Sayfamızı Beğenin  

   
   
   

Zaman,Uzay ve Madde

Kullanıcı Değerlemesi:  / 0
Kötüİyi 
Detaylar

ZAMAN, UZAY VE MADDE
 

 

En yaygın temel fizik aygıtları insan vücudunda bulunanlardır. Evrenin yapısına ilişkin bilgilerimizin çoğunu gözlerimizle ediniriz. Sesleri duyan kulaklarımız da gözlerimiz kadar önemlidir. Daha sonra çeşitli dokunma duyularımız gelir. Dokunma organlarının en önemlisi kuşkusuz parmak uçlarıdır; parmak uçlarımızla cisimlerin fiziksel yapısını anlarız. Kaslarımızın itme ve çekme etkilerine olan duyarlılığı ile cisimlerin ağırlık ve katılıkları hakkında fikir ediniriz. Dokunma ile algıladığımız duygular, sıcaklık, soğukluk ve denge duygularını da içerirler. Fizikten daha çok kimyanın kapsadığı konular arasına giren koku ve tat duyuları da dış dünya hakkındaki bilgilerimizin önemli bir kaynağıdır. Vücudumuzdaki bu temel aygıtlara duyu organları denir. Temel duyu organlarımızın çevremiz hakkındaki pasif algılama işlemlerine vücudumuzun diğer organları da aktif olarak katılır. Örneğin, bazı algılama işlemleri kollarımızın ve bacaklarımızın hareketini gerektirir.

Doğanın bize verdiği temel duyu organı, yalnızca bu beş duyu organı değildir. Beynimizde ve sinir sistemimizde çok daha karmaşık ve mükemmel gözlem aygıtları vardır. Bunların nasıl işlediğini anlamak bilimin halen çözümleyemediği bir konudur. Bu aygıtların insanlar için ne iş gördükleri, bunlardan yoksun basit bir hayvanın davranışlarını gözlemlemekle anlaşılabilir. Bunun ilginç bir örneği bildiğimiz ahtapottur. Gerçekte bu sekiz bacaklı canavar renkli, zarif ve akıllı bir hayvandır. Onu harekete geçirmek için yanına, yavaş hareket eden ve hücuma zorlayacak bir cisim koymak yeterlidir. Eğer doğru davranışlarını bir parça yiyecekle ödüllendirir ve yanlış davranışlarını zayıf bir elektrik şoku ile cezalandırırsak, kısa sürede bazı hedeflere hücum etmeyi bazılarına etmemeyi öğrenecektir. Kör bir ahtapot çevresini vantuzlarıyla algılar. Dokunma duyusuyla, düzgün bir çubuğu pürüzlü olandan, hatta bir küpü, aynı çapa sahip bir toptan ayırt etmeyi öğrenir. Fakat boyut ve biçimleri aynı olan iki çubuktan ağır olan çubuğu kaldırırken kaslarını daha fazla zorlamasına rağmen, beyni aradaki farkı ayırt etmekten yoksundur. Sekiz ayağının nerede olduğunu veya onları nasıl oynattığını anlama olanağına sahip değildir. Yukarıda sözü edilen böyle mükemmel iç aygıtları olmaması nedeniyle, çevresini ancak görerek tanır. Konumların algılanması, parmak ve kollarımızdaki zorlamalar, keman çalmak ya da tenis oynama gibi işlemler çok karmaşık olan yeteneklerimizden bir kısmıdır.

Duyu organları yanılabilir. Hepimizce en iyi bilineni optiksel yanılmalardır. Her halde bunun en tipik örneği sinemanın temel çalışma ilkesini oluşturan göz yanılmalarıdır. Resimler belli hızla gözümüzün önünden geçirildiğinde onları hareketliymiş gibi görürüz.

Bir elimizi sıcak su dolu bir kovaya, diğerini soğuk suya batırır ve sonra ikisini birden ılık suya sokarsanız, bu ılık su, sıcak suya batırdığınız elinize soğuk, soğuk suya batırdığınız elinize sıcak gelecektir.

