İngiliz doğa bilimci Charles Darwin bitkilerin, hayvanların ve diğer organizmaların sabit ve dönüşmez – ya da o zamanın popüler sözcüğüyle “değişmez” – olmadıklarını öne süren ilk bilim insanı değildi. Kendisinden öncekiler gibi Darwin de organizma türlerinin zaman içinde değiştiğini ya da evrildiğini savundu. Onun büyük katkısı, doğal seçilim dediği bir süreçle evrimin nasıl gerçekleştiğini göstermesiydi.

Düşüncesini 1859’da Londra’da yayınlanan kitabı On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life‘ta [Doğal Seçilim Yaluyla Türlerin Kökeni ya da Yaşam Mücadelesinde Avantajlı Irkların Korunması Üzerine] açıkladı. Darwin kitabı “tek bir uzun sav” olarak tarif etti.

– Pek çok organizma besin ve yaşama alanı yokluğu gibi kısıtlamalar nedeniyle hayatta kalabilenlerden fazla yavru verir.
Yavrular birçok bakımdan birbirinden farklıdır.
– Farklılık, bazı yavruların hayatta kalma mücadelesine daha uygun ya da daha iyi uyarlanmış olmaları anlamına gelır.
– Bu bireyler avantajlı özellikleri yavrularına aktarırsa, onlar da hayatta kalır.
Bu ilkeye “doğal seçilim” denir.

“Bir cinayeti itiraf etmek”

Türlerin Kökeni Üzerine akademik ve popüler muhalefetle karşılaştı. Türlerin sabit ve değişmez olduğunu, Tanrı tarafından tasarlandığını ısrarla belirten dinsel öğretiden bahsetmiyordu. Ama kitaptaki düşünceler, doğal dünyayla ilgili bilimsel bakış açısının giderek değiştirdi. Kitabın çekirdek fikri modern biyolojinin temelini oluşturur; hem geçmiş hem şimdiki yaşam formlarına ilişkin basit, ama son derece güçlü bir açıklama yapar.

Darwin, kitaptaki potansiyel dinsel küfrün farkındaydı. Yayımlanmasından 15 yıl önce, sırdaşı botanikçi Joseph Dalton Hooker’a teorisinin Tanrı’yı ya da değişmeyen türleri gerektirmediğini söyledi: “Sonunda ışık parıltıları geldi ve türlerin değişmez olmadıklarına (bu, bir cinayeti itiraf etmeye benziyor) neredeyse inanıyorum (başlangıçtaki kanaatimin tam tersi).”

Darwin’in evrime yaklaşımı, doğa tarihiyle ilgili diğer çalışmaları gibi; ihtiyatlı, dikkatli ve bilinçliydi. Adım adım ilerledi, yol boyunca büyük miktarda kanıt topladı. Yaklaşık 30 yıl boyunca fosillerle, jeolojiyle, bitkilerle, hayvanlarla ve seçici üretmeyle ilgili engin bilgisini, demografinin, ekonominin ve diğer birçok alanın kavramlarıyla bütünleştirdi. Sonuçta ortaya çıkan doğal seçilimle evrim teorisi, en büyük bilimsel ilerlemelerden biri kabul edilir.

Tanrı’nın Rolü

19. yüzyılın başında Victoria dönemi toplumunda fosiller yaygın bir biçimde tartışılmaktaydı. Bazıları onları canlı organizmalarla alakasız, doğal yolla oluşmuş kayaç şekilleri olarak görüyordu. Bazıları, yaratanın müminleri sınamak için Yer’e koyduğu eseri olarak görüyordu. Ya da dünyanın bir yerinde hala yaşamakta olan organizmaların kalıntıları sanıyordu; çünkü Tanrı canlıları kusursuz yaratmıştı.

1796’da Fransız doğa bilimci Georges Cuvier mamut ya da dev tembelhayvan gibi belli fosillerin soyu tükenmiş hayvanların kalıntıları olduğunu kabul etti. Bunu, Kitabı Mukaddes’te tasvir edilen tufan gibi afetlere başvurarak dinsel inancıyla uzlaştırdı. Her afet bütün bir canlı türünü silip süpürdü; sonra Tanrı dünyayı yeni türlerle doldurdu. Afetler arasında her tür sabit ve değişmez kaldı. Bu teori “katastrofizm” olarak anıldı ve Cuvier’in Preliminary Discourse‘unun 1813’te yayınlanmasından sonra geniş çevrelerce tanındı.

Fosil kalıntıları inceleyen Georges Cuvier, türlerin soyunun tükendiğini saptadı. Ama bu kanıtların tedrici bir değişime değil, bir dizi felakete işaret ettiğine inandı.

