemesi için bir neden yoktur.

Şimdiye kadar fizik yasaları dışında, fizikötesi veya fiziküstü gibi yasalar gösterilememişlerdir.

Bize ne kadar garip gelirlerse gelsinler, evrende karşılaşılan her gözlem, her süreç ve her fenomeni fizikle açıklamak mümkündür. Canlılık onlardan biridir.

Bu durumda diyebiliriz ki canlılığın fizik ve kimya ile açıklanması zoruluğu vardır.

Çünkü canlılık başlangıcı fizikle açıklanan bir evrende, diğer fiziksel varlıklarla birlikte ortaya çıkan bir olgudur.

Maddenin bir araya gelmesi süreci geniş bir yelpaze oluşturur.

Canlı varlıklar cansız varlıkların devamıdır.

Canlının ne olduğundan çok, ne yaptığı önemlidir.

Aynı elementlerden oluşan iki maddeden canlı olanının cansızdan tek farkı davranışlarıdır.

Arada başka fark yoktur. Bu gözlemi şöyle de açıklayabiliriz:

Ölen ve artık yaşamayan bir canlıda ne kadar madde varsa, onun bir eşi olan ama ölmeyen diğer bir canlıda da aynı miktarda madde vardır. Aradaki tek fark yaşayan ve ölen canlının davranışlarındadır.

Her canlı cansız elementlerden oluşmuştur. Canlılarda mevcut elementlerin tümünü aynı oranlarda bir araya getirerek bir canlı yaratmak mümkün değildir.

Bu gözlem bizi ilk canlı ortaya çıkmadan önceki bir zaman ve mekana götürmektedir.

O zaman ve mekanda aynı fizik yasaları egemendi.

Fizik yasaları zaman ve mekandan bağımsızdırlar.

O halde ilk canlının ortaya çıkmasından önce, ilerde canlı varlıkların çıkacağı, bazı ilkel kimyasal tepkileşmelerin varlığına gereksinim vardır. Bu kimyasal tepkileşmeler zamanla karmaşıklaşmışlar ve bir süre sonra ilk canlının tohumlarını atmışlardır.

Bu süreçte önemli olan hangi elementlerin nasıl bir araya geldikleri olduğu kadar, onların bir araya gelme sırasıdır da.

Aslında bu sıra her şeydir. Evrende mevcut düzenden ve canlıların ortaya çıkmasından bu sıra sorumludur.

Evren neden böyle bir sırayı izlemiştir?

Bu sıradan sorumlu fizik yasaları var mıdır?

Varlarsa nelerdir?

Hangi fizik yasaları evrendeki düzenden ve sıradan sorumludur?

Canlıların varlığından ve yaşamından sorumlu fizik yasaları, cansız maddenin davranışlarını nasıl denetlemektedir?

Canlılar cansız maddenin uyduğu fizik yasalarına nasıl uymaktadırlar?

Fizik yasaları kendilerini canlı ve cansız varlıklarda farklı olarak mı manifest etmektedirler?

Bu bağlamda canlı ile cansız arasında mevcut farklar nelerdir?

Bu başlık altında bu soruları ve bunlarla ilgili diğer soruları yanıtlayacağız.

Başlığı kesintiye uğramaması ve dağılmaması için şimdilik kilitliyorum. İlerde tartışmaya açacağım.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Başlığa aşağıdaki argümanı kullanarak itiraz edebilirsiniz.

Canlılar yalnız cansız maddeden oluştuklarına ve canlı ve cansız varlıklar aynı fizik yasalarına tabi olduklarına göre, canlılığın fiziği gibi bir başlığı açmanın ne gibi bir nedeni olabilir? Canlılar dahil, evrende mevcut herşey madde-enerji ilişkileri ile ilgili ise, canlı ve cansız varlıkların fiziği de aynı olmak zorundadır. Bu başlık canlılığın fiziğinin cansız varlıkların fiziğinden ayrı bir fizik türü olduğu izlenimi uyandırmaktadır. Canlılığa özgü fizik yasaları yoktur. O halde canlılığın fiziği deyimi yanlıştır. Fizik yasaları canlı cansız her türlü madde için aynıdır.

Böyle bir başlığı açmamın nedeni bilimi olumsuz olarak etkileyen bazı efsanelerin, yanlış, eksik ve kusurlu yorumların ve inanların varlığıdır.

Canlıların fizik yasalarından farklı bir takım biyolojik yasalara tabi oldukları inancı sanıldığından çok daha yaygındır.

Bu yanlış görüşle mücadele etmenin zamanı gelmiştir.

Biyoloji ve tıp bazı ilginç yanlışlarla kirletilmişlerdir.

Fizik yasalarının canlı ve cansızlarda farklı olmadığını ciddiye almamak, hatta olduklarını düşünmek, bazı biyolojik süreçlerin doğasını doğru yorumlamada önemli hatalara neden olmaktadır.

Bu başlığı açmamızın temel nedeni aslında, bir çeliski gibi dursa da, böyle bir başlığa gereksinim olmadığını vurgulamaktır.

Başlık canlıların da fizik yasalarına tabii olduğunu hatırlatmakta ve o yasaları tartışma sürecine dahil etmektedir.

Canlılığı ilgilendiren fizik yasalarının canlı-cansız bütün evreni denetleyen fizik yasaları ile aynı olması, doğanın ilginç esprilerinden biridir.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Geçen yüzyılın başlarına kadar bilime hakim olan görüşü şu şekilde özetleyebiliriz:

Madem maddenin davranış biçimleri son derece zengin bir repertuvara sahiptir, o halde bazı davranış biçimlerinin diğerlerinden farklı ve özgün olması beklenmelidir. Canlılık onlardan biridir. Canlılık o kadar ilginç, olağanüstü ve ender karşilaşilan bir olgudur ki, kendisi ile ilgili bir takım yasaları izlemesi ve maddenin diğer davranış biçimlerinden kesin olarak ayrılan niteliklere sahip olması kaçınılmazdır. Canlılık maddenin özgün ve son derece spesifik bir davranış veya davranışlar biçimi olmak zorundadır.

Canlılığın maddenin davranışlarının son derece özel bir şekli olduğu inancı o kadar yaygın, derin ve yerleşmiştir ki, henüz bu görüşten kurtulmak mümkün olamamıştır. Günümüzde bile canlılığın evrende, maddenin belki de yalnız dünyada mevcut bir dizi koşullardan yararlanarak ortaya çıkan bir davranış biçimi olduğuna inananlar vardır. Ama bilim son yıllarda canlılığın evrende yaygın bir süreç olduğunu da dikkate almaktadır. Canlılık belki de sanıldığından daha yaygın bir fenomendir.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

UZAY KİMYASI

Uzay kimyasına değinmeden önce kısaca bazı terimlere açıklık getirelim.

Kimya nedir? Maddenin yapısını ve o yapıdaki değişiklikleri inceleyen bilim dalıdır.

Biyokimya nedir? Organik moleküller ve canlıların kimyası ile ilgilenen bir bilim dalıdır.

Madde nedir? Uzayda yer tutan ve kütlesi olan her şey maddedir.

Kütle nedir? Bir objenin ihtiva ettiği maddenin miktar ölçüsüdür.

Atom nedir? Kimyasal elementlerin en küçük birimidir.

Element nedir? Aynı zamanda atom olarak da bilinen ve kimyasal tepkileşmelerle daha küçük diğer maddelere ayrılamayan maddedir. Doğal olarak oluşmuş 92 element vardır. Bunlardan 25'i yaşam için esasdır. Canlı maddelerin yüzde 96'sı, karbon, oksijen, hidrojen ve azottan oluşmuştur. Geride kalan yüzde 4'ü ise kalsyum, fosfor, potasyum, sülfür, sodyum, klor ve mağnezyum oluşturur. Tabii bu arada şu eser elementler de vardır. Boron, krom, kobalt, bakır, flor, iyot, demir, manganez, molibden, selenyum, silikon, vanadyum ve çinko.

Atomaltı parçacıklar nelerdir? Üç atomaltı parçacık vardır.

Proton: Pozitif elektrik yüklü parçacıktır. Nötronlarla birlikte atom çekirdeginde yer alır.

Nötron: Elektrik yükü olmayan ve protonlarla birlikte atomun çekirdeginde yer alan parçacıktır.

Proton ve nötron atomun çekirdeğinde yer alır.

Elektron: Negatif elektrik yüklü, kütlesi protonun kütlesinin yaklaşik ikibinde biri kadar olan bir parçacıktır. Atom çekirdeginin etrafında, kabuk denen orbitallerde yer alır.

Evrende, yıldızlar arasındaki uzayda, mevcut poliatomik kimyasal moleküllerin çogu genellile C, H, N ve O’den ibarettir. Galaksimiz olan Saman Yolu’na (Milky Way) kısa bir göz atalım. Galakside mevcut kütlenin yüzde 90’ını sayıları 10^11 kadar olan yıldızlar oluşturmuştur. Geride kalan yüzde 10, gaz (çoğunlukla Hidrojen) ve toz bulutlarından ibarettir. Bu gaz bulutlarının içinde koyu ve karanlık renkli olan yıldızlar arası bulutlarda bazı moleküllerin varlığı dikkati çekmistir.

