Isaac Newton doğduğu sırada, Yer’in ve diğer gezegenlerin Güneş’in etrafında döndüğü gün-merkezli Evren modeli, Güneş, Ay ve gezegenlerin gözlemlenen hareketlerine ilişkin kabul gören açıklamaydı. Bu model yeni değildi; ama Nicolaus Copernicus ömrünün son günlerinde, 1543’te düşüncelerini yayımlayınca, tekrar önem kazanmıştı. Copernicus’un modelinde Ay ve gezegenlerin her biri kendi kristalin küresinde Güneş’in etrafında dönmekteydi; bir dış küre de “sabit” yıldızları tutmaktaydı. Johannes Kepler 1609’da gezegen devinimine ilişkin kendi yasalarını yayımlayınca, bu model aşıldı. Kepler, Copernicus’un kristalin kürelerinden vazgeçti ve gezegenlerin yörüngelerinin elips, her elipsin bir odağının Güneş olduğunu gösterdi. Bir gezegenin hareket ettikçe hızının nasıl değiştiğini de açıkladı.

Isaac Newton

Bütün bu Evren modellerinde eksik olan bir şey vardı: Gezegenlerin neden o şekilde hareket ettiklerini açıklamak. Newton burada devreye girdi. Bir elmayı Yer’in merkezine doğru çeken kuvvetin, gezegenleri Güneş’in etrafında yörüngelerinde tutan kuvvetle aynı olduğunu anladı ve bu kuvvetin mesafeyle birlikte nasıl değiştiğini matematiksel olarak gösterdi. Kullandığı matematik, Newton’ın üç Hareket Yasası ile Evrensel Kütleçekim Yasasını gerektirdi.

newton elma

– Elma neden yana ya da yukarıya değil de, hep aşağıya düşer?

Yer’in merkezine doğru bir çekim olmalı.

– Bu çekim elmanın ötesine, Ay’a kadar uzanabilir mi? Öyleyse, Ay’ın yörüngesini etkiler.

– Gerçekten Ay’ın yörüngesine neden olabilir mi? Bu durumda…

Kütleçekim Evren’deki her şeyi etkiler.

Değişen Düşünceler

Deney yapmadan sonuçlara varan Aristoteles’in düşünceleri bilimsel düşünmeye yüzyıllarca egemen olmuştu. Aristoteles, hareket eden nesnelerin itildikleri sürece harekete devam ettiklerini ve ağır nesnelerin hafif nesnelerden daha hızlı düştüklerini düşünüyordu. Aristoteles’e göre ağır nesneler doğal yerlerine doğru hareket ettikleri için Yer’e düşüyorlardı. Kusursuz olan göksel cisimlerin daireler halinde sabit hızlarda hareket ettiklerini de söylüyordu.

Eylemsizlik İlkesi

Galileo Galilei deneyle ulaşılan farklı bir düşünce kümesiyle ortaya çıktı. Rampalardan aşağı inen topları gözlemledi ve hava direnci en az düzeydeyse, bütün nesnelerin aynı hızda düştüklerini gösterdi. Hareket eden bütün nesnelerin, sürtünme gibi bir kuvvet yavaşlatmadıkça hareket etmeye devam ettikleri sonucuna da vardı. Galileo’nun Eylemsizlik İlkesi, Newton’un Birinci Hareket Yasasının parçası olacaktı. Sürtünme ve hava direnci, gündelik yaşamda karşılaştığımız hareket eden nesneler üzerinde etkili olduğu için, sürtünme kavramı tüm çıplaklığıyla ortada değildir. Galileo, bir şeyi sabit bir hızda hareket ettiren kuvvetin yalnızca sürtünmeye karşı koyması gerektiğini dikkatli deneylerle gösterebildi.

Hareket Yasaları

Newton birçok konuda deneyler yaptı; ama hareketle ilgili yaptığı deneylerin kayıtları yoktur. Ama üç yasası birçok deneyle doğrulandı; ışık hızının altındaki hızlar için doğruluğunu koruyor. Newton birinci yasasını şöyle ifade etti: “Her cisim durumunu değiştirmeye mecbur eden kuvvetler tarafından etkilenmediği sürece, hareketsizlik durumunu ya da doğru bir çizgide tekdüze hareket durumunu korur.” Başka bir deyişle, duran bir nesne ancak bir kuvvet etkilerse hareket etmeye başlar ve hareket eden bir nesne, bir kuvvet etkilemediği sürece, sabit hız yöneyiyle hareket etmeye devam eder. Burada hız yöneyi hareket eden bir nesnenin hem yönünü hem hızını ifade eder. Bu yüzden bir nesne ancak bir kuvvet etki ederse hızını ya da yönünü değiştirir. Önemli olan kuvvet, net kuvvettir. Hareket eden bir arabaya etki eden birçok kuvvet (sürtünmeyi ve hava direncini de kapsayan) ve tekerlekleri hareket ettiren motoru vardır. Arabayı ileri iten kuvvetler arabayı yavaşlatmaya çalışan kuvvetleri dengeliyorsa, net kuvvet yoktur ve araba sabit bir hız yöneyini sürdürür.

hareket yasası

Newton’ın İkinci Yasasına göre bir cismin ivmesi (hız değişimi) etki eden kuvvetin büyüklüğüne bağlıdır ve genellikle F=ma olarak yazılır; burada “F” kuvvet, “m” kütle ve “a” ivmedir. Bu, bir cismin üzerindeki kuvvet ne kadar büyükse ivmesinin o kadar büyük olduğunu gösterir. İvmenin bir cismin kütlesine bağlı olduğunu da gösterir. Verili bir kuvvet için küçük kütleli bir cisim, büyük kütleli bir cisimden daha fazla ivme kazanır.

Roket motorları, Newton’ın Üçüncü Yasasının pratik bir örneğidir. Roket, aşağıya doğru zorlayan bir jet tepkisi üretir. Jet tepkisi, roketi yukarı doğru iten eşit ve karşıt yönde bir kuvvet uygular.

