Yaklaşık 66 milyon yıl önce Dünya’ya çok büyük bir asteroitin çarptığı ve bunun dinozorlar dâhil pek çok türün âni yok oluşuna yol açtığı varsayımını savunan Walter Alvarez'in kitabını (Alvarez, 2015), sevgili öğrencim ve ekibi ile birlikte paleoklimatolojik simülasyonlar yaparak bu kitlesel yok oluşun irdelenmesi ile ilgili önemli katkılarda bulunan (Senel vd., 2013) değerli bilim insanı Cem Berk Şenel'in, seminer vermek için, 2 yıl önce, fakültemize geldiğinde bana armağan olarak getirmesi ile edinmiştim.
Kitabı o günlerde okudum ve daha sonra farklı konularda okuduğum metinlerde, bir çok kez, bu kitaba dönme gereksinimi duydum. Bu durumun nedenlerinden biri, kitabın önsözünde de yazar tarafından tanımlanmış bir oluşum.
Alvarez diyor ki: "Yirminci yüzyıl boyunca, fizik ve kimya başta olmak üzere (daha yakın dönemde de moleküler biyoloji alanında), Doğa’nın anlaşılmasında önemli ilerlemeler, sorunların analitik bir yaklaşım çerçevesinde, diğer bir deyişle karmaşık sistemlerin temel bileşenlerine ayrıştırılması ve bu bileşenlerin izole koşullar altında incelenmesi yoluyla elde edilmiştir. Yirmi birinci yüzyılda ise, bilimsel araştırmaların, bu bileşenleri yeniden bütünleştirerek, Doğa’nın sentezleyici ya da bütüncül bir çerçevede anlaşılmasına yönelik bir evreye geçmesi beklenmektedir."
Bütüncül yaklaşım; doğal sistemlerin davranışının, yalnızca bileşenlerinin ayrı ayrı incelenmesiyle tam olarak kavranamayacağı düşüncesine göre oluşur. Bu yaklaşımda, bileşenler arasındaki etkileşimlerin ve geri besleme mekanizmalarının belirleyiciliği söz konusudur. Örneğin; atmosfer, okyanus, kara yüzeyi ve biyosfer gibi alt bileşenlerin doğrusal olmayan etkileşimleri ve geri besleme mekanizmaları nedeniyle, sistem davranışı tekil süreçler üzerinden açıklanamaz.
Sentezleyici yaklaşım ise, analitik yöntemlerle elde edilen parçalı bilgiyi bütünleştirerek, karmaşık sistemlerin nicel olarak yeniden yapılandırılmasını ve öngörülebilir modeller aracılığıyla anlaşılmasını hedefler. İklim olayları ele alındığında; enerji dengesinin, akışın türbülanslı karakteristiğinin, ısı taşınımının, faz değişiminin analitik modelleri, iklimin zamansal evrimini ve aşırı olaylara verdiği tepkileri nicel olarak incelemeyi olanaklı kılar. Özetle; bütüncül bakış, sistemin karmaşıklığını tanımlayan kavramsal bir çerçeve sunarken, sentezleyici bilim; bu karmaşıklığın hesaplanabilir ve test edilebilir biçimde ele alınmasını olanaklı kılar. Sentezleyici bilim; farklı fiziksel yasalarla tanımlanan süreçlerin, ortak korunum ilkeleri (momentum, enerji, kütle...) altında tek bir model çatısında bütünleştirilmesidir.
Bu açıdan bakıldığında, Senel vd.'nin çalışmasının (Senel vd., 2023) bulguları (Chicxulub çarpmasıyla parçalanan kayaçlardan açığa çıkan ince silikat tozunun, fotosentezi iki yıla kadar engellemede başlıca rol oynadığını göstermesi) ve bu bulgulardan, çarpma etkisiyle dünyadaki asıl üretimin felaket boyutunda çöktüğünün; bir dizi ardışık yok oluşu tetikleyen bir zincir reaksiyonun başladığının anlaşılması bir sentezleyici bilim örneğidir.
