MADDE ile ENERJİ – Birbirine Dönüşebilir mi?… E = mc2 Denklemi Neyi Anlatmaktadır?…

“Doğu Mistisizminin evreni bir illüzyondur.Onunla kendi çalışması arasında bir bağ kurmaya çalışan fizikçi, fizikçi olmaktan çıkmıştır.”
Stephen William Hawking

Maddenin enerjiye dönüşmesi olgusunu her gün çevremizde görerek tanık olmaktayız. Bunlardan biri, güneşimizde Hidrojen atomlarının füzyonu ile güneşin yakıtını kullanmasıdır. Aynı işlem dünyamızın merkezinde de yürümektedir. Böylece karaların üzerinde yüzdüğü magmanın oluşumu ile depremlerin başlıca nedeni olan mağmanın içindeki dik doğrultuda oluşan konveksiyon akımları meydana gelmektedir.

1935 – 1939 yılları arasında, Amerikalı fizikçi Hans Albrecht Bethe Cornell Üniversitesinde çalışırken, yıldızların temel enerji kaynağının, hidrojenin helyuma termonükleer füzyonu olduğunu, bu süreçte dört hidrojen atomunun bir helyum atomu ile enerjiye dönüştüğünü gösterdi.

İnsan eliyle de madde enerjiye dönüşmektedir. Buna örnek atom enerji santralleri ile nükleer bombalardır.

1896 yılında “radyoaktivite” olgusunun keşfedilip Marie Curie’ ce adının konmasından sonra, “enerji” konusuyla ilgili yepyeni bir sorun çıkıvermişti ortaya… Uranyum ile toryum gibi radyoaktif maddeler, şaşılası ölçüde enerjiyle yüklü partiküller yayıyorlardı. Dahası, radyum, kesintisiz biçimde, büyük nicelikte ısı saçıyordu. Curie’nin hesabına göre, bir ons radyum, saatte 4.000 kalori veriyordu. Üstelik, bu süreç, saatlerce, günlerce, yıllarca sürüyordu, kesintiye uğramaksızın…

Daha da ilginci, bu enerji üretimi, kimyasal reaksiyonlardan farklı olarak, ortam ısısından bağımsızdı. Bir başka deyişle, enerji salgılama süreci, sıvı hidrojenin düşük ısısında da (20,25 K = -5440 C), ortalama oda sıcaklığında da işliyordu.

Bütün bu gözlemler ışığında tek sonuç çıkarılabilirdi : Buradaki “enerji”, bildiğimiz kimyasal enerjiden çok farklı bir şeydi. Fizikçiler ile insanlar bunun sırrını çözmek için çok beklemek zorunda kalmadılar. Birçok konuda olduğu gibi, burada da, kilidi açan anahtarı, 1905 yılında “Özel İzafiyet Teorisi” ile Einstein sağladı.

Albert Einstein, kendisine kadar süregelen bir yargıyı yıkarak bilim dünyasında yeni bir çığır açmıştır. Ondan öncesinde kütle ile enerji arasında bir bağlantı kurulamayıp ayrı olgular oldukları varsayılmıştır.

Einstein “enerji” olgusuna matematiksel açıdan yaklaşmış, “kitle” denilen şeyin aslında özel bir enerji türü olduğu sonucuna varmıştı. Şu farkla ki, kitle, öteki enerjilere göre çok daha yoğun, çok daha konsantreydi. Bu da, çok küçük bir kitlenin, hacmiyle kıyaslanamayacak kadar çok enerjiye dönüşebilmesinden belliydi.

Einstein’in enerji-kitle ilişkileri konusunda geliştirdiği denklem, çağdaş bilimin en ünlü denklemidir:

E = mc2

Bu denklemde, “E” erg’le ölçülen enerjiyi, “m” gramla ölçülen kitleyi, “c” de santimetre/saatle ölçülen ışık hızını simgelemektedir.

Işık saatte 30.000 milyon santimetre hızla hareket ettiğine göre, c2′nin sayısal değeri 900 trilyondur. Giderek, bir gramlık kitle enerjinin dönüştürülmesi, 900 trilyon erg yaratır. “Erg” bilinen terimlerle anlatımı güç bir minik enerji birimidir.

Bu konuda yine de bir fikir verebilmek için, bir gramlık bir kitledeki enerjinin, 1.000 vatlık bir elektrik ampulünün 2.850 yıl işleteceğini söyleyebiliriz. Bir başka basit benzetmeyle de, bir gramlık kitlenin bütünüyle enerjiye dönüştürülmesi, 2.000 ton petrolün yakılmasından elde edilecek enerjiye eşit enerji üretir.