Fizikte kullanılan teraziler, elektronik ölçü aletleri ve zaman ölçücüleri gibi çok yüksek duyarlılıklı aletlerde duyu organlarımız gibi yanılabilirler. Hepsinin bir duyarlılık sınırı vardır. Nasıl ki, duyu organlarımızla algıladığımız ilk izlenimlerimizin doğruluğunu tekrar kontrol etmek zorundaysak, fizikçiler de vardıkları her sonucundoğruluğunu aletlerin gösterdikleri değerleri kontrol ederek sınamak zorundadırlar. Tıpkı dokunma duyumuzun, görme duyumuzla algıladıklarımızın doğruluğuna inancımızı arttırdığı gibi, bu tür incelikli kontroller fizikçilerin aygıtlarına güven duymalarını sağlar.

Fizikçinin doğruluğunu varsayılmadığı, doğanın yapısına ilişkinin kuralların kontrol edilmesine kullandığı aygıtların, uzay çatalı örneğinde olduğu gibi başka başka ve pek tanımadıkları uygulamalarda kullanılması kendisini yanıltabilir. Her ölçü aygıtının gösterdiği değerin doğruluğu, doğa kurallarını anlayışımızın mertebesinden daha doğru değildir. Fizikçiler bu yanılgıların nedenlerini adım adım öğrenir. Her yeni deneyde yeni bir yanılgı nedeninin üstesinden gelmeye çalışır. Bu zamana dek, fizikçinin kurmaya çalıştığı mükemmel bir dünya modeli, bazı çatlak yerleri olmasına rağmen, gittikçe gelişmektedir. Bu modelin temelinde deneylerden elde edilen sonuçlar ile bunların açıklanmasına ilişkin teoriler yatmaktadır. Teori ve deneysel veriler bir birine bağlanıp, örülerek fizik bilimini oluştururlar.

 

Merak ettiklerimizi cevaplayabilmek için başlattığımız bilgi toplama sürecine gözlem denir. Gözlem " nitel gözlem " ve " nicel gözlem " olmak üzere ikiye ayrılır. Beş duyu organımızla algıladığımız bilgi toplama süreci " nitel gözlem ", araçlarla bilgi toplama süreci ise " nicel gözlemdir ". Bir suyun sıcaklığını elimizle ölçmeye kalktığımızda yaptığımız gözlem nitel gözlemdir ve kişiden kişiye değişiklik gösterebilir. Termometre ile yaptığımız ölçme ise nicel gözlemdir ve kim yaparsa yapsın aynı sonuca ulaşır.

Bütün ölçmelerimizde yalnızca basit bir yol üzerinde durduk. Şöyle ki, fiziksel bir niceliğin büyüklüğünü ölçmek için – örneğin uzaklık, zaman ya da kütle – ilk önce ölçülecek büyüklük cinsinden bir birim seçilir. Sonra bu birimden daha büyük bir niceliği ölçmek için, bu nicelikte birimimizden kaç tane bulunduğu araştırılır. Cetvelle, saatle ya da teraziyle genellikle yaptığımız budur. Bir birimden daha küçük olan nicelikleri ölçmek için birimi eşit küçük parçalara böler ve elimizdeki nicelikleri bunlar cinsinden ölçeriz. Bir kutunun uzunluğunu ölçüp 20 cm den biraz fazla bulmuş olalım. Santimetreyi 10 eşit kısma bölerek artan kısmın bu birimden 3 taneyi kapsadığını görürsek, kutunun uzunluğunun 20,3 cm olduğunu söyleriz. Bu işlemin, ölçmek istenen her uzunluk için yapılabileceğini görmek zor değildir. Ölçtüğümüz cismin kenarındaki ya da cetvelimizin işaretlerindeki bozuklukları yok etmek için her bölmeyi daha da küçük bölmelere ayırabiliriz.

Bazı ölçüm sonuçlarının duyarlılığını arttırmak için daha küçük birimler kullanmaya gerek yoktur. Örneğin, bir odadaki insanları sayma işleminde doğal birim insanın kendisidir. Bu örnekte, birimi daha küçük birimlere bölmek söz konusu bile değildir. Bununla birlikte, bazı fiziksel nicelikler için, doğal birim sistemleri vardır. Fakat uzay ve zamanın böyle doğal birim sistemleri olup olmadığını bilmiyoruz; bütün bildiğimiz böyle bir sistem varsa bile onu henüz bulamamış olduğumuzdur. Bu birimleri bulana dek ( eğer bunu gerçekleştirirsek ) elimizdekilerle yetinmek zorundayız