Bununla birlikte, Cuvier yazdığı sırada evrimi temel alan çeşitli düşünceler zaten dolaşımdaydı. Charles’ın özgür düşünceli dedesi Erasmus Darwin kendine özgü bir teori önerdi. Fransa’nın Ulasal Doğa Tarihi Müzesi’nde zooloji profesörü olan Jean-Baptiste Lamarck’ın düşünceleri daha etkiliydi. 1809 tarihli Philosophie Zoologique‘i, belki de ilk mantıklı evrim teorisini açıkladı. Bu teoriye göre canlı varlıklar, karmaşıklaştırıcı bir güç sayesinde basit başlangıçlardan giderek karmaşık aşamalara evrildi. Fiziksel vücutlarında çevresel meydan okumalarla karşılaştılar ve buradan, bir bireyde kullanmama ve kullanmama düşüncesi çıktı: “Bir organın daha sık ve daha sürekli kullanılması o organı güçlendirir, geliştirir ve büyütürken… bir organın sürekli kullanılmaması o organı sonunda yok olana kadar… fark edilmez bir biçimde güçsüzleştirir ve bozar.” Organın daha büyük gücü daha sonra yavruya geçmekteydi – edinilmiş özelliklerin kalıtımı olarak anılan bir olgu.

Lamarck’ın teorisi fazla önemsenmemesine rağmen, daha sonra Darwin küçümseyerek “mucizevi müdahale” dediği şeyin bir sonucu olarak değişimin gerçekleşmemiş olma olasılığına kapı açtığı için Lamarck’ı övdü.

Beagle Maceraları

Darwin; 1831-36’da kaptan Robert FitzRoy’un yönettiği araştırma gemisi HMS Beagle’ın güvertesinde dünyayı dolaşırken, türlerin değişmezliğine kafa yormaya bol zaman buldu. Gezinin bilimcisi olarak Darwin her türlü fosil, bitki ve hayvan örneği toplamakla ve bunları uğranılan her limandan Britanya’ya göndermekle görevliydi.

Bu destansı yolculuk o sırada yirmili yaşlarda olan genç Darwin’in gözlerini yaşamın inanılmaz çeşitliliğine açtı. Beagle’ın yanaştığı her limanda Darwin doğanın bütün boyutlarını ilgiyle gözlemledi. 1835’te Ekvador’un 900 km batısında Pasifik takımadası Galapagos Adaları’nda küçük, önemsiz bir grup kuşu tasvir etti ve topladı. 6 tanesi ispinoz olmak üzere 9 kuş türü olduğunu düşündü.

İngiltere’ye döndükten sonra Darwin kendi verilerini düzenledi ve çok ciltli, çok yazarlı Zoology of the Voyage of H.M.S. Beagle‘ın hazırlanmasına nezaret etti. Kuşlarla ilgili ciltte ünlü ornitolog John Gould, Darwin’in topladığı örneklerde aslında 13 tür bulunduğunu ve hepsinin ispinoz olduğunu ilan etti. Ama grubun içinde farklı besinlere uyarlanmış farklı gaga şekline sahip kuşlar vardı.

darwin ispinoz

1 – Büyük yer ispinozunun; büyük odunsu tohumları kırmak için büyük, güçlü bir gagası vardır.
2 – Orta boylu yer ispinozu; daha küçük ve yumuşak tohumları kırmak için daha küçük gagalıdır.
3 – Küçük ağaç ispinozunun böcekleri yakalamak için kısa, keskin bir gagası vardır.
4 – Bülbül ispinozun küçük böcekleri deşmek ve delmek için ince bir gagası vardır.

Kendi maceralarının çok satan anlatımı The Voyage of the Beagle‘da Darwin şunları yazdı: “Küçük, yakın akraba tek bir kuş grubunda bu yapı çeşitliliğini ve geçişimini gören biri, başlangıçta bu takımadada bir kuş kıtlığından ötürü bir tür alınmış ve farklı amaçlar için değiştirilmiş olduğunu zannedebilir.” Bu, evrimle ilgili düşüncelerinin nereye doğru gittiğine ilişkin ilk berrak, aleni formülasyonlarından biriydi.

Türleri Karşılaştırmak

Darwin’in ispinozları, evrimle ilgili çalışmalarının tek nedeni değildi. Aslında Beagle yolculuğu boyunca, özellikle Galapagos’u ziyareti sarısında düşünceleri şekillenmişti. Gördüğü dev kaplumbağalardan, kaplumbağa kabuklarının adadan adaya küçük farklılıklar göstermesinden büyülendi. Alaycı kuş türlerinden de etkilendi. Onlar da adadan adaya değişmekteydi; ama aynı zamanda yalnızca kendi aralarında değil, Güney Amerika anakarasında yaşayan türlerle benzerlikleri de vardı.

