D\u00fc\u011f\u00fcm m\u00fc atacaks\u0131n\u0131z? \u00d6yleyse bu deneyi deneyin: Sol ucu sa\u011f\u0131n \u00fczerinde olacak \u015fekilde u\u00e7lar\u0131 \u00e7aprazlay\u0131n, sonra sol ucu alta getirin ve \u00e7\u0131kar\u0131n, t\u0131pk\u0131 ayakkab\u0131n\u0131z\u0131 ba\u011fl\u0131yormu\u015f gibi. E\u011fer bu diziyi tekrarlarsan\u0131z, \u201ckocakar\u0131 d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fc\u201d elde edersiniz. E\u011fer bunun yerine u\u00e7lar\u0131 bu sefer sa\u011f u\u00e7 \u00fcstte, sol altta olacak \u015fekilde tekrar \u00e7aprazlarsan\u0131z sa\u011flam bir \u201c\u00e7apraz \u00e7ift d\u00fc\u011f\u00fcm\u201d olu\u015fturmu\u015f olursunuz.<\/p>\n
Bir d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn bu d\u00fczenlemesi (ya da topolojisi) onun s\u0131k\u0131l\u0131\u011f\u0131n\u0131 (stiffness) belirler. \u00d6rne\u011fin, \u00e7apraz \u00e7ift d\u00fc\u011f\u00fcm ile kar\u015f\u0131la\u015ft\u0131rd\u0131\u011f\u0131m\u0131zda, b\u00fck\u00fclmelerin d\u00fczenlemesinin d\u00fc\u011f\u00fcmde yaratt\u0131\u011f\u0131 kuvvetler daha zay\u0131f oldu\u011fundan, bir kocakar\u0131 d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn\u00fc \u00e7\u00f6zmek \u00e7ok daha kolayd\u0131r. Y\u00fczy\u0131llar boyunca denizciler b\u00f6yle farklar\u0131 g\u00f6zlemlediler, \u00e7o\u011funlukla sezgiler ve gelenekler yoluyla, di\u011ferlerinden daha sa\u011flam olan d\u00fc\u011f\u00fcmleri se\u00e7tiler.<\/p>\n
\u015eimdi, MIT ve Pierre ve Marie Curie \u00dcniversitesi ara\u015ft\u0131rmac\u0131lar\u0131, basit d\u00fc\u011f\u00fcmleri destekleyen mekanik kuvvetleri analiz etti ve bir d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn topolojisinin onun mekanik kuvvetlerini nas\u0131l belirledi\u011fini tan\u0131mlayan bir teori ileri s\u00fcrd\u00fcler.<\/p>\n
Ara\u015ft\u0131rmac\u0131lar, b\u00fck\u00fcm say\u0131s\u0131n\u0131n art\u0131\u015f\u0131yla d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn at\u0131lmas\u0131 i\u00e7in ne kadar kuvvet gerekti\u011fini test eden deneyler ger\u00e7ekle\u015ftirdi. Daha sonra deney sonu\u00e7lar\u0131yla teorik tahminlerini kar\u015f\u0131la\u015ft\u0131rd\u0131lar ve teorinin, topolojisi, \u00e7ap\u0131 ve temelindeki s\u0131k\u0131l\u0131k verili olan ipe bir d\u00fc\u011f\u00fcm atmak i\u00e7in gerekli kuvveti tam olarak tahmin etti\u011fini buldular. \u201cBildi\u011fimiz kadar\u0131yla bu, d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn mekani\u011fi \u00fczerinde d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn topolojisinin etkisini \u00e7\u00f6zmek i\u00e7in hassas bir deney modeli ve teorinin ilk defa bir araya getirilebilmesidir\u201d diye yaz\u0131yor Physical Review Letters<\/em> dergisinde yay\u0131mlanan makalenin yazarlar\u0131.