BİYOMİMETİK: CANLILARDAKİ TASARIMLARI ÖRNEK ALMA

BİYOMİMETİK: CANLILARDAKİ TASARIMLARI ÖRNEK ALMA

Sizin için hayvanlarda da elbette ibretler vardır, size onların karınlarındaki fers (yarı sindirilmiş gıdalar) ile kan arasından, içenlerin boğazından kolaylıkla kayan dupduru bir süt içirmekteyiz. (Nahl Suresi, 66)

Gerçekten hayvanlarda da sizin için bir ders (ibret) vardır; karınlarının içinde olanlardan size içirmekteyiz ve onlarda sizin için daha birçok yararlar var. Sizler onlardan yemektesiniz. Onların üzerinde ve gemilerde taşınmaktasınız. (Müminun Suresi, 21-22)

Bugün pek çok bilim adamı ve araştırma-geliştirme (ARGE) uzmanı projelerine başlamadan önce, bunun canlılardaki örneklerini araştırmakta, onlardaki sistem ve tasarımları taklit etmektedirler. Diğer bir deyişle bilim adamları, Allah’ın doğada yarattığı tasarımları görüp incelemekte ve bunlardan ilham alarak yeni teknolojiler geliştirmektedirler.

Bu yönelim yeni bir bilim dalı doğurmuştur: “Biyomimetik”. “Doğadaki canlılardan taklit” anlamına gelen bu bilim dalı, özellikle son dönemlerde teknoloji dünyasında yaygın bir uygulama alanı bulmuştur. Kuran’da Müminun Suresi’nin 21. ve Nahl Suresi’nin 66. ayetlerinde “ders alma, öğüt, önem, önemli şey, örnek” anlamlarına gelen “ibreten” kelimesinin kullanılması bu bakımdan çok hikmetlidir.

Biyomimetik, insanların doğada bulunan sistemleri taklit ederek yaptıkları maddelerin, aletlerin, mekanizma ve sistemlerin tümünü ifade eden bir terimdir. Doğadaki tasarımlar örnek alınarak yapılan aletlere, özellikle nanoteknoloji, robot teknolojisi, yapay zeka (AI), tıbbi endüstri ve askeri donanım gibi alanlarda kullanılmak için gerek duyulmaktadır.

Biyomimetik (biyomimikri), ilk defa Montanalı bir yazar ve bilim gözlemcisi olan Janine M. Benyus tarafından ortaya atılmış bir kavramdır. Türkçe karşılığı “biyotaklit” olan bu kavram, daha sonra pek çok kişi tarafından yorumlanmış ve uygulamaya geçirilmiştir. Biyomimetik hakkında yapılan yorumlardan biri şöyledir:

Biyomimikrinin ana teması doğadan model, ölçü ve akıl olarak öğrenecek çok şeyimiz olduğudur. Bu araştırmacıların ortak noktası, doğadaki tasarıma saygı göstermeleri ve insanların karşılaştıkları problemlerin çözümünde bunları kullanarak ilham almalarıdır.151

Ürün kalitesini ve verimini artırmada doğadan faydalanan şirketlerden biri olan Interface’in ürün stratejisti David Oakey de biyomimetik konusunda şunları söyler:

Doğa, benim iş ve tasarım konularında akıl hocam, yaşam tarzım için bir model. Doğanın sistemi milyonlarca senedir çalışıyor… Biyotaklit, doğadan öğrenmenin bir yoludur.152

Son yıllarda bilim adamları hızla yaygınlaşan bu fikri benimsediler; önlerindeki benzersiz ve kusursuz modelleri örnek alarak çalışmalarına hız kazandırdılar. Doğadaki tasarımlar, en az malzeme ve enerji ile en fazla verim almaları, kendi kendilerini onarma özellikleri, geri-dönüşümlü ve doğa-dostu olmaları, sessiz çalışmaları, estetik, dayanıklı ve uzun ömürlü olmaları bakımından teknolojik çalışmalara örnek teşkil ederler. High Country News adlı bir gazetede biyomimetik bilimsel bir hareket olarak tanımlanmış ve şöyle bir yorum yapılmıştır:

