Termodinamik, ısının dinamiğini, yani çeşitli kuvvetler altında ısının hareketini çalışan bir bilim dalıdır. Ama termodinamik, sadece ısının hareketiyle ilgilenmez: ısı, iş, sıcaklık gibi kavramların; enerji, radyasyon ve maddenin fiziksel özellikleriyle ilişkisini araştırır.^[1] Bu bakımdan termodinamik, çok temel bir fizik ve mühendislik sahasıdır.

Saha, 19. yüzyılda fizikçiler ve mühendisler, buhar motorlarının verimliliğini artırmaya çalışırken doğdu ve insan medeniyetinin gidişatındaki hemen her şeyi değiştirdi:^[2] Örneğin içten yanmalı bir motorlar, buzdolapları, kaloriferler, klimalar, enerji santralleri, kısaca enerji transferiyle çalışan hemen her mühendislik ürününü, termodinamik sahasındaki çalışmalara borçluyuz.

Balıklar cilt bakımı yaptırmak istediklerinde nereye giderler dersiniz? Mercan resifleri, balıklar için doğal "güzellik salonları" gibidir. Bu güzellik salonları, küçük "temizlikçi" balıkların kendilerine hizmet etmesini bekleyen balık "müşteriler" ile dolu, hareketli sosyal aktivite alanlarıdır.

Tıpkı bir araba yıkama ekibinin Buick marka bir arabanın her köşesini temizlemesi gibi bu küçük balıklar da müşterilerinin etrafında ve bazen ağzının içinde özenle çalışıp müşterilerinin pullarındaki bakterileri ve parazitleri özenle temizliyor. Hatta bazen bu minik temizlikçiler, müşterilerine sürtünerek rahatlatıcı bir masaj bile yapıyor. Peki acaba bu güzellik salonlarını temizlik dışında resif boyunca mikropların ve bakterilerin yayılmasında da iyi veya kötü bir rol oynuyor olabilir mi? Örneğin tıpkı yoğun sağlık klinikleri gibi hastalık taşıyan mikropların yayılmasına neden oluyorlar? Yoksa faydalı mikroorganizmaların resif sakinleri arasında paylaşılmasını mı sağlıyorlar? Bu soruların cevabı, mercan resiflerini koruma ve yeniden canlandırma çabaları açısından büyük önem taşıyor.

İnsanların refahı, ekonomik gelişimi ve fakirliğin azalması için, enerjiye erişim kritik öneme sahiptir. Herkesin enerjiye yeterince erişim sağlayabilmesini mümkün kılmak, küresel gelişim çabalarının önünde süregelen ve giderek daha önemli hale gelen bir zorluktur.

Ne var ki, aynı zamanda enerji sistemlerimizin çevresel etkileri de büyük öneme sahiptir. Tarihsel olarak ve günümüzdeki enerji sistemleri fosil yakıtlara (kömür, petrol ve gaz) dayanmaktadır. Bunlar, karbondioksit ve diğer sera gazlarını üretmektedir - ki bunlar da, küresel iklim değişikliğinin ana itici gücüdür. Eğer küresel iklim hedeflerini tutturmak ve iklim değişiminin tehlikelerinden kaçınmak istiyorsak, dünyanın enerji kaynaklarını köklü ve küresel olarak gözden geçirmesi gerekmektedir.

Mutfak gibi tipik bir sahne hayal ettiğimizde sadece bir yerin neye benzediğini değil, aynı zamanda onunla ilişkilendirdiğimiz sesleri de hatırlama eğilimindeyiz. Psychological Science dergisinde yayınlanan bir çalışma, bu işitsel çağrışımların nesneleri daha hızlı tanımamıza yardımcı olabileceğini, kaynayan suyun sesini duyduğumuzda bir çaydanlık fotoğrafını ya da mutfakta çalışan birinin "işitsel sahnesini" daha çabuk tanıyabileceğimizi ortaya koyuyor. Yazarlar şöyle anlatıyor:

