Oluşumunu ta "Big Bang"e kadar uzanan bir sürece borçlu olan madde, esas olarak üç temel partikülden oluşuyor: Proton, nötron ve elektron... Ama madde, aslında bir "boşluk" ve "enerji”den başka birşey değil... Partiküllerinin birleşim özellikleri nedeniyle öylesine büyük çeşitlilikle gösteriyor ki, maddenin bu niteliği insanın hayal gücünü aşıyor...
Portakal kabuğundaki mimari
Farklı yüzlerce molekül, portakal kabuğunun ana maddesini oluşturuyor. Bu moleküller çok karmaşık bir düzende biraraya geliyorlar. Bütün maddeleri oluşturmak için, 10'dan daha az sayıda atomun birleşimi yeterli oluyor. Üç partikülün birleşimi ise bu molekülleri oluşturan atomlara hayat verebiliyor...
Evrende herşey bir "madde"...
Yeşil yapraktan saf altına, parmaklarımızın arasından akıp giden sudan göğsümüzü, kollarımızı, parmaklarımızı süsleyen gümüşe kadar... Sonsuz biçimler aldığı gözleniyor, ama biraz yakından bakıldığında tüm bu çeşitliliğin özünde üç temel ve evrensel parçacıktan oluştuğu anlaşılıyor: Proton, nötron ve elektron... Bu üç küçük parçacık, bir dizi farklı bütünleşme sonucu sonsuz sayıda madde oluşturuyor.
Tüm maddelerde başlangıçta aynı birleşme şeması gözleniyor
Bir mini güneş sistemini anımsatan birleşme formülünün sonunda atomlar oluşuyor. Her atomun merkezinde de bir çekirdek var. Çekirdeği, birbiriyle dirsek teması halindeki proton ve nötronlar meydana getiriyor. Bu merkezin çevresinde ise uydu biçiminde elektronlar yer alıyor. Atomun çekirdeğinde ne kadar proton varsa, o kadar da elektron bulunuyor... İşte, bir atomun yapısını da bu proton ve elektronların sayısı belirliyor. Örneğin, bu rakam 29 ise o madde bakır, otuz ise çinko oluyor...
Karmaşık yapılar halinde birleşerek evrendeki çeşitliliği oluşturuyor...
Evrende atomların sayısı oldukça kısıtlı... 100 taneyi geçmiyor. Ama, bu 100 küsur atom, daha karmaşık yapılar halinde birleşerek evrendeki çeşitliliği oluşturuyor... Bu karmaşık yapılara da molekül adı veriliyor. Bir karbon atomu, 2 oksijen atomuy-la birleşerek karbon gazını meydana getiriyor. Bu formüldeki karbon atomu silisyum atomuyla değişirse silis, yani kum ortaya çıkıyor.
Atomların birleşip çeşitlilik yaratmasının başlangıcı,
ta "Büyük Patlama"ya (Big Bang) kadar uzanıyor
Bu patlama sırasında bir proton ile basit bir elektronun birleşmesiyle hidrojen gazı oluşmuştu. Daha sonra bu süreç yıldızların oluşumuyla devam etti. Yıldızlarda, gelişmemiş atomların kaynaşmasıyla daha iri atomlar doğdu. Eğer bugün bir canlı maddeysek, bunu yıldızlara, onların ölümüyle uzaya dağılan atomlarına borçluyuz...
Kaos, kendisini oluşturan güçlerin birbirine zıt oluşundan kaynaklanıyor
Toprağa düşen bir ağaç dalı, yerdeyken bir dizi gücün etkisine giriyor. Toprağa yapışık kalmasının nedeni yerçekimi kuralı... Yerçekimi, gezegenimiz gibi büyük kütlelerin ürettiği bir güç... Nitekim bu güç sayesinde bugün güneş sistemini meydana getiren yıldızlar ve gezegenler evrenin içinde dört bir yana dağılmıyorlar.