Biz burada, yalnızca saymakla yapılan basit ölçü yönteminde karşılaşılan sorunlara göz attık. Gerçekte yapılan ölçümlerde, başka tür bir sorunla karşılaşırız. Dolaylı yöntemlerle yapılan ölçümler genellikle bazı varsayımlara dayanır. Örneğin, bir kağıdın kalınlığını ölçerken, bütün kağıtların aynı kalınlıkta olduğunu kabul ettik. Üçgenleme yolu ile büyük uzunlukların ölçülmesinde de, günlük hayatımızda sık sık rastladığımız, buna benzer bir kabullenme vardır. Burada yapılan varsayım, cisimden göze gelen ışığın izlediği yolun, bir doğru olduğudur. Üçgenleme yöntemi, ancak bu varsayım, doğru ise kullanılabilir. Genel olarak bir tahtanın düzgün olup olmadığını, kenar boyunca bakarak anlarız. Bu örnekte de ışığın izlediği yolun bir doğru olduğunu kabullenmiş görünüyoruz. Kuşkusuz, bu varsayım bizi aldatabilir ve aldatır da. Bir sıcak radyatörün üst kısmında ya da güneşte ısınmış bir yüzey üzerindeki parlaklık, ışığın izlediği yolun hiç de bir doğru olmadığını ve her an değiştiğini gösterir. Büyük uzunlukları üçgenleme yolu ile ölçmede güvenilir bir sonuç istiyorsak ısınmış hava içinden bakmaktan kaçınmamız gerekir. Yeryüzünün fazla ısınmasından ortaya çıkan hava akımları nedeniyle, yıldızların çok titreşiyor göründüğü bir gecede bir yıldızın uzaklığını üçgenleme yolu ile ölçemeyiz. Böyle bir ölçüm için yıldızın gökte hareketsiz göründüğü durgun ve açık bir geceyi seçmek gerekir.

Birçoğunuz, şimdiye kadar, nasıl işlediklerini tam olarak bilmeden bazı fiziksel aygıtları kullandığımızı fark etmiştir. Kütleyi bulmak için teraziyi ve dünyanın çekim kuvvetini kullandık. Fakat yer çekimi hakkında hiçbir şey bilmiyoruz. Teleskop ve telemetreleri kullandık, fakat henüz ışığı okumadık. Nasıl çalıştıklarını söylemeden, tamir edemediğimiz saatleri kullandık. Böyle iyimser fakat düzensiz gibi görülen yöntemler fizikçiler için olağandır. Hiç kimse bunun dışında başka bir yol izlemediğine göre böyle yapmak belki gereklidir. Çünkü fizik, matematikten farklıdır. Biliyoruz ki, fizikçilerden daha mantıklı olan matematikçi, evreni tanım ve ispatlar üzerine kurar.

Fizikçi matematikçiye kıyasla, bazı bakımlardan daha çok, bazılarında ise daha az şanslıdır. Evren gözünün önündedir ve fizikçinin onu keşfetmesine gerek yoktur. Fizikçi evreni incelerken elindeki olanaklarla yetinmek zorundadır. Bu olanaklar, duyu organları, mantığı ve icat ettiği aygıtlarıdır. Görevini tam yerine getirebilmesi için önce, kullandığı aygıtları iyi tanıması gerekir. Fakat işe nereden başlamalıdır? Örneğin, yer çekimi kuvvetini anlayıncaya kadar kütle üstüne tek söz etmemesi iyi olur. Fakat, buna karşın “ kapalı kutuların “ kullanılışını öğrenir. İlk önce bu son deyimden ne demek istediğimizi açıklayalım

Bir uçağın radyo aygıtlarının bulunduğu bölüme baktığınızı düşünün. Orada, bir sürü siyah metal kutular görürsünüz. Bu kutuları bir birine, dış dünyaya, antene, toprağa, güç kaynağına ya da hoparlör ve bir göstergeye bağlayan bir çok tel girer, çıkar. Eğer kutunun kapağından içeriye bakarsanız çok karışık renkli teller ve elektronik parçalar göreceksiniz. Her telin ne işe yaradığını bilmeseniz de düğmeleri çevirebilir ve belki de aygıtları çalıştırabilirsiniz.

Okuma yazma bilmemelerine karşın 3 – 7 yaş çocuklarının bilgisayar da oyun oynaya bildiklerini çevrenizden bilirsiniz. Bilgisayarın çalışma ilkelerini bildiklerini de düşünmezsiniz.Bu tür denemeler bize yararlı ve anlamlı bir deyim kazandırmıştır. Nasıl çalıştığını çözümlenmeden kullandığımız her çeşit fiziksel sisteme, kapalı kutu deriz. Dikkatli olmak şartıyla, nasıl çalıştığını bilmesek de bir aygıtı başarı ile kullanabiliriz.

