Bazı böcekler su üzerindeyken karadaymış gibi yürüyebilirler. Gözlerimize ayak uydurmakta zorluk çekebileceğiniz kadar hızlı. Bilim dünyası eskiden bu böcekleri çok hafif tutuyordu suyun üzerinde yürüyebileceklerini düşündü. Bununla birlikte, böceklerin o kadar hafif olmadığı anlaşıldı. Peki bu böcekler su üzerinde nasıl yürüyebilir?
Sudaki dalgalar kıllı ve uzun bacaklı bu sineğin çok özel bir yürüyüş tekniği sayesinde su yüzeyinde hareket edebileceğini gösteriyor.
Suyun en büyük özelliklerinden biri de yüzey gerilimidir. Sıvılarda, katılarda olduğu gibi, maddenin içindeki bir atom, her yöne eşit kuvvete sahip komşu atomlar tarafından çekilir. Böylece, bir iç atom üzerinde etkili olan tüm kuvvetler dengededir ve atomlar olması gereken yerde tutulur. Ancak bu durum suyun yüzeyinde değişmektedir. Su yüzeyindeki atomlardan aşağıdan etkiyen çekme kuvveti daha güçlüdür.
Sıvı yüzeydeki atomlar iç kısımdaki atomlar tarafından çekildiğinden, suyun yüzeyi neredeyse bir zar gibi gerilir. Bunu başarmak için suya girmek veya çıkmak isteyen yabancı bir maddenin, bu zarı delmesi, yani yüzey geriliminin üstesinden gelmesi gerekir. Nitekim, kenardan ağzına kadar suyla dolu bir cama baktığınızda, suyun camdan taşmadan hafifçe bombeli bir şekle sahip bir bütün olarak durduğunu görebilirsiniz. Yüzey gerilimi sayesinde, camdaki su dökülmeden birlikte durabilir.
Bu, bazı böceklerin batmadan su üzerinde durmasına izin veren olaydır. Bununla birlikte, yüzey gerilimi su üzerinde duran sineklerin nasıl batmadığını ve sadece suda yüzdüğünü açıklar. Bu açıklama, böceğin hem suda durması hem de hareket etmesi için yeterli değildir.
Suyun yüzeyindeki atomlara etki eden kuvvet, aşağıdaki atomlar üzerindeki etkiden farklıdır. Bu fark, sıvılarda yüzey gerilimi adı verilen olayın sebebidir.
Tamamlayıcı parçalardan oluşan bir sistem sayesinde böceklerin sudaki hareketi mümkündür.
Sistemin en önemli kısmı, böceklerin ıslanmasını önleyen balmumu kaplı bacaklardır. Her bacağın ağırlığı suyun yüzeyine baskı yapar; su, böceği yukarı iter ve bu basınç alanını yüzeyini düzleştirmek istiyormuş gibi küçültür. Suyun kaldırma gücü, böceğin ağırlığı ile dengelendiğinde, suyun yüzey gerilimi seviyesi bitiş noktasına ulaşır. Böcek iki bacağını suyun üzerine kaldırırsa, kalan dört ayak su yüzeyine biraz daha baskı uygular. Bu bağlamda, yüzey gerilimi böceğin hayatta kalması için son derece önemlidir.
Sistemin bir başka bölümü ABD’deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) Doktorlar David Hu ve Brian Chan’ın araştırması sırasında keşfedildi. Bu böceklerin su üzerinde hareket edebilmeleri için bir çeşit kürek çekme eyleminin olması gerekiyordu. (1)
Bir bardağı ağzına kadar doldurur ve dikkatlice bakarsanız, su yüzeyinin dışarıya doğru hafif bir yumru yaptığını göreceksiniz. Bunun nedeni, su yüzeyinin ince bir zar gibi davranmasına neden olan yüzey gerilimidir. Suya düşürdüğünüz bir ataş, bu membrana nüfuz edemediği için yüzeyde yüzecektir. Bu yüzden bazı böcekler batmadan su üzerinde yürüyebilir.
Sucul böceklerin MIT’deki araştırmalarıyla bu olağanüstü işi nasıl başardıklarını ortaya çıkaran doktorlar David Hu (solda) ve Brian Chan (sağda).
“Böceklerin ayaklarına bastığı yerde, suyun üstünde sivilceli küçük depresyonlar var. Bu noktalar bir kürek gibi davranır ve suyun altında dönen bir akış oluşturur ve tüy benzeri böceğin bir jet uçağından daha hızlı ilerlemesine izin verir. ”(2.)
ABD’de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde su böcekleri örnekleyerek yapılan Robostrider adlı robot.
Su üzerinde yürüyen bu canlılar, yıllar süren gözlemler, araştırmalar ve hesaplamalar sonucunda ortaya çıkan doğa yasalarını biliyormuş gibi davranırlar. Hatta bu yasaları en iyi şekilde kullanmalarını sağlayan tüm özelliklere sahip bir yapıda dünyaya gözlerini açıyorlar.