Üçüncü Yasaya göre “her etkinin eşit ve karşıt bir tepkisi vardır.” Yani bütün kuvvetler çiftler halinde vardır: Bir nesne ikinci bir nesnenin üzerine bir kuvvet uygularsa, ikinci nesne birinci nesneye eşzamanlı bir kuvvet uygular ve bu iki kuvvet eşit ve karşıttır. “Etki” terimine rağmen, bunun doğru olması için hareket gerekmez. Bu, Newton’ın kütleçekimle ilgili düşünceleriyle ilişkilidir; çünkü Üçüncü Yasasının bir örnegi, cisimler arasındaki kütleçekimdir. Yalnızca Yer Ay’ı çekmiyor, Ay da aynı kuvvetle Yer’i çekiyor.

kütleçekim

Evrensel Çekim

Newton 1660’ların sonunda, Cambridge’i kasıp kavuran vebadan sakınmak için iki yıllığına Woolsthrope köyüne çekilince kütleçekimi düşünmeye başladı. O sırada birkaç kişi, Güneş’ten gelen çekici bir kuvvet bulunduğunu ve bu kuvvetin büyüklüğünün uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu öne sürmüştü. Başka bir deyişle, Güneş ile başka bir cisim arasındaki uzaklık iki katına çıkarsa, aralarındaki kuvvet ilk kuvvetin yalnızca dörtte biridir. Ne var ki, bu kuralın Yer gibi büyük bir cismin yüzeyinde geçerli olabileceği bir elmanın ağaçtan düştüğünü gören Newton şu sonucu çıkardı: Elmayı Yer çekiyor olmalı ve elma yere her zaman dik düştüğüne göre, düşüş yönü Yer’in merkezine doğruydu. Bu yüzden Yer ile elma arasındaki çekim kuvveti, Yer’in merkezinden kaynaklanıyormuş gibi hareket etmelidir. Bu düşünceler, Güneş’i ve gezegenleri büyük kütleli küçük noktalar şeklinde ele almanın yolunu açtı. Newton, elmayı düşüren kuvvetin gezegenleri yörüngelerinde tutan kuvvetlerden farklı olduğunu düşünmek için hiçbir neden görmüyordu. Bu nedenle kütleçekim evrensel bir kuvvetti.

Newton’ın kütleçekim teorisi düşen cisimlere uygulanırsa, Yer’in kütlesi M1’dir, düşen nesnenin kütlesi için M2’dir. Bu durumda bir nesnenin kütlesi ne kadar büyükse, onu aşağı çeken kuvvet de o kadar büyüktür. Ne var ki, Newton’ın İkinci Yasasına göre, eğer kuvvet aynıysa daha büyük bir kütle daha küçük bir kütle kadar çabuk ivme kazanmaz. Bu yüzden daha büyük kütlenin ivme kazanması için daha büyük kuvvete ihtiyaç vardır ve işleri karıştıran hava direnci gibi başka kuvvetler olmadığı sürece, bütün nesneler aynı hızda düşer. Hava direnci olmasa, bir çekiç ile bir tüy aynı hızda düşer. – Apollo 15 seferi sırasında bu deneyi Ay’ın yüzeyinde gerçekleştiren astronot Dave Scott’un 1971’de kanıtladığı bir olgu.

Dave Scott

Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica’nın erken bir taslağında yörüngeleri açıklamak için bir düşünce deneyi tasvir etti. Çok yüksek bir dağın üzerinde giderek artan hızlarda gülle atışı yapan bir top hayal etti. Ateşlenen güllenin hızı ne kadar yüksekse, gülle o kadar uzakta yere düşer. Yeterince hızlı fırlatılırsa yere düşmez, tekrar dağın tepesine gelinceye kadar Yer’in etrafında yoluna devam eder. Aynı şekilde, doğru hızda yörüngesine fırlatılan bir uydu da Yer’in etrafında dönmeye devam edecektir. Yer’in çekimi uyduya sürekli hız kazandırır. Sabit bir hızda hareket eder, ama yönü sürekli değişiyor, düz bir çizgide uzaya savrulmak yerine gezegenin etrafında dolanır. Bu durumda Yer’in kütleçekimi uydunun hızını değil, yalnızca hız yöneyinin yönünü değiştirir.

Newton düşünce deneyi
Newton’ın düşünce deneyi, yüksek bir dağdan yatay ateşlenen bir topu tasvir etmekteydi. Top güllesini atan kuvvet ne kadar büyükse, o kadar uzağa düşer. Yeterince güçlü atılırsa, gezegenin etrafında dönüp dağa geri döner.

Düşünceleri Yayımlamak

1684’te Robert Hooke, gezegen deviniminin yasalarını keşfettiğini arkadaşları Edmond Halley ve Christopher Wren’e övünerek anlattı. Halley, Newton’un da arkadaşıydı ve bunu ona sordu. Newton sorunu daha önce çözdüğünü, notlarını kaybettiğini söyledi. Halley, Newton’ı çalışmayı yeniden yapmaya teşvik etti ve bunun sonucunda, 1684’te Kraliyet Derneğine gönderilen kısa bir el yazması olan Cisimlerin Bir Yörüngede Devinimi Üzerine’yi çıkardı. Bu tebliğde Newton, Kepler’in tarif ettiği gezegenlerin eliptik deviniminin her şeyi Güneş’e doğru çeken bir kuvvetten kaynaklandığını gösterdi; buradaki kuvvet, cisimler arasındaki mesafeyle ters orantılıydı. Newton üç cilt halinde yayımlanan ve diğer şeylerin yanı sıra Evrensel Kütleçekim Yasası ile Newton’ın Üç Hareket Yasasını da içeren Principia Mathematica’da o çalışmasını genişletti, hareket ve kuvvetle ilgili diğer çalışmalarını da ekledi. Kitaplar Latince yazıldı ve Principia Mathematica’nın üçüncü baskısını esas alan ilk İngilizce çeviri 1729’da yayımlandı.

Principia Mathematica

Hooke’un Newton’ın ışık teorisine yönelttiği eleştiriler nedeniyle Hooke ile Newton’ın arası zaten açıktı. Ne var ki, Newton’ın yayımından sonra, Hooke’un gezegen devinimine ilişkin çalışmalarının çoğu gölgede kaldı. Ama Hooke böyle bir yasayı öne süren tek kişi değildi ve işe yaradığını da kanıtlamamıştı. Newton, kendi Evrensel Kütleçekim Yasasının ve hareket yasalarının gezegenlerin ve kuyrukluyıldızların yörüngelerini açıklamak için matematiksel olarak kullanılabildiğini ve bu açıklamaların gözlemlere uyduğunu göstermişti.

Kuşkulu Kabul

Newton’ın kütleçekimle ilgili düşünceleri her yerde iyi karşılanmadı. Newton’ın kütleçekim kuvvetinin “uzaktan etki”si, nasıl ve neden gerçekleştiğini açıklamanın bir yolu olmadığı için, “okült” bir düşünce olarak görüldü. Newton, kütleçekimin doğası üzerine yorumda bulunmak istemedi. Ona göre ters-kare çekim düşüncesinin gezegen devinimlerini açıklayabildiğini ve dolayısıyla matematiğin doğru olduğunu göstermiş olması yeterliydi. Bununla birlikte, Newton’ın yasaları o kadar çok olguyu açıklıyordu ki, kısa sürede yaygın kabul gördü ve bugün uluslararası kullanılan kuvvet birimi, onun adıyla anılır.

Newton yasaları, 1066’da göründükten sonra Bayeux İşlemesi’nde gösterilen Halley kuyrukluyıldızı gibi gök cisimlerinin yörüngelerini hesaplama aletlerini sağladı.

