Ağaçlar Topraktan BÜYÜMEZ
Richard Feynman
Ağaçların nereden geldiğini bildiğinizi sanıyorsunuz. Tabii ki biliyorsunuz. Binlerce kez gördünüz. Toprağa bir tohum ekersiniz, su verirsiniz. Aradan biraz zaman geçer ve sonunda yeşil bir şey yüzeyi delip gökyüzüne doğru uzanmaya başlar.
Ağaçlar topraktan gelir. Bunu herkes bilir. Bu soru sormaya bile değmeyecek bir sorudur. Tabii bir istisna dışında. Çünkü burada kimsenin durup düşünmediği bir gerçek var.
Yetişkin bir meşe ağacı yaklaşık 5.000 kilogram ağırlığındadır. Bazı ağaçlar çok daha fazla ağırlıktadır. Bu bir asır önce var olmayan tonlarca odun, kabuk, kök ve dalın artık var olması demektir.
Peki soru şu: Tüm bu kütle nereden geldi?
Öyle belirsizce ya da şairane değil. Fiziksel olarak o 5.000 kilogramlık katı madde nereden geldi? Bariz cevap topraktır. Kökler derine iner. Ağaç bir şeyler çeker ve o şeyler ağaç olur. Bu kulağa doğruymuş gibi geliyor. Bu bariz hissettiriyor. Öyleyse test edelim.
1600'lü yıllarda Baptist Van Helmond adında Flemeng bir bilim insanı tarafından yapılan ünlü bir deney var. 2 kilogram ağırlığında bir söğüt ağacı aldı ve onu 90 kilogramlık kurutulmuş toprağa dikti. 5 yıl boyunca suladı ve büyümesini izledi. Sonunda ağaç 76 kilogram geliyordu. 74 kilogramlık yeni bir kütle kazanmıştı. Sonra toprağı tekrar kuruttu ve tarttı. Toprak 60 gramdan daha az kaybetmişti. Sadece 60 gram. Ağaç 74 kilogram kazandı ve toprak neredeyse hiç değişmedi.
Peki diğer 70 3 kilogram 940 gram nereden geldi? Topraktan değil. O herkesin dilinde olan cevap artık yok. Sayılar bu cevabı öldürdü. Bu çoğu insanın omuz silkip geçtiği andır. Anlamadıkları teknik bir açıklama, besinler veya kimya ile ilgili bir şey olduğunu düşünürler. Konuyu rafa kaldırıp unuturlar. Ama durun, geçmeyin. Çünkü az önce olan şey olağanüstüdür.
74 kilogramlık katı fiziksel maddenin neredeyse hiçlikten ortaya çıkışını izlediniz ve bunun nereden geldiğine dair hiçbir fikriniz yok. Bu bilginizdeki küçük bir boşluk değil. Bu fiziksel dünyanın nasıl işlediğine dair anlayışınızdaki devasa bir deliktir. Ve cevap onu gerçekten gördüğünüzde ağaçlar hava ve maddenin kendisi hakkındaki düşünce biçiminizi sarsacak.
İzin verin göstereyim. Buraya kadar tamam. Toprak bunu açıklamıyor ama su açıklıyor. Öyle değil mi? Ağaç sürekli su içer. Galonlarca su. Büyük bir meşe sıcak bir günde yaklaşık 400 litre su çeker. Bu bir asır boyunca sistemden geçen muazzam miktarda su demektir. Yani kütle sudan gelmeli. Bir sonraki belirgin cevap budur ve topraktan bile daha tatmin edici hissettirir. Çünkü bunu gerçekten hayal edebilirsiniz. Kökler suyu içer, su yukarı çıkar, ağaç büyür. Net, basit ve mantıklı. Bir istisna dışında.
Aslında bu da işe yaramıyor. Nedeni şudur. Su H2O'dur. İki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu. Bir ağaç suyu işlediğinde onu parçalar ve hidrojeni kullanır. Oksijen ise havaya geri bırakılır. Ki şu an soluduğunuz tüm oksijen aslında buradan gelir. Ancak hidrojen var olan en hafif elementtir. Kayda değer bir kütle oluşturmak için ondan inanılmaz miktarda toplamanız gerekir. Ve bunun ötesinde odun hidrojenden yapılmaz.
Odun karbondan yapılır. Karbon her organik molekülün, her hücre duvarının, her ağaç lifinin omurgasıdır. Karbon hem ağırdır hem de yoğundur ve karbon herhangi bir ağacın kuru ağırlığının yaklaşık %50'sini oluşturur.
Sorun şu: Toprakta yeterince karbon yok, suda yok. Bir ağacın kökleri topraktan mineraller emer. Azot, fosfor, potasyum gibi şeyler. Ve bunlar biyolojik fonksiyonlar için önemlidir. Ancak tüm bu mineraller birlikte ağacın toplam kuru kütlesinin belki %1 ila %2'sini oluşturur. Bir ağacın gövdesini oluşturan o devasa kütlenin çok büyük bir kısmını topraktan çıkan hiçbir şeyle açıklayamayız.
Her şey ortada. Matematik bu durumu kurtarmıyor. İstediğimiz kadar köklerin su içtiğini düşünsek de o kütleyle topraktan çekilenler arasındaki uçurumu hiçbir rakam kapatamıyor.
Böylece sizi gerçekten rahatsız hissettirmesi gereken bir problemle başa kalıyorsunuz. Önünüzde 5.000 kilogramlık bir nesne duruyor. Onun 150 gramlık bir tohumdan büyüdüğünü biliyorsunuz ve kütlesini açıklayamıyorsunuz. Topraktan değil, sudan değil, yere giren ve görebildiğiniz hiçbir şeyden değil.
Cevap tamamen başka bir yerde. Çoğu kişinin bakmayı hiç düşünmediği bir yerde ve nerede olduğunu bulduğunuzda gördüğünüz her ağaca tamamen farklı bir gözle bakmanıza neden olacak. Kütle havadan geliyor. Hepsi bu. Cevap bu. Toprak değil, su değil, mineraller değil. elinizde tutabileceğiniz veya yere girdiğini görebileceğiniz hiçbir şey değil.
Bir ağacın neredeyse tüm fiziksel kütlesi, gövdesi, kabuğu, kökleri, dalları hepsi atmosferde yüzen görünmez bir gazdan geliyor: Karbondioksit CO2
Şu an etrafınızdaki havanın %0,04'ünü oluşturan o şey.
Ağaçlar işte bundan yapılmıştır.
5.000 kilogramlık bir meşe en gerçek fiziksel anlamıyla katılaşmış havadır. Van Helmond deneyini yapıp kütlenin nereye gittiğini bulamadığında cevap tüm o süre boyunca gözünün önündeydi. Sadece göremedi çünkü görünmezdi.
Gerçekte olan şudur: Ağaçlar yapraklarındaki stoma adı verilen minicik gözenekler aracılığıyla atmosferden karbondioksit çekerler. CO2 içeri akar. Ağaç onu parçalar. O molekülden karbonu söker alır ve karbon atomlarını birbirine bağlayarak uzun karmaşık moleküller oluşturup ham yapı malzemesi olarak kullanır ve o moleküller her şey olur. Glikoz, selüloz, lignin, odunun o sert lifleri. Karbon söküldükten sonra geriye kalan oksijen havaya geri bırakılır ki bu yine sizin oksijen kaynağınızdır. Ağaç temel olarak ince hava üzerinde bir söküm hattı çalıştırıyor. Görünmez molekülleri parçalara ayırıyor. Karbonu tutuyor ve oksijeni dışarı atıyor ve o karbon odun oluyor. Dokunabildiğiniz, kesebildiğiniz ve yakabildiğiniz katı yoğun fiziksel odun.
Bu bir mecaz değildir. Bu gerçek moleküler mekanizmadır.