Kitle-enerji dönüşümü konusundaki gözleminden yola çıkan Einstein, çözümlemelerini bir adım öteye götürerek, yine eskilerin deyimiyle “maddenin korunması” ile “enerjinin korunması” yasalarını tek bir yasa altında birleştirdi : “Kitle-enerjinin korunması yasası”… Böylece termodinamiğin birinci yasası varlığını korumakla kalmıyor, üstelik bu gelişmelerden daha da güçlenmiş olarak çıkıyordu.

Kitle spektrografisi yöntemlerinden yararlanarak kitlenin gerçekten enerjiye dönüştüğünü deneysel olarak ilk kanıtlayan ise, 1919 da Francis W. Aston’ dur.

Aston, atom çekirdeklerinin manyetik alana çarptıklarında ne kadar saptıklarını ölçerek, atom çekirdeklerinin kitlesini de ölçmeyi başarmıştı. 1925 yılında daha da duyarlı aygıtlarla yaptığı deneylerde, Aston, değişik çekirdeklerin kendilerini oluşturan nötron ile proton kitlelerinin basit bir toplamı olmadıklarını da kanıtlamıştı.

Bu yukarda söylenenlerin tam tersi olan Enerjinin maddeye dönüşmesi olgusuna gelindiğinde, gene E=mc2 denklemine başvurup, bunda m’ in değerini bulduğumuzda;

m = E / c2

eşitliğini elde ederiz.

Bundan anlaşılan, enerjiyi ışık hızının karesi kadar ufaltırsak, başka bir deyişle enerjiyi ışık hızının karesi kadar yuğunlaştırırsak (teksif edersek) maddeye çevirebileceğimizdir.

Bu günkü günde çevremizde bu tür bir eyleme rastlamıyoruz. Bunun nedeni belki böyle bir sürecin yollarının henüz bulunamamış olmasıdır!… Ancak burada akla hemen “Uzay Yolu” filminde gösterilen “ışınlanma” tekniği akla geliyor. Çünkü, bir fiction olarak, bu teknikle maddenin bir yolla enerjiye dönüştürülüp, sonra uzak bir mekanda bu enerjinin tekrar madde haline getirildiği anlatılmaktadır.

Filmde fiction olarak verilen bu olay üzerinde çalışan günümüz bilim adamları vardır. Bunlardan biri de Malezya, Penang doğumlu Dr. Ping Koy Lam’ dır.

17 Haziran 2002 de Avustralya Ulusal Üniversitesinden (Australian National University – ANU) Dr. Ping Koy Lam başkanlığındaki bir fizikçi ekibi bir laser ışınını bir konumda ayrıştırarak, yaklaşık bir metre ötedeki başka bir noktada tekrar oluşturmayı başardıkları açıklandı. Böylece günümüzde büyük cisimlerin değil, hele biyolojik varlıkların hiç değil, ama atomların ışınlanabileceği gösterilmiş oldu.

Ancak Dr. Ping Koy Lam, verdiği bir konferansta, insanların ışınlanması konusunda daha ışık yılı ölçüsüyle pek çok geride olduğumuzu söyledi.

Çevremizde doğal bir olay olarak ta enerjinin maddeye dönüşebildiğini gözlemleme olanağımız yok. Çünkü böyle bir süreç yok!…

Ama doğada bir tek kez enerji maddeye dönüşmüştür. O da herkesin “Big Bang = Büyük Patlama” diye bildiği, evrenin oluşumu sırasında gerçekleşmiştir.

“Büyük Patlama” nitelemesi bizce rastgele söylenmiş bir sözdür. Bu olaya aslında “Büyük Oluşum” demek gerekirdi. Çünkü meydana gelen olay alelade bir denetimsiz patlama olayı değildir. Böyle olsaydı meydana gelen madde yapıları, eylemsizlik ilkesi uyarınca, çok büyük bir hızla uzaya saçılır gider, belirli bir evreni oluşturamazlardı.

Oysa süreç sırasında ortaya çıkan maddi varlıklar denetim altında belli bir güçle, belli bir hızla birbirlerinden uzaklaştırılmaya başlanmıştır. Evrende olan bu denetim altındaki genişleme günümüzde de gözlemlenmektedir.

Maddenin, mekanın, zamanın var olmadığı bir dönemde, uzay araştırmaları uyarınca, bizim zaman ölçülerimize göre bundan 15 milyar yıl önce, bazılarına göre ise 30 milyar yıl önce, türünü, niceliğini, kaynağını bilemediğimiz bir enerji, gene niteliği ile niceliğini bilemediğimiz bir güçle sıkışarak (teksif olarak) maddeyi, demek ki evreni yapan yıldızları meydana getirmiştir. “Büyük Oluşum” dediğimiz budur.

Doğada ilk, hem de tek kez gerçekleşen, enerjinin maddeye çevrilmesini sağlayan bu olağanüstü büyük güç ile iradeye ne ad verilebileceğini okuyucuya bırakıyorum.