Mühendislik Evrime Hayır Diyor

Mühendislik Evrime Hayır Diyor

Canlıların var oluşu ve bunun arkasındaki sırlar tarih boyu insanoğlunun dikkatini çekmiştir. Bu sırların açıklanması, insanın kendi var oluşuna da ışık tutacaktır. İlmin daha sathi kaldığı eski devirlerde, canlıların yapı ve davranışlarındaki mükemmellikler yeterince anlaşılamıyordu. Bilgi birikiminin artması ile canlı sistemlerindeki karmaşık mekanizma ve organizasyonlar anlaşılmaya ve taklit edilmeye başlanmış, canlı davranışlarının da karmaşık matematik modellerle açıklanabileceği ortaya çıkmıştır. Canlı hareketlerindeki mükemmellik, onları taklit etmeye çalışan robotik biliminin gelişmesiyle daha iyi anlaşılır hâle gelmiştir.1

 

Canlıların ortaya çıkış ve gelişimini açıklamaya çalışan evrim hipotezinin yeni elde edilen bu muazzam bilgi birikiminin ışığında gözden geçirilmesinde fayda vardır. Biyolojinin yanısıra fizik, kimya, matematik ve mühendislik bilimleri de yaratılış mu’cizesindeki Sonsuz İlim ve Kudret’e dikkat çeker. Mühendislik ve matematik prensipleri ışığında canlılara ve onların gelişimine daha net odaklanmak ve netice çıkarmak mümkün olabilir.

Temel mühendislik disiplinleri
Dinamik, akışkanlar mekaniği, mukavemet, malzeme, termodinamik ve ısı gibi en kompleks formüllerle ifade edilen temel mühendislik konularının bile canlılarda mükemmel uygulamaları görülmektedir. ‘Dinamik’ hareket bilimidir. Bu bilim dalı konum, hız, ivme arasındaki münasebetleri ve bunlara sebep olan faktörleri (kuvvet, moment vb) inceler. ‘Dinamik’, katı cisimlerin hareketi ile ilgiliyken, ‘akışkanlar dinamiği’ temelde sıvı ve gazların hareketi ile ilgilidir. ‘Akışkan’; sıvı ve gazlara verilen ortak isimdir. ‘Mukavemet’, yapıların ve mekanik parçaların verilen yükleme şartlarında tasarımını inceler. Tasarımda en az malzeme ile en fazla dayanıklığı sağlamaya çalışmak gerekir. Malzeme bilimi değişik malzemelerin mekanik özellikleri ve bunların altında yatan faktörler (mikroyapı vb) ile ilgilidir. Verilen bir işe uygun malzemeyi seçmek çok önemlidir. Termodinamik ve ısı bilimi ise, enerji dönüşümleri ve geçişleri ve bunların verimliliği ile ilgilidir.


Canlı organizmalar da bir iş ve vazifeyi yapmak üzere inşa edilmişlerdir. Canlı; hareket etmek, beslenmek, neslini devam ettirmek mecburiyetindedir. Bu işleri yaparken belli yüklere mâruz kalmakta ve bu yükleme şartlarında arızasız işlemesi gerekmektedir. Diğer bir ifadeyle mühendislik prensiplerinin canlılarda da uygulanmış olması gerekir. Mühendislik bilimindeki yeni ilerlemeler, canlılardaki uygulamaların insanoğlunun ulaştığı seviyenin çok ötesinde olduğunu göstermiştir.