Bir saniye durun ve bunun ne anlama geldiğini düşünün. Her ahşap kalas ve şimdiye kadar inşa edilmiş her ev bir gaz olarak başladı. Her ahşap masa, her gemi, her orman, dokunduğunuz her kağıt parçası bir zamanlar atmosferde süzülen görünmez CO2'ydi.
Ağaçlar havaya uzanıp oradan maddeyi çeken ve enerji kaynağı olarak güneş ışığından başka bir şey kullanmadan onu katı formda üst üste dizen makinelerdir. Van Helmond kafasının karışmasında haklıydı. Sadece havayı tartmayı düşünmedi. Ve dürüst olmak gerekirse neden düşünsün ki?
Katı bir şeyin görünmez bir şeyden geldiği fikri maddenin nasıl işlediğine dair tüm sezgilerinizi ihlal [müzik] eder. Ama tam olarak budur. Gördüğünüz her ağaç kristalleşmiş atmosferdir. Bunu bir sindirin. Sonra size nasıl olduğunu göstereyim.
Okulda fotosentez kelimesini öğrendiniz. Muhtemelen güneş ışığı, klorofil ve oksijen hakkında bir şeyler hatırlıyorsunuzdur. Sınavı geçtiniz ve devam ettiniz ama size gerçekten ne olduğu hiç gösterilmedi. Ve gerçekte olan şey bilinen evrendeki en sıra dışı fiziksel süreçlerden biridir.
Üzerinden düzgünce geçelim. Güneş ışığı bir yaprağa çarpar. O güneş ışığı sadece sıcaklık veya parlaklık değildir. O saniyede 300 milyon metre hızla hareket eden elektromanyetik radyasyondur. Salınan elektromanyetik alanlardır. Atomlarınızı bir arada tutan aynı temel kuvvet mıknatısların, elektriğin ve kimyanın arkasındaki aynı kuvvet.
O elektromanyetik dalgalar yaprağın hücresindeki bir klorofil molekülüne çarptığında dikkat çekici bir şey olur. Işıktan gelen enerji klorofil molekülündeki bir elektron tarafından emilir ve o elektronu daha yüksek bir enerji seviyesine fırlatır. O enerjilenmiş elektron daha sonra elektron taşıma zinciri adı verilen bir molekül zinciri boyunca aktarılır ve hareket ettikçe hücrelerin iş yapmak için kullandığı enerji birimi olan adenozin trifosfatın yapımına güç verir. Bu ışık reaksiyonudur.
Elektromanyetik radyasyondan yakalanan ve kimyasal formda depolanan enerji. Şimdi bitki o depolanmış enerjiyi neredeyse inanılmaz bir şey yapmak için kullanır. Tamamen kararlı olan ve parçalanmaya hiç niyeti olmayan CO2 molekülünü alır ve onu zorla açar. Karbonu söküp alır ve o karbonu formülü C6, H12, O6 olan basit bir şeker yani glikoz inşa etmek için kullanır. 6 karbon atomu hidrojen ve oksijen eklenerek birbirine bağlanır.
Glikoz bu süreçteki ilk katı şeydir. Görünmez atmosferik gazın, ağacın kullanabileceği gerçek bir fiziksel moleküle dönüştüğü ilk an. Sonra ağaç o glikozu alır ve daha da etkileyici bir şey yapar. Binlerce glikoz molekülünü selüloz adı verilen uzun tekrarlayan zincirler halinde birbirine bağlar.
Selüoz bitki hücre duvarlarındaki ana yapısal malzemedir. Ayrıca hücreler arasındaki boşlukları dolduran, oduna sertliğini ve dayanıklılığını veren lignini oluşturur. Selüloz ve lignin odunun asıl maddesidir ve tüm o molekülleri bir arada tutan kimyasal bağlar, dünya üzerindeki her ormandaki her ağaçta bulunan her selüloz zincirindeki her karbon atomu arasındaki o bağlar elektromanyetiktir. Aynı kuvvet her zaman aynı kuvvet.