Darwin çeşitli alaycı kuşların, bir şekilde anakaradan Pasifik’e geçmiş ortak bir atadan evrilmiş olabileceğini; sonra her kuş grubunun, her adadaki tikel çevreye ve bulunan yiyeceklere uyarlanarak evrildiğini öne sürdü. Dev kaplumbağalara, Falkland Adası tilkilerine ve diğer türlere ilişkin yaptığı gözlemler, bu ilk sonuçları desteklemekteydi. Ama Darwin dine aykırı bu tür düşüncelerin nereye varacağının farkındaydı: “Bu tür gerçekler, türün istikrarını zedelerdi.”

Yapbozun Diğer Parçaları

1831’de Güney Amerika’ya giderken Darwin, Charles Lyell’in Principles of Geology‘sinin birinci cildini okumuştu. Lyell, Cuvier’in katastorfizm tarihine ve fosil oluşumu teorisine karşı çıkıyordu. James Hutton’un öne sürdüğü jeolojik yenilenme düşüncelerini uyarlayıp, “üniformitaryanizm” [birörneklik] olarak bilinen bir teoriye dönüştürdü. Yeryüzü büyük zaman dilimleri içinde, bugün gerçekleşenlerle aynı dalga erozyonu ve volkanik kargaşa gibi süreçlerle oluşmakta, değişmekte ve yeniden oluşmaktaydı. Tanrı’nın feci müdahalelerine başvurmaya gerek yoktu.

Lyell’in düşünceleri Darwin’in keşif gezilerinde bulduğu ve şimdi “Lyell’in gözleriyle” baktığı fosilleri, kayaçları ve arazi oluşumlarını yorumlama şeklini dönüştürdü. Ne var ki, Güney Amerika’dayken Principles of Geology‘nin 2. cildi geldi. Bu ciltte Lyell, Lamarck’ın teorileri de dahil, bitkilerin ve hayvanların tedrici evrimine ilişkin düşünceleri reddetmekteydi. Türlerin çeşitliliğini ve dağılımını açıklamak için “Yaratılış merkezleri” kavramına başvurdu. Darwin bir jeolog olarak Lyell’e hayranlık duymasına rağmen, evrimin kanıtı olarak kakılan bu en son kavramı önemseyemezdi.

Yapbozun bir parçası da 1838’de, İngiliz demograf Thomas Robert Malthus’un 40 yıl önce yayınlanan An Essay on the Principle of Population‘ını Darwin okuyunca ortaya çıktı. Malthus’un açıklamasına göre insan nüfusu katlanarak artabilirdi; 25 yıllık bir kuşak sonra iki katına, bir sonraki kuşakta tekrar iki katına çıkma ve böyle sürüp girme potansiyeli vardı. Ama besin arzı aynı şekilde genişleyemezdi ve bunun sonucu, hayatta kalma mücadelesiydi. Malthus’un düşünceleri, Darwin’in evrim teorisinin ana esin kaynaklarından biriydi.

Sakin Yıllar

Beagle İngiltere’ye daha dönmeden önce bile, Darwin’in gönderdiği örneklerin yarattığı ilgi onu bir şöhret haline getirmişti. Döndükten sonra yolculuğa ilişkin bilimsel ve popüler anlatımları ününü arttırdı. Ne var ki, sağlığı bozuldu ve giderek geri çekildi.

1842’de Darwin, Kent’te sakin ve huzurlu Down House’a taşındı; orada evrim teorisini destekleyen kanıtları toplamaya devam etti. Dünyanın her tarafından bilim insanları ona örnek ve veri gönderdi. Bitkilerin ve hayvanların evcilleşmesini, özellikle güvercinlerde seçici yetiştirmenin ya da yapay seçiciliğin rolünü inceledi. 1855’te Kaya Güvercini (Columba livia) çeşitleri yetiştirmeye başladı ve bunlar, Türlerin Kökeni Üzerine‘nin ilk iki bölümünde göze çarpacaktı.

Güvercinler üzerinde çalışan Darwin, bireyler arasında varyasyonun çapını ve yerindeliğini anlamaya başladı. Bu tür farklılıklardan çevresel faktörlerin sorumlu olduğunu söyleyen makbul görüşü reddetti; farklılığın nedeninin, ebeveynlerden bir şekilde miras alınan varyasyonla birlikte, üreme olduğunda ısrar etti. Bunu Malthus’un düşüncelerine ekleyip doğal dünyaya uyguladı.

Çok daha sonra, otobiyografisinde Darwin, 1838’de Malthus’u ilk kez okuduğunda verdiği tepkiyi hatırlıyordu. “Varolma mücadelesini takdir etmeye hazır olduğum için… bu, koşullar altında elverişli çeşitlerin korunma, elverişsiz olanların yok olma eğiliminde olacakları derhal kafama dank etti. Bunun sonucu yeni türlerin oluşumu olacaktı… Sonunda çalışacağım bir teorim olmuştu.”

Değişmenin rolü hakkında daha fazla bilgi sahibi olan güvercin yetiştiricisi Darwin, 1856’da, seçimi insanların değil doğanın yaptığını düşünebildi. “Yapay seçilim” teriminden, “doğal seçilim”i türetti.

Harekete Geçme

18 Haziran 1858’de, Alfred Russel Wallace adlı genç bir İngiliz doğa bilimcinin kısa bir denemesi Darwin’in eline geçti. Wallace evrimin nasıl gerçekleştiğini aniden anlamasını sağlayan bir içgörü ışıltısını tarif edip, Darwin’in görüşünü soruyordu. Darwin, Wallace’ın içgörüsünün, 20 yıldan fazladır üzerinde çalıştığı düşüncelerin neredeyse aynısı olduğunu okuyunca sarsıldı.

Alfred Russel Wallace; Darwin gibi, kendi evrim teorisini önce Amazon Irmağı Havzasında ve daha sonra Malay Takımadaları’nda yürüttüğü kapsamlı alan çalışmaları ışığında geliştirdi.

Geç kalmaktan endişelenen Darwin, Charles Lyell’e danıştı. Darwin’in ve Wallace’ın tebliğlerinin 1 Temmuz 1858’de Londra’da The Linnaean Society’ye birlikte sunulması konusunda anlaştılar. Dinleyici tepkisi kibardı; dine hakaretle ilgili bir taşkınlık olmadı. Bundan cesaret alan Darwin kitabını bitirdi. 24 Kasım 1859’da yayınlanan Türlerin Kökeni Üzerine, yayınlandığı gün tükendi.

Darwin’in Teorisi

Darwin, türlerin değişmez olmadığını ifade eder. Türler değişir ya da evrilir ve bu değişimin ana mekanizması doğal seçilimdir. Süreç iki faktöre dayanır.

Birincisi; iklim değişiklikleriyle, besin arzıyla, rekabetle, yırtıcılarla ve hastalıklarla karşılaşınca hayatta kalabilenlerden daha fazla sayıda yavru doğar; bu durum bir varolma mücadelesine yol açar.

İkincisi; bir türün içinde yavrular arasında değişim vardır; bunlar bazen miniktir ama yine de vardır.

Evrim bakımından bu değişimler iki ölçütü karşılamalıdır.

Bir: Hayatta kalma mücadelesinde ve üreme üzerinde bir etkileri olmalıdır, yani üreme başarısına yardımcı olmalıdır.

İki: Kalıtım yoluyla kazanılmalıdırlar ya da aynı evrimsel avantajı sağlayacakları yavrulara aktarılmalıdırlar.

Darwin evrimi yavaş ve tedrici bir süreç olarak tarif eder. Bir organizma popülasyonu yeni bir çevreye uyum gösterince, atalarından farklı yeni bir tür olur. Bu arada o atalar aynı kalabilir, değişen çevrelerine karşılık evrilebilir ya da hayatta kalma mücadelesini kaybedip soyları tükenebilir.

Sonuç

Doğal seçilim yoluyla evrime ilişkin bu kadar ayrıntılı, mantıklı, kanıta dayalı açıklamayla karşılaşan pek çok bilim insanı, Darwin’in “en uygun olanın hayatta kalması” kavramını hemen kabul etti. Darwin’in kitabı, küçük bir cümle, “insanın kökenine ve tarihine ışık tutulacak” cümlesi dışında, evrimle bağlantılı olarak insanlardan söz etmemeye dikkat etti. Bununla birlikte, kiliseden itirazlar geldi ve insanların diğer hayvanlardan evrildiği iması, birçok kesimde alay konusu oldu.

Her zaman olduğu gibi ilgi odağı olmaktan sakınan Darwin, Down House’taki çalışmalarına gömülüp kaldı. Tartışmalar kızıştıkça, sayısız bilim insanı kalkıp onu savundu. Biyolog Thomas Henry Huxley teoriyi savunmada – ve insanın maymundan geldiğini öne sürmede – sözünü sakınmadı ve “Darwin’in Buldoğu (Darwin’s Bulldog)” olarak tanındı.