<\/p>\n \u0130n\u015faat m\u00fchendisli\u011fi ve makina m\u00fchendisli\u011finde profes\u00f6r olan Pedro Reis, \u201cBu yeni d\u00fc\u011f\u00fcm teorisi, \u015feritlenmi\u015f \u00e7elik kablolar ya da cerrahi diki\u015f \u00f6r\u00fcnt\u00fcleri gibi belirli bir y\u00fck ta\u015f\u0131yan uygulamalar i\u00e7in g\u00fcvenilir d\u00fc\u011f\u00fcm d\u00fczenlemeleri se\u00e7mede k\u0131lavuzluk sa\u011flayabilir\u201d diyor. \u201cCerrahlar tabii ki epeyce deneyime sahip ve herhangi bir d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn bu diki\u015f i\u015flemi i\u00e7in di\u011fer d\u00fc\u011f\u00fcmden daha iyi oldu\u011funu biliyorlar. Fakat s\u00fcreci daha iyile\u015ftirmek i\u00e7in bilgi sa\u011flayabilir miyiz? Belki bu d\u00fc\u011f\u00fcmler kullan\u0131l\u0131yorken, sa\u011flam bir yolla yap\u0131lm\u0131\u015f baz\u0131 ba\u015fka d\u00fc\u011f\u00fcmler de g\u00f6sterebiliriz, belki bu yenileri tercih edilebilirdir\u201d diye ekliyor.<\/p>\n B\u00fck\u00fclm\u00fc\u015f bir teori<\/em><\/strong><\/p>\n Reis\u2019in meslekta\u015f\u0131 Frans\u0131z teorisyen Basile Audoly, asl\u0131nda d\u00fc\u011f\u00fcm topolojisi ve mekanik kuvvetlerle ilgili problemi \u00fcstlenmi\u015fti. Meslekta\u015f\u0131 S\u00e9bastien Neukirch ile birlikte Audoly, yukar\u0131dan a\u015fa\u011f\u0131ya do\u011fru, i\u011fne ard\u0131l\u0131 gibi yap\u0131lan, sadece bir b\u00fck\u00fcml\u00fc \u00e7ok basit bir d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn s\u0131k\u0131\u015ft\u0131r\u0131lmas\u0131 i\u00e7in g\u00f6zlemler temelinde bir teori geli\u015ftirmi\u015fti. Ancak, \u00f6\u011frencileri Khalid Jawed ve Peter Dieleman ile birlikte Reis, ikiden fazla kez b\u00fck\u00fclm\u00fc\u015f d\u00fc\u011f\u00fcmlerle benzer deneyler ger\u00e7ekle\u015ftirdi, b\u00f6ylece \u00f6nceki teorinin d\u00fc\u011f\u00fcmleri atmak i\u00e7in gereken kuvveti tahmin etmede ba\u015far\u0131s\u0131z oldu\u011funu buldular. Resi ve Audoly\u2019nun ekipleri, daha geni\u015f bir aral\u0131ktaki d\u00fc\u011f\u00fcmlerin mekani\u011fi ve topolojisini tan\u0131mlamak i\u00e7in daha kesin bir teori geli\u015ftirdiler.<\/p>\n Ara\u015ft\u0131rmac\u0131lar d\u00fc\u011f\u00fcmleri, bir hiperelastik kablo olan, abart\u0131l\u0131 a\u00e7\u0131larla e\u011fildi\u011finde dahi eski orijinal \u015fekline tekrar d\u00f6necek olan nitonolden yaratt\u0131lar. Nitonol elastikli\u011fi ve s\u0131k\u0131l\u0131\u011f\u0131yla bilinir.<\/p>\n \u00c7e\u015fitli topolojiler olu\u015fturmak i\u00e7in ara\u015ft\u0131rmac\u0131lar artan uzunluklu \u00f6rg\u00fcler yaratarak yukar\u0131dan a\u015fa\u011f\u0131 katlanan b\u00fck\u00fcmlerle d\u00fc\u011f\u00fcmleri ba\u011flad\u0131lar. Daha sonra her \u00f6rg\u00fcn\u00fcn bir ucunu bir masaya kilitlediler ve uygulanan kuvveti \u00f6l\u00e7t\u00fcler. Bu deneylerle 10 b\u00fck\u00fcml\u00fc bir d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fc atmak i\u00e7in 1 b\u00fck\u00fcml\u00fc bir d\u00fc\u011f\u00fcm i\u00e7in gerekenden yakla\u015f\u0131k 1000 kez daha fazla kuvvet gerekti\u011fini g\u00f6zlemlediler.<\/p>\n \u201cPedro Reis bana 10 b\u00fck\u00fcm kadarl\u0131k d\u00fc\u011f\u00fcmler \u00fczerine olan deneylerini g\u00f6sterdi\u011fi ve devasa bir kuvvete dayanabilece\u011fini s\u00f6yledi\u011fi zaman, bu bana \u00f6nce basit denklemlerin yapabilece\u011finin \u00e7ok \u00f6tesinde g\u00f6r\u00fcnm\u00fc\u015ft\u00fc. Daha sonra ise iyi bir meydan okuma oldu\u011funu d\u00fc\u015f\u00fcnd\u00fcm\u201d diyor Audoly.