Sıcak bulutlarda kozmik UV (ultraviole, mor ötesi) radyasyonu yoğun olduğu için oluşan moleküller hemen parçalanırlar. Buna photodissociation denir. Fotonlar tarafından parçalanma yani. Bu etkiden dolayı bu moleküller birkaç çifte atomlu küçük moleküler yapılara dönüşmüşlerdir.

Koyu ve yoğun bulutların merkezinde ise durum farklıdır. Kozmik gazlar ve tozlar UV radyasyonunu kısmen önledikleri için, bazı kararlı moleküllerin sentez edildiği koşulların oluşmasını sağlarlar. Buralarda sentez edilen kararlı moleküllerden bazıları şunlardır.

H2 , CO, HNC, C3N ve NH3

Tabii kararsız mokelüller de oluşur. Onlar da şunlardır.

HCO+, HN2+, HC2, HNC, C3N ve C4H

Ortamda mevcut UV, X ışınları ve diğer kozmik ışınlardan dolayı termodinamik bir dengenin oluşması, dolayısıyla CH4 (metan) ve H2O(su) gibi hidrojenden zengin moleküllerin ortaya çıkması mümkün değildir. Ancak koyu, yoğun ve daha soğuk bulutlarda kararlı moleküller, yani H2, CO, H2CO, HCN ve NH3 gibi moleküller, kararsız poliatomik (çok atomlu) moleküllerle birlikte ortaya çıkabilir.

Daha da koyu ve siyah buluttan oluşan yörelerde koşullar kararlı moleküllerin birleşerek kompleks moleküller oluşturması için uygundur. Etil alkol ve eter bu koşullarda ortaya çıkan kararlı organik moleküllerdir.

Yıldızlar arası uzayda dünyadaki organik moleküllerin öncüsü olan moleküllerin, yani hidrojen siyanid, formaldehid ve siyanoasetilen'in oluşması için koşullar uygundur.

Hidrojen siyanid amino asitlerin ve nükleik bazların öncüsüdür.

Formaldehid şekerlerin öncüsüdür.

Siyanoasetilen ise organik maddelerin ortaya çıkmasında rolü olan kondenzasyon ajanıdır.

Genç dünyanın, uzayın sonsuz boşluğunda bol miktarda ortaya çıkan bu organik moleküllerden çok zengin olduğu tahmin edilmektedir. Herşeyden önce bunlar evrensel moleküllerdir. Yani evrenin her yerinde vardırlar. Aydan getirilen tozlarda ve meteor taşlarında bu moleküllere ve amino asitlere rastlanmıştır. Bu gözlemler dünyanın, yaşamın çıktığı tek gezegen olmayabileceğini telkin etmektedir.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Canlı olma durumu son derece kompleksdir ama, canlılık bir yerden başlamak zorundadır. Bu başlangıc için canlı terimi uygun değildir ama, bazı kuantum mekanik süreçlerin canlılık için uygun olması gerekmektedir. Elementler arasındaki bağlar bu gereksinimden yalnız biridir. Evrende mevcut canlı-cansız her türlü madde varlığını bazı kimyasal bağlara borçludur. Onlara kısaca değinelim.

1.Kovalen bağlar. İki atom arasında bir çift elektronu paylaşmakla oluşan kuvvetli bağlardır.

2. İyonik Bağlar. Elektrostatik bağlar olarak da bilinirler. Negatif ve pozitif yüklü atom ve moleküller arasındaki bağlardır. Örneğin pozitif yüklü bazik amino asitlerle (lysine, arginine, histidine) negatif yük taşiyan asidik amino asitleri (glutamic acid ve aspartic acid) arasındaki bağlardır. Buna benzer sayısız pozitif ve negatif yüklü biyolojik moleküller vardır. Sofra tuzu (NaCl) güzel bir iyonik bağ örnegidir.

Sodyum’un atom numarası 11 dir. Yani çekirdekte 11 proton, orbitallerde 11 elektron vardır. İlk 2 elektron birinci orbitali doldurur. İkinci orbitalde 8 elektron yer almıştır. 11’inci elektron ise üçüncü orbitali tek başına işgal etmiştir. Bu haliyle sodyum çok reaktif bir elementtir. Dış elektronunu vermeyi yeğler ama yine de neon gibi inert bir element olamaz. Çünkü çekirdekdeki 11’inci proton, 11'inci elektronun kopmasına direnir. Ona daha büyük bir kuvvetle sarılır.

Klor atomunda ise 17 proton ve 17 elektron vardır. Üçüncü yörüngede 7 elektron yer almıştır. Buraya bir elektron daha kabul edebilir. O zaman orbitalin elektron gereksinimi tamamlanacaktır.

Sodyum bir elektron vermeye, klor ise bir elektron almaya eğilimlidir. Bu iki element bir araya gelince tuz ortaya çıkar. Tabii bu molekül bunun için bir fiyat ödemek zorundadır. Sodyum atomu bir elektron verdiği için yükü pozitif olacaktır. Bir elektron kazanan klor ise negatif yüklü olacaktır. Sodyum iyonları ile klor iyonlarını bir arada kristal bir yapı şeklinde tutan bir elektrik gücü vardır. Buna iyonik bağ denir. NaCl (sodyum klorür) tek başina H2 (Hidrojen) veya CH4 (metan) gibi bağımsız bir molekül değildir. Birbirlerine elektrostatik bağlarla tutunan iyonlardan oluşmuştur.

3.Hidrojen bağları. Bunda tek elektronunu paylaşan hidrojen atomu verici (donör) grubunu, oksijen veya azot atomu ise alıcı grubunu oluştururlar. Güçlü bir bağdır. H2O bu şekilde ortaya çıkar. En yaygın bileşik ve canlılık için en temel bir moleküldür.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Canlılar için özel biyolojik kanunlar var mdır?

Biyolojik yasalar birinci ve ikinci termodinamik yasalarının dışında yer alamazlar. Yani biyolojik sistemlerin kendi spesifik yasaları yoktur. Canlı varlıklarla termodinamik yasalar arasındaki ilişki, cansız varlıklarla termodinamik ilişkiler arasındaki ilişkilerden farklı değildir. Canlı olma durumunu termodinamik yasaları da dikkate alarak değerlendirmek zorunluğu vardır.

Cansız madde ile birlikte bütün fizik yasalarına harfiyen uyan canlı varlıkların kökeni cansız maddeler midir?

Başka ne olabilir? Canlılık, maddenin oldukça geniş bir yelpaze oluşturan davanış biçimleri repertuarında yer alan davranışlardan biridir.

Doğa kendisi ile ilgili anıların çoğunu bilgi olarak kaydeden fiziksel bir yapıya sahiptir. Onları kaydedecek eli, kolu ve aklı yoktur belki ama, Big Bang’den beri geçerli, anılarını saklamada yararlandığı bazı kurallara ve onlara boyun eğen koşullara sahiptir. Onlara sadık kalarak, geride bıraktığı hemen her anını büyük bir özenle saklayarak, onları yakından incelemek isteyen akıllı yaratıklara bilgi şeklinde ifşa edebilmektedir. Evrenin biz insanlardan uymamızı istediği tek koşul, kendi tasarımladığı oyunu, onun kuralları çerçevesi dışına çıkmadan oynamamızdır. Buna biz bilimsellik diyoruz. Doğanın doğasını inceleyen insan aslında kendi doğasını ve geçmişini de incelemektedir. Doğa ile ilgili her şey aynı zamanda insanın kendisi ve geçmişi ile de yakından ilgilidir. İnsan yalnız akıllı bir yaratık değildir. Aynı zamanda doğanın bilincidir de. Evren, ortaya çıkışının 14’üncü milyar yılında insanı yaratarak, onda bilince kavuşmuştur. Yalnız kendisini farketmekle kalmamıştır, evren. Aynı zamanda kendisini yakından tanımaya ve büyük bir özenle biriktirip sakladığı anılarını yakından inceleyerek, insanı yaratana kadar hakkında hiçbir şey bilmediği kendi geçmişini de, ögrenmeye başlamıştır.