Bununla birlikte, kalıtımı gerçekleştiren mekanizma – neden ve nasıl bazı özelliklerin aktarıldığı, bazılarının aktarılmadığı konusu – bir sır olarak kaldı. Tesadüfen, Darwin kitabını yayınladığı sırada, Gregor Mendel adlı bir keşiş bezelyelerle deneyler yapıyordu. Kalıtımsal özellikler üzerine 1865’te açıklanan çalışmaları genetiğin temelini oluşturdu; ama 20. yüzyıla kadar, genetik alanında yeni keşiflerin evrim teorisiyle birleşip bir kalıtım mekanizması sunana kadar ana akım bilim tarafından göz ardı edildi. Darwin’in doğal seçilim ilkesi, süreci anlamada anahtar olmaya devam ediyor.

Charles Darwin Kimdir?

Charles Darwin

1809’da İngiltere’de Shrewsbury’de doğan Charles Darwin, aslında babasının izinde gidip tıp okumaya mahkumdu; ama çocukluğu böcek toplama gibi uğraşlarla geçti ve hekim olma eğilimi fazla olmadığı için, din adamı eğitimi aldı.

1831’de şanslı bir atama, HMS Beagle’ın dünya turuna görevli bilim insanı olarak katılmasını sağladı. Bu yolculuktan sonra Darwin bilimsel ilgi odağı oldu; dikkatli bir gözlemci, güvenilir bir deneyci ve yetenekli bir yazar olarak ün kazandı.

Deniz omurgasızları, özellikle 10 yıl boyunca incelediği midyeler ve mercan resiflerin oluşumu üzerine yazılar yazdı. Döllenme, orkideler, böcek yiyen bitkiler, bitkilerde hareket, evcil hayvanlarda ve bitkilerde değişme üzerine eserler de yazdı.

Ömrünün sonlarına doğru, insanın kökeniyle ilgilendi.

Önemli Eserleri:
1839 – The Voyage of the Beagle (Beagle Yolculuğu)
1859 – On the Origin of Species by Means of Natural Selection (Türlerin Kökeni)
1871 – The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex (İnsanın Türeyişi)

İnsan kültürleri binlerce yıl Yer’in yaşına kafa yordu. Modern bilimden önce tahmini hesaplar kanıtlara değil inançlara dayanmaktaydı. Ancak 17. yüzyılda Yer’in jeolojisine ilişkin artan bilgi, gezegenin yaşını belirleme araçlarını sağladı.

dünyanın yaşı kaçtır

Kitabı Mukaddes Tahminleri

Musevi-Hristiyan dünyada Yer’in yaşıyla ilgili düşünceler Eski Ahit’teki tasvirlere dayanmaktaydı. Ama bu metinler yalnızca ana hatlarıyla yaratılış hikayesini sundukları için, özellikle Adem ile Havva’nın ortaya çıkışını izleyen karmaşık soy kronolojileri konusunda, çok fazla yoruma tabi tutuldular.

Bu Kitabı Mukaddes hesaplarının en ünlüsü, bütün İrlanda’nın Protestan Başpiskoposu James Ussher’ın hesabıdır. 1654’te Ussher, Yer’in yaratılış tarihini MÖ 23 Ekim 4004 Pazar gününden önceki gece olarak saptar. Bu tarih, birçok Kitabı Mukaddes’te Eski Ahit kronolojisinin bir parçası olarak yer alınca, Hristiyan kültürde fiilen kutsallaştı.

Bilimsel Bir Yaklaşım

MS 10. yüzyılda İran’da bilginler, Yer’in yaşı sorununu daha ampirik ele almaya başladılar. Deneysel bilimin bir öncüsü olan El-Biruni’nin akıl yürütmesine göre, kuru karada deniz fosilleri bulunuyorsa, kara bir zamanlar denizin altında olmuş olmalı. Yer, uzun zamandır evriliyor olmalıydı. İranlı başka bir bilgin, İbn-i Sina, kaya tabakalarının üst üste bindiğini öne sürdü.

1687’de Isaac Newton soruna bilimsel bir yaklaşım önerdi. Yer erimiş demirden oluştuysa, o kadar büyük bir cismin soğumasının yaklaşık 50.000 yıl aldığını savundu. Bu rakamı, “akkor halde açık havaya bırakılan 2,5 cm çapında demir bir küre” için ölçülen soğuma zamanını ölçeklendirilerek elde etti. Newton, Yer’in oluşumuna ilişkin önceki anlayışlara bilimsel bir meydan okumanın kapısını açmıştı.