Bir ağaç dalını kırmak da pek o kadar kolay bir şey değil... Çünkü ağaç dalı esneme gibi bir özelliğe sahip... Ağaç dallarının bu niteliği yerçekiminden kaynaklanmıyor. Bunun nedeni, ağaç dallarının elektrik yüklü olması... Çünkü, dalları oluşturan atomların bir bölümü pozitif, diğer bölümü ise negatif... Bu farklı atomlar gerilirken, bir dizi farklı elektrik bileşimleri oluşturuyorlar. Atomların tutarlılığının kökeninde de bu birleşimler yatıyor. Atomun çekirdeğindeki pozitif protonlar, negatif elektronları tutuyorlar. Oysa merkezkaç gücü bu elektronları dışarıya doğru kaçmaya zorluyor. Buna karşılık, atomların çekirdeğindeki bütünselliğin nedeni ise elektrik kuralları değil, proton ve elektronları bir arada tutan nükleer güçler... Çünkü, tümü pozitif olan protonlar karşılıklı olarak birbirlerini itme eğilimi taşıyorlar.
Sonuçta, kaynağı ister yerçekimi kuralı, ister elektrik, isterse nükleer güç olsun, bu bileşimler bugün madde dediğimiz tüm nesnelerin temelini oluşturuyorlar. Ve bunlar da duruma göre az yada çok organize yapılar oluşturuyorlar. Bu yapıları yaratmak için, karmaşıklığın düzene dönüşmesi, dağılan atomların bir araya getirilerek bir sıvı ya da kristal haline gelmesi gerekiyor.
Yaratılış yok ettiğinden daha fazla düzensizlik üretiyor
Örneğin, bir köprü inşa etmek için muazzam miktarda enerji harcanıyor. Bu enerji ısı olarak çevreye yayılıyor. Evren kapalı bir sistem olduğu için bu ısı düzensizlik üretiyor. Öyle ki, bir köprü inşa etmek için ortaya çıkan ısı evrenin bir başka yerinde bir köprünün yıkılmasına neden olabiliyor. Evrendeki bu değişmez kural bizi kaçınılmaz olarak kaosa götürüyor, yani organize olan herşeyin yok oluşuna...
Nükleer bağlar...
Kırıldıklarında yok edici bir enerji ortaya çıkıyor...
Atom çekirdeklerinin parçalanmamasını sağlayan unsur, proton ve elektron la rdaki
"quark" adı verilen küçük parçacıklar... Bunların yarattığı çekim gücü, tümü elektriksel olarak pozitif olan protonların kendi aralarındaki doğal itiş gücünü dengeliyor. Ouark'ların kendi üstlerine düşen görevleri yapabilmeleri, yani çekim güçlerinin protonların itme gücüne egemen olması için, proton ve elektronların birbirine çok yakın konumlanmaları gerekiyor. Ama, atom çekirdeğinin parçalanması esasına göre geliştirilmiş bir bombada olduğu gibi, elektron ve protonlar birbirlerinden uzaklastırılırsa, çekirdeğin iki yarımküresi birbirini sert bir biçimde itiyor ve iki yarımküre hızla birbirinden uzaklaşıyor. Maddeyi oluşturan bileşimlerin içine depolanan enerji, bu durumda özgür kalıyor ve daha sonra kinetik bir enerji biçiminde etrafa yayılıyor; önüne geleni yakıp yıkan dev bir nefes haline dönüşüyor...
Elektrik gücü...
Nesnelere sertliğini o veriyor...
Bir karatecinin gösteri sırasında kiremitleri kırmak için yenmesi gereken güç, o kiremite sertliğini veren elektrik gücü... Çünkü bu maddenin moleküllerini birbirine birleştiren güçlerin kaynağında elektrik gücü bulunuyor. Zıtların birbirini çekmesi ilkesi paralelinde, bir molekülün pozitif yüklü atomları bir başka molekülün negatif yüklü atomlarını çekiyorlar. Bu karşılıklı çekim, karmaşık bir ağ oluşturuyor ve bu birleşen atomları sadece daha yoğun bir güç, o da ancak bazı noktalarından kırabiliyor.
Yerçekimi...
O olmasaydı, Güneş patlayıp yok olacaktı...
Güneş'in merkezinde atom çekirdekleri birbirine kaynaşıyorlar ve iri atom çekirdekleri oluşturuyorlar. Bu reaksiyonlar inanılmaz bir enerjiyi özgür kılıyor; Hiroşima'ya atılan atom bombasının saniyede bir trilyon katına eşit... Peki ama bu enerjinin kaynağı ne? Tabii ki, Einstein'in E= mc2 formülüyle açıkladığı gibi, maddenin kütlesi, enerjinin ta kendisi... Güneş'in merkezinde meydana çıkan füzyonlar, önemli bir kütle kaybını da beraberinde getiriyor. Güneş her saniye kütlesinden 4 milyon ton kaybediyor. Bu kütle kaybı anında termik enerjiye dönüşüyor. Bütün bu füzyonlara karşın Güneş patlamıyor. Çünkü Güneş, çapı 1,5 milyon kilometre bir kütle... Bu kütle yerçekimi kuralı sayesinde merkezindeki onca patlama ve füzyona karşın dağılmıyor.