Denklem Kullanmak

Edmond Halley; Newton’ın denklemlerini kullanarak, 1682’de görülen bir kuyrukluyıldızın yörüngesini hesapladı ve 1531 ile 1607’de gözlemlenen kuyrukluyıldızla aynı olduğunu gösterdi. Bu kuyrukluyıldıza şimdi Halley kuyrukluyıldızı deniliyor. Halley, 1758’de – ölümünden 16 yıl sonra – geri geleceğini başarılı bir biçimde öngördü

Kuyrukluyıldızların Güneş’in etrafında döndüğü ilk kez gösterilmişti. Halley kuyrukluyıldızı her 75-76 yılda bir Yer’in yakınından geçer ve 1066’da Güney İngiltere’de Hastings Savaşı’ndan önce görülen kuyrukluyıldız da oydu.

Denklemler yeni bir gezegenin keşfedilmesinde de kullanıldı. Uranüs Güneş’in yedinci gezegenidir ve 1781’de William Herschel tarafından gezegen olarak tanımlandı. Herschel gezegeni, gece gökyüzünde gözlem yaparken tesadüfen buldu. Daha ileri Uranüs gözlemleri astronomların yörüngesini hesaplamalarına ve gelecek tarihlerde nerede gözlenebileceğini öngören cetveller üretmelerine olanak verdi. Ne var ki, bu öngörüler her zaman doğru çıkmadı ve Uranüs’ün ötesinde kütleçekimle Uranüs’ün yörüngesini etkileyen başka bir gezegen olması gerektiği düşüncesine yol açtı. 1845’e gelindiğinde astronomlar bu sekizinci gezegenin gökyüzünde nerede olması gerektiğini hesaplamıştı ve 1846’da Neptün keşfedildi.

Teorinin Sorunları

Eliptik yörüngeli bir gezegenin güneşe en fazla yaklaştığı noktaya günberi denilir. Güneş’in etrafında dönen yalnızca bir gezegen olsaydı, yörüngesinin günberisi aynı yerde kalırdı. Ne var ki, Güneş Sistemimizdeki bütün gezegenler birbirlerini etkiler, bu yüzden günberiler Güneş’in etrafında yalpalar (döner). Bütün gezegenler gibi Merkür’ ün günberisi de yalpalar, ama yalpalama, Newton denklemleri kullanılarak tam açıklanamaz. Bu, 1859’da bir sorun olarak kabul edildi. 50 yıldan fazla bir süre sonra Albert Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi kütleçekimi uzayzaman eğriliğinin bir etkisi olarak tarif etti ve bu teoriye dayanan hesaplamalar, Merkür yörüngesinin gözlemlenen yalpalamasını ve Newton’ın yasalarına bağlı olmayan diğer gözlemleri açıklar.

Genel Görelilik Teorisi
Merkür’ün yörüngesinin yalpalaması (dönme ekseninde değişme), Newton yasalarıyla açıklanamayan ilk olguydu.

Bugün Newton Yasaları

Newton yasaları, “klasik mekanik” denilen şeyin – hareket ve kuvvetin etkilerini hesaplamak için kullanılan bir dizi denklem – temelini oluşturur. Bu yasalar, Einstein’ın görelilik teorilerine dayanan denklemlerle aşılmış olmalarına rağmen, söz konusu hareket ışık hızına kıyasla küçük olduğu sürece iki yasa kümesi hemfikirdir. Bu yüzden, uçakların ve arabaların tasarımında ya da bir gökdelenin bileşenlerinin ne kadar güçlü olması gerektiğini ortaya çıkarmada kullanılan hesaplamalar için, klasik mekaniğin denklemleri hem yeterince doğrudur hem kullanımı daha kolaydır. Newton mekaniği harfi harfine doğru olmayabilir, ama hala yaygın olarak kullanılmaktadır.

newton

Isaac Newton Kimdir?

1642’de Noel Günü doğan Isaac Newton, 1665’te mezun olduğu Cambridge’deki Trinity College’de okumadan önce, Grantham’da okula gitti. Ömrü süresince Newton Cambridge’de matematik profesörü, Kraliyet Darphanesi müdürü, Cambridge Üniversitesinin parlamento temsilcisi ve Kraliyet Derneği başkanı oldu. Newton, Hooke’la anlaşmazlığının yanı sıra, Alman matematikçi Gottfried Leibnitz’le de kalkülüsün geliştirilmesinde öncelik konusunda bir kan davası güttü.

Newton bilimsel çalışmalarına ek olarak, simya araştırmalarına ve Kitabı Mukaddes yorumlarına da epeyce zaman harcadı. İnançlı ama alışılmışın dışında bir Hristiyan olan Newton, üstlendiği bazı görevler gerektirmesine rağmen, rahip olarak atanmaktan sakınmayı başardı.

Kütleçekim Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1543 – Nicolaus Copernicus gezegenlerin Yer’in etrafında değil, Güneş’in etrafında döndüklerini öne sürer.

1609 – Johannes Kepler, gezegenlerin Güneş’in etrafında eliptik yörüngelerde serbestçe dolaştıklarını öne sürer.

1610 – Galileo’nun astronomik gözlemleri Copernicus’un görüşlerini destekler.

1846 – Matematikçi Urbain Le Verrier; Newton’ın yasalarını kullanıp Neptün’ün nerede olması gerektiğini hesapladıktan sonra, Johann Gaile gezegeni keşfeder.

1859 – Le Verrier, Newtoncı mekaniğin Merkür’ün yörüngesini açıklanmadığını bildirir.

1915 – Genel görelilik teorisiyle Albert Einstein kütleçekimi, uzay-zaman eğriliği bakımından açıklar.

19. yüzyılın ortasına gelindiğinde atomlar ve moleküller kimyada temel düşünce haline gelmişti ve pek çok bilim insanı, elementlerin ve bileşiklerin kimliği ve davranışı bakımından çok önemli olduklarını biliyorlardı. Çok azı fizikte yerleri olduğunu düşünüyordu; ama 1880’lerde Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann gazların kinetik teorisini geliştirip, atomları ve molekülleri de fiziğin merkezine yerleştirdi.

18. yüzyılın başında İsviçreli fizikçi Daniel Bernoulli, gazların hareket eden çok sayıda molekülden oluştuğunu ortaya atmıştı. Bu moleküllerin etkisi, basıncı, kinetik enerjileri (hareket enerjileri) ısı yaratır. 1840’larda ve 1850’lerde bilim insanları, gazların özelliklerinin sayısız parçacığın ortalama hareketini yansıttığını anlamaya başlamıştı.

1859’da James Clerk Maxwell moleküllerin hızını ve çarpışmadan önce ne kadar yol aldıklarını hesapladı ve sıcaklığın, moleküllerin ortalama hızının bir ölçüsü olduğunu gösterdi.

İstatistiğin Önemi

Boltzmann, istatistiğin ne kadar önemli olduğunu açığa çıkardı. Maddenin özelliklerinin, hareketin temel yasaları ile istatistiksel olasılık kurallarının bir bileşimi olduğunu gösterdi. Bu ilkeden yola çıkarak, şimdi Boltzmann Sabiti denilen bir sayı hesaplayıp, bir gazın basıncını ve hacmini moleküllerinin sayısıyla ve enerjisiyle ilişkilendiren bir formül ortaya koydu.

