Perkolasyon Teorisi Nedir?
The Network Pages
- Özgün
- Matematik
- Olasılık Teorisi
Bu Makalede Neler Öğreneceksiniz?
- Perkolasyon teorisi, düzensiz ağlardaki bağlantıların açık veya kapalı olma olasılıklarına bağlı olarak sistemde bir faz geçişi, yani kritik sızma eşiği olduğunu matematiksel olarak açıklar.
- Bu teori, sosyal ağlardan orman yangınına kadar farklı alanlarda bilgi yayılımı veya sıvı sızması gibi süreçleri modelleyerek, karmaşık sistemlerin davranışlarını anlamamıza yardımcı olur.
- Perkolasyon teorisi, Bernoulli ve Binom dağılımları gibi olasılık modelleriyle desteklenir ve doğadaki fraktal yapılarla ilişkilendirilerek fiziksel sistemlerin analizinde geniş uygulama alanı bulur.
Latince percolare, yani "filtreleme, süzülme" kelimesinden türemiş olan perkolasyon kavramı, günlük yaşamımızda ve bilimsel çalışmalarda kendine oldukça geniş bir yer bulmaktadır. Kavramın genel anlamda ne ifade ettiğini anlamak, sonrasında özel olarak bir teori yaklaşımıyla değerlendirirken bize yol gösterecektir.
Perkolasyon, sürekli bir ekstraksiyon yöntemidir, denebilir. Farklı bilimsel alanlarda; teknik, yaklaşım, araştırma konusu, modellenen bir sistem veya bir teori olarak kendine yer bulan bu kavram, bu alanlarda çağrışımsal terimlerle ifade edilmektedir. Örneğin kahve demleme işlemini kabaca, suyun öğütülmüş kahve çekirdeklerinin arasından sızması olarak tanımlayabiliriz.
Perkolasyon bir diğer adlandırmayla sızma teorisini anlaşılır kılmak için kullanılan en popüler akıl yürütme yollarından biri, "orman yangını" analojisidir. Bu doğrultuda, farklı sayıda ve birbirinden farklı uzaklıklardaki ağaçlardan oluşan bir ormandaki yangının, eldeki verilerin değişmesine bağlı olarak hangi senaryolarda yayılacağı üzerine değerlendirmeler yapılır. Dolayısıyla perkolasyon teorisi, düzensizlikleri matematiksel ve fiziksel anlamda incelemekle ilgilidir denebilir. Bu teori; fizik, jeoloji, kimya, biyoloji ve diğer alanlardaki benzer süreçleri anlamak için kullanılan matematiksel bir araçtır.
Ağlar ve Düğümler
Öncelikle matematiksel bir araç olarak nitelendirdiğimiz bu teoriyi, matematiksel modellemeleri kullanarak inceleyeceğiz.
Bir ağ, birbirine bağlı nesnelerden oluşur. Bu nesneler, ağların matematiksel temsili olan grafiklerde "düğüm" olarak kendine yer buluyorken düğümler arasındaki bağlantılar ise kenarları oluşturur.
/content/4c0a4640-b891-404a-9256-49f050c01749.png)
Günlük hayattan anlaşılır bir örnek vereceksek bu, sosyal ağlar olabilir. Sosyal ağları düşünürsek bir bilginin yayılması olayında kişiler, düğüm; birbirleriyle olan ilişkileri yani bağlantıları ise kenarlardır. İki kişinin bilgi alışverişi olasılığına bağlı olarak bir söylenti; yalnızca yerel olarak yayılması, hiç yayılmaması veya viral hale gelerek ağdaki herkesin bilmesi olarak sonuçlanabilir.[1]
/content/5715c44f-7fc9-4b2c-965b-6ec29a78f027.png)
/content/6995140c-e196-4b9d-a664-8297bc31ba14.png)
Şimdi sonsuz bir kare ızgarayı hayal edelim. Grafikteki her kenar, rastgele bir şekilde silinip silinmeyeceğine karar versin. Eğer kenar silinmezse bu kenar grafikte kalacak ve bu kenarı "açık" olarak ifade edeceğiz. Kenar silinirse buna "kapalı" diyeceğiz. Şimdi her kenarın açık ya da kapalı olma ihtimalinin yarı yarıya olduğunu düşünelim. Burada her bir kararın birbirinden bağımsız olarak alınması çok önemlidir. Dolayısıyla ağın bir bölümünde olanlar, başka bir yerinde olanları etkilemez. Her kenar kararını verdikten sonra sonsuz kare ızgaranın bir alt grafiği olan yeni bir grafik elde ederiz. Bu grafikte bir düğümü renklendirmek, düğümlere bağlı kenarlarla birlikte tüm bileşenlerini renklendirecektir.[2]
Kritik Faz Sızma Eşiği
1957'de Broadbent ve Hammersley tarafından ortaya atılan perkolasyon teorisi, yıllar içinde birçok alanda kullanılmış ve uygulanmıştır. Tüm bu uygulamalarda öne çıkan matematiksel modelleme ve grafikler söz konusu teorinin değişkenleri üzerine şekillendirilmiştir.