Bernoulli prensibi, akışkanlar mekaniğinde önemli bir prensiptir. Bu prensibe göre akışkanın hızı artarsa, basıncı düşer. Uçak kanadındaki kaldırma kuvveti, bu prensiple açıklanabilir. Hava, kanadın ön tarafında ayrılır; arka tarafta tekrar birleşir. Kanadın üst kısmı daha fazla eğimli, alt kısmı nispeten düzdür. Üstten giden hava, alttan gidene göre eşit zamanda daha uzun yol kat edeceğinden, üstteki havanın hızı daha fazladır. Bu ise basıncın üst tarafta daha fazla düşmesine yol açar ve neticede bir kaldırma kuvveti oluşur. Bu prensibin canlılarda birçok uygulaması vardır. Suda hareket eden bir balık buna güzel bir örnektir. Ton, uskumru ve kılıç balığı gibi yüksek hızda yüzen balıkların gövde şekilleri özel olarak inşa edilmiştir: Balığın ağzı en öndedir ve burada akışkan durdurularak yüksek basınç elde edilir. Basıncın yüksek olması balığın daha rahat oksijen almasını temin etmek için önemlidir. Balığın kalbi akışkanın en fazla hızlandığı, dolayısı ile basıncın en düşük olduğu yere yerleştirilmiştir ki, kalb rahat çalışabilsin. Gözler öyle bir yere yerleştirilmiştir ki, balık hareket etse de etmese de basınç hep aynı kalmaktadır ve hızlı yüzme esnasında basınç değişimlerinden dolayı görüş etkilenmemektedir.1 Farklı bir örnek de, kendi vücudumuzdan verilebilir. Nefes aldığımızda burun içerisinde akışkan hızlanır ve basınç düşer. Burun duvarları içe doğru bir miktar çöker. Bu çökmeyi engellemek üzere burun ucuna kıkırdakımsı bir doku yerleştirilmiştir. Bu doku olmasaydı, burun deliklerimiz her nefes alışta kapanacak, nefes alıp vermek bir işkenceye dönüşecekti. Burun ucunda kemik kullanılmamıştır; çünkü nispeten çıkıntı teşkil eden bu uzuv âni bir yüklemede hemen kırılabilirdi. Benzer bir durum kulağımızda da vardır, kulak çıkıntı oluşturmaktadır, burada kıkırdak yerine kemik doku kullanılmış olsa, başımızı uyumak için yan koyduğumuzda kulağımız kırılabilirdi.


Böcek uçuş teknolojisinin bizim uçuş teknolojimize göre çok daha ileri seviyede olduğu son zamanlarda anlaşılmıştır. Burada en önemli hâdise türbülanstır. Türbülanslı akışta, akışkan parçacıkları birbirlerine çarparak düzensiz, çalkantılı ve girdaplı bir seyir izler. Bu tip akış uçaklar için istenmeyen bir durumdur ve sürüklenme (akışkan katı cisim sürtünmesi) kuvvetlerinin artmasına sebep olur. Bu yüzden kanat etrafında düzgün (laminer) akış olması istenir. Türbülans bizim uçuş teknolojimizde bir dezavantaj iken, aynı hâdise böcek uçuşunda bir avantaj hâline getirilmiştir.1 Böcekler kaldırma kuvvetinin bir kısmını türbülanstan elde eder. Böcek ve kuşlardaki gibi hareketli ve esnek kanatlar, insanoğlu için şu an ulaşılması zor bir ufuk olarak görünmektedir. Bunun ilk modellerin 2025 yılında ortaya konulacağı tahmin edilmektedir. Hareketli ve esnek kanatlardaki en önemli iki problem şudur: 1) Akış çok karmaşık hâle gelmektedir ve akışkanın fiziği tam olarak anlaşılamamıştır. 2) Hareketli esnek kanatlarda kontrol problemi büyük zorluk arz etmektedir.


Böcek uçuşu ile ilgili 1980’lere kadar evrim teorisinin getirdiği açıklama şöyle idi: Önce sâbit kanat benzeri uzantılar gelişmiş ve böcekler, en basit uçuş tarzı olan süzülme uçuşu ile işe başlamıştı. Daha sonra bu sabit kanatlar hareketli kanatlara dönüşmüş ve kanat çırpma hareketi ile bugünkü karmaşık uçuş stili gelişmişti. 1980’lerde Ottowa Carleton Üniversitesi’nden paleontolog Jarmila Kukalova Peck bu teorinin geçerli olmadığını göstermiştir. Kukalova Peck’e göre süzülme teorisi, kanatların yeterince büyük olmamasından dolayı pratik değildi ve bu teoriyi destekleyecek fosil delilleri de yoktu. Karbon devrine ait uçan böceklerle ilgili ilk fosiller 360 milyon yıl öncesine gitmekte idi ve bu canlılarda, kanatların sabit olmadığı yani hareket edebildiği bulunmuştur.2


