Evrendeki nesnelerin boyutları, 10-19 metre ölçeğindeki kuark etkileşimlerinden 1026 metreuzaklıktaki kozmik ufka kadar değişir. Bu 45 olası büyüklük mertebesinde, bildiğimiz kadarıyla yaşam oldukça ufak bir aralıkla sınırlanmış durumda: 45 olası mertebenin kabaca orta bölümüne denk gelen yaklaşık 9 farklı büyüklük mertebesinde canlı bulunabiliyor. İnsan benzeri duygu ve düşüncelere sahip canlıların bulunduğu aralık ise 9 mertebenin sadece 3’ünü kapsıyor.
Bakteriler ve virüsler bir mikrondan, yani 10-6 metreden bile küçük olabilirken, en büyük ağaçların uzunluğu 100 metreye varabiliyor. Oregon’da bulunan Mavi Dağlar’ın altında yaşayan bal mantarını tek bir organizma olarak düşünürsek, yaklaşık 4 km boyunca uzandığını da anımsayalım. Peki acaba canlıların büyüklüğünü sınırlayan evrensel bir limit var mı?
Hesaplama kuramındaki gelişmeler sonucunda, bilinç ve zeka için katrilyonlarca ilkel “devre” elemanı gerektiğini öğrendik. Beyinlerimiz nöronlardan oluştuğuna göre, ki nöronların her biri özelleşmiş ve işbirliği yapan tek hücreli organizmalardır; biyolojik bilgisayarların bizim becerilerimizi sergileyebilmesi için bizim beynimizin fiziksel büyüklüğüne yakın boyutta olmaları gerekir.
Yapay zeka sistemlerinde bizimkinden daha küçük nöronlar yapılandırmayı düşünebiliriz. Elektronik devre elemanları, örneğin, şu anda nöronlardan oldukça küçüktür. Fakat davranışları da daha basittir ve epey hacim kaplayan destek (enerji, soğutma, iletişim) yapılarına gereksinim duyarlar. Büyük olasılıkla ilk yapay zekaların kaplayacağı hacim, yapıldıkları malzemeler ve mimarileri bizden bütünüyle farklı olduğu halde, bizim bedenlerimizin boyutlarında olacaktır. Bu durum, metre ölçeğinin bir özelliği olduğuna bir kez daha işaret ediyor.
Peki ya evrenin büyükler ucu ne alemde? William S. Burroughs’un Patlamış Bilet adlı kitabında, yüzeyinin altında, yavaşça oluşan kristallerinde neredeyse sıfır düşünce olan engin bir mineral bilinç yatan bir gezegen kurgulanmıştır. Gökbilimci Fred Hoyle “Siyah Bulut” adını verdiği, boyutu Dünya ile Güneş arası uzaklıkla kıyaslanabilecek kadar olan bilinçli bir hiper-zekadan dramatik ve ikna edici biçimde söz etmiştir. Bu düşüncesi, bir yıldızı bütünüyle çevreleyen ve enerjisinin büyük bölümünü yakalayan devasa yapılar olan Dyson küreleri kavramını önceden sezmiş gibidir.
Peki bu büyüklükte yaşam formlarının varolması için koşullar nelerdir? İlginç düşünceler için karmaşık bir beynin yanı sıra yeterince zamana da gerek vardır. Nöral aktarımların hızı yaklaşık olarak saatte 300 km civarındadır. Dolayısıyla insan beyninde sinyal iletim hızı 1 milisaniye kadardır. O halde bir insan ömrü, 2 trilyon mesaj iletim süresinden oluşuyor demektir. Eğer beyinlerimiz ve nöronlarımız 10 kat daha büyük olsaydı, yaşam sürelerimiz ve nöral sinyal hızlarımız da aynı kalsaydı, yaşamımız boyunca şimdikinin onda biri kadar düşüncemiz olurdu.
Beyinlerimizin aşırı ölçüde, örneğin güneş sistemi kadar büyüdüğünü düşünelim. O zaman aynı sayıda mesaj iletimi için evrenin toplam yaşından fazla zaman gerekirdi. Evrimin akışı için de hiç zaman kalmazdı. Eğer gökadamız büyüklüğünde bir beyin olsaydı, sorun daha da içinden çıkılmaz hal alırdı. Oluşum anından itibaren sadece 10.000 civarında mesaj bir uçtan diğerine gidebilirdi. Yani karmaşıklığı insan beynininkine yakın ama büyüklüğü astronomik ölçekte bir beyni olan yaşayan bir varlık hayal edebilmek pek mümkün değil. Eğer varolsaydı da, herhangi bir şey yapabilecek zamanı olmazdı.
