Yazar: Onur Pusuluk

Kovalent Bağların İyonikliğinden, Hidrojen Bağlarının Kovalentliğine Kuantum Fiziği

Hidrojen bağları kimyasal olarak epey zayıf, biyolojik olarak ise oldukça önemlidir. Her şeyden önce suyu canlılar için bu kadar hayati ve benzersiz yapan fiziksel özelliklerinin çoğu molekülleri arasındaki hidrojen bağları ile ilgilidir. Ayrıca yeterince zayıf olmaları kendileri üzerinden gerçekleşen etkileşimlere bir esneklik verir ki bu onları hem biyolojik organizasyonda, hem de biyomoleküler tanımada baş tacı yapar. Bu bağlamda benim aklıma ilk gelen genetik malzememiz DNA’da oynadıkları rol: DNA sarmalının çift zincirini bir arada tutan da hidrojen bağlarıdır, DNA’nın bir zincirindeki kalıtsal bilginin okunup protein sentezinde kullanılmasını sağlayan da. Peki, su ve DNA gibi hidrojen bağlarının merkezi bir rol oynadığı...

Read More

Neredeyse Mükemmel Verimle Çalışan Enformasyon Makinesi

Güney Kore Ulsan Temel Bilimler Enstitüsü’ndeki fizikçiler Govind Paneru, Dong Yun Lee, Tsvi Tlusty, ve Hyuk Kyu Pak, Physical Review Letters dergisinin son sayısında kayıpsız enformasyon makinesi ile ilgili bir makale yayınladı. Enformasyon makinesi? Isıyı yani termal enerjiyi işe dönüştüren cihazların ısı makinesi [1] olarak adlandırılması gibi, enformasyonu yani bilgiyi işe dönüştüren cihazlar da enformasyon makinesi olarak adlandırılıyor. Bu makineler veya böyle bir cihazın ilk kavramlaştırılmasına gönderme yapılarak verilen ismiyle “Maxwell’in cinleri” [2], enformasyon teorisi ve termodinamik arasında entropi kavramı üzerinden gerçekleşen ve bilim insanlarınca hala daha iyi anlaşılmaya çalışılan temel bir ilişki sayesinde yapılabiliyor. Termodinamikte düzensizliğin bir ölçüsü olan ve sıcaklıkla beraber artan entropi, enformasyon teorisinde karşımıza belirsizliğin ölçüsü olarak çıkıyor ve bilgi içeriğiyle beraber artıyor. Yukarıda bahsi geçen fizikçilerden Pak’a göre Carnot’un 1824 yılında ısı makinelerinin verimine bir sınır koymasından bu yana [3], makineler üzerine düşünmek termodinamiğin ve istatistiksel fiziğin gelişmesinde itici bir güç teşkil ede geldi. Bilgi işlemeyi bu düşünceye ‘cinler’ formunda ekleyince ortaya çıkan yeni sınırların deneylerle doğrulanması da oldukça önemli oldu. Pak ve arkadaşları yayınladıkları makalede bir enformasyon makinesinin termodinamiğin geleneksel ikinci yasasını ihlal edecek kadar yüksek verimde çalışabileceğini deneysel olarak göstermiş oldu. Termodinamiğin geleneksel ikinci yasası? Bir ısı makinesinin enerjiyi işe çevirmesindeki azami verimi termodinamiğin ikinci yasasıyla, yani son ve ilk durumlarının serbest enerjileri arasındaki farkla sınırlı [4]. Serbest enerji de termodinamik entropinin bir fonksiyonu [5]. Termodinamiğin geleneksel ikinci yasasından kasıt bu. Fakat...

Read More

Deney, zamanın okunun mutlak değil, göreli bir kavram olduğunu gösteriyor.

Uluslararası bir araştırma ekibi, zamanın okunun mutlak değil, göreli bir kavram olduğunu gösteren bir deney yaptı. Ekip, arXiv sunucusuna yükledikleri makalede deneylerini ve sonuçlarını tarif etti, ayrıca bulgularının beklenenin aksine termodinamiğin ikinci yasasını neden çiğnemediğini de açıkladı. Termodinamiğin ikinci yasası entropinin, yani düzensizliğin, zamanla artma eğiliminde olduğunu söyler ki bu yüzden etrafımızdaki her süreç zaman içinde ileriye doğru gerçekleşiyor görünüyor. Aynı yasa, ısının neden sadece sıcak ortamlardan soğuk ortamlara aktığını, yani masanın üzerindeki sıcak bir bardak çayın zamanla ısınmak yerine neden soğuduğunu da açıklar. Yapılan bu yeni çalışmadaysa araştırmacılar, zamanın akması ve sıcaklığın azalması ilişkisiyle ilgili bu kuralın fizik...

Read More

Deney, biyolojik sistemlerde kuantum mekaniksel etkiler gösteriyor

Nobel ödüllü fizikçi Erwin Schrödinger ilk olarak yaklaşık 75 yıl önce yayınlanan “What is life?” adlı kitabında atom-altı parçacıkların gizemli dünyasını betimleyen kuantum mekaniğinin biyolojide de bir rolü olup olmadığı sorusunu sormuştu. Northwestern Üniversitesi’nden Prem Kumar’ın son bulguları, bu soruya cevabın evet olabileceği yönünde yeni kanıtlar sunuyor bize. Kumar ve ekibi, dünyada ilk kez bir biyolojik sistemde kuantum dolaşıklık yarattı. Kısmen Defense Advanced Research Projects Agency tarafından desteklenen ve 5 Aralık’ta Nature Communications’da yayınlanan bu araştırma, bilim insanlarının temel biyoloji anlayışını derinleştirebileceği gibi, kuantum mekaniğinden yaralanarak biyolojik araçların yeni amaçlar için kullanılmasının önündeki kapıları da aralayabilir. Northwestern’de McCormick Mühendislik...

Read More