Canlı varlıkları yakından incelediğimiz zaman onların en azından fiziksel yapılarının ve görünüşlerinin cansız varlıklardan farklı olduğunu gözlemliyoruz.Bu durumda canlı varlıklarla cansızlar arasında makro düzeyde bazı farkların olması gerekiyor. Canlılığı bu kritere dayanarak incelersek karşılaşacağımız tablo, canlılar arasındaki farkların, canlılarla cansızlar arasındaki farklardan daha fazla olduğu şeklinde olacaktır. Bu da bize açıkça canlı olma durumunda tablonun çok renkli olduğunu göstermektedir. Cansızlarda maddelerin bir araya gelmesinden oluşan tablo canlılardaki kadar renkli ve çesitli değildir. O kadar çok ve çesitli canlı türü vardır ki, aralarındaki ilişkileri bilmek, hatta tahmin etmek bile, mümkün olmayabilir. Canlı varlıklar hiç bir zaman tek başlarına varlıklarını sürdürmezler. Her seferinde birden fazla tür bir araya gelerek bir koloni oluşturur ve birlikte varlıklarını sürdürürler.Onların aralarındaki ilişki için biz simbiyoz diyoruz. Simbiyotik ilişkilerde türler karşılıklı olarak birbirlerinden yararlanırlar ve birbirlerine gereksinim gösterirler.Biri olmazsa, diğeri de olmaz. Biri ölürse, diğeri de ölür.

Canlılarla ilgili büyük manzara bize onların gerçek doğası hakkında hemen hiç bilgi vermez. Hatta bizi yanıltır.Canlılığın maddenin özgün ve spesifik davranış biçimlerinden birinin ürünü olmamasına rağmen, ortaya çıkan canlı varlıkların davranışının ve görünüşünün son derece zengin bir repertuvar oluşturması bize bir çelişki gibi gelmektedir. Maddenin uyduğu bütün yasalara harfiyen uymalarına rağmen, ortaya çıktıktan sonra canlı varlıklar, farklı davranış örnekleri sergilemektedirler. Bu da onların farklı yasalara tabi oldukları yanlış izlenimini uyandırmaktadır.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Elementler birbirlerini nasıl tanırlar?

Elementler birbirlerini dış yörüngelerinde yer alan elektronlar aracılığı ile tanırlar. İlişki kurmaları için önce birbirlerini tanımaları gerekmektedir. Her elementte çekirdek çevresinde yer alan elektronların sayısı bellidir. Elektronların yer aldığı yörüngeler için orbital terimi kullanılmaktadır. Ama biz burada orbital ve yörüngeyi eşanlamlı olarak kullanacağız.

Her yörüngede ancak belli sayıda elektron yer alabilir. Örnegin ilk orbitalde 2 elektron yer alabilir. Orada üçüncüsüne yer yoktur. İkinci orbitalde 8 elektrona yer vardır. Element ağırlaşip, elektron sayısı arttıkça elektronlar daha üst yörüngeleri işgal etmeye başlarlar. İşte bu bağlamda elektron açığı kavramı önem kazanmaktadır. Eğer en üst yörüngede elektron açığı varsa, element o açığı çesitli yöntemlerle kapatmaya çalışır. Örnegin bir elektron açığı varsa, dış yörüngesinde bir elektron fazlalığı olan bir elementle birleşmeyi yeğler.

Bazı elementlerin dış yörüngelerindeki elektron açığı 1, 2, 3 veya 4 dür. Onlar sırasıyla, H, O, N ve C durlar. Başka bir deyişle hidrojende bir, oksijende 2, azotta üç ve karbonda dört elektron açığı vardır. Bu elementler elektron açıklarını kapatmak için diğer bazı elementlerle kovalent bağlar kurarlar. Elementler ne kadar hafifse, aralarında kurdukları bağlar o kadar kararlıdır. Ancak bazı atomlar, örnegin C, N, O ve S (sülfür) aralarında bir çift elektrondan daha fazla elektron paylaşabilirler. Böylece aralarında çifte, hatta üçlü bağlar kurabilirler. Karbon diğer karbonlar ve atomlarla dörtlü bağlar kurabilir. Elektron açığı ne olursa olsun bir kural olarak, bağ sayısı dörtten fazla olamaz. Bu mekanizma ile üç boyutlu çok sayıda moleküller ortaya çikabilir.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Canlı organizmalarda mevcut karmaşıklığa hükmeden düzen, özgün fizik yasalarına mı dayanır?

Maddenin çok zengin bir davranış repertuvarına sahip olduğunu biliyoruz. Madde son derece küçük atomlardan, onlar da çok daha küçük atomaltı parçacıklardan oluştuğu için, hepsinin çesitli kombinazonlarda bir araya gelmesi maddenin davranış biçimlerinin son derece zengin olmasından sorumludur. Canlılık o davranış biçimlerinden biridir.

Varlığından haberdar olduğumuz yaşam şekilleri ancak bazı spesifik doğal koşullar içinde gerçekleşebilir. Her ne kadar o koşullar sanıldığından çok daha geniş bir yelpaze oluştururlarsa da, yaşam yine de fizik ve termodinamik yasalarından yararlanarak ortaya çıkarken, madde özgün değilse bile, ekstrem diyebileceğimiz davranış biçimlerini sergilediğinden, oldukça dar sınırlar içinde kalmak zorudadır. Canlı varlıklar, canlı kalarak, maddenin bütün davranış biçimlerini sergileyemezler. Örnegin canlılar, aşırı sıcak ve aşırı soğuk ortamlarda bildiğimiz anlamda canlı olarak varlıklarını sürdüremezler. Cansız maddeye dönüşürler ve o zaman maddenin diğer davranış biçimlerini sergilerler. Çoğu kere bu sırada canlılıklarını tekrar kazanamamak üzere yitirirler.

Madem maddenin davranış biçimleri son derece zengin bir repertuvara sahiptir, o halde bazı davranış biçimlerinin diğerlerinden çok farklı ve özgün olması beklenmez mi? Canlılık onlardan biri olamaz mı?

Bazı hücreler ve dokular aşirı soğuk bir ortamda yıllarca canlılıklarını yitirmeden ve canlı olmanın hiç bir belirtisini göstermeden, saklanabilirler. Suspended animation denen bu durumda canlılık geçici olarak durdurulmuştur. Bu canlılar ileri bir tarihte uygun koşullarda ısıtılarak veya kurutularak saklanmışlarsa ıslatılarak, yeniden canlandırılabilirler. Bu ilginç durumu bazı böceklerde de gözlemleriz. Su ayısı olarak bilinen bir böcek (tardigrade) kurutulup cansız bir madde olarak yıllarca saklanabilir. Bu böcek kaybettiği suyu tekrar kazanır kazanmaz canlılığını da kazanmaktadır. Su aygırı küçük ama yine de, çok hücreli bir hayvan olduğundan, son derece karmaşik bir canlıdır.

Bu gözlemler açıkça canlıların cansız atom ve moleküllerden oluştuğunu ve onların kimyasal yapılarının bozulmadan korunduğu koşullarda, canlılığın da korunabileceğini bütün gerçekliği ile gözler önüne sermektedir.

Canlılar için özel biyolojik kanunlar var mdır?

Biyolojik yasalar birinci ve ikinci termodinamik yasalarının dışında yer alamazlar. Yani biyolojik sistemlerin kendi spesifik yasaları yoktur. Canlı varlıklarla termodinamik yasalar arasındaki ilişki, cansız varlıklarla termodinamik ilişkiler arasındaki ilişkilerden farklı değildr. Canlı olma durumunu termodinamik yasaları da dikkate alarak değerlendirmek zorunluğu vardır.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Canlıları içinden çıktıkları cansız kaynaklardan soyutlayamayız. Canlılığın gerçek doğasını ögrenmek istiyorsak yalnız diğer canlı yaratıkların değil, cansız varlıkların da devamı olduğumuzu kabul etmek zorundayız. Bu ilginç gerçeği kabul etmemek mümkün değildir. Çünkü bunları reddetiğimiz an, canlılarla ilgili gizeme çözüm getirecek yoldan sapmış oluyoruz.

Yaşamımızın başlangıcını Big Bang’de ve yıldızların merkezindeki fırınlarda aramak, onun tanrısal bir emirle başladığını iddia etmekten çok daha yararlıdır. Hatta diyebiliriz ki, bu yoldan en ufak bir şekilde sapmak, yalnız kendi geçmişimizi değil, bütün evrenin ortaya çıkış nedenlerini de yanlış yorumlamak demektir.

İnsan olarak, canlı olarak, cansız madde olarak birer yıldız tozu olduğumuzu unutmamalıyız.

Birçoğumuz için bu mütevazi başlangıç, gerçek bile olsa, kabul edilemeyecek kadar onur kırıcı bir durumdur. Onurumuzu hayvanlara ve cansız maddelere empoze edecek kadar kibirliyizdir. Onların devamı olduğumuz gerçeğini hasır altı etmek için katetmeyeceğimiz mesafe, uydurmayacağımız yalan yoktur. Gururumuzu cilaladığına inandığımız o yalanların bizleri bir düş alemine sürüklediğini ve oradan kurtulmanın ancak kendi sapkın kibirimizden kurtulmakla mümkün olabileceği gerçeğini ihmal etmemeliyiz. Doğa içindeki yerimizi doğru olarak değerlendirmek için buna mecburuz.