Newton’ı izleyen Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon, akkor halinde büyük bir demir topla deneyler yaptı ve Yer erimiş demirden oluştuysa, soğumasının 74.832 yıl alacağını gösterdi. Buffon, şahsen Yer’in çok daha yaşlı olması gerektiğini düşündü; çünkü deniz fosillerinin kalıntılarından tebeşir dağların oluşması için çok uzun zaman dilimlerine ihtiyaç vardı. Ama bu düşüncesini kanıtsız yayınlamak istemedi.

Kayaçların Sırrı

İskoçya’da, İskoç Aydınlanmasının önde gelen doğa filozoflarından biri olan James Hutton, Yer’in yaşı sorununa tamamen farklı bir yaklaşım benimsiyordu. Hutton jeolojik alan çalışmasının bir öncüsüydü ve 1785’te Edinburgh Kraliyet Derneğine savlarını kanıtlamak için alan çalışması kanıtlarını kullandı.

Hutton arazinin çıplaklaşma ve döküntülerinin denizde birikme süreçlerinin görünür sürekliliğinden etkilendi. Yine de bütün bu süreçler, beklenebileceği gibi, karasal yüzeyin kaybına yol açmadı. Olasılıkla, arkadaşı James Watt’ın yaptığı ünlü buhar motorunu düşünen Hutton, Yer’i, “bütün parçaları hareket eden maddi bir makine” olarak gördü; sürekli eski dünyanın kalıntılarından yeni bir dünya yeniden şekillenmekte ve yeniden dolaşıma girmekteydi.

Hutton, Yer-makine teorisini destekleyici kanıtları bulmadan formüle etti; ama 1787’de aradığı “uyumsuzlukları” – tortul kayaçların sürekliliğinde kopukluklar – buldu. Karaların çoğunun bir zamanlar deniz yatağı olduğunu; deniz tabanında tortu tabakaları oluştuğunu ve sıkıştığını gördü. Birçok yerde bu tabakalar yukarı doğru itilmişti, bu yüzden deniz seviyesinin üstündeydiler; çoğu kez çarpıktılar, bu yüzden yatay değildiler. Daha yaşlı katmanların kesik üst sınırlarından kayaç malzemenin, üstteki daha genç kayaçların tabanıyla birleştiğini fark etti.

Bu tür uyumsuzluklar Yer tarihinin birçok dönemi olduğunu göstermekteydi; bu sürede erozyon, taşınma ve kayaç döküntüsünün birikme ardışıklığı tekrarlanmış ve volkanik etkinlik kayaç tabakalarını hareket ettirmişti. Bugün bu, jeolojik döngü olarak biliniyor. Bu kanıttan yola çıkan Hutton, bütün kıtaların, aynı süreçlerle önceki kıtalardan kalan malzemeden oluştuğunu ve bu süreçlerin bugün hala işlediğini ilan etti. “Bu yüzden, şimdiki bu araştırmanın sonucu şudur: Bir başlangıç izi – bir son ihtimali – görmüyoruz” diye yazdı.

Hutton’un “derin zaman”la ilgili düşüncelerinin popülerleşmesinin nedeni, Hutton’un gözlemlerini resimli bir kitapta yayımlayan İskoç bilim insanı John Playfair ve Hutton’un düşüncelerini üniformitaryanizm denilen bir sisteme çeviren İngiliz jeolog Charles Lyell’di. Bu sisteme göre, doğa yasaları hep aynıydı ve bu nedenle, geçmişin ipuçları şimdiki zamanda yatar. Ne var ki, Hutton’un gezegenin eskiliğiyle ilgili içgörüleri jeologlara doğru gibi geldiği halde, gezegenin tam olarak kaç yaşında olduğunu belirlemenin doyurucu bir yöntemi hala yoktu.

Deneysel Bir Yaklaşım

18. yüzyılın sonundan itibaren bilim insanları, Yer kabuğunun ardışık tortul katmanlardan oluştuğunu kabul etmekteydi. Bu katmanların jeolojik haritalarının çıkarılması, çok kalın olduklarını ve birçoğunun, birikme ortamlarında yaşamış organizmaların fosil kalıntılarını içerdiğini açığa çıkardı. 1850’lere gelindiğinde, jeolojik katman sütunu (stratigrafik sütun olarak de bilinir), sekiz tane adlandırılmış katman ve fosil sistemine az çok bölünmüştü; bu sistemlerin her biri, bir jeolojik zaman dilimini temsil etmekteydi.

Jeologlar, 25-112 km kalınlığında olduğu hesaplanan katmanların toplam kalınlığından etkilendiler. Bu tür katmanları oluşturan kayaç malzemenin aşınma ve birikme süreçlerinin çok yavaş olduğunu – 100 yılda birkaç santimetre olduğu hesaplandı – gözlemlemişlerdi.