Doğal sistemlerde geliştirilen bütüncül ve sentezleyici yaklaşımlar, mühendislik sistemlerinin analiz ve tasarımında da güçlü bir kavramsal çerçeve sunar. Atmosfer–okyanus–biyosfer etkileşimlerinin bütünleşik modellenmesine benzer biçimde, mühendislik sistemlerinde de termodinamik çevrimler, ısı ve kütle taşınımı ile kontrol stratejileri karşılıklı olarak etkileşen alt süreçler olarak ele alınmalıdır. Bu koşutluk, sentezleyici modelleme yaklaşımlarının doğa bilimlerinden mühendislik uygulamalarına aktarılabilirliğini göstermektedir.
Örneğin; bir ısı pompası sistemi analitik olarak ele alındığında, performans değerlendirmesi ideal Carnot COP tanımı ve sabit sıcaklık rezervuarları (kaynak/kuyu) varsayımına dayanır. Bütüncül bir bakış, gerçek sistemlerin non-izotermal karaktere sahip olduğunu, ısı değiştirgeçlerinde tersinemezliklerin kaçınılmaz olduğunu ve sistem performansının yalnızca bileşen verimleriyle değil, aynı zamanda kontrol stratejileriyle belirlendiğini ortaya koyar. Sentezleyici yaklaşım ise, bu gerçekçi unsurları dikkate alarak, sıcaklık alanını konuma bağlı olarak irdeleyen ısı geçişi modellerini, diferansiyel denklem çözümlerini, gerçek akışkan özelliklerini ve çevrim–bileşen–kontrol entegrasyonunu tek bir hesaplama çatısı altında birleştirir. Bu çerçevede, Carnot çevrimi teorik bir referans olarak önemini korurken, gerçek ısı pompası sistemi ancak sentezleyici modelleme yoluyla güvenilir ve öngörülebilir biçimde temsil edilebilir. Termodinamiğin gelişimi incelendiğinde, Alvarez'in yukarıdaki anlatımına yalnızca bir bilim olması açısından değil; mühendislik sistemlerinin uygulamadaki gerekirliği olarak da bir örnek oluşturduğu görülmektedir.
Bütüncül ve sentezleyici yaklaşımların yanısıra, Alvarez Varsayımı'nın (K-Pg kitlesel yok oluşun ana nedeninin Chicxulub asteroit çarpması olduğu) gündeme getirdiği diğer kavramlar ise "tekbiçimcilik" (uniformitarianism) ve "aşamacılık"tır (gradualism). Tekbiçimcilik, doğa yasalarının zaman boyunca değişmediğini savunan bir ilkedir; aşamacılık ise bu yasalar altında gerçekleşen değişimlerin çoğunlukla yavaş ve süreklilik gösterdiğini öne süren bir süreç modelidir.
Gould (1965), tekbiçimciliğin Charles Lyell tarafından doğa yasalarının sürekliliğini vurgulayan bir ilke olarak formüle edildiğini ve bu çerçevenin Charles Darwin ile Alfred Russel Wallace tarafından evrimsel değişimin uzun zaman ölçeklerinde işleyen kademeli süreçlerle açıklanmasına temel oluşturduğunu belirtir. Walter Alvarez’in K–Pg yok oluşuna ilişkin çalışmaları (Alvarez,2015), tekbiçimciliğin aşamacılıkla zorunlu olarak özdeşleştirilmesine eleştirel bir yeniden değerlendirme getirerek, seyrek görünen fakat yüksek etkili olayların da tekbiçimci bir çerçeve içinde doğal süreçler olarak ele alınabileceğini göstermiştir. Alvarez, doğa yasalarının zamansal sürekliliğini temel alan tekbiçimcilik ilkesini sorgulamaz; ancak bu ilkenin tarihsel olarak aşamacı bir değişim anlayışıyla özdeşleştirilmesine eleştirel yaklaşır.
Tekbiçimcilik, doğa yasalarının sürekliliğini ifade eder; ancak doğanın yalnızca yavaş ve sakin işlediğini varsaymak bilimsel bir zorunluluk değildir. İşte bu eleştiri, tam olarak, denge termodinamiği ve denge-dışı süreçlerin termodinamiği (tersinemez süreçler) arasındaki farkı ve bağıntıyı anlatmaktadır. Termodinimağin tüm yasaları tersinemez süreçlerde de geçerlidir; ancak termodinamik süreçlerin her zaman sanki-dengeli işlediğini varsaymak bilimsel bir zorunluluk değildir.