İnsan bir hayvan türüdür ve diğer hayvanların devamıdır. Hayvanlar diğer canlıların devamıdırlar. Onlar da cansız maddelerin devamıdır. Cansız maddeler ise diğer cansız maddelerin devamıdır. Onlar da enerjinin. Evrende herşey enerji dönüşümlerinin ürünüdür.

Öyle ise hiç çekinmeden iddia edebiliriz ki, canlı cansız hepimizin ortak bir başlangıcı vardır ve o başlangıç enerjinin maddeye dönüştüğü Big Bang’dir. Cansız maddelerin bir araya gelerek canlıları oluşturamayacağını iddia eden görüş, insan yaşamına bir anlam getirmede ve canlılığın gizemini çözmede yetersiz bir yaklaşımdır. Yalnız yetersiz değildir bu görüş. Aynı zamanda insan entellektüalitesine karşı kaba bir müdahaledir de.

Yalnız tek bir gerçek vardır ve ona ulaşacak yegane yol bilimselliktir. Nihai gerçek bu yoldan yapılacak en ufak sapmalara karşı son derece duyarlıdır. Arada bir yanlış bir patika izlenecek ve çıkmaz bir sokağa sapılacaktır. Oradan hemen uzaklaşarak, bizi peşine düştüğümüz nihai gerçeğe götürecek ana yola geri dönmemiz gerekmektedir. Bu süreç sırasında yolumuzu aydınlatacak ışık ilahi değildir. Somut ve katı bilimsel kurallardır.

Canlılarda vital force denen bir kuvvetin, bir tür ruhun olduğu 19’uncu yüzyıla kadar ulaşan ve orada kaybolan bir kavramdır. Hücrelerin çekirdekleri dışında sahip oldukları jelatinimsi madde için yakın zamanlara kadar protoplazma terimi kullanılırdı. Proto ilk ve öncü demektir. Plazma ise eski yunanca ortaya çıkan, şekli olan demektir. Protoplazma’nın yalnız canlılarda olan bir madde olduğuna inanılırdı. Şimdiye kadar yapılan bütün araştırmalar, protoplazma denen oluşumun yalnız cansız atom ve moleküllerden ibaret olduğunu göstermiş ve bu terim artık kullanılmaz olmuştur. Onun yerini alan yeni terim sitoplazma’dır. Hücre plazmasıdır, yani.

Canlıların yalnız cansız atom ve moleküllerden oluştuğu anlaşıldıktan sonra biyoloji bilimi dev adımlarla ilerlemiştir. Günümüzde tıp insanlığa her geçen gün biraz daha yararlı olmaktadır. İlahi bir gücün araştırılması zaman ve maddi kaynakların kaybına neden olacaktır. Hem zaten bu gücün araştırılacağı bir yöntem bilinmemektedir.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Bu tartışmalarda canlıyı, doğası ne olursa olsun, ne olduğu ile değil, ne yaptığı ile tanımladık.

Biri ölü diğeri sağ iki ikiz insan düşünün.

Bu ikizler arasındaki tek fark, moleküler yapı bakımdan birbirlerinin eşi olan ikisinin de farklı davranışlar sergilemesidir.

Ölen ve sağ olan farklı davranışlar sergileyeceklerdir.

Fiziksel olarak canlı ve cansız madde arasında başka fark yoktur.

İnsan ölünce maddeden ibaret bir kütleye dönüşecektir. Ona biz ceset diyoruz.

Bu ceset canlı insandaki bütün elementleri içerir.

Canlı ile cansız arasında elementer düzeyde hiç bir fark yoktur.

Her ikisi de fizik yasalarına uyacaklardır.

Termodinamik yasaları her ikisi için de geçerlidir.

Ama ikisinde de moleküllerin davranışı farklı bir seyir izleyecektir.

Ölende biyolojik moleküller hızla bozunacak, çözünecek ve dağılacaklardır. Çünkü onları bir arada tutan bir enerji yoktur artık.

Canlı varlığını çevreden aldığı enerji ile idame ettiren bir sisteme borçludur.

Bu sistem enerjiyi, canlının yaşamını idame ettirebilmesi için kullanmaktadır.

Ölü için bu artık mümkün değildir. Ölenin atom ve moleküllerinin doğaya geri dönmesinin nedeni dışardan enerji alıp onu moleküllerini idame ettirmek için kullanamamasıdır.

Görüldüğü üzere canlılığın nedeni çevreden alınan enerjinin etkili bir şekilde kullanılabilmesidir.

Her ikisi de birinci ve ikinci termodinamik yasaya tabidir.

Ölen dışardan aldığı enerjiyi kullanarak ısı üretemeyeceği için kısa zaman içinde çevresi ile aynı sıcaklığa ulaşacaktır.

Yaşayan ise dışardan aldığı enerjiyi kullanarak iç sıcaklığını idame ettirebilecektir.

Her ikisi de entropi yasasına uymak zorundadır.

Ölen dışardan enerji sağlayamadığı için, biyolojik moleküllerinin bütünlüğünü koruyamayacak ve onlar zamanla dağılacaklardır.

Bundan anlaşıldığı kadarıyla dışardan alınan enerji en azından kısmen, canlının bütünlüğünü korumada kullanılmaktadır.

Canlıda enerji hem biyolojik moleküllerin bütünlüklerini korumak için kullanılırlar hem de canlılığın diğer bütün etkinlikleri için kullanılırlar.

Ama burada da entropi devreye girmektedir.

Entropi enerjinin kullanılabilirliğinin zamanla azalması paradigması olduğuna göre, canlı zamanla varlığını sürdürmede bazı zorluklarla karşılaşacaktır.

Dışardan alınan enerji bir süre sonra artık canlının biyolojik moleküllerinin bütünlüğünü korumada yetesiz olmaya başlayacaktır.

Bunun sonucu olarak da biyolojik moleküller arasındaki kimyasal bağlar kuvvetlerini kaybedecekler ve moleküller zamanla işlevlerini yitirip, çözünmeye ve dağılmaya başlayacaklardır.

Aynı fizik yasaları hem öleni hem de canlıyı etkilemektedirler. Aradaki fark canlılarda entropinin daha yavaş ilerlemesidir.

Bunun nedeni canlılarda entropiyi yavaşlatan bazı sistemlerin varlığıdır.

O sistemler etkinliklerini zamanla yitirecekleri için entropiyi durdurmaları mümkün olamayacaktır.

Entropi canlıların enerji kullanabilme yetisini zamanla azaltacak ve canlı bir süre sonra yaşlanarak ölecektir.

Entropi canlıların yaşlanmasından ve sonunda ölümünden sorumlu bir fizik yasasıdır.

Entropi herşeyden önce canlının ortaya çıkması için de gerekli bir yasadır.

Canlılığın hem ortaya çıkmasından, hem de yok olmasından sorumlu bir yasanın tek ve aynı olması, doğanın ilginç çelişkilerinden biridir.

İlerdeki tartışmalarımızda bu konuyu daha ayrıntılı bir şekilde işleyeceğiz.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Bu arada yeri gelmişken canlılıkla ilgili kısa bir yorum yapmak istiyorum.

Virusların, virusoid ve viroid'lerin ve prionların canlı olmadığı şeklinde yorumlarla karşılaşıyoruz.

O yorumlar ne dereceye kadar doğrudur?

Bunların içinde en ilginç olanı prionlardır.

Viruslarda DNA veya RNA vardır ama prionlarda ikisi de yoktur.

Prionlar protein doğasında moleküllerdir. Ama deli dana hastalığından sorumludurlar.

İnsanlarda nadiren karşılaşılan Jacob Creutzfeld ve Kuru hastalıklarından da prionlar sorumludur.

Prionlar ve viruslar canlı mıdırlar? Bazılarına göre canlı olmak için hücresel bir yapıya sahip olmak gerekir. Bu tanım yeterli midir?

Yukarda canlı ile cansız arasındaki farka değindik.

O farkın ikisi arasındaki davranış farkı olduğunu vurguladık.

Bunu canlılık için kriter alırsak, prionlar da canlıdırlar.

Çünkü onlar ve viruslar hayvanlarda ve insanlarda hastalık ve ölüm nedenidirler.

Çünkü onlar bir canlının vücuduna girince farklı davranmaya başlamaktadırlar.

Doğada cansız bir molekül görünüşü arzeden prionlar insan vücuduna girince canlılık kazanmaktadırlar.

Evrende canlıyı görünüşü ile tanımlamak keyfi bir yaklaşımdır.

Canlıyı yaptıkları ile tanımlamak gerekmektedir.

Canlının ne olduğu önemli değildir. Yaptığı önemlidir.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Evrendeki düzenden enerji ve maddenin karşılıklı etkileşmesi sorumludur.

Mevcut yapıların en karmaşığı olan canlılar da enerji ve maddenin karşılıklı tepkileşmeleri sonucu ortaya çıkmışlardır.

Ne kadar karmaşık olurlarsa olsunlar biyolojik sistemler de aynı fizik kanunlarına tabidirler.

Bilinen doğal yasaların dışında ve onlarla açıklanamayan, yalnız canlılara özgün davranış biçimleri ve kanunlar yoktur.