Madde uzayda, yeryüzündekinden milyarlarca kez daha yoğun bir biçimde bulunuyor…
Santimetreküpte 100 milyon ton yoğunluk…
Pulsar ve siyah noktalar…
Varoluşlarının son aşamasına gelmiş yıldızlar olan pulsarlara oranla yeryüzündeki maddelerin yoğunluğu çok anlamsız kalıyor. Uzaydaki olağanüstü sıcaklık koşulları, bu yıldızlara yeryüzünde olanaksız olanı gerçekleştirme şansı tanıyor: Elektronları çekirdekteki protonların içine sokarak atomları sıkıştırmak... Bunun sonucu olarak ortaya, birbirine sıkı sıkıya, hatta omuz omuza tem bir elektron yığını çıkıyor. Uzayda "kara delik" adı verilen bölgeler ise pulsarlardan tam 100 kat daha yoğunlar... O denli yoğunlar ki, çekim sayesinde herşeyi hatta ışığı bile tutabiliyorlar. Maddenin kara delikler içinde ne durumda olduğu bugün bile bilinmiyor.
Atomlar konusunda bugün "yaklaşık" bir bilgiye sahibiz...
Örneğin, atomun çekirdeğindeki elektronları birbirinden ayıran mesafenin, bugün fizik derslerinde öğretmenlerin karatahtaya çizdikleriyle uzaktan yakından alakası yok... Eğer bir atomun çekirdeğini bir santimetre çapında bir daire olarak çizersek, elektronları bu daireden en az bir kilometre uzaklığa yerleştirmemiz gerekir. Gerçekte, atomlar içi boş parçacıklar... Onların içi boş olduğu için, atomlardan oluşan maddeler de, hangi durumda olurlarsa olsunlar, boş... Kuşkusuz katı maddeler sıvılara oranla biraz daha fazla, sıvı maddeler de gazlara oranla biraz daha fazla yoğunluk taşıyorlar. Ancak, bu yoğunluk farklılıklarının, kendi içinde gerilip genişleyen atomların durum değişiklikleriyle bir alakası yok... Katı nesneler daha yoğun ise, bunun nedeni, onu oluşturan moleküllerin, yanyana daha düzenli sıralanması… Bunun tam tersine, sıvı ve gaz maddelerde bu moleküller dağınık bir biçimde bulunuyorlar. Genel olarak, düzenden düzensizliğe geçiş, katı bir maddeyi ısıtınca ortaya çıkıyor: Termik enerji moleküller arasındaki elektrik bağlantılarını kırıyor. Derece yükseldikçe, karışıklık daha da büyüyor. Çünkü moleküller birbirlerinden daha fazla uzaklaşıyorlar ye aralarındaki boş mesafe artıyor. İki molekül arasındaki uzaklık, milimetrenin 10.000'de birine ulaştığında ise su buharı kabarcık haline dönüşüyor.
Yeryüzünde, bir maddenin doğal halde yoğunluğu hiçbir zaman santimetreküpte 22,3 gramı geçmiyor. Öte yandan, bir maddenin yoğunluğunu, atomlarının yapısını altüst ederek artırmak mümkün... Örneğin, yoğun bir plazma, yörüngesinden koparılmış elektronların ve atomik çekirdeklerin ka-rıştırılmasıyla gerçekleştiriliyor. Bugüne kadar üretilmiş en yoğun plazma, santimetreküpte 1 kg'lık bir yoğunluğa sahip... Alevler daha az yoğun plazmalar olarak kabul ediliyorlar. Yıldızlara ilişkin maddelerin büyük bir çoğunluğu da bu konumda... Evrende bu durumun önemli bir istisnası "pul-sar" adı verilen küçük yıldızlar... Bunlarda yoğunluk zaman zaman santimetreküpte 100 milyon tona ulaşıyor. Ne var ki, pulsarlarda atomlardan söz etmek mümkün değil... Bunlar atomlardan değil, en üst noktada yoğunlaşmış nötronlardan oluşuyorlar.