Moleküler Hareket Hakkında Tarihsel Görüşler

1738 – Daniel Bernoulli; gazların hareket eden moleküllerden oluştuğunu ortaya atar.

1827 – İskoç botanikçi Robert Brown; polenin sudaki hareketini tanımlar; bu, Brown Devinimi olarak anılır.

1845 – İskoç fizikçi John James Waterston; enerjinin gaz molekülleri arasında istatistiksel kurallara uygun nasıl hareket ettiğini açıklar.

1857 – James Clerk Maxwell; moleküllerin ortalama hızını ve çarpışmalar arasındaki ortalama mesafeyi hesaplar.

1905 – Albert Einstein, Brown devinimini matematiksel olarak analiz ederek, molekül etkisinin sonucu olduğunu gösterir.

Güneş’in neden sıcak olduğu sorusu binlerce yıldan beri insanların kafasını meşgul etmiştir.

Güneş

Çok eski zamanlarda insanlar Güneş’in yanan bir kömür yığını olduğunu düşünmüştür, fakat günümüzde Güneş’in büyük oranda hidrojenden meydana geldiğini ve kömür gibi yanmadığını biliyoruz. Güneş’in merkezindeki hidrojen o kadar fazla sıkışır ki, bu parçacıklar birbirine yapışarak helyum adını verdiğimiz bir başka gaza dönüşür.

Bu parçacıkların sıkışması sonucunda, Güneş’in parlak ve sıcak olmasını sağlayan enerjinin açığa çıktığını ilk çözen Albert Einstein’dı. Güneş’in merkezinde sıcaklık 15 milyon santigrat dereceyken, yüzeyindeki sıcaklık çok daha düşük olup 5700 santigrat derecedir. Su, 100 santigrat derecede buharlaştığına göre, Güneş’in ne kadar sıcak olduğunu varın siz tahmin edin.

Güneş Katmanları

Günümüzde, uzaydaki teleskoplar yardımıyla Güneş’i ayrıntılı olarak inceleyebiliyor, Güneş’in şaşırtıcı derecede sıcak (1 milyon santigrat derece), hatta yüzeyinden çok daha sıcak bir atmosferi olduğunu anlıyoruz. Güneş’in yüzeyinden kaynaklanan ısı bu denli sıcak bir atmosfer yaratamayacağına göre, sözünü ettiğim durum gerçekten de şaşırtıcı.

Atmosferdeki sıcak gazlar, X ışınları ve morötesi ışıkta çok parlak gözükür. X ışınları ve morötesi ışığı görebilen uzay teleskopları, atmosferin, bu gazlar arasından geçen çok yoğun manyetik alanlar sayesinde bu denli sıcak olduğunu anlamamızı sağlamıştır. Güneş Dinamikleri Gözlemevi, SOHO ve Hinode gibi uzay araçları sayesinde, bu manyetik alanların sürekli hareket halinde olduğunu, dalgalar halinde yayıldığını ve meydana gelen güç patlamalarının Güneş’in atmosferindeki gazları 1 milyon santigrat dereceye kadar ısıttığını biliyoruz.

19. yüzyılın dönümünde ışığın doğası sorunuyla ilgili bilimsel görüş bölünmüştü. Isaac Newton bir ışık demetinin sayısız, minik, hızlı hareket eden “taneciklerden” (parçacık) oluştuğunu savunmuştu. Işık mermiye benzer bu taneciklerden oluşursa, diyordu, ışığın düz çizgiler halinde yol almasının ve gölge yapmasının nedenini açıklar. Ama Newton’ın tanecikleri ışığın neden kırıldığını (cama girince büküldüğünü) ya da gökkuşağının renklerine bölündüğünü – yine kırılmanın bir sonucu – açıklamıyordu. Christiaan Huygens ışığın taneciklerden değil dalgalardan oluştuğunu savunmuştu. Işık dalga olarak yol alırsa, diyordu Huygens, bu olayları açıklamak kolay olur. Ama Newton o kadar heybetliydi ki, pek çok bilim insanı parçacık teorisine arka çıktı. Sonra 1801’de İngiliz hekim ve fizikçi Thomas Young’ın aklına, sorunu şöyle ya da böyle halledeceğine inandığı basit ama yaratıcı bir deney tasarlamak geldi. Bu düşünce, Young berrak bir su damlacığından geçen mum ışığının yarattığı ışık örüntülerine bakarken başladı. Örüntü parlak bir merkezin etrafında renkli halkaları gösteriyordu ve Young, halkalara etkileşen ışık dalgalarının neden olup olmadığını merak etti.

Aydinlik

– Eğer ışık düz çizgi halinde yol alan parçacıklardan oluşuyorsa, basit bir deneyle kanıtlanabilir.
– Bir ışığı iki bitişik yarıktan bir perdeye yansıtın. Perdede iki ışık havuzu görülmelidir.
– Ama onun yerine, tıpkı su dalgaları iki yarıktan akınca olduğu gibi, ışığın ve karanlığın karışan örüntülerini yaratır.
Işık dalga olarak yol almalı.

çift Yarık Deneyi

Çift Yarık Deneyi

Young bir oyun kağıdında iki yarık açtı ve üzerlerine bir ışık demeti çevirdi. Işık, yarıkların arkasına yerleştirilen kağıt perdede, Young’ı dalga olduklarına inandıran bir örüntü yarattı. Newton’ın dediği gibi ışık parçacık akışları olsaydı, her yarığın tam ötesinde bir ışık şeridi olmalıydı. Ama Young, hatları belirsiz bir barkod gibi, almaşık parlak ve koyu bantlar gördü. Işık dalgalarının yarıkların ötesine yayılınca etkileşim içine girdiklerini öne sürdü. İki dalga aynı zamanda yukarı (tepe) ya da aşağı (çukur) dalgalansa, iki kat büyük bir dalga meydana getirirler (yapıcı girişim) – parlak bantlar yaratarak. Bir dalga yukarı doğru dalgalanırken diğeri aşağı doğru dalgalanırsa, birbirlerini silerler (yıkıcı girişim) – koyu bantlar yaratarak. Young ışığın farklı renklerinin farklı girişim örüntüleri yarattığını da gösterdi. Bu, ışığın renginin dalga boyuna bağlı olduğunu kanıtladı.

Young’ın çift yarık deneyi, ışığın bir parçacık değil, bir dalga olduğuna bilim insanların bir yüzyıl boyunca inandırdı. Sonra 1905’te Albert Einstein, ışığın sanki bir parçacık akışıymış gibi de hareket ettiğini gösterdi – bir parçacık ve bir dalga gibi davranabilir. Young’ın deneyi o kadar basitti ki, 1961’de Alman fizikçi Claus Jönsson atomaltı parçacık elektronlarının benzer girişim ürettiğini, dolayısıyla onların da dalga olması gerektiğini göstermek için bu deneyi kullandı.

Thomas Young Kimdir?