Dört deneyin ilkinde, 20 lisans öğrencisine konu ile uyumlu veya uyumsuz sesleri dinlerken çeşitli nesnelerin karartılmış görüntülerini tanımlama görevi verdi. Örneğin katılımcılar, bir arabanın geçerken çıkardığı sesi ya da çaydanlığın kaynarken çıkardığı sesi dinlerken silikleşen bir araba görüntüsünü görebiliyordu. Katılımcılara görüntüyü tanımlayabileceklerinden emin oldukları anda boşluk tuşuna basmaları talimatı verildi ve bu noktada görevde araba veya yazar kasa gibi iki alakasız nesneden hangisinin göründüğünü tanımlamaları istendi.

Yaklaşık yüz yıl önce, 29 Mayıs 1919'da bir güneş tutulması sırasında yapılan ölçümler, Einstein’ın genel görelilik teorisini doğruladı. Bundan daha önce ise Einstein, ışığı anlama biçimimizi kökten değiştiren özel görelilik teorisini geliştirmişti. Bu teori günümüzde bile parçacıkların uzayda nasıl hareket ettiğini anlamamıza rehberlik ediyor ki bu da uzay araçlarını ve astronotları radyasyondan korumak için hayati bir araştırma alanı.

Özel görelilik teorisi, ışık parçacıklarının, yani fotonların boşlukta saatte yaklaşık 1.079.252.848 km gibi sabit bir hızla yol aldığını gösterdi. Bu hız, ulaşılması son derece zor ve de bu ortamda aşılması imkânsız bir hızdır. Ancak uzayın her yerinde, kara deliklerden Dünya’ya yakın çevrelere kadar parçacıklar gerçekten inanılmaz hızlara çıkmaktadır; bazıları ışık hızının %99,9’una kadar ulaşmaktadır.

Galapagos takımadalarındaki uzak bir adada bulunan ve araştırmacıların "Büyük Kuş" diye adlandırdığı kuş türü, evrimin olağanüstü olanakları konusunda bilim insanlarını aydınlattı. Science dergisinde yayınlanan bir makalede, Princeton ve Uppsala Üniversitelerinden araştırmacılar, Büyük Kuş'un iki nesilde yeni bir türe evrimleştiğini gösterdiler.^[1]

Bu çalışma için, Darwin'in Galapagos Adaları'ndaki ispinozları üzerine yapılan araştırmadan ilham alındı. Bu adanın fazla uzak olması, araştırmacıların doğanın gücüne şahit olmasını sağlayarak, evrimi bir "baloncukta" gözlemlemelerine imkan tanıdı.^[2] Princeton Üniversitesi'nden Rosemary Grant ve Peter Grant, 40 yıl boyunca küçük Daphne Major adasında bu evrimi doğrudan gözlemlediler. Onursal ekoloji ve evrimsel biyoloji profesörü ve kıdemli araştırma biyoloğu Rosemary Grant, şöyle diyor:

İngiltere'nin en önde gelen bilim insanlarından biri olan Prof. Dr. Stephen Hawking, düşünen makinaların bizlerin var oluşuna karşı büyük bir tehdit olduğunu ileri sürdü. BBC'ye şöyle söyledi:

Bu uyarıyı, kendisine sorulan bir soruya cevaben yaptı. Aslında soru, konuşmak için kullandığı teknolojinin, çok basit bir yapay zeka formunu içeriyor olmasıyla ilgiliydi. Amiyotrofik Lateral Skleroz (ALS) hastalığı bulunan teorik fizikçi Stephen Hawking, Intel tarafından geliştirilen yeni bir konuşma sistemi aracılığıyla iletişim kuruyor. İngiltere'de bulunan, öğrenen makina sistemi uzmanları olan Swiftkey firmasının araştırmacıları da bu sistemin yaratılmasında görev aldılar. Birçoklarının akıllı telefonlarındaki bir klavye olarak bildiği Swiftkey, Hawking'in bilgisayarında da onun nasıl düşündüğünü öğreniyor ve bir sonra kullanması muhtemel olan kelimeleri ona tavsiye ediyor. 

