Yeni Yılı Kar ile Karşılamak ve Kar Kristalleri Üzerine

"Bu kartanelerinin oluştuğu gökyüzü öyle yaratıcı bir dehaya sahip ki, montumun üzerine yıldızlar düşüp konsalar bu kadar hayret etmem herhalde..." Henry David Thoreau

İstanbul'a beklenen kar nihayet yılın son günlerinde düştü ve böylece yeni yıla bembeyaz bir manzara ile girme fırsatı yarattı. Artık dört yıldır GökGünce'de bir gelenek haline gelen 'Yılın İlk Karı ve Kar Kristalleri Üzerine' yazı dizisine bu yıl da ufak bir şeyler eklemeden edemedim (Geçmiş senelerdeki kar kristalleri yazıları için: 2014 - 2013 - 2012-II - 2012-I ).

Telif Hakkı: Alexey Kljatov

Yakın zamanda elime geçen ve doğadaki çeşitli fiziksel süreçleri hem tarihsel hem de bilimsel olarak inceleyen, tüm yazı ve kitaplarını yakından takip ettiğim Philip Ball'un 'Nature's Patterns: A Tapestry in Three Parts'ın ilk bölümü Branches (Dallanmalar) kitabı, kar kristalleri üzerine detaylı bir bölümle başlıyor. Kristallerin oluşumundan, büyümelerine, simetrik yapılarından tutun neden altıgen olduklarına dair tüm araştırmaları Kepler'in ilk çalışmalarından başlayıp 2000'lerde matematikçilerin modellerine kadar detaylı bir şekilde inceliyor. Bu kitapta rastladığım soru olarak oldukça basit, üstelik açıklaması da tahmin edilemeyecek kadar basit birşey çıktı karşıma: Kar taneleri neden altıgen simetriye sahiptir?

Telif Hakkı: Alexey Kljatov

Birkaç paragrafta anlatmak epey güç elbette ama bunun temelinde yatan şeyin moleküler yapısında suyun altıgen şeklinde bağlanmasıyla ilgili olduğu belirtiliyor. Yani su molekülleri bir araya geldiğinde aralarında oluşan hidrojen bağları ile petek şeklinde bir kafes yapısı oluşturuyorlar ve bu kafes yapısından kaynaklı yüzey geriliminin yönlere göre farklılık göstermesi ve bunun büyümeyi engellemesi gibi kısıtlamalar, moleküllerden çok daha büyük ölçekteki kristal yapının büyümesini belirliyor (Bu sonuç ilk defa X-ışınlarını moleküllerin yapısını incelemek için kullanan William Bragg tarafından ortaya koyuluyor. Kendisinin çalışmalarını detaylı bir şekilde ele aldığı 'Concerning the Nature of Things' kitabında kar kristallerine geniş bir yer ayrılmış, ilgilenenler şu bağlantıdan göz atabilirler).

Su moleküllerinin altıgen moleküler yapılarının kar kristallerinin altıgen simetrisini belirlediğini gösteren bir gösterim ve pul örneği (Kaynak)

Atom ve molekül seviyesindeki böylesi bir simetrinin gözle görülür bir şekli belirliyor olması gerçekten müthiş bir şey! Aslında bu durum kar kristallerine özel bir durum olmaktan öte hemen hemen tüm kristallerin şekil ve davranışlarını belirleyen en önemli özellik!

Montumun üzerine usulca düşen kar kristallerine hayranlıkla izlemek için bir nedenim daha oldu!

Herkese iyi seneler!

İstanbulda Kar ve Kar Kristalleri Üzerine

Bu akşam İstanbul’da kar var.. Her yıl, yağan ilk kar adına GökGünce’de artık gelenekselleşen ‘Kar Kristalleri Üzerine’ yazılarına bu yıl Kepler’in konuyla ilgili bir kitabından bahsederek devam etmek istedim (Eski yazılar için: 1. yazı, 2. yazı, 3. yazı).

 

Telif hakkı: Alexey Kljatov

 

Hayatının kırkıncı yılında, bunun öncesinde Astronomia Nova eseri ile “evrenin düzenine” olağanüstü bir geometrik yaklaşım getirmiş Johannes Kepler, gözünü doğada rastlanan biraz daha “küçük ölçekli” örüntülere dikmişti. Bir gün Prag’da arkadaşını görmeye giderken Charles köprüsünde paltosunun yakasına ilişen kar tanelerini dikkatle inceleyip, böylesi düzgün bir altıgen geometrinin neden ve nasıl oluşabileceğini kendine sormuş ve 1611’de arkadaşı Baron Wackher von Wockhenfels için bir yeni yıl armağanı olarak ‘Strena seu de nive sexangula’ (Altıgen kardan yeni yıl hediyesi’') eserini kaleme almıştı.

 

 

Kepler, bu kitapta, kar tanelerinin mükemmele yakın altıgen simetrilerilerini detaylıca ele alıp, doğada gözlenen arıların altıgen peteklerinden, nar tanelerinin nar içindeki dizilimlerine kadar farklı farklı örneklerden yola çıkarak bir çözüm aramıştır. Her ne kadar kitapta modern anlamda atom teorisi ve kristalografinin temel fikirlerini geliştmiş olsa da, ortaya koyduğu probleme tatmin edici bir cevap bulamamıştır. Sonunda, biraz da mistik bir sonuç olarak, kar tanelerinin simetrisini, bitkiler ve matematikte sayılarda gözlendiği üzere doğada var olan ‘yapısal amaç’ (formative drive) dediği, Tanrı’nın su buharına sonunda bir kar tanesi formu oluşturması için aşıladığı ilahi amaca bağlamıştır. (Kar tanelerinin altıgen geometrisinin asıl nedenini merak edenler için: Snowflake Symmetry – Optics Picture of the Day)

 

Kaynak: Public Domain Review

 

Kepler bu kısa çalışmasını şu güzel sözlerle kapatır: ‘Bunları yazarken, kar tekrar yağmaya başladı, biraz öncekinden daha da hızlı hem de; ben de meşgul bir şekilde küçük kar tanelerini incelemeye devam ediyorum..’ Tıpkı biraz önce dışarda paltomun yakasına konup bu yazıyı yazmama ilham veren kar taneleri gibi..

 

Kepler’in ‘Strena seu de Nive sexangula’ eserinin orjinali için tıklayınız.

 

Nature’da Philip Ball’un 2011’de bu eserin 400. yılı anısına kaleme aldığı harika bir yazı için: In retrospect: On the Six-Cornered Snowflake

 

ISIS’de yayınlanmış kapsamlı bir yazı için: Kepler’s New Year’s Gift of a Snowflake Cecil J. Schneer, Isis, 51: 1960, 531-545

 

Yazıdaki kar kristalleri görselini aldığım ‘Snowflakes: a Chapter from the Book of Nature’ kitabındaki renkli çizimler için: Public Domain Review