İngiltere’de Somerset’te Quaker ebeveynlerin büyüttüğü 10 çocuğun en büyüğü olan Thomas Young’ın parlak zekası onu bir çocuk dahi yaptı ve “Genç Fenomen” lakabı takıldı. 13 yaşında beş dilden metinleri okuyabiliyordu. Yetişkin olarak Mısır hiyegroliflerinin ilk modern çevirisini yaptı.

Thomas Young

İskoçya’da tıp eğitim aldıktan sonra 1799’da Londra’da hekimliğe başladı; ama boş zamanlarında, bir müzikal akord teorisinden dilbilime kadar her konuda araştırma yapan gerçek bir bilgindi. Ama en çok ışık üzerine çalışmalarıyla ünlüdür. Işık girişimi ilkesini kanıtlamanın yanı sıra, renkli görmeye ilişkin ilk modern bilimsel teoriyi geliştirdi ve gördüğümüz renklerin, üç temel rengin – mavi, kırmızı ve yeşil – değişik oranları olduğunu savundu.

Önemli Eserleri:

1804 – Experiments and Calculations Relative to Physical Optics
1807 – Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts (Doğa Felsefesi ve Mekanik Sanatlar Üzerine Dersler)

Işık Hakkında Tarihsel Görüşler

1678 – Christiaan Huygens, ışığın dalga olarak yol aldığını ilk kez önerir. Treatise on Light’ı 1690’da yayımlar.

1704 – Opticks kitabında Isaac Newton, ışığın parçacık ya da “tanecik” akışlarından oluştuğunu öne sürer.

1905 – Albert Einstein ışığın hem dalga hem daha sonra foton denilen parçacık olarak düşünülmesi gerektiğini savunur.

1916 – ABD’li fizikçi Robert Andrews Millikan, Einstein’ın haklı olduğunu deneyle kanıtlar.

1961 – Claus Jönsson, Young’ın çift yarık deneyini elektronlarla tekrarlar ve ışık gibi elektronların da hem dalga hem parçacık gibi davranabildiklerini gösterir.

İngiliz bilgin John Michell, 1783’te Royal Society’de Henry Cavendish’e yazdığı bir mektupta, kütleçekimin etkisiyle ilgili düşüncelerini açıklar. Mektup 1970’lerde yeniden keşfedildi ve kara deliklere ilişkin dikkate değer bir açıklama içerdiği görüldü. Newton’ın kütleçekim yasasına göre, bir nesnenin kütleçekim kuvveti kütlesiyle birlikte artar. Michell, kütleçekimden etkilenen ışığa ne olabileceğini ele aldı. Şöyle yazıyordu: “Güneşle aynı yoğunlukta bir kürenin yarıçapı l’e 500 oranında azalsaydı, sonsuz yükseklikten ona doğru düşen bir cisim, yüzeyinde ışığınkinden daha büyük bir hız kazanırdı ve dolayısıyla, ışığın aynı kuvvet tarafından çekildiğini varsayarsak… böyle bir cisimden yayılan her ışık ona dönecek şekilde olurdu.” 1796’da Fransız matematikçi Pierre-Simon Laplace, Exposition du Systeme du Monde‘de benzer bir düşünceyle ortaya çıktı.

Ne var ki, 1915’te Albert Einstein genel görelilik üzerine yazısında kütleçekimi uzay-zaman eğrilmesinin bir sonucu olarak açıklayana kadar, kara delik düşüncesi uykuda yatacaktı. Einstein, maddenin uzay-zamanı kendi etrafına nasıl sarıp, Schwarzschild yarıçapı ya da olay ufku denilen bir bölgede kara delik meydana getirdiğini gösterdi. Madde – ışık da – kara deliğin içine girebilir, ama çıkamaz. Bu resimde ışığın hızı değişmez. Aksine, ışığın içinden geçtiği uzay değişir; ama Michell’in sezgisinin bir mekanizması vardı ve ona göre ışığın hızı, en azından azalır gibi görünürdü.

karadelik
Madde soğurulmadan önce halka şeklinde bir “yığılma diski”ndeki bir kara deliğin etrafında girdap yaparak döner. Girdap diskindeki ısı deliğin enerji – dar X-ışını demetleri olarak – yaymasına neden olur.

Teoriden Gerçekliğe

Einstein’ın kendisi de kara deliklerin gerçekte var olup olmadıklarından kuşkuluydu. Ancak 1960’larda varlıklarına ilişkin dolaysız kanıtlar arttıkça genel kabul görmeye başladılar. Bugün pek çok evrenbilimci kara deliklerin, büyük yıldızlar kendi kütleçekimleri altında çökünce oluştuklarını, daha fazla madde emdikçe büyüdüklerini ve her galaksinin merkezide dev bir kara deliğin pusuda yattığını düşünür. Kara delikler maddeyi içine çeker; Stephen Hawking’e atfen Hawking ışınımı denilen soluk kızılötesi ışınım dışında hiçbir şey kaçamaz. Kara deliğe düşen bir astronot hiçbir şey hissetmez ve olay ufkuna yaklaşırken sıradışı hiçbir şey fark etmez; ama kara deliğe doğru bir saat atsa, saat yavaşlar gibi görünür ve olay ufkuna yaklaşır ama hiçbir zaman tam ulaşmaz, yavaş yavaş gözden kaybolur.

kara delik astranot

Ne var ki, teorinin hala sorunları vardır. 2012’de fizikçi Joseph Polchinski, kuantum ölçeğinde etkilerin olay ufkunda, içine düşen astronotu yakıp kül edecek bir “ateş duvarı” yaratacağını öne sürdü. 2014’te Hawking fikrini değiştirdi ve kara deliklerin her şeye rağmen var olamayacakları sonucuna vardı.

John Michell Kimdir?

John Michell gerçek bir bilgindi. 1760’ta Cambridge Üniversitesinde jeoloji profesörü oldu, ama aynı zamanda aritmetik, geometri, teoloji, felsefe, İbranice ve Yunanca dersleri verdi. 1767’de din adamı olmak üzere emekli oldu ve kendi bilimine odaklandı.

John Michell

Michell yıldızların özelliklerine kafa yordu, depremleri ve manyetizmayı araştırdı ve Yerin yoğunluğunu ölçmek için yeni bir yöntem icat etti. “Dünyayı tartma” – hassas bir torsiyon terazisi – aygıtı yaptı; ama 1793’te kullanamadan öldü. Aygıtı arkadaşı Henry Cavendish’e bıraktı; Cavendish, deneyi 1798’de gerçekleştirdi ve şu anda kabul edilen rakama yakın bir değer elde etti. O günden bu yana, oldukça haksız bir biçimde “Cavendish deneyi” olarak anılmaktadır.

cavendish torsiyonu

Önemli Eserleri:

1767 – An Inquiry into the Probable Parallax and Magnitude of the Fixed Stars

Kara Delikler Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1686 – Isaac Newton evrensel kütleçekim yasasını formüle eder; buna göre nesneler arasındaki kütleçekimin gücü kütleleriyle orantılıdır.

