Fizik dergisinde yazar olan kedi: F. D. C. Willard ve katı helyum-3'ün sırrı
1975'te bir fizikçi, makalesindeki "biz" zamirini düzeltmemek için kedisini ortak yazar yaptı. Peki o makale ne anlatıyordu? Katı helyum-3'te dönen atom halkaları ve bilimin öbür tüylü yazarları.
Physical Review Letters'ın 24 Kasım 1975 tarihli sayısında, 1442. sayfada kısa bir kuram makalesi yer alır: "Two-, Three-, and Four-Atom Exchange Effects in bcc ³He", yani cisim merkezli kübik helyum-3'te iki, üç ve dört atomlu değiş-tokuş etkileri. Yazarlar J. H. Hetherington ve F. D. C. Willard, adres Michigan State Üniversitesi Fizik Bölümü. İlk isim bir fizikçiye aitti. İkincisi yedi yaşında bir Siyam kedisine.
Hikâyenin esprili tarafı yıllardır anlatılıyor. Asıl ilginç olansa çoğu zaman atlanan kısım: o makale gerçekten iş gören bir fizik makalesiydi. Mutlak sıfırın hemen üstünde atomların yer değiştirerek "mıknatıslandığı" tuhaf bir katıyı açıklamaya çalışıyordu. Kurduğu fikir sonraki yıllarda alanın ana açıklamalarından biri oldu. Kedinin adı da bu yüzden hâlâ atıf alan bir çalışmanın künyesinde duruyor.
"Biz" diyen tek yazar
Olayın çıkış noktası dilbilgisiydi. Hetherington makaleyi baştan sona "biz" diliyle yazmıştı. Göndermeden önce metni okuyan bir meslektaşı, derginin editörlerinin tek yazarlı makalelerde birinci çoğul şahsı hoş karşılamadığını hatırlattı. Metin daktiloyla yazılmıştı. Bütün zamirleri değiştirmek sayfaları yeniden yazmak demekti. Hetherington da kolay yolu buldu: ikinci bir yazar ekledi.
Kedinin asıl adı Chester'dı. Meslektaşlar bu adı tanıyacağı için bir takma ad gerekiyordu. F. D. kedinin Latince tür adı Felis domesticus'tan, C. Chester'dan geliyor. Willard ise Open Culture'ın aktardığına göre Chester'ın babası, Colorado'nun Aspen kasabasında yaşayan bir Siyam erkeğinin adıydı. APS kayıtlarına göre makale 22 Eylül 1975'te dergiye ulaştı ve iki ay sonra yayımlandı.
Sır uzun saklanamadı. Academia Obscura'nın aktardığı anlatımında Hetherington, bir ziyaretçinin kendisini sorduğunu, onu bulamayınca da Willard'la görüşmek istediğini anlatır: "Herkes güldü ve kedi kısa sürede çuvaldan çıktı." İngilizcedeki deyim "sırrın ortaya çıkması" demek. Burada kelimesi kelimesine de doğru. Hetherington, makale kopyaları gelince Chester'ın patisini mürekkebe batırıp birkaç arkadaşına "imzalı" nüsha gönderdiğini de anlatır. Bu kopyalardan biri Grenoble'daki bir fizikçiye gitmiş. Wikipedia gibi bazı kaynaklar takma adın 1978'de Grenoble'daki Uluslararası Düşük Sıcaklık Fiziği Konferansı sırasında yayıldığını yazıyor. Ayrıntılar anlatıcıya göre değişiyor.
Makale aslında ne anlatıyordu?
Helyum-3, sıradan helyumun bir nötron eksik, hafif ve nadir izotopu. Michael C. Cross ile Douglas D. Osheroff'un 1987'de Physics Today'de yazdığına göre bu madde, mutlak sıfıra ne kadar yaklaşılırsa yaklaşılsın, yaklaşık 30 atmosferin altındaki basınçta katılaşmıyor. Katılaştığında bile atomlar yerinde durmuyor. Erime basıncında her atom, komşusuna olan uzaklığın aşağı yukarı üçte biri kadar bir genlikle kendi yerinin çevresinde çalkalanıyor. Bu titreşim ısıdan değil, kuantum mekaniğinin "sıfır noktası hareketi" denen kıpırtısından geliyor. Fizikçiler bu yüzden helyumun katı hâline "kuantum katısı" diyor.
Aynı yazıya göre, kabaca her 40 bin sıfır noktası salınımından birinde iki komşu atom yer değiştiriyor. Önemli olan şu: helyum-3 çekirdeğinin spini yarım, yani her çekirdek minicik bir mıknatıs gibi davranıyor. Kuantum kuralları (Pauli ilkesi) atomlar yer değiştirdiğinde spinlerin nasıl dizilebileceğini kısıtlıyor. Sonuçta çekirdek mıknatısları, birbirini doğrudan çekip itmeleri yüzünden değil, bu yer değiştirme yüzünden düzene giriyor. Cross ve Osheroff'a göre bu düzenlenme yaklaşık binde bir kelvin sıcaklıkta başlıyor.