 

Göz, kapalı kutuya iyi bir örnektir. Fakat gözün nasıl işlediğini, örneğin karanlığı aydınlıktan, küçüğü büyükten ve hızlıyı yavaştan nasıl ayırt ettiğini, bir çok deneysel sınamalar sonucunda öğrenmiş durumdayız. Ayrıca, hangi koşullarda işe yarayıp yaramayacağını da biliyoruz. Şimdiye kadar kapalı kutuya örnek olarak, mikroskop ile karşılaştık. Mikroskopla bir saç telinin kalınlığını ölçmek için, saçı çokküçük bölmeli bir cetvel üzerine koyarak bakarız. Normal görüş mikroskopla olsa bile, telin çapını çok iyi ölçebileceğimize inandırır. Mikroskobu bir kapalı kutu olarak kullanıyoruz ve ona olan güvenimiz de kullanmakla artmaktadır.

Genellikle kapalı kutuları nasıl kullanacağımızı, daha önceden bilinen şeyleri incelemekte kullanarak buluruz. Örneğin, fotoğraf makinesinin telemetresinin nasıl işlediğini bilmesek bile, kolayca kullanabiliriz. Telemetreyi kullana kullana öğrendiğimiz şey, bakılan cismin görüntüsünün iki parçasının bir biri üzerine çakışmasıyla, iyi bir fotoğraf verecek şekilde merceğin odağının otomatik olarak ayarlandığıdır. Bir kapalı kutuyu bilinen fiziksel durumlarda kullanırken nedenini bulmasak da nasıl çalıştığını öğrenebiliriz. Bir kez nasıl çalıştığını öğrenirsek, onu yeni ölçmelerde de kullanabiliriz. Bu aygıtı kullana kullana, göstergenin, ölçmek islediğiniz niceliğin hangi değerine ( kapalı kutu olsun olmasın ) karşı geldiğine karar veririz. Önceden bildiğimiz bir şeyi ölçerek aletin kullanılışını bu şekilde öğrenmeye “ kalibrasyon “ denir. Genellikle mikro terazi ve telemetrede yaptığımız gibi, ölçü aletlerini kalibre ederiz.

Fizik bilimi, insanoğlunun büyük bir eseridir. Hiç kimse, fizikte bilinmesi gereken her şeyi bilemez. Hepimiz bazı kapalı kutular kullanırız. Bütün aygıtlar, hiç olmazsa kısmen, herkese göre kapalı kutu olarak düşünülebilir. Eşit kollu terazinin çalışma ilkesi herkesçe bilinir; fakat terazi kollarının bükülmeyecek, kefe desteklerinin düşey duracak şekilde yapılması ve buna benzer binlerce özellik nesiller boyunca olan plan ve deneylerin ürünüdür. Teraziyi planlayan usta ve tecrübeli bir kimse dışında, teraziyi kullanan herkes için bunlardan bazıları kapalı kutu olarak kalır. Hatta teraziyi yapan kişi de bıçak ağızlarının üzerine oturttuğu doğal SiO2 maddesini kapalı bir kutu olarak görür. Bu sert maddenin özellikleri molekül yapısından ileri gelir ki bu da teraziyi yapan usta için kapalı bir kutudur.

Mikroskobu kapalı bir kutu olarak kullandık. Fakat bunun herkes için kapalı bir kutu olması gerekmez. İnsan yapısı şeylerin çoğu tamamen kapalı kutu olamazlar. Çünkü, bunları birisi yapmış olmalıdır. Onlar kısmen kapalı kutu sayılırlar; çünkü içlerinde bilmediğimiz çok şey olduğunun farkındayız.

Kapalı kutuları “ açma “ merakı fiziğin anlaşılması için gereklidir. Fakat bir kimse kapalı kutuların ne zaman ve nerede güvenle kullanılabileceğine de hüküm vermeyi bilmelidir. Kapalı kutulara güven; kalibrasyonla, kullanmakla, kontrol etmekle, sonunda kapağı açarak çalışma yöntemini gözlemekle kazanılır. Bugün kapalı kutu olarak bilinen şeyler, bir nesil sonra açılabilir; fakat bunun için, şimdiyekadar hiç görmediğimiz başka kapalı kutuların ustalıkla kullanılması gerekebilir.