Balina kafa ve yüzgeçlerinde görülen bazı şişliklerin sebebi yeni anlaşılabilmiştir. Bu şişlikler sürüklenme kuvvetini %10 azaltmakta, kaldırma kuvvetini ise % 5 artırmaktadır.3 Normalde bir tesir, sürüklenme kuvvetini azaltıyorsa, kaldırma kuvvetini de azaltır veya sürüklenmeyi artırıyorsa, kaldırmayı da artırır. Bu tip bir tesir akışkanlar mekaniğinde çok nadir görülen bir durumdur ve tesadüflerle izahı mümkün değildir. Sürüklenme kuvvetini azaltmak üzere yapılan başka bir çalışmada uçak yüzeyini V şeklinde küçük kanallı düz bir plâstik madde ile kaplamanın bu kuvveti %14 azalttığı bulunmuştur. Köpek balığı derisi üzerinde keşfedilen küçük kanalcıklar benzer şekilde tuzlu suda hareket verimliliği sağlamaktadır. Bu özelliği anlayabilmek için yüksek hızda bilgisayarların geliştirilmesi ve akışkan hareket denklemlerinin çözülmesi gerekmiştir. Tesadüflerle bu tip bir geometrinin ortaya çıkması mümkün değildir.


Biyomalzemelerin dayanıklılığı da teknolojimizi geliştirmek için önemli örneklerle doludur. Kemiklerimiz dayanıklılık ve hafifliği birleştiren optimum yapılardır. Binaların % 60-70 ağırlığını, yükü taşıyan binanın iskeleti oluştururken; insan iskeleti, vücut ağırlığının 1/7’si kadardır. Yeni nesil hafif yapıların tasarımları için kemikler iyi bir ilham kaynağıdır. Omurgaya benzer şekilde yeni bir hafif köprü tasarımı önerilmiştir.4 Uyluk kemiğinden boyuna kesit alınınca malzemenin boşluklu olduğu ve bazı direnç çizgilerin bulunduğu tespit edilmiştir. Yapılan bilgisayar hesaplamaları bu direnç çizgilerin rastgele olmadığı, yapıyı kuvvetlendirecek en iyi şekilde yerleştirildiği neticesini çıkarmıştır. Omurgamız ve onun etrafındaki kaslar 7.000 Newtonluk (700 kg eşdeğer) ağırlıklara dayanabilecek şekilde yaratılmıştır. Bu kadar hareket ve ekleme sahip bir yapının, bu derece muazzam yüklere dayanabilmesi mühendislik açısından harikadır. Bazı evrimciler omurga rahatsızlıklarını bahane ederek bu yapının mükemmel olmadığını yani maymundan evrimleşmenin henüz tam bitmediğini iddia etmektedirler; ancak hareketlilikle sağlamlığı birleştiren daha iyi bir yapının da nasıl olacağını söyleyememektedirler. Memelilerin kemikleri, içi boş boru şeklindedir ve boşlukta ilik vardır. Yapılan matematik hesaplamalar dayanıklılık ve hafifliğin bir arada olabilmesi için, iç yarıçap/dış yarıçap oranının 0,4 ila 0,7 arasında olması gerektiğini göstermiştir ki, bütün memelilerde yarıçaplar oranı bu sınırlar içerisinde kalmaktadır.5


Malzeme biliminde önemli ölçülerden biri sertliktir. Kabuklu deniz hayvanlarının kabukları bu konudaki şampiyonlardır. Bu hayvanların kabuk mikro-yapıları elektron mikroskopları ile incelenerek yeni aşırı sert malzemelerin yapılması plânlanmaktadır. Herhangi bir malzemede var olan mikro çatlaklar zamanla büyüyerek kırılmaya yol açar. Bir uçağın düşüşü türbin kanatlarındaki mikro çatlağın zamanla büyümesi neticesinde gerçekleşmişti. Deniz kabuklularına ise bu mikro-çatlakların büyümesini engelleyici mekanizmalar yerleştirilmiştir. Örümcek ağı ve kuş tüylerinin iç yapısı incelenerek kurşun geçirmez bir yelek üretilebilmiştir. Teknolojinin örnek alarak geliştiği bu mükemmellikler, tesadüfî mutasyonların sebep olduğu varyasyonlarla ortaya çıkmış olamaz.
Baykuşlar sessiz uçar. Bu sayede duyma duyusu çok güçlü kemirgenlere rahat yaklaşabilirler. Son araştırmalar, baykuşun kanatlarının saçaklı yapıda şekillendirilmesinin onun sessiz uçmasına yardım ettiğini göstermiştir. Henüz sessiz uçaklar mevcut değildir; ama baykuşlardan ilhamla benzer şekilde tasarım yapılması plânlanmaktadır. 6