Doğal sistemleri model alarak, bugün kullandığımızdan çok daha uzun süreli teknolojiler oluşturabiliriz.153

Doğada gördüğü mükemmellikler üzerinde düşünerek, doğadaki modellerin taklit edilmesi gerektiğine inanan Janine M. Benyus’un Biomimicry (Biyomimikri) adlı kitabında verdiği örneklerden bazıları şunlardır:

* Arı kuşlarının 10 gramdan daha az bir yakıtla Meksika Körfezi’ni geçebilmeleri,

* Yusufçukların en iyi helikopterlerden bile daha iyi manevra yapabilmeleri,

* Termit kulelerinde bulunan iklimlendirme ve havalandırma sistemlerinin, donanım ve enerji sarfiyatı bakımından insanların yaptıklarından çok daha üstün olmaları,

* Yarasanın çok-frekanslı ileticisinin, insanların yaptığı radarlardan daha verimli ve duyarlı çalışması,

* Işık saçan alglerin vücut fenerlerini aydınlatmak için çeşitli kimyasalları biraraya getirmeleri,

* Kutup balıkları ve kurbağaların donduktan sonra yeniden hayata dönmeleri ve organlarının buz nedeniyle hasara uğramaması,

* Bukalemunun ve mürekkep balığının, bulundukları ortamla tam bir uyum içinde olacakları şekilde derilerinin renklerini, desenlerini anında değiştirmeleri,

* Arıların, kaplumbağaların ve kuşların haritaları olmadan uzun mesafeleri katetmeleri,

* Balinaların ve penguenlerin oksijen tüpü kullanmadan dalmaları,

Yukarıda sadece birkaç örneğine yer verdiğimiz doğadaki hayranlık uyandıran bu gibi mekanizma ve tasarımlar, teknolojinin birçok alanını zenginleştirme potansiyeline sahiptir. Bilgi birikimimizin artması ve teknolojik imkanların gelişmesi ile birlikte bu potansiyel her geçen gün daha da ortaya çıkmaktadır.

Hayvanların her biri, insanları hayrete düşüren birçok yaratılış özelliklerine sahiptir. Kimileri suda hareket etmelerini sağlayan en ideal şekle (hidrodinamik) sahipken, kimileri de bizim için oldukça yabancı olan duyuları kullanır. Bunların birçoğu insanların ilk defa karşılaştıkları, daha doğrusu yeni farkına vardıkları özelliklerdir. Bazen bir canlının tek bir özelliğini bile taklit etmek için bilgisayar, mekanik, elektronik, matematik, fizik, kimya ve biyoloji gibi bilim dallarının önde gelen isimlerinin biraraya gelmesi gerekmektedir.

Bilim adamları her geçen gün doğada keşfettikleri benzersiz yapılar ve sistemler karşısında hayrete düşmekte ve bunlara duydukları hayranlığı insanlık yararına yeni teknolojiler üretmek için kullanarak göstermektedirler. Doğada var olan mükemmel sistemlerin, uygulanan olağanüstü tekniklerin bilim adamlarının bilgisinin ve aklının çok üstünde olduğunun, mevcut problemlere benzersiz çözümler sunduğunun farkına varan bilim adamları, artık senelerce uğraşarak çözüm getiremedikleri pek çok konuda doğadaki tasarımların yardımına başvurmaktadırlar. Bunun sonucu olarak da kısa zamanda, başarılı sonuçlar elde etmeleri mümkün olmaktadır. Ayrıca doğanın taklidi ile birlikte bilim adamları gerek vakit ve emek açısından, gerekse maddi kaynakların isabetli kullanılması bakımından da çok önemli kazançlar sağlamaktadırlar.