Evrim, çok uzun bir tarihe sahiptir. Her şey, erken oluşum evreleri sonrasında soğumaya başlayan gezegen üzerinde yavaş yavaş birikmeye başlayan sığ su birikintileri ve okyanus sularında başladı. Gerek kuyruklu yıldızlarla taşınan malzemeler, gerek gezegenin ilkin atmosferinde oluşan kimyasallar, gerekse de çoğunluğu sığ sularda ve çamurlu su birikintilerinde oluşan moleküllerin birbiriyle etkileşimi, ortalamada 600 milyon yıllık bir kimyasal evrim süreci sonucunda, çok erken hücre benzeri yapıların ortaya çıkmasını sağlamıştır. Tüm canlıların atası olacak bu cansız-canlı geçişindeki yapılara bugün “koaservatlar” ya da “ön hücreler” adını veriyoruz.

Bunların büyük bir kısmı süreç içerisinde elenerek yok olmuş olsa da, bazıları çok daha uzun süreler varlıklarını koruyabilecek yapıdaydı. Kendilerini kopyalamayı başarabilen bu ilkin başlangıç, canlılığın temellerini oluşturdu. Bu basit yapılı varlıklar, öncelikle bakteriler ve arkeler gibi bugün hala varlıklarını sürdüren, bildiğimiz prokaryotlara (basit hücre yapılarına sahip canlılara) evrimleştiler.

Zatürre, alveoller adı verilen akciğer keseciklerini etkileyen bir iltihaplanmadır. Bu bakımdan, akciğer iltihabının ("pnömotit" hastalığının) bir versiyonu olduğu söylenebilir.

Zatürre, hastalık virüsler, bakteriler ve hatta nadiren de olsa mantarlar gibi diğer mikroorganizmalar, parazitler ve kişinin kendi savunma sistemi tarafından (otoimmün bir hastalık olarak) tetiklenebilir. Çocuklardaki zatürre vakalarının %30 civarı, yetişkinlerdeki zatürre vakalarınınsa %15 civarı viral kaynaklıdır. Dahası, çocuklarda görülen zatürrenin %45'i, yetişkinlerde görülen zatürrenin %15'inde hem virüs hem bakteri kaynaklarına rastlanmıştır.

Ekolojik fırsat, türlerin farklılaşmasında hayati bir öneme sahip olup adaptif yayılmanın başlamasında anahtar bir rol oynamaktadır.

Özellikle evrimin işlevsel sürecinin Darwin (1859) tarafından tanımlanmasından bu yana, türlerin gezegenimizde nasıl çoğaldığı uzun bir süredir biyologların ilgisini çekmektedir. İnsanlar, dünyanın birçok bölgesinde farklı ekolojiye ve biçimlere sahip benzer organizmaların çeşitliliğini gözlemleyebilirler. Örneğin; Kuzey Amerika’da biçim, renk ve vücut uzunluklarına göre belirgin bir biçimde farklılaşan Lampropeltini (Görsel 1) familyasına ait 35 keme yılanı türünden herhangi birisiyle kolaylıkla karşılaşabilirsiniz. Bu grup içerisindeki türler; beslenme alışkanlığı olarak sürüngen yumurtaları, diğer yılanları, kertenkeleleri, kuşları ve küçük memeleri ve ayrıca yaşam alanı olarak da çölleri, otlak alanları, tropik yağmur ormanları ve yaprak döken kuzey ormanlarını içeren geniş bir yelpazedeki ekolojiyi tercih etmektedirler. Biçim ve ekolojideki bu aşırı farklılık karşısında, tüm bu çeşitlenmelerin zaman içerisinde nasıl ortaya çıktığını sorabilirsiniz. Tüm bu türlerin biçimsel ve ekolojik farklıkları standart ve değişmeyen bir hızda mı başlayıp çoğalmakta yoksa uygun, boş bir ortam ortaya çıktığında mı hızlı bir biçimde bu alanı doldurmaktadırlar?