Canlıların basit formlardan karmaşık formlara dönüşmesine bir itiraz da temel mühendislik disiplinlerinden termodinamikten gelmektedir. Termodinamiğin en temel iki prensibi vardır: Birinci prensip enerji değişim ve dönüşümleri ile ilgili iken, ikinci prensip bu işlemin gerçekleşip gerçekleşemeyeceği ile ilgilidir. İkinci prensipte en temel kavram entropidir. Entropi; basitçe maddenin düzensizliğinin bir ölçüsü olarak tarif edilebilir. Madde düzensizliğe meyillidir ve yapılan bütün işler kainattaki entropiyi artırmaktadır. Madde kendi hâline bırakıldığında, her zaman düzenden düzensizliğe doğru bir geçiş yapar. Rüzgâr, yağmur, sel, sıcaklık gibi dış tesirlerin neticesinde basit dahi olsa düzenli bir yapının (meselâ bir ev gibi) ortaya çıktığı görülmemiştir; ancak yapılmış bir evin uzun süre kendi hâline bırakıldığında harabeye döndüğü herkesin bildiği bir husustur. Basit cansız varlıklarda bile düzene gidiş görülememişken, nasıl oluyor da, göz ve beyin gibi son derece karmaşık uzuvlar kendiliğinden ortaya çıkabiliyor?

Yeni mühendislik disiplinleri
Yeni gelişen mühendislik disiplinlerinden biri de robotiktir. Bazı özel işleri yapmak üzere tasarlanan endüstriyel robotlar mevcuttur. Bunlar canlıların çok özel bazı hareketlerini taklit etmek üzere yapılmışlardır. Sadece vida sıkan, yahut sadece boya yapan, bir cismin bir yerden alınıp başka yere nakledilmesini sağlayan robotlar vardır. Bir de herhangi bir canlının davranışını daha kapsamlı taklit etmek üzere geliştirilmiş robotlar mevcuttur. Meselâ bir yılanın hareketini taklit etmek üzere geliştirilmiş yılanımsı robotlar vardır. Tırtıl hareketinden ilhamla tasarlanmış bir robotun, enkaz altındakilere küçük yarıklardan ulaşması ve bilgi aktarması düşünülmektedir.7 Tırtıl hareketi kararlı ve dengeli bir hareket olduğu için bu tip kurtarma işlerinde ideal hareket tarzıdır. Akrep hareketlerini taklit ederek geliştirilen başka bir robotta ise, askerî maksatlar hedeflenmektedir.8 Elbetteki en çok taklit edilmek istenen canlı insandır ve insanın hareket ve davranışlarını taklit etmek üzere hümonoid adı verilen yeni nesil robotların geliştirilmesine çalışılmaktadır. Elektronik ve mekanikteki muazzam bilgi birikimine rağmen, canlı davranışlarını ve hareketlerini taklit etmekte çok gerilerde olduğumuzu herkes kabullenmektedir. Bir insan gibi rahatça yürüyebilen ve koşabilen, mükemmel bir dengeye sahip robot henüz üretilememiştir.9 Bu konuda en ileri robot olarak takdim edilen Asimov bile bu hedeften çok uzaktadır. Bir kedi gibi rahatça koşabilen, ağaçlara tırmanabilen, yere düşerken dengesini sağlayabilen robotun tasarlanabilmesinden ise çok uzağız. Robotiğin gelişmesi sayesinde, basit ve kolay gibi gözüken canlı davranışlarının ortaya çıkabilmesinde çok karmaşık mekanizmaların ve kontrol sistemlerinin var olması gerektiği anlaşılmıştır. Bu karmaşık ve mükemmel davranış biçimi tesadüfen ortaya çıkmış olamaz.


Yeni ve popüler mühendislik alanlarından bazıları da MEMS (mikro-elektro-mekanik sistemler) ve nanoteknolojidir. MEMS’de hedef mikron (1x10-6 m) ölçeğinde makineler üretmektir. Hücre ölçeğinde faaliyet gösteren birçok organel, mikron ve daha alt ölçekte olup mükemmel çalışmaktadır. Bu teknolojinin gelişmesinde de canlılar büyük bir ilham kaynağı olabilecektir. Nanoteknolojide ise ölçek daha da küçülmekte (1 nanometre=1x10-9 m) ve tasarımlar molekül boyutlarına inmektedir. Bütün bu yeni teknolojilerin gelişebilmesinde canlıların büyük bir ilham kaynağı olacağı tartışılmaz bir gerçektir.

Matematik
Geometride kullandığımız basit bir boyut analizi bile canlı mükemmelliği hakkında bir fikir verecektir.10 Canlıların ısıyı korumak ve gerektiğinde ısı üretebilmek için sahip kılındığı ısı düzenlenme mekanizmaları dikkat çekici hususiyetler taşır. Sıcak iklimlerde metabolizmada oluşan fazla ısının dışarı atılması önemlidir, soğuk iklimlerde ise enerji kaybetmemek için bu ısı mümkün olduğunca tutulmalıdır. Metabolizmada üretilen ısı enerjisi canlının hacmi veya L3 ile, bu enerjinin dış ortama geçişi ise yüzey alan L2 ile orantılıdır. Başka bir deyişle üretilen ısının kaybedilme kolaylığı veya zorluğu L2/L3=1/L ile orantılıdır. L canlının karakteristik uzunluğu olduğuna göre büyük canlıların yüzey alanının hacmine oranı daha küçük olduğu için zor ısı kaybederler. Bir fil için bu ciddi bir problemdir ve ısısını atabilmesi için file yüzey alanını genişletecek şekilde büyük kulaklar bahşedilmiştir. Aksine ısıyı koruması gereken kutup ayısına ise küçük kulaklar verilmiştir. İri bir dinozor türü olan Dimetrodon’un sırtında yelken şeklinde ince bir deri yüzey vardı ve bu yüzey hayvanın toplam alanı ile değil, hacmi ile orantılı olacak şekilde büyüyordu. Buradan da anlaşılıyor ki, bu organ ısı düzenlenmesi için yaratılmıştı. Mühendislik perspektifinden baktığımızda geçmişte yaşamış canlıların da bugünküler kadar mükemmel yaratılmış olduğu anlaşılır. Ne geçmişte ne de şimdi müsvedde bir canlıya rastlamak mümkün değildir. İki ayağı üzerinde yürüyen bir dinozorun da iskelet sistemi, mekanik prensipleri ışığında incelendiğinde, hareket ve denge yönüyle en az günümüzdeki canlılar kadar mükemmel olduğu görülecektir.


Benzer bir mantık yürütme canlıların dayanıklılığı hususunda yapılabilir. Bir çubuğun dayanıklılığı kabaca kesit alanı (L2) ile orantılıdır. Ayakları üzerinde yürüyen bir canlıyı ele alırsak vücut ağırlığını destekleyen bacaklar böyle bir çubuk olarak düşünülebilir. Bacakların dayanıklılığı L2 ile orantılı iken, ağırlığı ise hacmi (L3) ile orantılıdır. Başka bir deyişle dayanıklılık oranı l/L ile orantılıdır. Canlının karakteristik uzunluğu (L) arttıkça bu oran azalacaktır, yani aynı dayanıklılığı sağlamak için normalden daha kalın bacak kemiklerine ve daha fazla kasa ihtiyaç olacaktır. Bu sebepten ötürü bir fareyi orantılı şekilde filin büyüklüğüne kadar ulaştırmış olsanız bile, bu garip canlı muhtemelen yetersiz kaslardan dolayı hareket edemeyecek yahut hareket sırasında bacakları kırılacaktır. Fil ve Brachiosaurus dinozoru gibi dev canlıların vücutları ile orantısız kalın bacakları canlıların yaratılışında tesadüfe yer olmadığını açıkça göstermektedir. Dev goril, dev arılar veya böcekler gibi kurgu filmler her zaman bir fantezi olarak kalacak ve bu filmleri seyrederken mantığımızı ve muhakememizi bir kenara bırakmaya devam edeceğiz.