Bugün görmekteyiz ki gelişen teknoloji yaratılış mucizelerini tek tek keşfetmekte ve “biyomimetik” biliminde olduğu gibi canlılardaki olağanüstü tasarımları örnek alarak insanlığa hizmet etmektedir. Janine M. Benyus da, doğayı taklit ettiğimiz takdirde yiyecek ve enerji üretimi, bilgi depolama, sağlık gibi birçok alanda kendimizi rahatlıkla geliştirebileceğimizi belirtmiştir. Bu konuların ele alındığı pek çok bilimsel makaleden birkaç tanesinin başlıklarını şöyle sıralayabiliriz:

Bilim Doğayı Taklit Ediyor156

Hayatın Tasarımdaki Dersleri158

Biyomimikri: Gözümüzün Önünde Gizlenen Sırlar159

Biyomimikri: Doğanın İlham Verdiği Buluşlar160

Biyomimikri: Bizi Çevreleyen Üstün Yetenek161

Biyomimetik: Doğadan İyi Dizaynlar Çıkarmak162

Biyomimetik: Doğadaki Tasarımlardan Malzemeler Meydana Getirmek163

Mühendisler Tasarım için Doğadan Örnek Alıyorlar164

19. yüzyılda doğanın taklidi sadece estetik açıdan uygulama sahasına sahipti. Dönemin ressam ve mimarları doğadaki güzelliklerden etkilenmiş, yaptıkları eserlerde bu yapıların dış görünüşlerini örnek almışlardı. Ama doğadaki tasarımların olağanüstülüğünün ve bunların taklidinin insanlar için fayda sağlayacağının anlaşılması, ancak doğal mekanizmaların moleküler seviyede incelenmesiyle -20. yüzyılda- başlamıştır. Bugün bilim adamları ve araştırmacılar Kuran’da yaklaşık 1400 sene evvel bildirildiği gibi canlılardan “ders” almaktadırlar. (Detaylı bilgi için bkz. Harun Yahya, Biyomimetik: Teknoloji Doğayı Taklit Ediyor, Araştırma Yayıncılık)

ÇAMURDAN YARATILIŞ

Allah Kuran’da insanın yaratılışının mucizevi bir biçimde olduğunu haber verir. İlk insan, Allah’ın çamuru şekillendirip insan bedeni haline getirmesi ve ardından bu bedene ruh üflemesiyle yaratılmıştır:

Hani Rabbin meleklere: “Gerçekten ben, çamurdan bir beşer yaratacağım” demişti. “Onu bir biçime sokup, ona ruhumdan üflediğim zaman siz onun için hemen secdeye kapanın.” (Sad Suresi, 71-72)

Şimdi onlara sor: Yaratılış bakımından onlar mı daha zorlu, yoksa Bizim yarattıklarımız mı? Doğrusu Biz onları, cıvık-yapışkan bir çamurdan yarattık. (Saffat Suresi, 11)

Bugün insan dokuları incelendiğinde, yeryüzünde bulunan pek çok elementin insanın dokularında da bulunduğu ortaya çıkar. Canlı dokuların %95′i karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), nitrojen (N), fosfor (P) ve sülfür (S)’den oluşur ve canlı dokularda toplam 26 element bulunur.94 Kuran’ın bir başka ayetinde şöyle buyrulmaktadır:

Andolsun, Biz insanı, süzme bir çamurdan yarattık. (Müminun Suresi, 12)

Ayette “süzme” olarak çevrilen “sulale” kelimesi, “temsili örnek, öz, hulasa, esas” gibi anlamlara gelmektedir. Görüldüğü gibi Kuran’da 14 asır evvel bildirilenler, modern bilimin bize söylediklerini -insanın yaratılışındaki malzeme ile toprağın içerdiği temel elementlerin ortak olduğu gerçeğini- tasdik etmektedir.

Aşağıda ortalama 70 kiloluk bir insanın vücudunda bulunan elementlerin dağılımı yer almaktadır.