Hetherington ve "Willard"ın katkısı, değiş-tokuşun yalnız iki atomun takası olmadığını hesaba katmaktı. Üç ya da dört atom, bir halka boyunca aynı anda birer adım kayarak da yer değiştirebiliyor. Kalabalık bir otobüste iki kişinin yer değiştirmesi için birbirinin içinden geçmesi gerekir. Üç dört kişinin bir halka hâlinde birer adım kayması ise daha kolaydır. Makalenin özetine göre yazarlar ortalama alan yaklaşımıyla yaptıkları hesapla yüksek sıcaklık ölçümlerini ve Kummer ve çalışma arkadaşlarının ortaya koyduğu düşük sıcaklık faz çizelgesini yeniden üretti. Hesaplar, deneylerde de görülen iki ayrı antiferromanyetik (komşu spinlerin zıt yönlere dizildiği) evreyi verdi.
Kedili makalenin sonrası
Fikir 1975'te kalmadı. Hetherington, Grenoble'dan M. Roger ve Saclay'den J. M. Delrieu ile birlikte 1983'te Reviews of Modern Physics'te "Magnetism in solid ³He" başlıklı kapsamlı bir derleme yayımladı. Derlemenin özetine göre en olası mekanizma çok parçacıklı değiş-tokuştu ve değiş-tokuşlar ağırlıkla üç ve dört atomlu halkalarda oluyordu.
Cross ve Osheroff 1987'deki yazılarında bu modelin katı helyum-3'ün manyetik özelliklerini "en azından nitel olarak" çok iyi açıkladığını yazar. Modelin güzel bir yan sonucu da var. Pauli ilkesi nedeniyle çift sayıda atomun halka takası spinleri zıt yönlere, tek sayıda atomun takası aynı yöne itiyor. Böylece iki eğilim arasındaki çekişme kendiliğinden ortaya çıkıyor. Aynı yazarlar dürüst bir not da düşer: atomların bu karışıp durmasının ayrıntıları "hâlâ bir bilmece". APS'nin makale sayfasında 1975 tarihli çalışmaya 68 atıf görünüyor.
Willard tek başına
Kedinin bilim kariyeri tek makaleyle bitmedi. 1980'de Fransız bilim dergisi La Recherche'te "L'hélium 3 solide. Un antiferromagnétique nucléaire" (Katı helyum-3: Bir nükleer antiferromıknatıs) başlıklı bir yazı yalnızca F. D. C. Willard imzasıyla çıktı. Academia Obscura'ya göre metnin gerçek yazarları sunuş biçiminde anlaşamadı ve hiçbiri imza atmak istemedi. Çözüm yine kediydi.
Bilim yazarlığının öbür tüylü üyeleri
Willard yalnız değil. Grafen çalışmasıyla 2010 Nobel Fizik Ödülü'nü alan Andre Geim, 2001'de Physica B dergisinde (294-295. cilt, 736-739. sayfalar) "Detection of earth rotation with a diamagnetically levitating gyroscope" başlıklı bir makale yayımladı. Diyamanyetik olarak havada tutulan bir jiroskopla Dünya'nın dönüşünü saptamayı anlatan makalenin ikinci yazarı "H. A. M. S. ter Tisha"dır, yani Geim'in hamsteri Tisha. Geim bundan önce, 2000'de Michael Berry ile birlikte "mıknatıslarla bir kurbağayı havada tuttukları için" Ig Nobel Fizik Ödülü'nü almıştı.
Biyolojide de benzer bir örnek var. Bağışıklık bilimci Polly Matzinger'in 1978'de The Journal of Experimental Medicine'de yayımlanan makalesinin ikinci yazarı "G. Mirkwood", Matzinger'in Afgan tazısıydı. Academia Obscura'nın The Scientist'ten aktardığına göre konu Matzinger'in kadro değerlendirmesinde gündeme geldiğinde yöneticiler bunun sahtekârlık sayılmayacağına karar verdi. Gerekçeleri şuydu: köpek gerçekti, laboratuvara sık gelirdi ve bazı ortak yazarlardan daha az araştırma yapmış sayılmazdı.
APS'nin 1 Nisan şakası
Amerikan Fizik Derneği (APS) kedili makaleyi unutmadı. 1 Nisan 2014'te "yeni bir açık erişim girişimi" duyurdu. Buna göre kediler tarafından yazılan bütün makaleler herkese ücretsiz açılacaktı. Duyuru bunu derneğin "hem açık erişimde hem evcil hayvan yayıncılığında öncülüğünün doğal bir uzantısı" diye tanımlıyor ve şöyle bitiyordu: "Schrödinger'den bu yana fizikte kediler için böyle bir fırsat olmamıştı." Duyuru şakaydı ama bugün makalenin APS sayfasında gerçekten "Free to Read" (ücretsiz okunabilir) etiketi duruyor.
Asıl soru: imzayı kim atar?
Willard'ın hikâyesi bugün bir yayın kuralının ne kadar katı uygulanabileceğine dair bir fıkra gibi anlatılıyor. Ama künyedeki ikinci isim başka bir soruyu da açıkta bırakıyor: Bir bilim makalesinde adı geçen herkes ondan ne ölçüde sorumludur? Kedinin altına imza attığı kuram doğru çıktı ve hâlâ kaynak gösteriliyor. Katı helyum-3'teki atom halkalarının bütün ayrıntısı ise Cross ile Osheroff'un deyişiyle hâlâ çözülmeyi bekliyor.
Fotoğraf: Karin Langner-Bahmann, upload von Martin Bahmann, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons
