Garip Bilimsel haberler-Gizemli olaylar

ROBERTBROWN

Robert Brown (21 Aralık 1773 - 10 Nisan 1858)

 

19. yüzyılın ilk yarısında Avustralya'dan birçok örnek toplamış öncü İskoç botanisttir.
Brown Montrose, İskoçya'da doğdu. Thomas Dick'le sınıf arkadaşı olduğu Edinburgh Üniversitesinde tıp eğitimi aldı. 1795'te cerrah olarak orduya katıldı. Aralık 1800'de, Avustralya kıyılarının haritasını çıkartmak için yola çıkan, Matthew Flinders komutasındaki The Investigator'da doğabilimci olarak çalışmaya başladı. The Investigator şu anda Batı Avustralya'da yer alan King George Boğazı'na 1801'de vardı. Brown üç buçuk yıl boyunca Avustralya'da detaylı bir botanik araştırması yürüttü ve 2000'i daha önce hiç kataloglanmamış 3400 türe ait örnekler topladı. Fakat koleksiyonun önemli bir kısmını Porpoise gemisi İngiltere yolunda batınca kaybetti.
Brown 1805 Mayıs'ına kadar Avustralya'da kaldı. Daha sonra topladığı malzeme üzerinde çalışmak için İngiltere'ye döndü. Sayısız tür hakkında yazılar yazdı. Sadece Batı Avustralya'da 1200 tür hakkında yazmıştır. 1810'da Avustralya florasının kataloglandığı ilk sistemli çalışma olan Prodromus Florae Novae Hollandiae'yi yayınladı. Aynı sene Sir Joseph Banks'in kütüphanecisi olarak Jonas C. Dryander'in yerine geçti ve Banks 1820'de öldüğünde kütüphanesinin ve kurutulmuş bitki koleksiyonunun yeni sahibi oldu.
1827'de sudaki polen tanelerini, küf sporlarını ve equisetumları mikroskop altında incelerken sudaki partiküllerin yönü ve hızı değişen sürekli bir hareket içinde olduklarını gözlemledi. Daha sonra aynı hareketi toz zerreleriyle de gözlemleyerek, bu hareket polenlerin canlı olmasıyla ilgisi olmadığını keşfetti. Her ne kadar bu hareketi açıklamak için bir teori geliştirmemiş olsa da, bu harekete bugün onun onuruna Brown hareketi denmektedir. 1828 tarihli bir makalesinde hücre çekirdeğine ismini verdi. Çekirdek daha önce Hollandalı mikroskop uzmanı Leeuwenhoek gözlenmişti fakat her bitki hücresinde olduğunu farkeden ve ona bugüne kadar kulladığımız ismi veren Brown olmuştur.

Genç Robert Brown
 

Son yıllarda Brown'ın mikroskoplarının bu küçüklükte bir olayı göstermek için yetersiz olduğu söylendi. Brown'ın bu keşfi gerçekleştirdiği Scientific American sayı 265 s 20 (1991)'de yayınlanan "Did Robert Brown observe Brownian Motion: probably not" isimli bir makalede reddedildi. Kısa süre sonra İngiliz mikroskop operatörü Brian J. Ford, Chicago'daki Inter Micro 1991 için hızlıca hazırladığı bir videoda deneyi tekrarladı. Brown'ı doğrulayan video görüntüleri The Microscope dergisi sayı 39 s 161-171 (1991)'de yayınlandı.
British Museum'ın Doğa tarihi departmanı 1837'de üç kısma ayrıldığında, Robert Brown botanik departmanının ilk yöneticisi oldu ve 10 Haziran 1858'de Londra Soho meydanında yaşamını yitirene kadar bu görevde kaldı. Ölümünden sonra yerine John Joseph Bennett geçti.
Brown'ın adı Avustralya bitki türlerinden biri olan Brunonia'ya ve birçok Eucalyptus brownii gibi birçok bitkiye verilerek ölümsüzleştirildi.


Brown Hareketi (botanikçi Robert Brown'ın onuruna) iki kavrama işaret eder:

1. Bir sıvıda yüzen veya asılı parçacıkların rastlantısal hareketi
2. Bu hareketi açıklamak için kullanılan matematiksel model. Bu model'e Wiener metodu da denir.

Matematiksel model aynı zamanda parçacıkların rastlantısal hareketiyle görünüşte ilgisiz başka olayları da açıklamak için kullanılır. Sık verilen bir örnek borsa dalgalanmalarıdır.
Brown hareketi en basit "continuous-time" stokastik metodlardan biridir ve hem daha karmaşık hem de daha basit metodların limitidir. Bu evrenselliği normal dağılımın evrenselliğiyle yakından ilişkilidir. Her halde bu tip modellerin kullanımının yaygınlığının sebebi kesinlikleri değil matematiksel olarak basit olmalarıdır.