Element	Sembol	Ana Rolü	%	Ağırlık
Makro-mineraller				Gram
Oksijen Karbon Hidrojen Nitrojen Kalsiyum Fosfor Potasyum Sülfür Klor Sodyum Magnezyum Silikon	O C H N Ca P K S Cl Na Mg Si	Hücrelerin/dokuların solunumu, su bileşeni Organik yapı Su/doku bileşeni Protein/doku bileşeni Kemikler ve dişler Kemikler ve dişler Hücre-içi elektrolit Amino asitler (saç ve deri) Klorür olarak bir elektrolit Hücre-içi elektrolit Metabolizmaya ait elektrolit Bağ dokusu/kemik	65.0 18.5 9.5 3.3 1.5 1.0 0.35 0.25 0.15 0.15 0.05 0.05	43,000 12,000 6,300 2,000 1,100 750 225 150 100 90 35 30
Mikro-mineraller			%	Miligram
Demir Çinko Bakır Boron Kobalt Vanadyum İyot Selenyum Manganez Molibden Krom	Fe Zn Cu B Co V I Se Mn Mo Cr	Hemoglobin/oksijen taşıyıcısı Enzim içeriği/DNA sentezi, bağışıklık desteği Enzim kofaktörü Kemik yapısı B12 vitamin özü Yağ metabolizması Tiroid hormonu Enzim, antioksidan, bağışıklık desteği Metal içeren enzimler Enzim kofaktörü Glikoz tolere eden faktör	0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01	4,200 2,400 90 68 20 20 15 15 13 8 6

94. http://www.ldeo.columbia.edu/dees/ees/life/lectures/lect21.html

ÇEKİM GÜCÜ VE YÖRÜNGESEL HAREKETLER

Artık hayır; yemin ederim sinip dönen (gezegen)lere, bir akış içinde yerini alanlara; (Tekvir Suresi, 15-16)

Tekvir Suresi’nin 15. ayetinde geçen “hunnes” kelimesi, büzülüp sinen, gerileyen, geri dönen gibi anlamlara gelmektedir. 16. ayette “yerini alanlara” olarak çevrilmiş Arapça deyim ise “kunnes“tir. “Kanis” kelimesinin çoğulu olan “kunnes” ifadesi, belli güzergah, yuvaya girme, hareket halindeki cismin yuvası, yuvasına girip saklananlar anlamlarına gelir. Yine 16. ayette geçen “akış” kelimesi ise cereyan kökünden türeyen ve akıp giden anlamına gelen “cariye” kelimesinin çoğulu “cevar”dır. Bu kelimelerin anlamları dikkate alındığında, gezegenlerin çekim güçleri ve yörünge etrafındaki hareketlerine işaret edildiği düşünülebilir.

Yukarıdaki ayetlerde geçen bu kelimeler, çekim kuvvetlerinden kaynaklanan yörüngesel hareketleri tam olarak tarif etmektedir. Bunlardan “hunnes” kelimesi ile, gezegenlerin gerek kendi çekirdeklerine doğru, gerekse Güneş Sistemi’nin merkezi olan Güneş’e doğru çekimlerine dikkat çekilmektedir. (En doğrusunu Allah bilir.) Çekim gücü evrende zaten var olan bir kuvvettir, ancak bu çekim gücünün matematiksel formüllerle ortaya konması, 17-18. yüzyıllarda yaşamış olan Isaac Newton tarafından mümkün olmuştur. Bir sonraki ayette geçen “elcevari” kelimesi de bu çekime karşı koyan merkezkaç kuvvetinden kaynaklanan yörüngesel hareketleri vurgulamaktadır. Kuşkusuz akıp gidenler anlamına gelen “elcevari” kelimesinin “hunnes” (merkeze doğru çekilme, büzülme, sinme) ve “kunnes” (güzergah, yuvaya girme, hareket halindeki cismin yuvası) kelimeleri ile kullanılması, 1400 sene evvel bilinmesi mümkün olmayan önemli bir bilimsel gerçeğe dikkat çekmektedir. (En doğrusunu Allah bilir.) Ayrıca Kuran’da yemin edilen konulardan biri olan bu ayetler, konunun önemine dikkat çeken bir başka işarettir.

