21.1.17

senkroni

steven strogatz

sir francis drake zamanında, on altıncı yüzyılda, güneydoğu asya'ya giden ilk batılı seyyahlar ısrarla aynı şeyi, ırmak kenarlarındaki ağaçlarda binlerce ateş böceğinin eşzamanlı olarak ışık saçtığını anlatır, görülesi manzaralardan söz ederlerdi. bu haberler batı'ya gelmeye devam etti ve bilim dergilerinde yayımlandı; ama gözleriyle görmeyenler buna inanamadı. bilim adamları, bunun insanların yanlış algısından kaynaklandığını, var olmayan şekiller gördüğümüzü, bunun bir optik yanılsama olduğunu söylediler. pek de akıllı yaratıklar olmayan ateş böcekleri nasıl olurdu da bu kadar geniş bir alanda ve hayret uyandıran bir şekilde eşgüdümlü olarak yanıp sönebilirdi?

bir varsayıma göre bir önderleri olabilirdi. ama bir tek ateş böceğini farklı kılan şey ne olabilirdi? gülünç bir şeydi bu. artık bir önderin varlığına inanmıyoruz ya da senkroniye yol açan atmosferik koşulların var olabileceğine; örneğin ateş böceklerinin hepsini ürküten ve hepsinin aynı anda yanıp sönmeye başlamasına yol açan şimşek gibi bir şeye. senkroni, gökyüzünün tamamıyla açık olduğu gecelerde görülebiliyor.

ancak 1960'larda, ulusal sağlık enstitüleri'nde çalışan john buck adlı bir biyolog ile arkadaşları bu olayın ne olduğunu çözdüler. olay ateş böceklerinin kendi kendilerini örgütleyicilikleriyle ilgiliydi. bu böcekler yılın her gecesi birbirlerine ayak uydurmayı, tam bir uyumla saatlerce yanıp sönmeyi başarırlar. ne bir önderleri ne de çevreden gelen bir hareket uyarısı vardır; bu, ateş böceklerinin gizlendikleri yerlerden gizemli bir şekilde ortaya çıkması sürecidir.

şimdiki görüşümüze göre ise, tek tek ateş böcekleri yanıp sönmeye başlayan diğer ateş böceklerine yanıt veriyorlar; yani kendi saatlerini ayarlıyorlar. buck ile karısı elizabeth, tayland'a gidip torbalar dolusu ateş böceği topladılar ve bangkok'taki otel odalarına getirip hepsini karanlık odaya salıverdiler. ateş böcekleri sağa sola uçuşup duvarlara ve tavana tırmandılar; daha sonra yavaş yavaş iki, üç, dörtlü ateş böceği grupları senkronize bir şekilde ışımaya başladı. daha sonraki laboratuvar deneyleri, bir ateş böceğine el feneri ışığı tutarak onun ritmini hızlandırıp yavaşlatabileceğinizi, kendi ışıma zamanından biraz önceya da sonra ışımasını sağlayabileceğinizi gösterdi.

bunun ne önemi var diyebilirsiniz. ateş böceklerinden kime ne? oysa buna önem vermemizi gerektiren pek çok neden var: birincisi, teknolojideki ve tıptaki bütün uygulamaların, aynen bu doğaçlama senkronu tutturmaya dayalı olmasıdır. kalbinizde 10 bin tane hız ayarlayıcı hücre vardır; kalbinizin geri kalanının uygun bir şekilde çarpmasını sağlayan bu 10 bin hücre binlerce ateş böceği gibidir. her birinin kendi ritmi vardır -kalpte ritmik bir elektrik boşalımı. ışık aracılığıyla iletişim kurmak yerine birbirlerine, ileri geri, elektrik akımı gönderirler ama soyut düzeyde bunlar birer ateş böceğidir -durumlarının periyodik olarak tekrarını isteyen ve birbirlerini etkileyebilen- tek tek osilatörler.

tıpta ve ileri teknolojide buna benzer pek çok uygulama var. çağımızın en kullanışlı cihazlarından biri olan lazerin temelinde senkronize ışık dalgaları bulunmaktadır. hepsi aynı anda nabız gibi atan, hepsi aynı renkte ışık yayan, uygun adım hareket eden, en tepe ve en dip noktaları tıpatıp aynı hizada olan ışık dalgacıklarına sahip atomlar. lazerin ışığı ile bir elektrik ampulünün ışığı arasında, atomlar yönünden bir fark yoktur; farklı olan, atomlar arasındaki eşgüdümdür. yani farklı olan koreografidir, dansçılar değil.

senkroni olgusunun heyecan verici yanı doğada, atomaltı boyutundan tutun da kozmik boyuta kadar, her ölçekte rastlanmasıdır. doğada en çok görülen olgulardan biri senkronidir; ama aynı zamanda kuramsal açıdan en gizemli olanıdır.

entropiyi, yani karmaşık sistemlerin gittikçe daha fazla bozulma eğilimini, doğadaki egemen güç olarak düşünmeye alışkınız. insanlar bana genellikle şunu soruyor: "senkroni bunu inkar etmiyor mu? bir sistemin kendiliğinden düzenli hale gelmesi doğa yasasına aykırı değil mi?"

aslında burada bir çelişki yok. entropi yasası, dışardan enerji girişi olmayan, bir anlamda yalıtılmış ya da kapalı sistemler için geçerlidir. ama biz canlıları tartışırken bundan söz etmiyoruz. termodinamik dengeden yoksun sistemlerde her şey mümkündür ve kendi kendini örgütleme konusunda şaşırtıcı faaliyetlere tanık oluyoruz; bunun en basit örneği de senkroni. sorun, dengeden çok uzak olan termodinamik sistemleri, bu ilişkiyi görebilmemize yetecek kadar iyi anlamamamızdır -ama o anlama noktasına yaklaşıyoruz.

son zamanlarda kanseri ve kanserli hücrede kimyasal tepkimeler ağında ters giden şeyin ne olduğunu öğrenmek istediğimi fark ediyorum. kuşkusuz bunun sorumlusunun tek bir gen olduğu durumlar var ama ben bütün kanserlerin böyle açıklanabileceğine inanmıyorum. onkojenleri anlamak bir başlangıçtır ama her şeyin yanıtı değildir. yine bu iş genlerin ve proteinlerin koreografisi sorunu -tek tek dansçıların değil, pek çok dansçının birlikte hareketleri. kanser, salt biyolojik ve indirgemeci düşünerek anlayamayacağımız dinamik bir hastalık. onu anlamak için -bize verileri sağlamak üzere- indirgemeciliği, yeni karmaşık sistemler kuramını, süper bilgisayarları ve matematiği bir arada kullanmalıyız. ben de bu işin bir parçası olmak isterim.