Dikkat çekici bir diğer nokta, fiziksel bedenler üzerinde çevrenin koyduğu sınırlamaların da yaşamın hemen hemen zekanın gerektirdiği boyutları gerektiriyor olması. En uzun sekoya ağaçlarının boyu, suyu yukarı doğru 100 metreden fazla pompalayamıyor oluşları ile sınırlanmıştır. Bu limit, Dünya’nın yerçekim kuvveti (suyu aşağı çeker), terleme, su tutunumu ve bitkinin ksilemindeki (suyu yukarı iter) yüzey geriliminin ortak etkisi ile belirir1. Eğer yaşama en uygun gezegenlerin çekim kuvveti ve atmosfer basıncının Dünya’nınkinin 10 katına kadar olduğunu varsayarsak, aynı maksimum limitinin birkaç katı büyüklük mertebesinde kalmış oluruz.
Gezegendeki en büyük ağaçlardan sekoya ağaçları görülüyor.
Ayrıca canlıların çoğunun bir gezegene, uyduya veya göktaşına bağlı yaşayacağını farz edersek, yerçekimi de doğal bir ölçek belirler. Gezegen büyüdükçe ve yerçekimi arttıkça, kemiklere (ya da onların eşdeğerine) binen kuvvet de artar. Bu konu 1600’lerde Christiaan Huygens tarafından tartışılmıştır. Söz konusu durumda canlının kemiklerinin kesitinin de, kuvvete dayanmak için hayvanın büyüklüğünün karesiyle orantılı olarak genişlemesi gerekecektir. Ancak bu vücut geliştirme çabaları, nihayetinde kendi kendini sınırlar; çünkü kütle de uzunluğun kübüyle orantılı artar. Genel olarak, hareket edebilen dünya organizmalarının maksimum kütlesi, kütleçekimin gücünün arttığı oranda azalır. Örneğin yerçekimi Dünya’dakinin 10’da 1’i kadar olan bir gezegende, hayvanların 10 kat daha büyük olma olasılığı vardır.
Tabi bir gezegenin de ne kadar küçük olabileceğine ilişkin bir limit vardır. Çok küçük gezegenler (mesela Dünya’nın kütlesinin onda birinden daha küçük olanlar) atmosferi çekecek ve tutacak kadar kütleçekime sahip olmazlar. Yani bir kez daha Dünya’da gördüğümüz boyutlara yakın büyüklükleri zorunlu kılan bir sınırlama ile karşı karşıyayız.
Yaşamın ayrıca soğutmaya da gereksinimi vardır. Bilgisayar çiplerinde sürekli olarak, hesaplama sırasında ortaya çıkan ısının atılması mücadelesi verilir. Yaşayan canlılar için de aynı konu önem taşır. Büyük hayvanların hacim bölü yüzey alanı (yani deri büyüklüğü) oranı yüksektir. Canlının soğutmasından sorumlu organ deri olduğundan, ısının üretildiği yer de hacim olduğundan, büyük hayvanlar kendilerini soğutmakta daha az verimli olur. İlk olarak 1930’larda Max Kleiber tarafından dikkat çekildiği üzere, Dünya’daki hayvanların kilogram başına metabolik hızı, hayvanın kütlesinin 0,25.kuvveti ile orantılı olarak azalır2. Kuşkusuz ısıtma hızı bu şekilde düşmeseydi, büyük hayvanlar gerçekten de kendi kendilerini pişirirdi. Bir memelinin yaşamını sürdürebilmesi için gözlemlenen minimum metabolik hız, nanogram başına bir watt’ın trilyonda biri kadar olduğundan3, ısısal açıdan sınırlandırılmış bir maksimum organizma büyüklüğüne ulaşıyoruz: 1 milyon kilogramdan biraz fazla. Bu da yaklaşık olarak mavi balina kadar olmak demektir. Yani tam da Dünya büyüklük rekorunu elinde tutan hayvan kadar…
İlkesel olarak daha büyük yaratıklar hayal edilebilir. Eğer Landauer’in hesaplama için gereken minimum enerjiyi tanımlayan ilkesini hesaba katar ve sadece hücrelerini çoğaltmaya adanmış olan ultra-kütleli, ultra-tembel bir çok hücreli organizma olduğunu varsayarsak, mekanik desteğin ısı taşınımını aşması sorunlarının büyümeyi sınırlayan nihai etken olduğunu görürüz. Bu ölçeklerde böyle bir canlının ne yapacağı ya da nasıl evrilebileceğini de tahmin etmek mümkün değil.
Charles ve Ray Eames’in klasikleşmiş kısa filmleri “10’un Kuvvetleri” (Powers of Ten) 40 yıl kadar önce yayımlanmış ve insanların büyüklükleri kavrayışında derin etkileri olmuştur. Aşağıdaki videoda bu çalışmayı izleyebilirsiniz.
Kaynak:
- Bilimfili,
- Nautilus, “Can a Living Creature Be as Big as a Galaxy?”