Öyleyse küçük bir böcek bilimcisi yakın zamanda keşfettiği bu bilgiyi nasıl biliyor? Suyun kaldırma kuvveti, yüzey gerilimi yasaları, ağırlık, uzunluk, yoğunluk gibi kavramların farkında olmadan suyun yüzeyinde nasıl gezinebilirsiniz? Tabii ki, bir böceğin fiziksel bir yasa hesaplayarak hareket etmesi bir özellik olamaz.
İnsanlar için birincil öneme sahip olmayan suyun yüzey gerilimi veya hidrofobik (suyu ondan uzak tutmak) gibi malzemeler bu canlılar için hayati önem taşır. Dahası, bunlar tek başına yeterli değildir. Yüzmelerine ve hareket etmelerine izin veren tüm özellikler bu canlılarda aynı anda olmalıdır.
Kuşkusuz, su üzerinde yürüyebilen canlılardaki tüm özellikler Tanrı’nın kusursuz yaratışının örnekleridir.
Yürüyen su robotuyla Pittsburgh Üniversitesi’nden Profesör Metin Sitti.
Bilim adamları su üzerinde yürüyen böceklerin bu mükemmel özelliklerini taklit etmeyi nerede düşündüler?
Carnegie Mellon Üniversitesi nanoteknoloji bölümü başkanı Metin Sitti, üniversitedeki mikrobotik öğrencilerden “sinekleri örnek alarak su üzerinde yürüyebilen bir robotun nasıl yapılacağı” şeklinde kavramsal bir sorun olmasını istedi. Daha sonra hem Carnegie Mellon Üniversitesi’nde hem de MIT’de robotik yürüyüş projeleri üzerinde çalışmalar başladı. MIT’deki bir grup matematikçi ve makine mühendisi, su böcekleri konusundaki gözlemlerini dikkate alarak 4 ay gibi kısa bir sürede bir robot inşa etti.
Bu mekanik su böceği bir gramdan daha hafiftir ve karbon yapılı gövdesi 5 cm’dir. Sekiz çelik borudan yapılmış ve hidrofobik balmumu ile kaplı bacakları olan suda yürüyen böceklerin bir taklididir. Robotun ortada su böcekleri gibi hareket eden iki ayağı ve suyun üzerinde kalmasına izin veren 6 ayağı vardır. Bir merkezden kontrol edilen bacaklara güç verildiğinde, bacakların şekli değişir ve bu robotun ileri ve geri hareketini sağlar.
Bu mekanik robotlar, böceklerin taklidi sayesinde başarılı olmuştur. Profesör Metin Sitti “Doğada gerçek sineklerden esinlenerek geliştirdiğimiz suyun üzerinde yürüyebilen robot, doğadaki gerçeklikle aynı çalışma prensiplerini kullanıyor. (3)” Bu gerçeği ifade ediyor.
Mekanik robotların ayakları, tıpkı böcekler gibi suyu kendinden uzak tutan bir malzeme ile kaplıdır. Robotun hareket etmesi için gereken kürek hareketi de robotta taklit edilir:
“Kürek çekme hareketi, her ayağın arkasında kamerayla kolayca görülebilen bir girdap yaratır. Su üzerinde duran robot sinekleri gerçeklerinden daha büyük ve yürüyüş konusunda daha az zarif. “(4)
Metin Sitti ayrıca bu robot hakkında şunları söylüyor:
“Bu sadece bir prototip, robot, suyun kalitesini izleyebilen biyokimyasal sensörlerin yanı sıra robotu gözetlemek veya ulaşılması zor yerleri araştırmak için kullanılacak kameralarla donatılmış olacak. Robot ayrıca merkezden bir bilgisayara bağlanacak ve bakteri ile donarak su kirliliğiyle mücadele edecek. ”(5)
Aşağıdaki resimler, bir su yürüme robotu yapmak için yapılan çalışmalara küçük bir örnektir. Düzinelerce sayfadan oluşan bu çalışma aslında evrimcilerin buna su böcekleri ile yürüdüğünü inkar etmek için yeterli kanıttır. Bu son derece basit ve sağlam yürüyen robotlar bile bilim adamları tarafından yapılan ciddi araştırmaların ürünü olarak ortaya çıkmıştır. Bu robotlardan çok daha üstün olan canlıların şans eseri olduğunu iddia etmenin mantıksız ve bilim dışı olduğu açıktır. Sonsuz bilgiye sahip olan Allah, suda yürüyen böcekler yaratmıştır.
Yazar / Burhan Efeoğlu Tasarımcı / MSÜ Endüstriyel Ürün Tasarımı
Referanslar:
1-http: //news.bbc.co.uk/go/pr/fr/-/2/hi/science/nature/3126299.stm
2-http: //www.pittsburghlive.com/x/pittsburghtrib/s_250923.html
3-http: //www.pittsburghlive.com/x/pittsburghtrib/s_250923.html
4-http: //news.bbc.co.uk/go/pr/fr/-/2/hi/science/nature/3126299.stm
5-http: //www.pittsburghlive.com/x/pittsburghtrib/s_250923.html
