The fascinating science of bubbles, from soap to champagne | Li Wei Tan

Çeviri: Cihan Ekmekçi Gözden geçirme: Figen Ergürbüz

Some years ago, I was visiting Paris

Birkaç yıl önce Paris'i ziyaret ediyordum

and walking along the Seine River during a beautiful summer afternoon.

ve harika bir yaz akşamında Seine nehrinin yanından geçiyordum ki

I saw giant bubbles floating on the riverbank,

nehir yatağında yüzen dev baloncuklar gördüm,

like this one.

tıpkı bunun gibi.

The next moment, it popped and was gone.

Bir anda patladı ve gözden kayboldu.

Making them were two street performers surrounded by a crowd.

Onları izleyen bir kalabalık eşliğinde iki kişi bu baloncukları yapıyordu.

They visibly make a living by asking for donations

İnsanlardan bağış toplayarak

and by selling pairs of sticks tied with two strings.

ve bir çift çubuk satarak geçimlerini sağlıyorlardı.

When I was there, a man bought a pair of sticks for 10 euros,

Ben oradayken bir adam 10 avro karşılığında bir çift çubuk aldı,

which surprised me.

şaşırdım kaldım.

I am a scientist who is passionate about bubbles.

Baloncukları gerçekten seven bir bilim insanıyım.

I know the right trick to make the giant bubbles

Dev baloncuklar yapmak için doğru yöntemin

is the right soapy water mixture itself --

doğru sabunlu su karışımı olduğunu iyi biliyorum,

not the sticks,

o çubuklar değil,

which may be needed,

onlarla da olabilir

but you can easily make them at home.

ama siz evde kolayca yapabilirsiniz.

Focusing on the sticks makes us not see that the real tool is the bubble itself.

Çubuklara odaklanınca asıl aracın baloncuklar olduğunu göremiyoruz.

Bubbles might seem like something just children make while playing,

Baloncuklar sadece çocukların oyun oynarken yaptığı bir şey gibi görünse de

but sometimes it can be really stunning.

göz kamaştırıcı olduğu zamanlar var.

However, there are more fascinating science to bubbles,

Baloncukların arkasında inanılmaz bir bilim yatıyor,

such as problem-solving tools.

sorun çözmeye yarayan araçlar mesela.

So I would like to share with you

Benim de sizinle paylaşmak istediğim,

a few stories about the science of creating bubbles

baloncuk yapmaya dair birkaç hikâye

and the science of eliminating the microscopic ones.

ve mikroskopik olanları yok etme bilimi.

Since it's up on the screen, let's start with the soap bubble.

Zaten ekranda olduğu için sabun köpüğüyle başlayalım.

It is made from very common substances:

Oldukça basit bir içeriği var:

air, water, soap, in the right mixture.

doğru şekilde harmanlanmış hava, su ve sabun.

You can see soap bubbles constantly changing their colors.

Sabun köpüğünün sürekli renk değiştirdiğini görebilirsiniz.

This is due to the interaction with light at various directions

Bunun sebebi köpüğün değişik açılarda ışıkla etkileşim içine girmesi

and the changes of their thickness.

ve yoğunluğunun değişmesi.

One of the common substances, water molecules,

Yaygın bileşenlerden su molekülleri

are formed by two atoms of hydrogen and one atom of oxygen -- H2O.

iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu ile oluşturuluyor, yani H2O.

On most surfaces, water droplets tend to curve inwards,

Çoğu yüzeyde, su damlaları içe doğru bükülür,

forming a semihemisphere shape.

dolayısıyla yarı küre şeklini alır.

This is because the water droplet's surface is like an elastic sheet.

Bunun sebebi su damlalarının yüzeyinin elastik bir tabaka olması.

The water molecule on the surface is constantly being pulled inwards

Yüzeydeki su molekükü merkezdeki molekül tarafından

by the molecule at the center.

sürekli içe doğru çekilir.

And the quality of the elasticity is what we call "surface tension."

Bu elastiklik kalitesine de yüzey gerginliği diyoruz.

Now by adding soap,

Sabun eklendiğinde gerçekleşen

what happens is the soap molecule reduces the surface tension of water,

sabun molekülünün suyun yüzey gerginliğini azaltması,

making it more elastic and easier to form bubbles.

böylece daha elastik bir hâl alıyor ve baloncuk oluşması kolaylaşıyor.

You can think of a bubble as a mathematical problem-solver.

Baloncuğu matematiksel bir problem çözücü olarak düşünebilirsiniz.