 

Belimizin ölçüsünü alan terzi mezura kullanır. Bir cismin kenarlarını cetvelle ölçeriz, boyumuzun uzunluğunu merak ettiğimizde metre kullanırız.

Her hangi bir cismin kütlesini merak ettiğimizde terazi kullanırız.

Bir yerlere yetişmemiz gerektiğinde ya da beklememiz söylendiğinde, geç kalıp kalmadığımızı, ne kadar beklediğimizi merak ettiğimizde saatimize bakarız.

Pazardan alış-veriş yaparken aldığımız meyva ve sebzeleri terazi ile tartarlar. Kilomuzu merak ettiğimizde dijital terazi kullanırız.

Dikkat ettiyseniz; merak ettiğimiz bir çok şeyi bazı araçlar yardımı ile sayısal değerlere dönüştürürüz. Yukarıda sözünü ettiğimiz olaylardaki ölçme direkt ölçmedir.

Hız, sıcaklık, ısı, akım gibi büyüklükleri de merak ederiz. İçinde bulunduğumuz aracın hızını ölçmek istediğimizde bunun için bir kaç değeri birlikte kullanmamız gerekir. Sıcaklığı ya da ısıyı merak ettiğimizde de aynı şey geçerlidir. Bunun içindir ki hız, sıcaklık, ısı, akım vb. türetilmiş büyüklüklerdir. Patates tartımında olduğu gibi bir hareketle sonuca ulaşamadığımız değerlerin hepsi türetilmiş büyüklüklerdir.

Pazar yerlerinde gördüğünüz kilo taşlarının ve kefelerin kullanıldığı terazi eşit kollu terazidir. Bir kefeye kilo taşları konulurken diğer kefeye satın alacağımız ürün konulur. Pazarcının yaptığı, terazinin eşit duruma gelip gelmediğine bakmaktır. Kilo taşlarını koyduğunda terazinin dengesi bozulur ve diğer kefeye koydukları ile pazarcı tekrar teraziyi dengeye getirir. Terazinin dengeye gelmesi bize iki kefedeki cisimlerin kütlesinin birbirine eşit olduğunu gösterir.

Eşit kollu terazi ile yaptıklarımızı dijital terazilerle de yapabiliriz. Kilomuzu merak ettiğimizde üzerine çıkıp göstergesine baktığımız araç dijital terazidir. Genellikle marketlerde birşeyler satın aldığımızda da kullanılan terazi dijital terazidir.

Dijital teraziler elektrik enerjisi ile çalışırlar. Siz üzerine bastığınızda terazinin içerisindeki sistemden ne kadar akım geçmesi gerektiğini ayarlarsınız. Bu da göstergede bir rakama karşılık gelir. Eşit kollu terazilerle yaptığımız ölçümler daha kaba, dijital terazilerle yaptığımız ölçümlerse daha kapsamlı değerler verirler. Kuyumcuların neden dijital terazi kullandıklarını bir düşünün.

Zamanı ölçmede de küçük ölçmeler önemli ise saat yerine kronometre kullanırız. Kronometreler genellikle yarışmalarda kullanılan zaman ölçen araçlardır. Yarışmalarda zamanın ne kadar önemli olduğunu hepiniz bilirsiniz.

Görmek içinde kullandığımız araçlar vardır. Mikroskop çıplak gözle görmekte zorlandığımız nesleleri görmemiz için cisimleri büyüten bir araçtır. Uzakdaki cisimleri görmek için de dürbün kullanırız. Daha uzaktaki, gökyüzündeki cisimleri görmek içinse teleskoplar bize yardımcı olurlar.

 


Yorum ekle


Güvenlik kodu
Yenile

   
   
Custom Search
   

Tüm hakları saklıdır. Site Adı Açıkca  belirtilerek , ve yazıya link verilerek  alıntı yapılabilir. Yazının izinsiz yada link verilmeksizin kopyalanması durumunda hukuki işlem yapılacaktır. Detaylı Bilgi için Kullanım ve Gizlilik Sözleşmesine Bakınız.Telif Hakkı olan mataryel bildirliği an yayından kaldırılacaktır.

                                     Copyright © 2012 calisma-kitabi.com

 

 

© calisma-kitabi.com