<\/p>\n Ayakkab\u0131 ba\u011fc\u0131\u011f\u0131ndan ameliyathaneye<\/em><\/strong><\/p>\n Reis ve Audoly g\u00f6zlenen kuvvetleri tahmin edebilecek bir teori \u00f6ne s\u00fcrebilmek amac\u0131yla, modeli basitle\u015ftirecek ve en iyi hale getirecek \u00f6nemli unsurlar\u0131 saptamak i\u00e7in deneyler ve teori aras\u0131nda tekrar tekrar inceleme yapt\u0131lar. Sonu\u00e7ta problemi iki k\u0131sma ay\u0131rd\u0131lar, \u00f6nce d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn ilmeklerini, sonra da \u00f6rg\u00fclerini tan\u0131mlad\u0131lar. Birinci k\u0131s\u0131m i\u00e7in ara\u015ft\u0131rmac\u0131lar bir<\/p>\n \u00f6rg\u00fcdeki verili b\u00fck\u00fcm \u200bsay\u0131s\u0131n\u0131, ilme\u011fin bi\u00e7emini ya da en boy oran\u0131n\u0131 \u00f6l\u00e7t\u00fcler: Bir \u00f6rg\u00fcde ne kadar \u00e7ok b\u00fck\u00fcm varsa, ilmekleri o kadar eliptik oluyordu. Daha sonra ekip, \u00f6rg\u00fcdeki kuvvetleri \u00e7al\u0131\u015ft\u0131. Bir \u00f6rg\u00fc ya da b\u00fck\u00fcm simetrikken, ara\u015ft\u0131rmac\u0131lar \u00f6rg\u00fcn\u00fcn sadece bir iplik\u00e7i\u011fini d\u00fc\u015f\u00fcnerek, problemi basitle\u015ftirdiler.<\/p>\n \u201cDaha sonra sarmal bir ipte e\u011filme, gerilme ve s\u00fcrt\u00fcnmeyi i\u00e7eren sistem i\u00e7in bir enerjii yazd\u0131k ve \u015fekli belirleyebildik\u201d diyor Audoly. \u201c\u015eekle bir kez sahip oldu\u011fumuzda onu bu ilmekle e\u015fle\u015ftirebildik ve nihayetinde sistemin tepkisinin yerine ge\u00e7en t\u00fcm kuvvetleri elde edebildik.\u201d Teoriyi test etmek i\u00e7in Reis, deney \u00f6l\u00e7\u00fcmlerini kuvvet tahminleri olu\u015fturmak i\u00e7in teoriye uygulad\u0131.<\/p>\n \u201cVerileri teorinin \u00e7ark\u0131na koydu\u011fumuz zaman, tahminler ve t\u00fcm veri seti bir ana e\u011fri \u00fczerine y\u0131\u011f\u0131l\u0131yor\u201d diyor Reis. \u201cBir kez bu ana e\u011friye sahip oldu\u011fumuzda, bana ipin \u00e7ap\u0131n\u0131 ve e\u011filme s\u0131k\u0131l\u0131\u011f\u0131n\u0131 ve d\u00fc\u011f\u00fcmde d\u00f6nme say\u0131s\u0131n\u0131 verirseniz, size o d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fc atmak i\u00e7in ne kadar kuvvet gerekece\u011fini s\u00f6yleyebilirim. Ayn\u0131 zamanda daha fazla d\u00f6nme eklendik\u00e7e, d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn kendisini nas\u0131l kilitledi\u011fini de \u015fimdi anl\u0131yoruz.”<\/p>\n Reis, bu yeni teori i\u00e7in hem \u00f6nemli hem de s\u0131radan olan \u00e7ok\u00e7a uygulama alan\u0131 \u00f6ng\u00f6r\u00fcyor. \u201cTeorimiz farkl\u0131 topolojilerdeki farkl\u0131 d\u00fc\u011f\u00fcmlerin mekanik tepkilerini tahmin etmede bize yard\u0131mc\u0131 olacak. Bir ilme\u011fi kapatmak i\u00e7in gerekli olan kuvveti, d\u00fc\u011f\u00fcm\u00fcn s\u0131k\u0131l\u0131\u011f\u0131n\u0131n belirteci olarak tan\u0131ml\u0131yoruz\u201d diyor. Bu \u00e7al\u0131\u015fma, kulakl\u0131\u011f\u0131m\u0131z\u0131n nas\u0131l d\u00fc\u011f\u00fcmlendi\u011fi ve ayakkab\u0131 ba\u011fc\u0131\u011f\u0131n\u0131 nas\u0131l daha iyi ba\u011flayaca\u011f\u0131m\u0131z gibi basit \u015feyleri anlaman\u0131n yan\u0131 s\u0131ra, cerrahi i\u015flemlerde en iyi d\u00fc\u011f\u00fcm d\u00fczenlemesinin nas\u0131l olmas\u0131 gerekti\u011fi gibi konularda da yard\u0131mc\u0131 olabilir.<\/p>\n