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).
Yorum yazabilmek için oturum açmalısınız.