Tarih
Jan Ingenhousz alkol içinde yüzden kömür ve toz parçacıklarının rastlantısal hareketini 1785'te gözlemlemişti ancak Brown hareketinin bulunuşu genellikle 1827 yılında hareketi gözlemleyen botanikçi Robert Brown'a atfedilir. Brown, hareketi suda yüzen polen parçacıklarını mikroskop altında inceliyordu. Polenin boşlukları içinde rastlantısal olarak hareket eden ufak parçacıklar gözlemledi. Aynı deneyi tozla tekrarlayarak hareketin polenin canlı olmasından kaynaklanmadığını doğruladıysa da hareketin kaynağını saptayamamıştı.
Brown hareketini ilk kez matematiksel olarak açıklayan 1880 yılında en küçük kareler metodu üzerine yazdığı makalesiyle Thorvald N. Thiele olmuştur. Bundan bağımsız olarak 1900 senesinde Louis Bachelier borsa'nın stokastik analizi üzerine yazdığı doktora tezi "The theory of speculation"'da da bir model geliştirdi. Ama fizikçilerin konuya dikkatini çeken Albert Einstein'ın bu konudaki bağımsız araştırması oldu.
O zamanlar maddenin atomik doğası hala tartışmalı bir kavramdı. Einstein ve Marian Smoluchowski, eğer sıvıların kinetik teorisi doğru ise su moleküllerinin rastlantısal olarak hareket ediyor olmaları gerektiğini farketti. Böylece küçük bir parçacık rastlantısal yönlerden, rastlantısal şiddetlerde gelen bir çok kuvvetin etkisi altında olmalıydı. Küçük parçacık bu bombardıman altında aynen Brown'ın tarif ettiği gibi hareket etmeliydi. Theodor Svedberg Brown hareketini koloidlerde, Felix Ehrenhaft ise Dünya'nın atmosferi'nde asılı gümüşü parçaçıklarında gözlemledi. Jean Perrin yeni matematiksel modelleri test etmek için deneyler düzenledi ve yayınladığı sonuçlar iki bin yıllık atom tartışmasına son verdi. ules]].
Atom tartışmasını ilk başlatan Demokritos (yaklaşık M.Ö. 460 - M.Ö. 490) ve Anaxagoras (yaklaşık M.Ö. 500, Sokrates'in ögretmeni) olmuştu. Filozofların atomlar hakkındaki fikirleri farklıydı. Demokritos bir damla suyun sonsuza kadar bölünemeyeceğini düşünüyordu, Anaxagoras ise tersini savunuyordu.

Brown hareketini anlamak için sezgisel bir metafor
Çapı 10 metre olan büyük bir balon düşünün. Bu top futbol stadyumu gibi kalabalık bir yerde olsun. Balon o kadar büyüktür ki aynı anda kalabaklıktaki bir kaç kişinin üzerinde olacaktır. Taraftalar heyecanlı oldukları için balona rastlantısal zamanlarda rastlantısal yönlerde vuracaklar. Sonuçta balon rastlantısal yönlere itileceği için ortalama olarak çok fazla hareket etmeyecektir. 20 taraftarın topu sağa, 21 taraftarın da sola ittiğini ve her taraftarın kuvvetinin eşit olduğunu varsayalım. Bu durumda iki yönden uygulanan kuvvetler dengede değildir ve top yavaşca sola gidecektir. Bu dengesiz kuvvet her an vardır ve topun rastlantısal hareketine yol açan budur. Eğer bu sahneye taraftarları göremeyecek şekilde yukarıdan bakarsak büyük balonu rastlantısal hareketler yapan küçük bir nesne olarak görürüz.
Brown'ın suda yüzen parçacığına dönelim. Bir su molekülü yaklaşık 1 nm boyundadır, polen parçacığı ise yaklaşık 1 µm'dir yani su molekülünden aşağı yukarı 1000 kat büyüktür. Bu yüzden polen parçacığını minik su molekülleri tarafından sürekli itilen büyük bir balon olarak düşünebiliriz. Sıvıdaki Brown hareketinin sebebi parçacığa uygulanan kuvvetlerdeki anlık dengesizliklerdir.

Brown hareketinin üç farklı görünümü. Koyudan açığa renk sırasıyla 32, 256 ve 2048 basamağa bölünmüş halde.