1796 – Pierre-Simon Laplace kara delik olasılığıyla ilgili teoriler kurar.

1915 – Albert Einstein kütleçekimin uzay-zaman süreminin bükülmesi olduğunu gösterir; kütlesiz ışık fotonlarının kütleçekiminden etkilenmesinin nedeni bu bükülmedir.

1916 – Karl Schwarzschild olay ufkunu önerir; bu ufkun ötesinde, bir kara delikle ilgili hiçbir veri alınamaz.

1974 – Stephen Hawking, olay ufkundaki kuantum mekaniğinin kızılötesi ışınım yayacağını öngörür.

17. yüzyılda Isaac Newton ve Felemenkli astronom Christiaan Huygens ışığın gerçek doğasını araştırdı ve çok farklı sonuçlara ulaştılar. Karşılaştıkları sorun şuydu: Işığın doğasıyla ilgili herhangi bir teori yansımayı, kırılımı, kırınımı ve rengi açıklamalıydı. Kırılım, ışığın bir maddeden diğerine geçerken bükülmesidir ve merceklerin ışığı odaklayabilmesinin nedenidir. Kırınım ışığın çok dar bir aralıkta geçerken yayılmasıdır.

ışık dalgası

Newton’ın deneylerinden önce genel kanıya göre, ışık rengini maddeyle etkileşimden almaktaydı. Işık bir prizmadan geçerken görülen “gökkuşağı” etkisi, prizma ışığı bir şekilde boyadığı için ortaya çıkar. Newton, gördüğümüz “beyaz” ışığın aslında farklı ışık renklerinin bir karışımı olduğunu ve bir prizma tarafından, hepsi biraz farklı miktarlarda kırıldıkları için gruplara bölündüğünü gösterdi.

ışık tayfı

Zamanın birçok doğa filozofu gibi Newton da ışığın bir parçacık ya da “tanecik” akımından oluştuğunu savundu. Bu düşünce ışığın nasıl düz çizgiler halinde yol aldığını ve yansıtıcı yüzeylerden “sektiğini” açıklıyordu. Kırılım da, farklı malzemeler arasındaki sınırlarda bulunan kuvvetlerle açıklanmaktaydı.

Kısmi Yansıma

Ne var ki, Newton’ın teorisi, ışık birçok yüzeye çarptığında nasıl bir kısmının yansıdığını ve bir kısmının kırıldığını açıklayamıyordu. 1678’de Huygens uzayın ağırlıksız parçacıklarla (esir) dolu olduğunu ve ışığın, esirde küresel dalgalar halinde yayılan bozulmalara neden olduğunu öne sürdü. Farklı malzemeler (eter, su ya da cam) ışık dalgalarının farklı hızlarda yol almasına neden olursa kırılım gerçekleşiyordu. Huygens’in teorisi bir yüzeyde hem yansımanın hem kırılımın neden gerçekleşebildiğini de açıklayabiliyordu. Kırınımı da açıklayabilirdi.

Huygens’in düşünceleri o zaman fazla etkili olmadı. Bunun nedeni, kısmen, Newton’ın bilim insanı olarak heybetli bir şahsiyet olmasıydı. Ama bir yüzyıl sonra, 1803’te Thomas Young ışığın gerçekten bir dalga gibi davrandığını gösterdi ve Huygens’in “küresel dalgaları” ile modern ışık modelleri arasında büyük farklar olmasına rağmen, 20. yüzyılda yapılan deneyler, ışığın hem dalga hem parçacık gibi davrandığını gösterdi. Huygens ışık dalgalarının bir maddeden (esir) geçerken oluşan boyuna dalga olduklarını söyledi. Ses dalgaları da boyuna dalgalardır; dalganın içinden geçtiği maddenin parçacıkları dalganın yol aldığı yönde titreşir. Modern ışık görüşümüze göre, ışık dalgaları daha çok su dalgaları gibi davranan enine dalgalardır. Parçacıklar dalganın yönüne dik açılarla (yukarı ve aşağı) titreşirken, yayılmak (iletilmek) için maddeye ihtiyaç duymazlar.

ışık dalgaları

Christiaan Huygens Kimdir?

Felemenkli matematikçi ve astronom Christiaan Huygens 1629’da Lahey’de doğdu. Üniversitede hukuk ve matematik okudu; sonra zamanın bir kısmını, başlangıçta matematik alanında ama daha sonra optik alanında da kendi araştırmalarını yapmaya ayırdı. Teleskoplar üzerinde çalıştı ve kendi merceklerini kendi kesti. Huygens birkaç kez İngiltere’ye gitti ve 1689’da Newton’la karşılaştı. Huygens ışıkla ilgili çalışmaları dışında, hareket ve kuvvet konularını da incelemişti; ama Newton’ın çekim kuvvetini açıklayan “uzaktan etki” düşüncesini kabul etmedi. Huygens’in kapsamlı başarılarından biri de, sarkaçlar üzerine çalışmasının sonucunda zamanın en doğru saatlerini yapmasıydı. Kendi teleskoplarıyla gerçekleştirdiği astronomi çalışmaları Satürn’ün en büyük uydusu Titan’ın keşfini ve Satürn halkalarına ilişkin ilk doğru açıklamayı kapsar.

Önemli Eserleri:

1656 – De Saturni Luna Observatio Nova
1690 – Treatise on Light

Christiaan Huygens

Işık Hakkında Tarihsel Gelişmeler

11. yüzyıl – İbn-i Heysem ışığın düz çizgiler halinde yol aldığını gösterir.

1630 – Rene Descartes, ışığa ilişkin bir dalga tanımı önerir.

1660 – Robert Hooke’a göre ışık, yayıldığı ortamın bir titretişimidir.

1803 – Thomas Young, ışığın bir dalga gibi davrandığını gösteren deneyleri açıklar.

1864 – James Clerk Maxwell ışığın hızını tahmin eder ve ışığın, bir elektromanyetik dalga biçimi olduğu sonucuna varır.

1900’ler – Albert Einstein ve Max Planck, ışığın hem bir parçacık hem bir dalga olduğunu gösterir. Farkına vardıkları elektromanyetik ışıma kuantumu, “foton” olarak bilinir.

foton

Bilim, sürekli bir hakikat arayışıdır. Evrenin nasıl çalıştığını keşfetmek için en eski uygarlıklardan beri süre gelen bir mücadeledir. İtici gücünü insanın merakından alan bilim, akıl yürütmeye, gözleme ve deneye dayanmaktadır. Eski yunan filozoflarının en ünlüsü olan Aristoteles bilimsel konularda yazılar yazdı ve sonradan gelen birçok çalışmanın temellerini attı. İyi bir doğa gözlemcisiydi; ama tamamen düşünceye ve muhakemeye dayandı, deney yapmadı. Bu nedenle birçok şeyi yanlış anladı. Örneğin büyük nesnelerin küçük nesnelerden daha hızlı düştüğünü ve bir nesnenin ağırlığı başka bir nesnenin iki katıysa, iki kat daha hızlı düşeceğini öne sürdü. Bu yanlış olmasına rağmen, İtalyan astronom Galileo Galilei 1590’da bu düşünceyi çürütene kadar hiç kimse ondan kuşkulanmadı. Bugün iyi bir bilim insanının ampirik kanıtlara yaslanması gerektiği aleni olabilir, ama her zaman öyle değildi.