< http://nautil.us/issue/34/adaptation/can-a-living-creature-be-as-big-as-a-galaxy >
Notlar:
[1] Koch, G.W., Sillett, S.C., Jennings, G.M., & Davis, S.D. The limits to tree height. Nature 428, 851-854 (2004).
[2] Kleiber, M. Body size and metabolism. Hilgardia: A Journal of Agricultural Science 6, 315-353 (1932).
[3] West, G.B., Woodruff, W.H., & Brown, J.H. Allometric scaling of metabolic rate from molecules and mitochondria to cells and mammals. Proceedings of the National Academy of Sciences 99, 2473-2478 (2002).
Bügünkü parçacık fiziği anlayışımıza göre, madde ve antimadde birbirine eşit ama zıt.. Bu bağlamda; karşılaştıklarında birbirlerini yok etmeleri ve geriye hiçbir şey bırakmamaları ve tüm bu yok etme olaylarının evrenin gençlik döneminde gerçekleşmiş olması beklenirdi. Gel gelelim; eğer bu karşılaşma gerçekleşmiş bile olsa, geriye milyarlarca galaksiyi , yıldızı, gezegeni ve geriye kalan herşeyi oluşturmaya yetecek kadar madde kalmış demektir. Bir çok açıklama, bir kuark ve antikuark‘ın birleşmesinden oluşan kısa-ömürlü mezon’ların etrafında dönüyor. B-mezonlar, anti-B-mezonlar’dan daha yavaş bozunur. Bu da geriye, evrendeki tüm maddeleri oluşturmaya yetecek kadar B-mezon kalmasını sağlıyor. Buna ek olarak B, D ve K-mezonlar antiparçacık haline geçip geri dönebilirler ancak araştırmaların gösterdiğine göre mezonlar daha çok normal fazda bulunma eğilimi gösterdiği için parçacık sayısı anti-parçacık sayısının çok üstünde olabilir.
Evrenin gençlik dönemlerinde sıcaklıklar aşırı yüksekken, hidrojen, helyum ve lityum izotopları bolluk içinde birbirlerine karışıyordu. Evrenin neredeyse tüm kütlesi de hala en yoğun halde bulunan hidrojen ve helyumdan oluşuyor. Ancak gözlemlememiz gereken lityum’un üçte birini gözlemleyebiliyoruz. Peki nerede bu lityum? Mevcut durumda sayısız açıklama mevcut ki bazıları hipotetik atom altı parçacıklardan olan axion’ları kullanırken bazı açıklamalar da büyük yıldızların çekirdeklerinde hapis olduklarını söylüyor. Henüz bunu tespit edebilecek kadar gelişmiş alet , edevat veya teleskopumuz yok. Ancak ne var ki, evrendeki kayıp lityum ile ilgili tüm soruları karşılayabilecek , bütünsel bir teoride mevcut değil.
İnsanı normalde 24 saatlik bir uyku/uyanıklık halinde tutan bir biyolojik (sirkadiyen) ritim ile düzenlenen insan vücudu, neden bu uyku haline girmektedir? Yaşamımızın üçte birini harcadığımız uyku sırasında vücudumuzda doku yenilenmesi, artan bir kırmızı kan hücresi üretimi gibi bir çok vücut sistemlerini koruyucu aktivite gerçekleşmektedir. Hiç uyku ihtiyacı olmayan canlılar olduğunu düşündüğümüzde ister istemez aklımıza şu soru geliyor? Neden bizim ihtiyacımız var? Bir kaç fikir olsa da konuya tam bir açıklama getirilemiyor. Evrimsel bir teoriye göre, avcılardan korunma yöntemleri geliştirmiş canlılarda bir vücut dinlendirme mekanizması iken, avcılardan saklanamayan ve daha ayık olması gereken canlılar farklı vücut dinlendirme mekanizmaları geliştirmiş olabilir. Bilimciler tam olarak sebebi bilmiyor olsa da, uykunun önemi üzerine çalışmaya başladılar.
Hepimiz Ay’ın uyguladığı çekim ile oluşan gel-git’leri, Dünya’nın yer çekiminin bizi yüzeyde tuttuğunu ve Güneş’in çekiminin Dünya’mızı yörüngede tuttuğunu biliyoruz. Ama bu fenomeni ne kadar anlıyoruz. Bu büyük kuvvet maddenin kendisinden kaynaklanıyor bu sebeple daha çok madde içeren daha büyük kütleli objeler daha fazla çekim uygulamaktadır.