Çünkü yalnız cansız dediğimiz maddeden oluşan canlılar, cansız maddenin uyduğu ve aralarında termodinamik kanunların da olduğu bütün fizik kanunlarına harfiyen uymak zorundadırlar.

Biyolojik sistemler için ayrı ve özgün kanunlar yoktur. Canlılıkla ilgili her türlü özellikler bilinen ve kabul edilen olağan fizik ve kimya kanunları ile açıklanabilir. Bu demektir ki canlı olmayan sistemlerle biyolojik sistemler arasında temelde, bazı önemli ve kaçınılmaz benzerlikler var olmak zorundadırlar.

 

Cansız sistemlerde kendiliğinden örgütlenmeye örnek olarak kasırgaları ele alalım. Önce bu sistemin nasıl başladığına ve geliştiğine bir göz atalım.

Kasırgalar tropikal iklimlerde ve açık deniz ve okyanuslarda, sıcak ve nemli bulutların örgütlenmesi sonucu ortaya çıkan şiddetli fırtınalardır.

Deniz sıcaklığının en azından 26,5 santigrad derece ve üstünde olması gerekir.

Güneş tarafından ısıtılan rutubetli hava hızla yükselirken, artan rutubetten dolayı alçak basınç ortaya çıkar.

Rutubetle satüre olan bu havada rutubetin yoğunlaşması fırtına bulutlarının ortaya çıkmasının nedenidir.

Sıcak hava yükselirken serin hava ondan boşalan yeri almak üzere harekete geçer.

İlerde kasırgaya dönüşecek ataleti olan bu sistem, okyanusun üzerinde yükseklerde durmaktadır.

Ama altında dünya dönmeye devam etmektedir.

Yerçekimi bu sistemi dünya ile birlikte döndürmek için yeterli değildir. Buna Coriolis etki denir.

Dünyanın kendi etrafında dönmesi, yukarı doğru yükselmekte olan sıcak havanın sarmal (spiral) şeklini almasına neden olur.

Dünya kendi etrafında döndüğü için yukarı doğru yükselen sıcak hava bunu ancak düz olarak değil de, sarmal şeklinde yapabilir.

Sıcak hava yükselirken hız kazanır ve rüzgarlar alçak basınç merkezi etrafında giderek artan bir hızla dönmeye başlarlar.

Bu sırada tropikal alçak basınç önce tropikal depresyona, ardından da kasırgaya dönüşür.

Bu fırtınanın çapı birkaç yüz km ile birkaç bin km arasında değişir.

İyice organize olan kasırgaların merkezinde yaklaşik 50 km çapında, rüzgarların olmadığı güneşli, alçak basınçlı, sakin bir hava vardır.

Ama onun çevresindeki rüzgarların hızı saatte 200 km'yi geçebilir.

Görüldüğü üzere kasırgalarda çesitli düzensizlikler bir araya gelerek bir düzen oluşturmaktadır.

Önce hava ısınmakta ve nemden zenginleşmektedir.

Bu durum yörede atmosferik basıncın düşmesine neden olmaktadır. Rutubetli havada atmosferik basınç kuru havadan düşüktür.

Dünyanın kendi ekseni etrafında dönmesi, yükselmekte olan sıcak havanın sarmal bir şekil almasından sorumludur.

Bu sarmal şekil rüzgarların sıcak hava ve rutubetten dolayı oluşan alçak basınç merkezi etrafında giderek artan bir hızla dönmesine neden olacaktır.

Bu etmenlerin her biri diğerlerinden bağımsızdır. Ama kasırgalarda bir araya gelmektedirler.

Canlılarda da aynı paradigma kendini tekrarlar. Ona gelecek yazımızda değineceğiz.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Canlı hücreler santral bir otoriteden yoksun kendiliğinden örgütlenmenin, ilginç bir örnegini simgelerler. Hiçbir hücrede canlı diyebileceğimiz, hatta canlılıktan direkt olarak sorumlu bir molekül yoktur. Hücreler santral bir otoriteden yoksundurlar. Ne DNA canlıdır, ne de RNA ve enzimler canlıdırlar. Ama onlar bir araya gelince hücre canlılık kazanmaktadır. Onlar diğer hücresel öğelerle birlikte kendiliğinden örgütlenmenin ilginç bir örneğini oluştururlar. Çoğu birbirlerinden bağımsız olarak işlev yapan çok sayıda molekül, bir hücrede bir araya gelmişler ve ona canlılık kazandırmışlardır. Canlı ve cansız varlıklar benzer şekilde örgütlenmektedirler.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Entropi ile canlılık ve kendiliğinden örgütlenme arasında entrikalı bir ilişki vardır.

Her sistem entropisini etrafa yaymakla yükümlüdür. Bu bir doğa kanunudur.

Ayrıca bunu en etkili ve çabuk bir şekilde yapmak zorundadır da.

Bu zorunluk sistemin giderek organize olması demektir.

Entropi kanunu sistemi organize olmaya zorlamaktadır.

Çünkü ancak o zaman bu sistem entropisini en çok ve en etkili bir şekilde etrafa yayabilir.

Maksimum derecede entropi kendiliğinden örgütlenme için gereklidir.

Bu gereklilik yüzünden evrende enerji-madde ilişkileri bir düzen içinde gelişmekte ve kendiliğinden örgütlenme mümkün olabilmektedir. Kendiliğinden örgütlenmeden entropi sorumludur.

Eğer entropi, kendiliğinden örgütlenme şeklinde bir düzenin yeğlenmesini sağlıyor ve kendiliklerinden örgütlenen sistemler entropiyi etrafa daha etkili bir şekilde yayıyorlarsa, entropi kendiliğinden örgütlenmenin nihai şekli olan canlılığı da yeğliyor demektir.

Doğada canlılıktan daha karmaşık bir sistemin varlığı bilinmemektedir. Kendiliğinden ortaya çikan bu ilginç düzen, aynı zamanda kendini idame ettirmektedir de. O halde biyolojik sistemlerin de ortaya çıkmasını sağlayan ve cesaretlendiren, onlara önayak olan bazı kanunlar var olmalıdır. Ayrıca o kanunların madde-enerji etkileşmelerinin ürünü olmaları da gerekmektedir. Çünkü evrende, düzenli-düzensiz her yapı, madde-enerji etkileşmesi sonucu ortaya çıkmaktadır. Bunun bilinen bir istisnası yoktur.

Böyle bir kanun varsa o ne olabilir?

İlk bakışta öyle bir kanunun evrede düzenli karmaşıklığı sağlaması gerektiği şeklinde bir düşüncenin hiç de yanlış olmaması gerektiği izlenimi alınır. Çünkü evrende düzensizlik varsa, ona karşı gelen bir düzen de olmalıdır. Nedeni de çok basit bir insansal mantıktır. Evrende hemen her olgu karşıtı ile ortaya çıkmaktadır. Herşey karşıtı ile kaimdir.

Eğer entropi düzensizliği simgeliyorsa, ona karşı düzeni sağlayan bir kanun olmalıdır.

Bu kanun madde-enerji ilişkilerine bir düzen getirmelidir.

Nitekim Schrödinger negentropi kavramını entropiye karşı bir kanun olarak ortaya atmıştır. Evrende düzeni sağlayan yasaların olması gerektiğini savunan başka bilim adamları da vardır.

Evet. Gerçekten böyle bir kanun vardır. Ama o kanun entropiye karşı bir kanun değildir. O kanun entropinin ta kendisidir.

Entropi hem düzenden ve hem de düzensizlikten sorumludur. Tabii aslında entropinin düzensizlik olmadığını biliyoruz.

Temel olarak entropi, madde-enerji ilişkilerinden açığa çıkan bir yan üründür.

Birinci ve ikinci termodinamik kanunları birlikte şöyle ifade edebiliriz:

Enerji ne yaratılabilir ne de yok edilebilir. Sadece bir şekilden diğer bir şekle dönüştürülebilir. Ancak bu dönüşümlerde randıman yüzde yüz olmayıp, bir kısım enerjinin kullanılabilirliği azalır.

Entropi temel olarak bir kısım enerjinin kullanılabilirliğinin azalmasıdır. Bunu biz düzensizlik olarak kabul etmekteyiz.

Aslında bu evrensel bir fenomendir. Bir yerde ortaya çıkan düzenin, etrafında ve bütün evrende düzensizliğin artırması demektir. Başka bir ifade ile, evrende enerjinin kullanılabilirliği giderek azalmaktadır. Enerji-madde tepkileşmeleri sonunda geride her seferinde daha az kullanılabilir bir enerji kalmaktadır. Çoğu kere bunun nedeni ısı şeklinde açığa çıkan enerjinin kullanılabilirliğin az olmasıdır. O halde evrenin bir yerindeki düzenin, diğer yerlerinde ve tümünde düzensizliğe neden olması hiç de mantıksız değildir.

Ama yalnız bu kanun canlıların ortaya çıkmasi için yeterli olamaz.

Hatta bu kanun canlıların ortaya çıkmasının önündeki en büyük engeldir diyebiliriz. Bu kanuna karşı bir kanun olmalı ve o kanun evrende düzeni sağlamalıdır.

İşte bu bağlamda maksimum enerji üretimi kanunu devreye girmektedir.

Rastgele ortaya çıkan düzensizliklerden maksimum miktarda entropi üretmek zorunluğudur bu kanun.

İki veya daha fazla rastgele süreç bir araya geldikleri zaman, o şekilde davranmalıdırlar ki, onlardan oluşan sistem etrafa maksimum miktarda entropi yayabilsin. Kasırgayı buna örnek olarak göstermiştik.

Peki bu kanun nasıl oluyor da evrende, en azından bir gezegende, canlılığın ortaya çıkmasını sağlıyor?

Canlılığın temel olarak kimyasal bir süreç olduğunu biliyoruz. Evrim de temel olarak kimyasal bir süreçtir. Atom ve moleküller birleşerek giderek karmaşıklaşan bir yapı oluşturmaktadırlar.

Bu tepkileşmelerin hepsi, eğer bir düzeni sağlıyorlarsa, etrafa entropi yayacaklardır. Entropi kanunu onlardan entropilerini etrafa maksimum miktarda ve mümkün olduğu kadar kısa bir zaman içinde yaymalarını beklemektedir. Ve bu maksimum miktara ulaşmak için kimyasal tepkileşmelerin bir düzen içinde olmalarının zorunluğu vardır. Sonunda ortaya çıkan canlı varlıklar etrafa maksimum miktarda entropi yaymaya başlayacaklardır.

Entropi kanununa göre bir sistem ne kadar düzenli ise, entropisini etrafa o kadar çabuk ve etkili bir şekilde yaymaktadır. Doğa entropinin etrafa çabuk ve etkili yayılmasını sağlarken, aynı zamanda çok karmaşık olan canlıların da ortaya çıkmasına neden olmaktadır.

Enerjinin daha az kullanılabilir olması paradigması olan entropi ayrıca maksimum düzeyde olmak zorunda da olduğundan, evrende kendiliğinden örgütlenen sistemler vardır. Canlılık bu sistemlerden biridir.

Maksiumun entropi üretimi yasası, evrende canlılığın ortaya çıkmasından sorumludur. Canlılık entropiye rağmen değil, entropiden dolayı ortaya çıkmıştır.

Peki... canlı varlıkların ortaya çıkmasından sorumlu bir süreç olan entropi, onların yok olmasından da sorumlu olabilir mi?

Entropi canlıları hem yaratıp, hem de öldürebilir mi?

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Evrende entropi sürekli olarak arttığından, düzenin arttığı her durumda çevrede entropi daha da artmak zorundadır. Kendiliğinden örgütlenerek bir düzene sahip olan sistemler maksimum entropi üretimi yasasını tatmin etmek üzere etrafa daha fazla entropi yayacaklardır.

Çevreleri ile birlikte bunlara otokatakinetik sistemler de denir.

Otokatakinetik (autocatakinetic) sistem, hem kendiliğinden ortaya çıkan, hem de kendini idame ettiren bir antitedir.

Bu sistem ögelerinin sürekli hareketleri sırasında dağılan alan potansiyellerinden ortaya çıkan bir dizi çizgisel olmayan (nonlinear) ilişkilerden oluşmuştur.

Otokanakinetik sistemler kendi iç özgürlük sınırlarını kendileri seçerler ve böylece kendi dağılan yüzeylerini maksimuma çıkarırlar.

Burada geçen potansiyelden ve çizgisel olmamadan neleri kastettiğimizi kısaca açıklamakta yarar görüyorum.

İlişkilerin çizgisel olmaması demek, sistemin ögelerinin birbirlerini izleyen ahenkli ve birbirlerini tamamlayan bir düzene sahip olmaması demektir. Sistemde geri tepmeli ve antagonistik döngüler olmalıdır. Onlardan yoksun sistem dış ajitasyonlara daha duyarlıdır. Otokatakinetik sistem kendi iç özgürlügünü başka türlü seçemez.

Potansiyelden kasıt da basınç ve sıcaklık gibi farklardır.

Sistem o farkların mümkün olduğu kadar hızla dağılıp azalmasını sağlayarak varlığını korur ve idame ettirir.

Benard hücrelerinde gözlemlendiği gibi, yüzey boyutların karesi olarak genişlerken, hacim boyutların küpü olarak genişler. Bu nedenden izometrik olarak büyümekte olan otokanakinetik sistemler minumum büyüklüğün üstünde kendiliklerinden bölünürler ve böylece kendi yayılan yüzeylerini çoğaşorşar. Bu kendiliğinden örgütlenme ve bir düzendir. Düzenli bir şekilde örgütlenen sistemler evrende kendiliklerinden ortaya çıkarlar ve varlıklarını idame ettirirler.

Benard deneylerinde olduğu gibi, basit fiziksel sistemler Boltzman'ın entropinin düzensizliği simgelediği ve düzenin ortaya çıkmasının imkansız olduğu görüşünü yanlışlar. Çünkü düzen ilk fırsatta kendini manifest eden ve sık karşılaşılan bir olgudur.

Önceleri bu fırsatçı düzenin bilimsel temelinin ne olduğu anlaşılamamıştır. Bu durumu gözlemleyen Bertalanffy yeni ve henüz keşfedilmemiş bir termodinamik kanunun varlığından kuşkulanmıştır. Schrödinger de entropiye karşı gelen kuramsal bir negentropinin varlığından bahsetmiştir.

Düzensizlikten düzenin ortaya çıkması bir nehrin kaynağına doğru ters yönde akması anlamına gelmektedir. O halde giderek artmakta olan entropiye rağmen ortaya çıkan düzeni açıklayan bir kanun olmalıdır. O kanunun da entropi olacağını kimse düşünememiştir.

Düşünemeyenler arasında Schrödinger gibi, parlak bilim adamları da vardır. Düzenin nedeninin düzensizlik olabileceğini kim düşünebilir? Tabii aslında entropi tam anlamı ile düzensizlik değildir.

Otokatakinetik sistemlerin, kendilerini dengeden uzak tutacak entropiyi yeterince üretmesi ve kendilerini geliştirmeyi ve idame ettirmeyi kompanze etmesi durumunda, var olmalarına izin verilir. Evrendeki sistem ve düzen budur.

Başka bir deyişle, ortaya bir düzenin çikmasi için sistemin ve çevresinin birlikte yeterince entropi üretmesi ve yeterli kaynağı bularak onları etrafa yayması gerekmektedir. Bunun için de potansiyelleri etrafa yaymada düzenli akımın düzensiz akımdan daha etkili olması gerekmektedir. Ve nitekim bu gerçekleşmektedir.

İkinci termodinamik yasanı,nı klasik yorumuna göre entropi maksimum olmak zorundadır.

Bu aynı zamanda sistemle çevresi arasındaki potansiyelin (örnegin, sıcaklık farkının) en düşük olması anlamına gelir. Bu farkın mümkün olduğu kadar hızlı ve etkili olarak düşürülmesi gerekmektedir. Ancak bu kanun mevcut patikalardan hangilerinin izleneceği ile ilgilenmez. Bu sorunun cevabını şöyle verebiliriz:

Sistem, mevcut kısıtlamalar da dikkate alınarak, kendisinin ulaşabileceği maksimum entropiyi en çabuk ve en etkili bir şekilde yayacak olan patika veya patikaları seçecektir. Bu maksimum entropi üretimi kanunudur.

Şurasına tekrar dikkatleri çekmek isterim ki maksimum entropi üretimi kanunu ikinci termodinamik kanuna ek bir konundur. Onun yerini almamıştır. İkinci termodinamik kanun entropinin maksimum olacağını söyler. Maksimum entropi üretimi kanunu ise maksimum entropinin, kısıtlamalar muvacehesinde, mümkün olan en büyük hızla ve etkili bir şekilde başarılacağını kurgular.

Bu konuda verilen klasik bir örnege kısaca değinmek istiyorum.

Dağ başında bir ormanlıkta karların ve buzların arasında yer alan, sıcak ve şirin bir dağ kulübesi imgeleyelim. Sıcak kulübeden soğuk ormana ısı kaçacaktır. Bilindiği üzere ısı sıcaktan soğuğa doğru hareket eder. Dışarısı ile içerisi arasında sıcaklık bazında bir potansiyel farkı vardır. Kulübeden ormana ısı enerjisi kaçacak ve aradaki potansiyel en küçük düzeye düşürülmeye çalışılacaktır. Bu bir fizik kanunudur.