Bu noktada ön plana çıkan Bernoulli rastgele değişkeni; yukarıda bahsettiğimiz kenarların açık veya kapalı olmasıyla ilgili, yani yalnızca iki olası sonucu içeren ve 1 veya 0 değeri alan olasılık dağılımıdır. X Bernoulli rastgele değişkeni olmak üzere, bu rastgele değişkenin değer kümesi DXD_X={0,10,1} dir. Burada yalnızca iki sonuç veren Bernoulli rastgele deneyi, ardışık bir şekilde nn defa ve birbirinden bağımsız olmak üzere gerçekleştirildiğinde elde edilen dağılıma Binom dağılım denir. Bu durumu, perkolasyon teorisini anlamamıza yardımcı olması amacıyla kare kafes grafiği üzerinde örneklendirebiliriz.
Herhangi iki düğüm arasındaki kenarın açık olma olasılığına pp dersek kapalı olma olasılığı ise 1−p1-p olacağından, açık bağlantılardan oluşan bir yolun oluşma olasılığının ne olduğunu bilmek istiyoruz. Açık bağlantılardan oluşan bir yolun ortaya çıkması için, faz geçişine karşılık gelen kritik bir eşik olasılığı var mıdır?
Bu rastgelelik, ağdaki açıklığın bazen fazla bazen ise az olabilmesi demektir. Binom dağılımı için, nn düğüm sayısı olmak üzere, n×p×(1−p)n\times p \times (1-p).. varyanstır. p=1p=1 ise tüm kenarlar kesinlikle korunacak yani tüm kenarlar açık olacak, p=0,5p=0,5 ise kenarların yarısı korunacak ve p=0 p=0 ise tüm kenarlar kesinlikle kaldırılacak yani tüm kenarlar kapalı olacak. Burada pp'nin alabileceği değerleri [0,1][0,1] aralığına genişletirsek bu parametreye bağlı olarak farklı grafikler elde edilecektir.
Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, sitemizin/uygulamamızın çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, %100 reklamsız ve çok daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.
KreosusKreosus'ta her 50₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.
Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.
PatreonPatreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.
Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.
YouTubeYouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.
Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.
Diğer PlatformlarBu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.
Giriş yapmayı unutmayın!Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.
Geldiğimiz bu noktada pp, pc=(log(n)n)p_c=(\frac{log(n)}{n}) değerine eşit olduğunda bir faz geçişi söz konusudur. c<1c<1 olmak üzere p=(clog(n)n)p=(\frac{clog(n)}{n}) değeri için büyük olasılıkla grafik, bağlantılı değildir. Ancak c>1c>1 için p=(clog(n)n)p=(\frac{clog(n)}{n}) değerine göre grafik, bağlantılıdır. Benzetme yaparsak bağlantılı olmak ile kastettiğimiz suyun kahve granülleri arasından sızarak dibe ulaşması ve dolayısıyla kahvenin süzülmesidir.
Perkolasyon modellerinin belki de en önemli özelliği, bir faz geçişi sergilemesidir. Yani bir eşik değeri, sızma eşiği, vardır ve bu değer pc∈[0,1]p_c\in[0,1] dir. Öyle ki sistemin davranışı p<pcp<p_c ve p>pcp>p_c durumları için oldukça farklıdır.[3]
Sonuç
Perkolasyon teorisinde, sızma eşiği önemli bir rol oynar. Bu faz geçişleri gerçek hayatta karşılık bulur ve ilgi çekicidir. Bu teori, birçok diğer fiziksel sistemin anlaşılmasını kolaylaştırır. Perkolasyon teorisi fraktal kavramıyla da yakından ilişkilidir ve bu kavram doğada hemen hemen her yerde ortaya çıkmaktadır.
Sızma olgusunun incelenmesi bazı fiziksel gözlemlerle başlamıştır ve bu alanda günümüze kadar büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Perkolasyon teorisi hala, birçok olguyu açıklamak için kullanılan yaygın yöntemlerden biridir.
Evrim Ağacı'nda tek bir hedefimiz var: Bilimsel gerçekleri en doğru, tarafsız ve kolay anlaşılır şekilde Türkiye'ye ulaştırmak. Ancak tahmin edebileceğiniz gibi Türkiye'de bilim anlatmak hiç kolay bir iş değil; hele ki bir yandan ekonomik bir hayatta kalma mücadelesi verirken...
O nedenle sizin desteklerinize ihtiyacımız var. Eğer yazılarımızı okuyanların %1'i bize bütçesinin elverdiği kadar destek olmayı seçseydi, bir daha tek bir reklam göstermeden Evrim Ağacı'nın bütün bilim iletişimi faaliyetlerini sürdürebilirdik. Bir düşünün: sadece %1'i...
O %1'i inşa etmemize yardım eder misiniz? Evrim Ağacı Premium üyesi olarak, ekibimizin size ve Türkiye'ye bilimi daha etkili ve profesyonel bir şekilde ulaştırmamızı mümkün kılmış olacaksınız. Ayrıca size olan minnetimizin bir ifadesi olarak, çok sayıda ayrıcalığa erişim sağlayacaksınız.
Makalelerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu makalemizle ilgili merak ettiğin bir şey mi var? Buraya tıklayarak sorabilirsin.
Soru & Cevap Platformuna Git- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- ^ N. Starreveld. Percolation Theory: About Math And Gossip. (6 Kasım 2021). Alındığı Tarih: 25 Nisan 2026. Alındığı Yer: The Network Pages | Arşiv Bağlantısı
- ^ V. Winstein, et al. (). Percolation: A Mathematical Phase Transition.
- ^ V. Beffara, et al. (2005). Percolation Theory. Open Science Hal. | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 05/05/2026 19:08:38 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/22796
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.