Bilimsel Yöntem

Bilimsel süreç için mantıksal bir sistemi, ilk kez 17. yüzyılda İngiliz filozof Francis Bacon öne sürdü. 600 yıl önce Arap bilim insanı İbn-i Heysem’in çalışmalarına dayanan ve çok geçmeden Fransız filozof Rene Descartes tarafından güçlendirilen Bacon’ın bilimsel yöntemi, bilim insanlarının gözlem yapmasını, olup biteni açıklayan bir teori oluşturmasını ve teorinin işe yarayıp yaramadığını görmek için bir deney gerçekleştirmek gerektirir. Doğru gibi görünürse, sonuçlar akran değerlendirmesine gönderilebilir; burada, aynı ya da benzer alanda çalışan insanlar, yanlışları tek tek bulup çıkarmaya, böylece teoriyi çürütmeye ya da sonuçlarının doğru olduğundan emin olmak için deneyi tekrarlamaya davet edilir. Test edilebilir bir hipotez öne sürmek ya da kestirimde bulunmak her zaman yararlıdır. 1682 kuyruklu yıldızını gözlemleyen İngiliz astronom Edmond Halley, 1531 ve 1607’de kayıtlara geçen kuyruklu yıldızlara benzediğini fark etti ve üçüncünün aynı nesle, güneşin yörüngesinde olduğunu öne sürdü. 1758’de geri geleceğini ön gördü ve son anda da olsa haklı çıktı – 25 Aralık günü fark edildi. Bugün o kuyruklu yıldız, Halley Kuyruklu Yıldızı olarak biliniyor. Astronomlar deney yapmadıkları için, kanıtlar ancak gözlemle elde edilebilir.

Deneyler bir teoriyi test edebilir ya da tamamen spekülatif olabilir. Yeni Zelanda doğumlu fizikçi Ernest Rutherford, bunun bir top mermisinin pelur kağıdından sekmesi gibi bir şey olduğunu söyledi- ve bu, onu atomun yapısı konusunda yeni bir düşünceye götürdü.

Bilim insanı yeni bir mekanizma ya da teori önerirken sonuçla ilgili bir öngörüde bulunabilirse, deney daha zorlu olurdu.Deney öngörülen sonuçları verirse, bilim insanı teorisini destekleyen kanıtlara sahip olur. Yine de bilim, 20.yüzyıl bilim felsefecisi Karl Popper’ın işaret ettiği gibi, bir teorinin doğru olduğunu asla kanıtlayamaz, şeylerin yalnızca yanlışlığını kanıtlayabilir. Öngörülen yanıtları veren her deney destekleyici kanıttır; ama başarısız olan tek bir deney, bütün teoriyi çökertebilir.

Yer-merkezli Evren, dört vücut sıvısı, ateş-element filojiston ve esir denilen gizemli bir ortam gibi yüzyıllardır savunulan kavramların yanlışlığı kanıtlandı ve yerlerini yeni teoriler aldı. Bunlar da yalnızca teoridir ve çürütülebilir, birçok durumda destekleyici kanıtlara bakılırsa, ihtimal dışı olmasına rağmen.

Düşüncelerin İlerlemesi

Bilim nadiren sade, mantıksal adımlarla ilerler. Birbirinden bağımsız çalışan bilim insanları eş zamanlı keşifler yapabilirler, ama neredeyse her ilerleme, önceki çalışmalara ve teorilere bir ölçüde dayanır. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, LHC, olarak bilinen devasa aygıtı yapmanın tek nedeni, 40 yıl önce, 1964’te varlığı öngörülen Higgs parçacığını aramaktı. Bu öngörü, atomun yapısına ilişkin Rutherford’a kadar geri giden on yılların teorik çalışmalarına ve Danimarkalı fizikçi Niels Bohr’un 1920’lerdeki çalışmasına dayanıyordu, bu çalışmalar da 1897’de elektronun keşfedilmesine, o da 1869’da katodun keşfine dayanmaktaydı. Vakum pompasi ve 1799’da icat edilen pil olmasıydı bunların hiçbiri olamazdı böylece zincir on yıllarca ve yüzyıllarca geriye gider. Büyük İngiliz fizikçi Isaac Newton’ın ünlü bir sözü vardır: “Daha uzağı gördümse, devlerin omuzlarında durduğum içindir.” Öncelikle Galileo’yu kast ediyordu, ama İbn-i Heysem’in Kitabu’l-Menazır’ının bir kopyasını da görmüş olabilir.

İlk Bilim İnsanları

Bilimsel bir bakışı olan ilk filozoflar, MÖ 5. ve 6. yüzyıllarda eski Yunan dünyasında aktifti. Miletoslu Thales, MÖ 585’te bir Güneş tutulmasını öngördü; Pythagoras, 50 yıl sonra bugünkü Güney İtalya’da bir matematik okulu kurdu ve Ksenophanes, bir dağda deniz kabukları bulduktan sonra, bütün Yer’in bir zamanlar denizle kaplı olması gerektiği sonucuna vardı.

MÖ 4. yüzyılda Sicilya’da Empedokles, toprak, hava, ateş ve suyun “her şeyin dört kökü” olduğunu iddia etti. Taraftarlarını volkanik Etna Dağı’nın kraterine götürdü ve anlaşılan, ölümsüz olduğunu göstermek için, kraterin içine atladı. Sonuç olarak onu bugün hatırlıyoruz.

1200 base image 4.1424268652

Yıldız Gözlemcileri

Bu arada Hindistan’da, Çin’de ve Akdeniz’de insanlar, gök cisimlerinin hareketlerini anlamaya çalışıyordu. Yıldız haritaları yaptılar – kısmen navigasyon yardımcı olsun diye, yıldızlara ve yıldız gruplarına ad verdiler. Birkaç yıldızın, “sabit yıldızlara” göre düzensiz bir yol izlediğini de fark ettiler. Yunanlar, bu gezici yıldızlara “gezegen” dedi. Çinliler, MÖ 240’ta Halley kuyruklu yıldızını ve 1054’te şimdi Yengeç Bulutsusu olarak bilinen bir süper novayı fark ettiler.

Beytü’l-Hikmet

MS 8. yüzyılda Abbasi halifesi, yeni başkenti Bağdat’ta muhteşem bir kütüphane olan bilgelik evi Beytü’l-Hikme’yi açtı. Bu, İslam bilim ve teknolojisinin hızlı ilerlemesine ilham verdi. Yıldızların konumunu kullanan bir navigasyon aleti olan usturlabın yanı sıra, çok sayıda zeka işi mekanik alet icat edildi. Simya gelişti ve damıtma gibi tekikler ortaya çıktı. Kütüphanedeki alimler Yunanistan’dan ve Hindistan’dan pek çok önemli kitabı toplayıp Arapçaya çevirdi. Batı, kadim eserleri bunların sayesinde daha sonra yeniden keşfetti. Hindistan’dan alınan Arap “rakamlarını” -sıfır dahil- öğrendi.