DAĞLARIN GÖREVİ

Kuran’da dağların önemli bir jeolojik işlevine dikkat çekilmektedir:

Yeryüzünde, onları sarsmasın diye, sabit dağlar yarattık… (Enbiya Suresi, 31)

Dikkat edilirse ayette, dağların yeryüzündeki sarsıntıları önleyici özelliğinin olduğu haber verilmektedir. Kuran’ın indirildiği dönemde hiçbir insan tarafından bilinmeyen bu gerçek, günümüzde modern jeolojinin bulguları sonucunda ortaya çıkarılmıştır.

Eskiden dağların sadece yeryüzünün yüzeyinde kalan yükseltiler olduğu düşünülmekteydi. Ancak bilim adamları dağların sadece yüzey yükseltileri olmadıklarını, dağ kökü adı verilen kısımları ile kimi zaman kendi boylarının 10-15 katı kadar yerin altına doğru uzandıklarını fark ettiler. Bu özellikleriyle dağlar, tıpkı bir çivinin ya da kazığın çadırı sıkıca yere bağlamasına benzer bir role sahiptir. Örneğin zirvesi yeryüzünden yaklaşık 9 km yukarıda olan Everest Dağı’nın 125 km’den fazla kökü vardır.24

-Dağların toprak seviyesinin oldukça derinlerinde kökleri vardır.25 -Şematik kesit. Kazık şeklindeki dağların toprağın içerisine iyice yerleşmiş kökleri vardır.26 -Dağların derin kökleri dolayısıyla şekil olarak kazıklara benzediklerini gösteren diğer bir resim.27

Ayrıca dağlar, yeryüzü kabuğunu oluşturan çok büyük tabakaların hareketleri ve çarpışmaları sonucunda meydana gelir. İki tabaka çarpıştığı zaman daha dayanıklı olanı ötekinin altına girer. Üstte kalan tabaka kıvrılarak yükselir ve dağları meydana getirir. Altta kalan tabaka ise yer altında ilerleyerek aşağıya doğru derin bir uzantı meydana getirir. Dolayısıyla daha evvel de belirttiğimiz gibi dağların yeryüzünde gördüğümüz kütleleri kadar, yer altına doğru ilerleyen derin bir uzantıları daha vardır. Bilimsel bir kaynakta dağların bu yapısı şöyle tarif edilir:

Kıtaların daha kalın olduğu dağlık bölgelerde yer kabuğu mantoya derinlemesine saplanır.28

Dünyaca ünlü deniz altı jeologlarından biri olan Prof. Siaveda ise, dağların yeryüzüne kökler şeklinde saplı olduklarından bahsederken, şöyle bir yorumda bulunmuştur:

Kıtalardaki dağlar ve okyanuslardaki dağlar arasındaki temel fark materyalindedir… Fakat her ikisinde de dağları destekleyen kökler vardır. Kıtalardaki dağlarda, hafif ve yoğunluğu az madde yerin içine doğru kök olarak uzanır. Okyanuslardaki dağlarda da, dağı kök gibi destekleyen hafif madde vardır… Köklerin fonksiyonu, Arşimed kanununa göre dağları desteklemek içindir.29

Ayrıca Amerikan Bilim Akademisi eski Başkanı Frank Press’in, dünya çapında pek çok üniversitede ders kitabı olarak okutulan Earth (Dünya) adlı kitabında, dağların kazık şeklinde oldukları ve yeryüzüne derinlemesine gömülü oldukları ifade edilmektedir.30

Başka Kuran ayetlerinde ise, dağların bu işlevine, “kazık” benzetmesi yapılarak şöyle işaret edilir:

Biz, yeryüzünü bir döşek kılmadık mı? Dağları da birer kazık? (Nebe Suresi, 6-7)