1858’de Charles Darwin, Güney İngiltere’de Kretase-Tersiyer yok oluşu dönemi kayaçlarının erozyonu kesmesinin 300 milyon yıl aldığını hesaplayınca, tartışmaya biraz hesapsız bir dalış yaptı. 1860’ta Oxford Üniversitesinde jeolog olan John Phillips, Yer’in yaklaşık 96 milyon yaşında olduğunu hesapladı.

Ama 1862’de, önde gelen İskoç fizikçi William Thomson (Lord Kelvin), bu tür jeolojik hesaplamalara bilimsel değil diye burun kıvırdı. Kelvin katı bir ampiristti ve Güneş’in yaşıyla sınırlı olduğunu düşündüğü Yer’in doğru yaşını belirlemek için fiziği kullanabileceğini öne sürdü. Yer’in kayaçlarına, erime noktalarına ve iletkenliklerine ilişkin bilgi, Buffon’un zamanından bu yana epeyce gelişmişti. Kelvin Yer’in başlangıç sıcaklığını 3900°C olarak aldı ve yüzeyden aşağı doğru gittikçe sıcaklığın arttığına – her 15 metrede yaklaşık 0,5°C – ilişkin gözlemi kullandı. Buradan Kelvin, Yer’in soğuyup şimdiki durumuna gelmesinin 98 milyon yıl aldığını hesapladı; daha sonra bunu 40 milyon yıla indirdi.

Radyoaktif Bir Saat

Kelvin o kadar itibarlıydı ki, ölçümü pek çok bilim insanı tarafından kabul edildi. Ama jeologlar 40 milyon yılın, gözlemlenen jeolojik süreçler, biriken çökeller ve tarih için yeterince uzun olmadığını hissettiler. Ama Kelvin’e karşı koyacak bilimsel bir yöntemleri yoktu.

1890’larda Yer’in bazı minerallerinde ve kayaçlarında doğal olarak oluşan radyoaktif elementlerin keşfi, Kelvin ile jeologlar arasındaki kilitlenmeyi çözecek anahtarı sağladı; çünkü atomların bozunma hızı güvenilir bir zaman ölçerdir. 1903’te Ernest Rutherford radyoaktif bozunum hızını kestirdi ve radyoaktivitenin, onu içeren mineralleri ve kayaçları tarihlemek için bir “saat” olarak kullanılabileceğini öne sürdü.

1905’te Rutherford; Connecticut’ta, Glastonbury’de bir mineralin ilk radyometrik oluşum tarihlerini elde etti: 497-500 milyon yıl. Bunların minimum tarihler olduğu uyarısında bulundu. 1907’de Amerikalı radyokimyacı Bertram Boltwood, Rutherford’un tekniğini geliştirip, bilinen bir jeolojik bağlamı olan kayaçlarda minerallerin ilk radyometrik tarihlerini çıkardı. Bunların arasında, Sri Lanka’dan 2,2 milyar yaşında bir kayaç da vardı. 1946’ya gelindiğinde İngiliz jeolog Arthur Holmes, Grönland’da kurşun içeren kayaçlarda izotop ölçümleri yapmış ve 3,015 milyar yıllık bir yaş elde etmişti. Bu, Yer’in ilk güvenilir minimum yaşlarından biriydi. Sonra Holmes, kurşunun türediği uranyumun yaşını hesaplamaya geçti ve 4,46 milyar yıllık bir tarih elde etti; ama bunun, Yer’in oluştuğu gaz bulutunun yaşı olması gerektiğini düşündü.

Nihayet 1953’te Amerikalı jeokimyacı Clair Cameron Patterson Yer’in oluşumu için, ilk genel kabul gören 4,55 milyar yıllık radyometrik yaşı elde etti. Yer’in başlangıcından kalan bilinen bir mineral ya da kayaç yoktur; ama birçok göktaşının, Güneş Sistemindeki benzer olaylardan kaynaklandığı düşünülür. Patterson, Canyon Diablo göktaşındaki kurşunlu minerallerin radyometrik tarihini 4,51 milyar yıl olarak hesapladı. Yer’in kabuğundaki granit ve bazalt kor kayaçların 4,56 milyar yıllık radyometrik yaşıyla karşılaştırarak, tarih benzerliğinin Yer’in oluşma yaşının işareti olduğu sonucuna vardı. 1956’ya gelindiğinde, 4,55 milyar yıllık tarihin doğruluğuna güvenini arttıran başka ölçümler de yapmıştı. Bugün bilim insanlarının kabul ettiği rakam budur.

James Hutton Kimdir?