Canlıların tesadüfen ortaya çıkıp çıkamayacağını anlamada en güzel araçlardan biri de, matematikteki ihtimal teorisidir. Çok basit bir fikir yürütmesi yapalım. Elimizde bir canlı olsun ve hayatiyetini devam ettirebilmek için 100 adet özelliğe ihtiyaç duysun (gerçekte bu rakam milyonlarla ifade edilebilir). Her bir özellik için de 10 farklı seçim olsun (gerçekte bu sayı da milyonlarla ifade edilebilir) ve bu 10 farklı seçimden sadece birisi doğru seçim olsun. Bir özelliğin canlıda doğru şekilde ortaya çıkma ihtimali 1/10’dur. Yüz farklı özelliğin hepsinin de aynı canlıda doğru olarak ortaya çıkma ihtimali ise 1/10100 olur. Her bir denemenin 1 saniye içinde gerçekleştiğini varsayalım (bu kadar kısa zamanı hiç kimse hattâ ideolojik evrimciler bile savunamamaktadır). Dünyanın yaşı yaklaşık 1,5x1017 saniyedir; ama bu basit canlı için bile bize 10100 saniye gerekmektedir. Yani ihtimal hesaplarına göre bu kadar basite indirgenmiş ve evrim süreci bu kadar hızlandırılmış bir canlının bile tesadüfen ortaya çıkması imkânsızdır. Gerçek hesaplamalarda 100 aminoasidi olan en basit bir protein molekülünün ortaya çıkma ihtimali en iyi tahminlerle bile 1/1080 olarak hesaplanmıştır.11 Hesaplanan, canlıların temel taşını oluşturan basit bir protein molekülüdür. Basit ve fonksiyonel tek hücreli bir hayvanın tesadüfen ortaya çıkabilme ihtimali ise, önceki örnekle kıyaslarsak, tam mânâsı ile sıfır olacaktır. Ateizm adına imkânsızı zorlamanın ve mükemmeli inkâr etmenin kimseye bir faydası yoktur.

Kaynaklar
1. M. Sami Polatöz, Tabiatta Mühendislik, Kaynak Yayınları, 2003.
2. R. Kunzig, What’s the buzz, Discover, April 2000, p. 27.
3. M. Le Page, Speed Bumps Give Humpbacks a Surprise Boost, New Scientist, 13 January 2001, p. 22.
4. I. Sample, A Bridge with Backbone, New Scientist, 16 September 2000, p. 7.
5. R. Mc Neill Alexander, Optima for Animals, Princeton University Press, 1996.
6. C. Seife, Deadly Hush, New Scientist, 6 march 1999, p. 10.
7. C. Zandonella, Wriggle into Rubble, New Scientist, 10 November 2001, p. 22.
8. D. Graham-Rowe, Walk Like a Scorpion, New Scientist, 21 April 2001, p. 18.
9. R. Mc Neill Alexander, The Human Machine, Colombia University Press, 1992.
10. J. A. Adam, Mathematics in Nature, Princeton University Press, 2003.
11. F. Koçol, Evrim Teorisi Önündeki Engel, Sızıntı, Temmuz 1999, s. 254.


Yorum ekle


Güvenlik kodu


Yenile

yukarı çık
  • EN SON EKLENENLER
  • EN ÇOK OKUNANLAR
  • SON YORUMLAR

ARAMA

BU GÜNLER DE GEÇECEK

ÇATLAYAN RÜYA

ÇARPITILAN BEDDUA!

ŞAHİT OL YA RAB...

Mefkure Yolculuğu