Yine bir başka ayette Allah, “Dağlarını dikip-oturttu” (Naziat Suresi, 32) şeklinde bildirmektedir. Bu ayette geçen “ersayha” kelimesi “köklü kıldı, sabit yaptı, demirledi, yere çaktı” anlamlarına gelmektedir. Bu özellikleri sayesinde dağlar, yeryüzü tabakalarının birleşim noktalarında yer üstüne ve yer altına doğru uzanarak bu tabakaları birbirine perçinler. Bu şekilde, yerkabuğunu sabitleyerek magma tabakası üzerinde ya da kendi tabakaları arasında kaymasını engeller. Kısacası dağları, tahtaları birarada tutan çivilere benzetebiliriz. Dağların sabitlenme etkisi, bilimsel literatürde izostasi olarak adlandırılmaktadır. İzostasi, manto tabakasının yukarı doğru uyguladığı kuvvetle, yerkabuğunun aşağı doğru uyguladığı kuvvet arasındaki dengedir. Dağlar erozyon, toprak kayması veya buzulların erimesi gibi nedenlerle ağırlık kaybederken, buzulların oluşumu, volkanik patlamalar veya toprak oluşumu nedeniyle ağırlık kazanabilirler. Bu nedenle, dağlar hafiflediklerinde sıvıların uyguladığı kaldırma kuvvetiyle aşağıdan yukarı itilir; ya da ağırlaştıklarında yerçekimi nedeniyle manto içine gömülürler. Yerkabuğu üzerinde bu iki kuvvet arasındaki denge, izostasi sayesinde sağlanır. Dağların bu dengeleyici özelliği bilimsel bir kaynakta şöyle aktarılmaktadır:

G. B. Airy, 1855′te yerkabuğunun su üstünde yüzen, keresteden yapılmış sallara benzetilebileceğini söylemiştir. Kalın kereste parçaları ince parçalara kıyasla su yüzeyinin daha üstünde yüzerler. Benzer olarak yerkabuğunun kalın kısımları da bir sıvı veya daha yoğun olan alt tabakalar üzerinde yüzecektir. Airy, dağların, düzlüklerde olmayan daha az yoğun kayalardan derin köklere sahip olduğunu savunuyordu. Airy, çalışmalarını yayınladıktan dört yıl sonra, J. H. Pratt alternatif bir hipotez sundu… Bu hipotezle dağlar altındaki kaya kolonlarının, düzlükler altındaki kaya kolonlarına göre daha uzun olmalarından ötürü, daha az yoğun olmaları gerekiyordu. Airy ve Pratt’in hipotezlerinin her ikisi de yüzeydeki düzensizliklerin, yerkabuğunun belirgin kısımlarındaki (dağlar ve düzlükler) kayaların yoğunluklarındaki farklarla dengelendiğini belirtmişlerdir. Bu denge durumu, “izostasi” olarak tarif edilmektedir.31

Bugün biliyoruz ki, yeryüzünün kayalık olan dış katmanı, derin faylarla kırılmıştır ve erimiş magma üzerinde yüzen plakalar halinde parçalanmıştır. Dünya’nın kendi ekseni çevresindeki dönüş hızının çok yüksek olmasından ötürü, yüzen plakalar eğer dağların sabitleştirici etkisi olmasaydı, hareket halinde olacaklardı. Böyle bir durumda yeryüzü üzerinde toprak birikmeyebilir, toprakta hiç su depolanmayabilir, hiçbir bitki filizlenmeyebilir, hiçbir yol, ev inşa edilemeyebilirdi; kısacası Dünya üzerinde hayat mümkün olmayabilirdi. Ancak Allah’ın rahmetiyle dağlar tıpkı çiviler gibi görev yaparak, yeryüzündeki hareketliliği büyük ölçüde engellerler.

Görüldüğü gibi, modern jeolojik ve sismik araştırmalar sonucunda keşfedilen dağların çok hayati bir işlevi, yüzyıllar önce indirilmiş olan Kuran-ı Kerim’de Allah’ın yaratmasındaki üstün hikmete bir örnek olarak verilmiştir. Bir ayette şöyle buyrulur:

… Arzda da, sizi sarsıntıya uğratır diye sarsılmaz dağlar bıraktı… (Lokman Suresi, 10)