Önce kulübenin oldukça iyi yanıtıldığını düşünelim. Isı yalnız duvarlardan kaçabilecektir. Daha sonra bir pencere ve bir kapı açarak ısının kaçmasının önündeki engelleri azalttığımızı düşünelim. Isı kulübeden daha büyük bir oranla kaçmaya başlayacaktır. Bu durumda sağduyumuz bize, ısının kaçmasını önleyen engellerin ortadan kaldırılması anlamına gelen yeni bir patika veya patikaların açılmasının, sistemin ısısını daha etkili bir şekilde düşüreceğini söyleyecektir. Kulübe ve onun hemen dışındaki ormanlıktan oluşan sistem, aradaki potansiyel farkını, artan bir oranla, minumum bir düzeye düşürmeye çalışacaktır.

Bu demektir ki sistem kendisine verilen bir fırsatı değerlendirmektedir. Ayrıca kapı ve pencerenin açılması bütün enerjinin bir anda dışarı kaçması ve potansiyelin yok olmasına neden olmayacağından, duvarlardan hala ısı enerjisi kaçmaya devam edecektir.

Burada kapı ve pencere ve duvarlar olmak üzere ısının kaçacağı en azından üç patika vardır. Her patika kendisine bağışlanan, kendisinin sahip olduğu enerji drenajını maksiumun düzeyde ve en büyük hızla sağlamak zorundadır. Bu bir kanundur.

Pencere ve kapı aracılığı ile kaybolan ısı, duvarlardan kaybolan ısıdan çok daha fazla olacaktır. Görüldüğü gibi bu örnekte sistem kendisine bağışlanan fırsatlardan maksimum ölçüde yararlanmaktadır ve sistem fırsatları otomatik olarak, kendiliğinden seçmektedir.

Başka bir deyişle sistem kendisine verilen olanakları kullanarak potansiyel farklarını minumuma düşürecek bütün fırsatları, en hızlı ve etkili bir şekilde kullanmaktadır. Potansiyelin minumum düzeye düşmesi, entropinin maksimum olması demektir. Maksimum entropi üretimi kavramının temeli budur.

Bütün bunlardan çikan anlam şudur:

Eğer evren, potansiyelleri en hızlı ve etkili bir şekilde minumun düzeye indiren dinamikleri yeğliyor ve düzenli akım potansiyelleri düşürmede düzensiz akımdan daha etkili oluyorsa, eline geçen her fırsatta düzeni yeğleyecektir. Düzenin fırsatçı olmasının anlamı budur.

Burada önemli olan yasa entropinin etrafa hızla ve maksimum düzeyde yayılması olgusudur. Düzenli sistemler entropilerini etrafa, düzensiz olanlardan daha çabuk ve etkili bir şekilde yaymaktadırlar. Düzenli sistemlerin ortaya çıkmasının ve kendiliğinden örgütlenmenin mümkün olmasının temel nedeni budur.

Evren entropinin mümkün olduğu kadar çabuk ve etkili bir şekilde etrafa yayılmasını zorunlu kılan bir yasaya sahip olduğu için, kendiliğinden örgütlenme mümkündür ve bu nedenden kendiliğinden örgütlenen sistemlerle dünyada ve evrende sıklıkla karşılaşılmaktadır. Kasırgalar, hortumlar, tsunamiler ve ayrıca bütün evrende gözlemlenen canlılık ve her türlü düzen, yıldız sistemleri ve galaksiler kendiliğinden örgütlenme örnekleridir.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Daha önce değindiğimiz Boltzmann'a ait, düzen üretiminin sonsuz derece az olasılığa sahip olduğu görüşü yanlıştır.

En son görüşlere göre evrenden, eline geçen her fırsatta bir düzen oluşturması ve uzay-zaman boyutlarını genişletmesi beklenmelidir.

Doğada entropinin giderek artmasına rağmen bir düzen ve organizasyonun ortaya çıkmasından sorumlu spesifik mekanizmalar vardır.

Suyun kar tanelerine donmasını ele alalım.

Bu faz değişimi olarak da bilinir. Havadaki su zerreleri donarak kara dönüşürler.

Başlangıç döneminde suyun sıcak sıvı fazında düzensizlik fazladır. Donan su molekülleri bir düzen kazanır ve son derece düzenli kar zerreleri mikroskop altında hoş bir manzara bile oluştururlar.

Suyun düzenli bir yapı arzetmesi ve bunu termodinamik yasaları ihlal etmeden idame ettirebilmesi için iki koşula uyması gerekmektedir.

Koşulların ilkinde sıcaklığın düşük olması gerekmektedir.

Diğer gereksinim ise bu iki fazın birbirlerinden soyutlanmalarıdır.

Atmosferde kristalleşen kar taneleri yere düşerek, daha sıcak sıvı fazı geride bırakırlar.

Sistemin total entropisi artmak zorunda olduğundan geride kalan su fazında düzensizlik artar.

Evrende de geçmişte çok sayıda faz değişimleri olmuştur.

Evren 300 bin yıl yaşında iken, yeterince soğumuş ve elektronlar atom çekirdegi ile birleşerek, hidrojen ve helyum gibi nötral atomlar sentez edilmişlerlerdir.

Bu çok önemli bir faz değişimidir. Bu değişim sırasında evren simetrilerinden bazılarını kaybederek, yeni bir takım yapıların sentez edilmesine olanak sağlamıştır. Bu değişim sırasında kar tanelerinde olduğu gibi, yine çekim kuvveti devreye girmiş ve fazları birbirlerinden ayırmıştır. Yoğunluğu daha fazla olan yerler, ilerde galaksileri oluşturmak üzere, birbirlerinden öbek öbek ayrılmaya başlamışlardır. Galaksiler arasında kalan yörelerde entropi, galaksilerdeki düzeni kompanze etmek üzere, artmıştır.

İ

İlk galaksilerin sentezinden sonra evren bir faz değişiminden daha geçmiştir.

Hidrojen atomları birleşerek moleküler hidrojeni oluşturmuşlardır. Bu daha soğuk ve yoğun gazlardan oluşan daha düzenli bir faz değişimidir.

Yoğun moleküler hidrojenden oluşan bu faz, içinden çıktığı gaz bulutlarından ayrılmıştır. Moleküler hidrojen bir düzen kazanırken, hidrojen atomlarının bulunduğu gaz fazında entropi artmıştır.

Gaz bulutlarından yıldızların oluşması da aynı faz değişimi ile açıklanabilir. Organize olarak füzyon yakıtını başlatan yıldızlardaki düzene etrafdaki gaz bulutlarında artan entropi eşlik etmiştir.

Planetlerin oluşumu sırasında da bu paradigma tekrarlanmıştır.

Görüldüğü üzere entropi evrendeki organizasyon ve düzenden sorumludur.

Otokatakinetik (kendiliklerinden ortaya çikan ve varlıklarını devam ettiren) sistemler çevrelerindeki potansiyelleri ve kaynakları dengeden uzaklaştırıp kendilerine çekerek, kendilerini geliştirmede ve idamede kullanırlar. Bu arada alanın uzay-zaman boyutları da genişler. Buna örnek olarak genişlikleri binlerce km'ye ulaşan kasırgaları gösterebiliriz. Burada alan dediğimiz sistemin kendisi ve çevresidir. Bu şekilde ortaya çıkan otokatakinetik sistem entropiyi etrafa daha etkili ve çabuk bir şekilde yayar. Bu özellik otokatakinetik sistemlerin yeğlenme nedenidir.

 

Canlılık da bir faz değişimi olup, temelde otokatakinetik bir sistemdir.

Bazı fizik yasalarına uyarak kendiliklerinden ortaya çıkan canlılar, çevrelerindeki potansiyelleri ve kaynakları kendi yapılarına katıp, kendi canlılıkla ilgili etkinliklerinde kullanırlar.

İlk canlılar güneş ışınlarındaki ısı enerjisi ile kendi sıcaklıkları arasındaki potansiyel farkından yararlanan fotosentetik bakterilerdir. Termodinamik yasalara göre ısı enerjisi sıcaktan soğuğa doğru akar. Bitkilerin sıcaklığı 300 Kelvindir. Güneşden dünyaya ulaşan ısı ise 6000 Kelvindir. Bitkiler bu potansiyel farkından yararlanıp karbonhidratlar, yağlar ve proteinler sentez ederek varlıklarını sürdürürler. Hayvanlar da ya bitkileri, ya da birbirlerini yiyerek yaşarlar. Fotosentezin termodinamik olarak mümkün olmasının nedeni, bitkinin ve aldığı radyasyonun termodinamik olarak dengede olmamasıdır. Radyasyonun kaynağı bitki ile aynı ısıda olsaydı, fotosentez mümkün olamazdı.

Faz değişimi ile kendiliğinden ortaya çıkan canlılar çıktıkları fazla ilgili ilişkilerini sürdürürlerken çevrelerindeki potansiyelleri ve kaynakları dengeden uzaklaştırıp kendilerine çekerler ve onları kendilerini geliştirmede ve sürdürmede kullanırlar. Otokatakinetik bir sistem oluşturan canlılar yok olmamak için çoğalmanin yanı sıra kendilerini geliştirmek ve idame ettirmekle de yükümlüdürler. Bu da canlıların zamanla karmaşıklık kazanmaları demektir.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Yukarda değindiğimiz gibi kendiliğinden örgütlenen otokatakinetik sistemlerin bazı özellikleri vardır:

Her şeyden önce bu sistemler termodinamik olarak açık olmalıdırlar. Bu da sistemden enerjinin sürekli olarak geçmesi demektir.