You see it relentlessly trying to achieve geometry perfection.

Hiç yılmadan geometrik bir kusursuzluk yakalamaya çalışır.

For instance, a sphere is the shape with the least surface area

Örneğin belli bir hacimde en az yüzey alanında

for a given volume.

oluşacak şekil küredir.

That's why a single bubble is always in the shape of a sphere.

Bu yüzden de tek bir baloncuk her zaman küre şeklinde olur.

Let me show you. Check it out.

Size göstereyim. İşte bakın.

This is a single bubble.

Bu tek bir baloncuk.

When two bubbles touch each other,

İki baloncuk birbirine değdiğinde

they can save materials by sharing a common wall.

ortak bir duvar paylaşarak bazı bileşenlerini korurlar.

When more and more bubbles are added together,

Buna daha fazla baloncuk eklendiğinde

their geometry changes.

geometrik düzenleri değişir.

These four bubbles are added together.

Burada dört baloncuk birbirine ekleniyor.

They meet at one point at the center.

Merkezde bir noktada buluşuyorlar.

When six bubbles are added together,

Altı baloncuk birbirine eklendiğinde

a magical cube appears at the center.

merkezde sihirli bir küp oluşuyor.

(Applause)

(Alkışlar)

That is surface tension at work,

İşte bu yüzey geriliminin eseri,

trying to find the most effective geometry arrangement.

en etkili geometrik düzeni bulmaya çalışıyor.

Now, let me give you another example.

Şimdi size başka bir örnek vereyim.

This is a very simple prop.

Bu çok basit bir düzenek.

This is made from two layers of plastic

İki kat plastikten

with four pins connected to each other.

ve birbirine bağlı dört noktadan yapıldı.

Imagine these four pins represent four cities that are equally apart,

Bu dört noktanın birbirine eşit uzaklıkta dört şehri temsil ettiğini varsayın,

and we would like to make roads to connect these four cities.

biz de bu şehirleri birbirine bağlayacak yollar yapmak istiyoruz.

My question is: What is the shortest length to connect these four cities?

Sorum şu: Bu dört yolu bağlayacak en kısa uzunluk ne?

Let's find out the answer by dipping it into the soapy water.

Bu soruyu, düzeneği sabunlu suya batırarak cevaplayalım.

Remember, the soap bubble forms will always try to minimize

Unutmayın, sabun baloncuğu her zaman

their surface area

kusursuz bir geometrik düzenle

with a perfect geometry arrangement.

yüzey alanını küçültmeye çalışır.

So the solution might not be something you expected.

Çözüm umduğunuz gibi olmayabilir.

The shortest length to connect these four cities

Bu şehirleri birbirine bağlayacak en kısa uzunluk

is 2.73 times the distance between these two cities.

iki şehir arasındaki uzaklığın 2,73 katı.

(Applause)

(Alkışlar)

Now you've got the idea.

İşte şimdi gördünüz.

The soap bubble forms will always try to minimize their surface area

Sabun baloncukları her zaman kusursuz bir geometrik düzenle

with a perfect geometry arrangement.

yüzey alanlarını küçültmeye çalışır.

Now, let us look at bubbles in another perspective.

Şimdi baloncuklara başka bir açıdan bakalım.

My daughter, Zoe, loves visiting zoos.

Kızım Zoe hayvanat bahçesine bayılıyor.

Her favorite spot is Penguin Cove at Marwell Zoo in Southern England,

Güney İngiltere'deki Marwell'de Penguen kısmı onun en sevdiği yer,

where she could see penguins swim at speed under the water.

orada penguenleri suyun altında hızla yüzerken izleyebiliyor.

One day, she noticed that the body of penguins

Bir gün penguenin bedeninin

leaves a trail of bubbles when they swim

yüzerken arkasında baloncuklardan bir iz bıraktığını fark etti

and asked why.

ve nedenini sordu.

Animals and birds like penguins

Penguen gibi hayvanlar ve kuşlar

that spend a lot of their time under the water

suyun altında çok fazla zaman geçirdikleri için

have evolved an ingenious way of utilizing the capability of bubbles

suyun yoğunluğunu azaltmak amacıyla baloncuklardan faydalanacak şekilde

to reduce the density of water.

çok yaratıcı bir yöntemle evrildiler.

Emperor penguins are thought to be able to dive a few hundred meters

İmparator penguenlerin deniz seviyesinin birkaç yüz metre altına

below the sea surface.

dalabildikleri düşünülüyor.