Güneş ışığı yani elektromanyetik radyasyon bir yaprağa çarpar. Enerji yakalanır ve havadan çekilen karbon atomları arasında elektromanyetik kimyasal bağlar kurmak için kullanılır. O bağlar glikozu inşa eder. Glikoz selülozu inşa eder. Selüloz odunu inşa eder. Elektromanyetik enerji katı madde olur. Bu basitleştirilmiş bir versiyon değil. Gerçekten gerçekte olan budur.
Şimdi bunu alın ve bir adım daha ileri götürün. Çünkü sadece ağaçlarda bitmekle kalmıyor. Yemek yiyorsunuz. O yemekler çoğunlukla bitkilerdir. Ya doğrudan bitki yersiniz ya da o bitkilerle beslenen hayvanları hatta o hayvanları yiyen diğer canlıları. Sonuç değişmez. Tükettiğiniz her kalori havadan karbon çekerek büyüyen bir şeye dayanır. Bu da şu anlama gelir. Kaslarınızdaki, kemiklerinizdeki, [müzik] beyninizdeki karbon şu an vücudunuzdaki her hücredeki o karbon çok da uzun olmayan bir süre önce atmosferik CO2'ydi.
Biz topraktan yapılmadık veya sudan yapılmadık. Biz elektromanyetik bağlarla birbirine dikilmiş ve kadim güneş ışığıyla güçlendirilmiş, yeniden düzenlenmiş havayız.
Vücudunuzdaki her karbon atomunun bir geçmişi var. Atmosferde CO2 olarak süzüldü. Bir bitki onu içeri aldı, söktü ve glikoz olarak inşa etti. Bir şey o bitkiyi yedi. Başka bir şey onu yedi. Sonunda karbon yemeğinize girdi. Sonra vücudunuza geçerek bizi fiziksel olarak biz yapan molekülleri oluşturdu. Ve atmosferde olmadan önce o karbon başka bir organizmadaydı. O organizma öldü, çürüdü ve karbonu tekrar CO2 olarak serbest bıraktı ki bir sonraki bitki onu yakalayana kadar süzülsün.
Karbon milyarlarca yıldır canlılar ve atmosfer arasında döngü halindedir. Biz bizden önce sayısız başka şeyin parçası olmuş ve bizden sonra da sayısız başka şeyin parçası olacak atomların geçici bir düzenlemesiyiz. Bu felsefe değil. Bu kimyadır.
Feyman bir çiçeğin biyolojisini anladığınızda güzelliğini kaybetmediğinden bahsederdi. Aksine bir şeyler kazanır. Gerçekte ne olduğunu bilmek bir ağaca bakma deneyimini basitleştirmez. Onu derinleştirir. Çünkü artık bir meşeye baktığınızda bir şekilde ayağa kalkıp kabuk bağlamış bir toprak yığını görmüyorsunuz. Katılaşmış yüzlerce yıllık güneş ışığını görüyorsunuz. 150 milyon kilometre ötedeki bir yıldızdan yakalanan elektromanyetik enerjiyi görüyorsunuz.
İnce havadan çekilen karbon atomları arasında kimyasal bağlar kurmak için kullanılan atom atom üst üste dizilerek üzerine tırmanabileceğiniz, yontabileceğiniz ve altında oturabileceğiniz bir şeye dönüşmüş enerjiyi görüyorsunuz. Ağaç topraktan çekmiyor. Ağaç gökyüzünden, güneşten, havanın kendisinden çekiyor. Ve siz onun yanında durup ona bakan siz aynı sürecin bir parçasısınız. Farklı bir düzenleme, aynı mekanizma, yakalanan güneş ışığı, bağlanan karbon, inşa edilen madde.
Siz ve ağaç aynı temel numarayı sadece farklı yönlerde sergiliyorsunuz. Dünyayı olduğu gibi görmek istiyorsanız şunu bilmenizi isterim. Asla göründüğü gibi değil.