Gözlemlenebilir evrenin çapı yaklaşık 92 milyar ışıkyılı uzunluğunda ve gezegen ile yıldızlarla dolu milyarlarca galaksiden oluşuyor. Buna rağmen bildiğimiz tek canlı hayatı kanıtı burada, Dünya’da bulunuyor. İstatistiki olarak bu genişlikte yalnız olmamız pek mümkün değil ama her nedense herhangi bir başka dünya ile iletişime geçebilmiş de değiliz. Bu fenomen Fermi paradoksu olarak bilinir ve nedeni ile ilgili de düzinelerce varsayım bulunmaktadır. Belki de bize ulaşmaya çalışanların gönderdikleri sinyalleri alamıyoruz, belki henüz öyle bir teknolojiye sahip değiliz, ya da bizimle iletişime geçmek istemiyor olabilirler. En düşük ihtimalle de, bizler bu evrendeki tek canlı yaşayan gezegende bulunuyoruz.
Evrendeki tüm maddenin %80’i kara maddeden oluşmaktadır. Kara madde ise son derece kendi halinde (hiç ışık yaymayan) varlığı yokluğu belli olmayan bir maddedir. İlk kez 60 yıl önce hakkında kesin bir kanıt olmadan bir teoride yerini aldı. Bir çok bilimci, kara maddenin olarak bilinen (WIMP’lerden) oluştuğunu düşünür, ki bu onu bir protondan 100 kat daha ağır bir madde yapar. Gel gelelim kara madde şu an için baryonik madde (kompozit bir atomaltı parçacık) ile etkileşime girmediği için tespit edilemiyor. Diğer fikirsel tasarılarda kara maddenin axion, nötralino ve fotinolardan oluştuğu varsayılmaktadır.
Dünya’daki yaşam nereden geldi? Neyden kaynaklandı? Nasıl gerçekleşti? Bu başlangıcın, besin yönünden zengin enç Dünya’da, gittikçe daha kompleks kimyasalların evrimleşmesine yol açacak bir ” ilksel veya ilkel çorba” ile olduğunu düşünenler, bu sürecin de okyanusların dibinde, buzulların altındaki killerde gerçekleşmiş olabileceğini savunuyor. Daha farklı modeller de, yaşamın patlamasını değişen oranlarda, Dünya’ya gelen ışığa, volkanik aktivitelere bağlıyorlar. Dünya’daki yaşamın baskın temeli olan DNA’ya nazaran ilk yaşam formlarında RNA’nın daha yaygın olduğu varsayımı da bulunuyor.
Şaşırtıcı gelebilir ama, kocaman kıtalar, kıta levhaları (plakaları) kayarak geziyor ve bu sırada depremlere sebep oluyor, dağları ve diğer yer şekillerini oluşturuyor, kıtaların organizasyonu sağlanıyor hatta volkanik patlamalara sebep oluyor. Kıtaların bir araya gelip tek bir parça oluşturabileceği fikri ilk kez 1500’lerde ortaya atılmıştı (elbette bugün haritaya bakan herkes bunu anlayabilir) ama yaklaşık 400-450 yıl pek ilgi çekmedi. Hoş kanıtlayacak pek bir şey de yoktu elde..
Bir çok hayvan ve böcek türü mevsimsel sıcaklık değişimlerinden ve bu değişimlerin yaratacağı besin kaynağı ve eş bulma sıkıntılarından korunma amaçlı yıl içi göçler gerçekleştirmektedir. Bu göçler kimi zaman binlerce kilometre tek bir yöne doğru ilerlemeyi içermektedir. Bu durumda ise nasıl geri dönüp ilk yerlerine ulaştıkları bilinmemektedir. Farklı hayvanlar farklı yön tayin metotları kullanır. Öyle ki bazı hayvanlar Dünya’nın manyetik alan yönünü bir pusula gibi algılar ve yön tayini yaparlar. Yine de, bilim insanları bu davranış şeklinin ve evrimsel özelliğin nasıl ortaya çıktığını, işleyen mekanizmaları, hiç bir eğitim almamış hayvanların nasıl mevsimden mevsime gidecekleri yönü net olarak tayin ettiklerini anlayabilmiş değil.
Bilimin tüm gizemlerinin içinde, kara enerji en anlaşılmazlarından birisi sayılabilir. Kara madde toplam kütlenin %80’inini oluştururken, kara enerji‘ninde tüm enerji içeriğinin %70’ini oluşturduğu varsayılmaktadır. Evrenin genişlemesinin en temel sebebi ve itici kuvveti olarak bilinen kara enerji, sadece ona atfedilen bu yetenekten dolayı bile onlarca bilinmeyenin ortasında kalıyor. İlk ve en önemlisi tam olarak neyden yapıldığı bilinmiyor. Kara enerji sabit midir? Yoksa evren genişledikçe belli dalgalanmalar gösterir mi? Neden kara enerjinin yoğunluğu sıradan madde ile uyuşmaktadır? Kara enerji, Einstein’ın kütle çekim teorisi ile uyuşuyor mu, yoksa kara enerjinin varlığı teorinin yeniden gözden geçirilmesine mi sebep olacak?
Yorum yazabilmek için oturum açmalısınız.