Bilim İnsanlarını Uyutmayan Fiskiye

Açıkçası Feynman's Sprinkler Problem'i (Feynman'ın Fiskiye Problemi) duyduğumda şaka sandım. Yani bir fiskiyeden daha karmaşık ne olabilir ki? Musluğu açarsın, su fışkırır, alet döner. Bitir bitir.

Ama işin garip tarafı burada başlıyor. Ya fiskiyeyi ters çalıştırsan? Dışarı püskürtmek yerine suyu içeri çeksin. Yine döner mi? Hangi yöne doğru? Ne kadar hızlı?

Basit görünüyor, değil mi? Fizikçi Richard Feynman da öyle düşünmüş — ta ki kendi başına çözmeye çalışıp pes edene kadar. Yıllarca kafa patlattı bu problem üstünde ve dürüst olmam gerekirse, bu beni kendi kafa karışıklıklarımla ilgili epey rahatlattı.

Bu Problemi Bu Kadar Zor Yapan Ne?

Ters fiskiye meselesinde şu var: dönememesi gerektiği düşünülüyor. Yani şöyle düşün — su dışarı itilmek yerine içeri çekiliyorsa, cihazı döndürecek olan ne?

Bazı bilim insanları bir yönde döner dedi, diğerleri tam tersini savundu. Kimileri de hiç dönmez görüşünde. Tartışmalar bir asırdan fazla sürdü, her tarafta parlak beyinler vardı.

Feynman — Nobel ödüllü, 20. yüzyılın en ünlü fizikçilerinden biri — tartışmayı bitirmek için kendi ters fiskiyesini yapmaya girişti. Anlatılanlara göre deney pek de pürüzsüz gitmedi. (Hey, dahilerin de kötü laboratuvar günleri oluyor!)

"İçe Kör" Kırılma Noktası

İşte şimdi bu tuhaf fiskiyeler devreye giriyor. NYU ve Colorado School of Mines'dan bir araştırma ekibi bu bilmceyi ciddiye almaya karar verdi — ve test etmek için bütün bir koleksiyon, evet bir bütün koleksiyon, garip döngülü fiskiyeler inşa ettiler.

Ve bulguları? Tamamen büyüleyici.

Ters fiskiyeler DÖNÜYORMUŞ — ama sıradan fiskiyelerden yaklaşık 50 kat daha yavaş. Sebep gerçekten ilginç: su, tüm kolların buluştuğu merkezi odaya çekildiğinde, gelen jetler tam karşı karşıya çarpışmıyor. Hafif bir hizalanma bozukluğu var ve bu küçük kusur, fiskiyenin ters yönde dönmesine yol açan kuvvetler yaratıyor.

Araştırmacılar buna "momentum akışı teorisi" diyor. Temel olarak, dönen suyun nasıl momentum taşıdığını ve fiskiyenin iç kısmına nasıl itme uyguladığını anlatıyor. Bir içe kör roket gibi düşün — bir ucundan yakıt fırlatarak ileri itmek yerine, su içeri çekiliyor ve etrafında dönerken döndürme kuvvetleri yaratıyor.

Şekil Sandığınızdan Daha Çok Önem Taşıyor

Beni gerçekten şaşırtan bir nokta var: fiskiye kollarının şekli aslında epey önemli. Ekip standart S şeklindeki kolların yanı sıra çeşit çeşit bükülmüş, kıvrımlı tasarımları da test etti.

Bu loopsuz döngüsüz fiskiyeler, araştırmacıların suyun cihazın hem içinde hem de dışında nasıl hareket ettiğini gözlemlemesine olanak tanıdı. Torku (burulma kuvveti) ölçebildiler ve her aşamada tam olarak ne olup bittiğini görebildiler.

Ve şu ilginç: kolların dış kısımları ve etrafında dönen su, fiskiyenin hareketini pek etkilemiyormuş. Her şey, jetlerin çarpıştığı merkezi odacığın içinde olup bitiyor.

Bu Bizim İçin Ne Anlama Geliyor?

Biliyorum ne düşündüğünüz — hoş ama kim fiskiye fiziğiyle uğraşacak ki?

İşte mesele şu: akışkanlarla (sıvılarla) etkileşen nesnelerin nasıl çalıştığını anlamak mühendislik için çok büyük bir şey. Elektrik üreten türbinler, borulardan sıvı taşıyan pompalar, akışkan dinamiği ile ilgilenen tüm endüstriyel ekipmanlar.

Araştırmacılar özellikle bu bilginin akışkanlardan enerji yakalayan veya dönüştüren cihazları daha iyi tasarlamaya yardımcı olabileceğini söylüyor. Yani bir dahaki sefere telefonunuzu hidroelektrikle şarj ettiğinizde, bir ters fiskiyeye teşekkür edebilirsiniz. (Tamam, belki kelimenin tam anlamıyla değil ama meseleyi anladınız!)

En Güzel Kısım: Bilim Hâlâ Düzensiz

Bu hikâyede beni en çok seven şey, bilimin her zaman düzenli ve temiz olmadığını hatırlatması. Richard Feynman — efsanevi fizikçi, Nobel ödüllü, atom bombasını yapmaya yardım etmiş biri — bu bilmeceyi tek başına çözemedi. Açık bir cevap almak bir asırdan fazla tartışma ve çılgın döngülü fiskiyeler inşa eden bir araştırma ekibi gerektirdi.

Bu bana umut veriyor. Merak ve ısrarın anlık dehaya göre daha önemli olduğu anlamına geliyor. Bazen en saçma deneyler en önemli keşiflere yol açıyor.

Demek ki bir dahaki sefede komşunun bahçesinde dönerken gördüğünüz o saçma fiskiyeye bir bakın. Belki de o cihaz yüzyıllık fizik problemlerini çalışıyor — bir bükülmüş döngü aracılığıyla.

Kaynak: ScienceDaily