Bu sayede sistem çevresi ile enerji alış verişi yapar.

Sistem ayrıca termodinamik olarak dengede olmamalıdır.

Dengede olmayan sistem sürekli bir değişiklik içindedir.

Sistemin ögeleri arasında sürekli yerel tepkileşmelerin olması bir diğer gereksinimdir.

Çok sayıda parçadan oluşmuş olmaları da kendilerini idame ettiren ve geliştiren otokatakinetik sistemler için gereklidir.

Bu ilkeleri canlılara uygularsak, evrim olarak bilinen ilginç bir süreçle karşılaşırız.

Evrim, otokatakinetik bir sistemden oluşan canlıların sürekli bir değişime maruz kalmaları paradigmasıdır.

Bu sistem kendini geliştirmek ve idame ettirmek için termodinamik olarak dengede olmamak, çevresi ile nisbeten serbest enerji alıp verişi yapmak ve birbirleri ile sürekli olarak tepkileşen çok sayıda parçadan oluşmuş olmak zorundadır.

Canlılar bu niteliklerin tümüne harfiyen sahiptirler.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Yukarda sorduğumuz sorunun cevabını vererek tartışamalara devam edelim.

Peki... canlı varlıkların ortaya çıkmasından sorumlu bir süreç olan entropi, onların yok olmasından da sorumlu olabilir mi?

Entropi canlıları hem yaratıp, hem de öldürebilir mi?

Entropi bir yerde durmaya zorlanamayan, bir yerde tutulamayan yoğun enerjinin dağılması olarak da tanımlanabilir.

Bir sistem ister açık olsun, ister kapalı, enerji her zaman dağılma eğilimindedir.

Peki bu entropi kendini nasıl manifest edecektir?

Enerji nasıl ve neden dağılacaktır.

Herşeyden önce şurasını hatırlatmak isterim ki maddeyi canlı ve cansız olarak ikiye ayırmak bu konuda yararlı değildir.

Çünkü enerji ve madde fiziksel bir antitedir. Elementler canlıda ve cansızda aynı fizik yasalarına tabidirler. Canlı sistemler için farklı fizik yasaları yoktur.

Dolaysıyla canlı dediğimiz varlıklarda entropi nasıl kendini manifest ediyorsa, cansızlarda da öyle manifest etmelidir.

Canlı veya cansız varlığı oluşturan moleküllerdeki kimyasal bağların göreli kuvveti entropiden sorumludur.

Giderek artan entropiden dolayı bu bağlar zamanla zayıflarlar ve sonunda çözülürler.

Canlılarda cansızlardan farklı olarak kimyasal bağların çözülmesini önleyen sistemler gelişmiştir.

Cansızlarda böyle bir sistem yoktur.

Canlılar ve cansızlar arasındaki yaşlanma farkı canlılarda ortaya çikan bu sitemle açıklanabilir.

Evrim canlılarda çogalmakta olan moleküllerin asıllarına sadık kalmasını sağlayacak sistemler geliştirmiştir.

Bu sistemler canlının çoğalma dönemine kadar çok etkilidirler.

Canlı çogalma aşamasını geçer geçmez moleküllerin aslına sadık kalmalarını sağlayan bu sistem artık bu işlevine devam edemez hale gelmektedir.

Bu yaşlanmanın başlangıcıdır.

Gençlerde daha etkili olan bu sistem enerjinin dağılmasını önleyerek yaşlanmayı önlemektedir.

Bu sistemin artık işlevsel olmaması demek, biriken enerjinin daha kolay ve çabuk yayılması demektir.

Bu da entropi olarak bilinir...

Entropi maddenin yalnız canlılık kazanmasından değil, aynı zamanda yaşlanarak yok olmasından da sorumlu ilginç bir fizik yasasıdır.

Başka bir deyişle entropi hem yaşatan, hem de öldüren bir fizik yasasıdır.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Yalnız maddeden oluşan canlıların fizik yasalarına uyması demek, yalnız canlılara özgü yasaların olmadığı dikkate alınırsa, canlılıkla ilgili bütün etkinliklerin fizikle açıklanması demektir.

Bizim burada yaptığımız budur.

Madde ve enerjinin uyduğu fizik yasalarına, onlardan oluşan canlılar da harfiyen uyarlar.

Bunun tersi de geçerlidir. Canlıların uyduğu bütün fizlk yasalarına cansız varlıklar da uyarlar.

Çünkü canlıların aslı cansız maddelerdir.

Bu durumda biyolojinin konusu olan canlılıkla ilgili davranışları, olağan fizik yasaları ile açıklamak mümkün olmalıdır.

Evrim nedir?

Yalnız canlılarla mı ilgili bir süreçtir?

Cansız varlıklar da evrilirler mi?

Canlı ve cansız varlıkların evrimi arasında ne gibi farklar ve benzerlikler vardır?

Canlı varlıkların evrimini açıklayan bütün mekanizmalarla cansız varlıkların evrimini açıklamak mümkün olmayabilir.

Ama öyle bir doğa yasası vardır ki, hem canlıların evrimini açıklayabilir, hem de cansızların evrimini ve değişimlerini açıklayabilir.

Ona doğal seçilim yasası diyoruz. Bu yasa aslında bir fizik yasasıdır.

Tekrarlamaktan üşenmediğim iki cümle var benim. Onları tekrarlıyorum.

Yalnız canlılara özgü spesifik biyolojik yasalar yoktur. Biyolojiyi de kapsamına alan fizik ve onun bir altdalı olan kimya yasaları vardır.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Sevgili hacı anlatmak istediklerini bitirdikten sonra başlığın kilidini çözmüş. İyi de etmiş. Aksi halde forum olmaktan çıkardı.

Öncelikle tekrarlamaktan üşenmediği son yaklaşımından başlayayım.

Yalnız canlılara özgü spesifik biyolojik yasalar yoktur. Biyolojiyi de kapsamına alan fizik ve onun bir altdalı olan kimya yasaları vardır.
Evrende birbiri ile ilişkisi olmayan hiçbir şey yoktur. Devede kulak bir ilişki mutlaka bulunabilir. Ve deve inkar edilerek kulak öne çıkarılabilir.

Genel olarak bu başlıktaki yaklaşım indirgemeci bir yaklaşımdır. Evrendeki her oluşum, kademe kademe indirgenerek madde ve enerji ilişkilerine kadar gelinmekte, madde ve enerji ilişkilerinin başlangıcına da big bang oturtulmaktadır. Big bang ise enerjinin maddeye dönüştüğü bir başlangıç olarak tanımlanmaktadır. Bugün açısından bu görüşler bilimsel görüşler olabilir, ancak zaman içinde pek çok değişikliğe uğrayabilecek görüşlerdir. Halbuki sevgili hacının ifadeleri "fizik yasaları" kadar kesin görünmektedir.

Örneğin, maddeden bağımsız enerjinin mahiyetinin ne olduğu bilinmemektedir. Enerji sürekli kendini madde üzerinde iş yaparak veya yaptırarak manifest etmektedir. Maddeden bağımsız bir enerji var mıdır? Varsa nasıl saklanmaktadır?

Yine maddeden bağımsız bir veya birkaç "fizik yasası" var mıdır? Ki canlı cansız tüm varlıklar bu yasa/lara uymak zorunda olsunlar?

Canlı cansız tüm varlıkların bu yasalara uymak zorunda olmaları onları aynı kategoride incelememiz ve ele almamız anlamına gelmez. Örneğin; Bu yasalara, oksijen farklı, hidrojen farklı, su farklı davranışlar göstererek uyarlar. Yine canlılar farklı, cansızlar farklı davranışlar gösterirler. "Dolayısıyla aynı yasa farklı varlıklarda farklı sonuçlar doğurur." Böyle olunca yasanın ne olduğu değil, neleri yarattığı önem kazanır.

Özetle, canlı ve cansızlar aynı yasalara tabi olsa da, canlı ve cansızlar ayrı kategorilerde ele alıp incelenebilir. Bu, bizi bilimsel olarak herhangi bir sapkınlığa götürmez.

Sevgiler.

İletiyi paylaş


Link to post
Sitelerde Paylaş

Tartışmaya katıl

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Misafir
Bu konuyu yanıtla

×   Yapıştırdığınız içerik biçimlendirme içeriyor.   Biçimlendirmeyi Temizle

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Yükleniyor ...

  • Konuyu Görüntüleyenler   0 kullanıcı

    Sayfayı görüntüleyen kayıtlı kullanıcı bulunmuyor.

×
×
  • Yeni Oluştur...