They are thought to store the air under their feathers

Dalışa geçmeden önce

before they dive

tüyleri altına hava sakladıkları

and then progressively release it as a cloud of bubbles.

ve sonra bir baloncuk bulutu olarak bu havayı saldıkları düşünülüyor.

This reduces the density of water surrounding them,

Bu da içinde oldukları suyun yoğunluğunu azaltıyor

making it easier to swim through

ve yüzmek onlar için kolaylaşıyor

and speed up their swimming speed at least 40 percent.

ve en az yüzde 40 daha hızlı yüzebiliyorlar.

This feature has been noticed by the ship manufacturers.

Bu özellik gemi üreticileri tarafından da fark edildi.

I am talking about the big ships here,

Büyük gemilerden bahsediyorum,

the ones that are used to transport thousands of containers across the ocean.

okyanusun diğer yanına binlerce konteyner taşıyan gemilerden.

Recently, they developed a system called "air lubricating system,"

Geçenlerde hava kayganlaştırma sistemi denilen bir sistem geliştirdiler,

inspired by the penguins.

penguenlerden esinlendiler.

In this system, they produce a lot of air bubbles

Bu sistemde çok fazla baloncuk üreterek

and redistribute them across the whole of the ship,

geminin her yanına salınması sağlanıyor,

like an air carpet that reduces the water resistance

tıpkı gemi hareket hâlindeyken

when a ship is moving.

su rezistansını azaltan bir halı gibi.

This feature cuts off the energy consumption for the ship

Bu özellik geminin enerji tüketimini

up to 15 percent.

yüzde 15'e kadar azaltabiliyor.

Bubbles can also be used for medicines.

Baloncuklar tıpta da kullanılabilir.

It can also play a role in medicines,

İlaçlar üzerinde de rol oynayabilir,

for instance, as a method for noninvasive delivery systems for drugs and genes

örneğin vücudun belli bir kısmına

invasif olmayan bir ilaç veya gen aktarımı söz konusu olduğunda.

to a specific part of the body.

Imagine a microbubble

Bir mikrobaloncuk düşünün,

filled with a mixture of drugs and magnetic agents

ilaç ve manyetik maddelerle dolu olsun,

being injected into our bloodstream.

kan dolaşımımıza enjekte edilsin.

The bubbles will move to the target areas.

Bu baloncuklar hedeflenen bölgeye gidecektir.

But how do they know where to go?

Peki gidecekleri yeri nasıl biliyorlar?

Because we placed a magnet there.

Çünkü oraya bir mıknatıs yerleştiririz.

For instance, this part of my hand.

Örneğin elimin bu kısmı.

When the microbubbles move to this part of my hand,

Mikro baloncuklar elimin bu kısmına geldiğinde

we can pop it via ultrasound

onu ultrason yardımıyla patlatabilir

and release the drug exactly where it's needed.

ve ilacı tam da istenilen yere verebiliriz.

Now, I mentioned about the science of creating bubbles.

Baloncuk yaratmanın bilimsel yanından bahsetmiştim.

But sometimes we also need to remove them.

Ancak bazen onları kaldırmamız gerekiyor.

That's actually part of my job.

Aslında bu benim işimin parçası.

My exact job title is "ink formulation scientist."

Tam olarak iş ünvanım ''mürekkep formülasyon bilimcisi.''

But I don't work on the ink that you use for your writing pens.

Fakat sizin tükenmez kalem için kullandığınız mürekkep değil bu.

I'm working on some cool applications

Harika uygulamalar üzerinde çalışıyorum,

such as organic photovoltaics, OPVs,

organik fotovoltaikler, OPV'ler

and organic light-emitting diodes, OLEDs.

ve OLED dediğimiz ışık yayan organik diyotlar gibi.

Part of my job is to figure out how and why we want to remove the bubbles

İşimin konumuzla alakalı kısmı çalıştığım şirketin ürettiği mürekkepten

from the ink that my company produces.

nasıl ve ne amaçla baloncuk çıkaracağımızı anlamak.

During the formulation-mixing process,

Formülasyon karıştırma süreci boyunca

or preparation process,

veya hazırlama süreci,

we mix active ingredients, solvents and additives

çözücü ve katkı maddeleri gibi aktif bileşenleri karıştırıyoruz,

in order to achieve the formulations with the properties we want

amacımız, mürekkep kullanılırken

istediğimiz özelliklerde formülasyonları elde etmek.

when the ink is being used.