Modern Bilimin Doğuşu

Batı dünyasında Kilisenin bilimsel hakikat üzerindeki tekeli zayıflamaya başlarken, 1543 yılı çığır açıcı iki kitabın yayımlanmasına tanık oldu. Belçikalı anatomici Andreas Vesalius, insan cesetlerinde yaptığı diseksiyonlari muhteşem görsellerle açıklayan De Humani Corporis Fabrica‘yı çıkardı. Aynı yıl Polonyalı hekim Nicolaus Copernicus, Evrenin merkezinin Güneş olduğunu ifade edip, bin yıl önce İskenderiyeli Ptolemaios’un oluşturduğu Yer-merkezli modeli altüst eden De Revolutionibus Orbium Coelestium‘u yayımladı.

1600’de İngiliz hekim William Gilbert De Magnete’ye yayımladı; burada Yer’in kendisi bir mıknatıs olduğu için pusula ibresinin kuzeyi gösterdiğini açıkladı. Yerkürenin merkez çekirdeğinin demirden olduğunu bile öne sürdü. 1623’te başka bir İngiliz hekim, William Harvey, kalbin nasıl bir pompa gibi çalışıp kanı bütün vücuda ilettiğini ilk kez açıkladı ve böylece, 1400 yıl geriye, Yunan-Romalı hekim Galenos’a kadar geri giden önceki teorileri geçersizleştirdi. 1660’larda Anglo-İrlandalı kimyacı Robert Boyle, kimyasal bir elementi tanımladığı The Sceptical Chymist de aralarında olmak üzere bir dizi kitap çıkardı. Bu, kimyanin, mistik simyadan ayrı bir bilim olarak doğuşunun işaretiydi.

Bir süre Boyle’un asistanlığını yapan Robert Hooke, 1665’te ilk çok satan bilimsel eser Micrographia‘yı çıkardı. Pire ve sinek gözü gibi konuların katlanıp açılır görselleri daha önce hiç kimsenin görmediği mikroskobik bir dünyayı herkese açtı. Sonra 1687’de, birçok kişinin tüm zamanların en önemli bilim kitabı olarak gördüğü eser, Isaac Newton’ın kısaca Principia olarak bilinen Philosophiae Naturalis Principia Mathematica’sı geldi. Newton’ın hareket yasaları ve evresel çekim ilkesi klasik fiziğin temelini oluşturur.

Elementler, Atomlar, Evrim

18. yüzyılda Fransız kimyacı Antoine Lavoisier yanmada oksijenin rolünü keşfedip, eski filojiston teorisini itibarsızlaştırdı. Kısa sürede bir sürü yeni gaz ve özellikleri araştırıldı. Atmosferdeki gazlarla ilgili düşünce, İngiliz meteorolog John Dalton’ın her elementin benzersiz atomlardan oluştuğunu öne sürüp, atom ağırlıkları düşüncesini önermesine yol açtı. Sonra Alman kimyacı August Kekulé moleküler yapının temelini geliştirirken, Rus mucit Dimitri Mendeleyev, ilk genel kabul gören periyodik tabloyu oluşturdu.

1799’da İtalya’da Alessandro Volta’nın elektrik bataryasını icat etmesi yeni bilim alanları açtı; Danimarkalı fizikçi Hans Christian Orsted ve İngiliz çağdaşı Michael Faraday bu alana girip, yeni elementler ve elektromanyetizmayı keşfetti ve bu da, elektrikli motorun icat edilmesine yol açtı. Bu arada, klasik fiziğin düşünceleri atmosfere, yıldızlara, ışığın hızına ve ısının doğasına uygulandı; bunlar da gelişip, termodinamik bilimine yol açtı.

Kaya tabakalarını inceleyen jeologlar Yer’in geçmişini yeniden inşa etmeye başladılar. Soyu tükenmiş yaratıkların kalıntıları çıkmaya başladıkça, paleontoloji moda oldu. Eğitimsiz İngiliz genç kız Mary Anning, dünyaca ünlü fosil kalıntı derleyicisi oldu. Dinozorlarla birlikte, en ünlüsü İngiliz doğa bilimci Charles Darwin’den olmak üzere evrim düşünceleri, yaşamın kökeni ve ekolojisi üzerine yeni teoriler geldi.

bilim tarihi

Belirsizlik ve Sonsuzluk

Yirminci yüzyılın başında Albert Einstein adlı genç bir Alman kendi görelilik teorisini önerip, klasik fiziği sarstı ve mutlak zaman ve mekan düşüncesine son verdi. Yeni atom modelleri önerildi; ışığın hem bir parçacık hem bir dalga olarak hareket ettiği gösterildi; başka bir Alman, Werner Heisenberg, Evren’in belirsiz olduğunu gösterdi.

Bununla birlikte, son yüzyılın en etkileyici gelişmesi, teknik ilerlemelerin bilimin daha önce olduğundan daha hızlı ilerlemesini olanaklı kılması, artan bir kesinlikte birbirini izleyen düşünceler oldu. Daha güçlü parçacık çarpıştırıcıları, maddenin yeni temel birimlerini açığa çıkardı. Daha güçlü teleskoplar Evren’in genişlemekte olduğunu ve bir Büyük Patlamayla başladığını gösterdi. Kara delikler düşüncesi kök salmaya başladı. Anlaşılan, her neyseler kara madde ve kara enerji Evren’i dolduruyordu ve astronomlar yeni dünyalar -uzak yıldızların yörüngesinde, bazılarında yaşam bile olabilen gezegenler- keşfetmeye başladılar. İngiliz matematikçi Alan Turing evrensel hesap makinesini düşündü ve 50 yıl içinde kişisel bilgisayarlarımız, dünya çapında ağımız ve akıllı telefonlarımız oldu.

Yaşamın Sırları

Biyolojide, kromozomların kalıtımın temeli olduğu gösterildi ve DNA’nın kimyasal yapısının şifresi çözüldü. Bu durum 40 yıl sonra insan genom projesine yol açtı, göz korkutucu bir iş gibi görünüyordu, ama bilgisayar yardımıyla, ilerledikçe daha da hızlandı. DNA dizileme, artık neredeyse rutin bir laboratuvar işlemidir; gen terapisi umut olmaktan çıkıp, gerçekliğe dönüştü ve ilk memeli klonlandı.

Bugünün bilim insanları bu ve diğer başarıların üzerine başarı katarken, durmak bilmeyen hakikat arayışı devam ediyor. Öyle görünüyor ki, her zaman sorular yanıtlardan fazla olacak ve gelecekteki keşifler de kesinlikle şaşırtmaya devam edecek.