Bu ayrım, Ilya Prigogine’in denge-dışı termodinamik çerçevesinde geliştirdiği öz-düzenleme (self-organization) kavramıyla doğrudan ilişkilidir. Tersinemez süreçler altında işleyen açık sistemler, termodinamiğin temel yasalarını ihlal etmeksizin, denge durumlarından uzaklaştıkça düzenli ve yapısal örüntüler geliştirebilir (Kondepudi&Prigogine, 2015). Bu bakış açısı, doğadaki karmaşık ve âni dönüşümlerin yalnızca yavaş ve sanki-dengeli süreçlerle değil, denge-dışı koşullarda ortaya çıkan yeni düzen biçimleriyle de açıklanabileceğini göstermektedir.
Bu tür âni ve doğrusal olmayan dönüşümlerin, denge-dışı koşullarda, doğa yasalarıyla tam uyum içinde ortaya çıkabildiğinin gösterilmesi, geçmişte “katastrofik” olarak nitelendirilen olayların bilimsel anlamını yeniden değerlendirmeyi gerekli kılmaktadır. Tarihsel olarak katastrofizm, âni ve büyük ölçekli değişimleri vurgulayan bir yaklaşım olmakla birlikte, bu tür olayların uzun süre doğa yasalarıyla uyumsuz ya da açıklayıcı olmayan süreçler olarak yorumlanması nedeniyle yöntemsel açıdan bilinçli bir ölçülülükle karşılanmıştır. Ancak denge-dışı termodinamik bakış açısından, Chicxulub asteroit çarpması gibi olaylar, bilim dışı felaketler olarak değil; biyosferi kısa sürede dengeden çok uzak (far-from-equilibrium) bir rejime taşıyan ve mevcut ekolojik düzenin çökmesine yol açan yüksek etkili fiziksel tetikleyiciler olarak anlamlandırılabilir.
Prigogine’in öz-düzenleme kavramı, bu tür çöküşlerin yalnızca yıkıcı değil, aynı zamanda yeni düzen biçimlerinin ortaya çıkmasına olanak tanıyan koşullar yarattığını göstermektedir. Bu çerçevede K–Pg sonrası biyosfer, eski denge durumuna geri dönmekten çok, denge-dışı koşullar altında yeni ekolojik ve evrimsel yapıların ortaya çıktığı bir yeniden yapılanma süreci olarak değerlendirilebilir.
Bu yeniden yapılanma süreci; K–Pg yok oluşundan sonra birçok ekolojik 'niş'in âni biçimde boşalması ve çevresel koşulların köklü şekilde değişmesiyle birlikte, daha önce baskın olmayan organizma gruplarının genişleme olanağı bulmasıyla somutlaşmaktadır. Bu bağlamda memelilerin, ekolojik esneklikleri ve çevresel değişime hızlı yanıt verebilen özellikleri sayesinde, denge-dışı koşullar altında ortaya çıkan yeni biyosferik rejime uyum sağlayarak, K–Pg yok oluşu sonrası dönemde çeşitlenmeleri ve giderek baskın hâle gelmeleri, öz-düzenleme perspektifi içinde okunabilecek bir biyolojik örnek sunmaktadır (Benton, 2003).
*Alvarez, W. (2015). T. rex and the crater of doom. Princeton University Press. https://press.princeton.edu/books/paperback/9780691169668/t-rex-and-the-crater-of-doom
*Benton, M. J. (2003). When life nearly died: The greatest mass extinction of all time. London: Thames & Hudson.
*Gould, S. J. (1965). Is uniformitarianism necessary? American Journal of Science, 263(3), 223–228.
*Kondepudi, D., & Prigogine, I. (2015). Modern thermodynamics: From heat engines to dissipative structures (2nd ed.). Wiley.
*Senel, C.B., Kaskes, P., Temel, O. et al. Chicxulub impact winter sustained by fine silicate dust. Nat. Geosci. 16, 1033–1040 (2023). https://www.nature.com/articles/s41561-023-01290-4
Yorumlar
Yorum Gönder