But just like you would make drinks

Tıpkı sizin içecek hazırlamanız

or bake cakes,

veya pasta yapmanız gibi

it is unavoidable that some air bubbles will be trapped inside that ink.

bazı hava baloncuklarının o mürekkep içinde sıkışması kaçınılmaz.

Here, we are talking about a different space

Burada benim Paris'te gördüğüm baloncuklardan

from the bubbles I'd seen in Paris.

daha farklı bir şeyden bahsediyoruz.

The bubbles that are trapped inside those inks

O mürekkepler içinde sıkışan baloncuklar

vary between a few millimeters,

birkaç milimetre arasında değişiyor

a few microns

veya birkaç mikron

or even a few nanometers in size.

hatta birkaç nanometre.

And what we are concerned about

Burada bizi ilgilendiren

is the oxygen and the moisture that is trapped inside.

içeride sıkışmış oksijen ve nem.

At this size scale, removing them is not easy.

Böyle bir ölçekte onları kaldırmak kolay değil.

But it matters,

Ama önemli,

for instance, for organic light-emitting diodes inks

örneğin akıllı telefonunuzun ekran görüntüsü için kullandığımız

that we can use to produce display for your smartphone, for example.

ışık yayan organik diyot mürekkepleri.

It's supposed to last for many years,

Pek çok yıl dayanması gerekiyor

but if the ink that we use has been absorbed with oxygen and moisture

ama eğer kullandığımız mürekkep oksijen ve nem almışsa

[which] are not being removed,

ve bunlar çıkarılmamışsa

then we can quickly see dark spots appear in the pixels.

hemen piksellerde siyah noktalar görmeye başlarsınız.

Now, one challenge we face in removing the microbubbles

Mikro baloncukları çıkarırken karşılaştığımız zorluklardan biri

is that they are not very cooperative.

pek de işbirlikçi olmamaları.

They like to sit there,

Orada öylece kalıyorlar,

bathing in the ink without moving much.

pek hareket etmeden mürekkep içinde.

But how do we kick them out?

Peki onları nasıl çıkaracağız?

One technology we use

Kullandığımız bir teknoloji

is to force the ink going through a thin, long and tiny tube

gözenekli bir duvarla ince, uzun ve küçük bir tüpten

with a porous wall,

baloncukları geçmeye zorlamak,

and we place the tubes inside the vacuum chamber,

sonra da tüpleri bir vakum bölmesine alıyoruz,

so that the bubbles can be squeezed out from the ink

böylece baloncuklar mürekkepten ayrılmaya zorlanıyor

and be removed.

ve çıkarılıyor.

Once we manage to remove the bubbles from the ink that we produce,

Ürettiğimiz mürekkepten baloncukları çıkarmayı başardığımızda

it is time for celebration.

kutlama zamanı demektir.

Let's open a bubbling champagne.

Artık bir şişe şampanya patlatabiliriz.

Ooh, this is going to be fun!

Bu harika olacak!

(Laughter)

(Gülme sesleri)

Woooo!

Woooo!

(Applause)

(Alkışlar)

You could see a lot of bubbles rushing out from the champagne bottle.

Şampanya şişesinden baloncuklar fışkırdığını görüyorsunuz.

These are the bubbles filled with carbon dioxide,

Bunlar karbon dioksitle doldurulmuş baloncuklar,

a gas that's been produced during the fermentation process of the wine.

şarabın fermantasyon sürecinde üretilen bir gaz.

Let me pour some out.

Biraz doldurayım.

I can't miss the chance.

Bu şansı kaçıramam.

I guess it's enough.

Sanırım bu yeterli.

(Laughter)

(Gülme)

Here, I can see a lot of microbubbles

Burada bir sürü mikro baloncuk görüyorum,

moving from the bottom of the glass to the top of the champagne.

kadehin altından şampanyanın üstüne hareket ediyorlar.

Before it pops,

Patlamadan önce,

it will jet tiny droplets of aroma molecules

aroma moleküllerinden oluşan çok küçük damlacık göreviyle

and intensify the flavor of champagne,

şampanyanın tadını zenginleştiriyorlar,

making us enjoy much more the flavor of champagne.

bizim şampanya tadından çok daha fazla zevk almamızı sağlıyorlar.

As a scientist who is passionate about bubbles,

Baloncuk tutkunu bir bilim insanı olarak

I love to see them,

onları görmeyi,

I love to play with them,

onlarla oynamayı

and I love to study them.

ve onlar üzerinde çalışmayı çok seviyorum.

And also, I love to drink them.

Ah tabii bir de içmeyi.

Thank you.

Teşekkürler.

(Applause)

(Alkışlar)