1726’da Edinburgh’ta saygın bir tüccarın oğlu olarak doğan James Hutton, Edinburgh Üniversitesinde insan bilimleri okudu. Kimya ve ardından tıbba merak sardı; ama doktorluk yapmadı. Onun yerine, İngiltere’de East Anglia’da kullanılan yeni tarım tekniklerini inceledi; çıkarılan toprak ve kayaçlar, jeolojiye ilgi duymasına yol açtı. Bu onu, İngiltere’de ve İskoçya’da alan deneyleri yapmaya götürdü.

James Hutton

1768’de Edinburgh’a dönen Hutton, mühendis James Watt ve ahlak felsefecisi Adam Smith’in de aralarında bulunduğu İskoç Aydınlanmasının önemli şahsiyetleriyle tanıştı. Sonraki 20 yıl boyunca Hutton, Yer’in yaşına ilişkin ünlü teorisini geliştirdi ve arkadaşlarıyla tartıştıktan sonra 1788’de uzun bir özet ve 1795’te çok daha uzun bir kitap olarak yayımladı. 1797’de öldü.

Önemli Eserleri:

1795 – Theory of the Earth with Proofs and Illustrations (Yer Kuramı, kanıtlar ve çizimler ile)

Dünyanın Yaşı Hakkında Tarihsel Gelişmeler

10. yüzyıl – El-Biruni fosil kanıtları kullanarak karanın bir zamanlar denizin altında olması gerektiğini savunur.

1687 – Isaac Newton; Yer’in yaşının bilimsel olarak hesaplanabilir olduğunu savunur.

1779 – Comte de Buffon’un deneyleri, Yer’in yaşını 74.832 yıl olarak gösterir.

1860 – John Phillips; Yer’in yaşının 96 milyon yıl olduğunu hesaplar.

1862 – Lord Kelvin; Yer’in soğumasının 20-400 milyon yıl aldığını hesaplar, daha sonra 20-40 milyonda karar kılar.

1905 – Ernest Rutherford; radyoaktiviteyi kullanarak bir minerali tarihler.

1953 – Clair Patterson; Yer’in yaşını 4,55 milyar yıl olarak saptar.

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.

Bütün kuvvetlerin ve maddenin temelinde yatan birliği keşfetme arayışı, bilimin kendisi kadar eskidir; ama ilk büyük atılım 1820’de, Danimarkalı filozof Hans Christian Orsted manyetizma ile elektrik arasında bir bağlantı bulunca geldi. Bu bağlantıyı onun aklına, 1801’de tanıştığı Alman kimyacı ve fizikçi Johann Wilhelm Ritter getirmişti. Doğada birlik olduğunu söyleyen filozof Immanuel Kant’ın düşüncesinden de etkilenen Orsted, bu olasılığı ciddiyetle araştırmaya koyuldu.

Hans Christian Orsted

Tesadüfen Keşif

Kopenhag Üniversitesinde ders veren Orsted, bir Volta pilindeki (Alessandro Volta’nın 1800’de icat ettiği batarya) elektrik akımının bir teli ısıtıp akkor hale getirebildiğini öğrencilerine göstermek istedi. Telin yakınında duran bir pusula ibresinin, elektrik akımının açıldığı her seferinde hareket ettiğini fark etti. Bu, elektrik ile manyetizma arasındaki bağlantının ilk kanıtıydı.

Daha sonra yaptığı çalışmalar onu, elektrik akımının telin içinden akarken etrafında dairesel bir manyetik alan yarattığına inandırdı. Orsted’in keşfi, Avrupa’nın her tarafında bilim insanlarını elektromanyetizmayı araştırmaya teşvik etti. O yılın sonuna doğru Fransız fizikçi Andre Marie Ampere bu yeni bulgu için matematiksel bir teori formüle etti ve 1821’de Michael Faraday, elektromanyetik kuvvetin elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirebildiğini gösterdi.

Andre Marie Ampere

Elektriğin Etkileri Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1600 – William Gilbert elektrik ve manyetizma konusunda ilk bilimsel deneyleri gerçekleştirir.

1800 – Alessandro Volta ilk elektrik pilini yaratır.

1820 – Andre Marie Ampere matematiksel bir elektromanyetizma teorisi geliştirir.

1821 – Michael Faraday ilk elektrik motorunu yaratarak elektromanyetik dönmeyi pratik olarak gösterir.

1831 – Faraday ve ABD’li bilim insanı Joseph Henry birbirinden bağımsız olarak elektromanyetik indüksiyonu keşfeder.

1864 – James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgaları – ışık dalgaları da dahil – tarif etmek için bir denklem kümesi formüle eder.

18. yüzyılın sonuna gelindiğinde fosillerin, bir zamanlar yaşayan ve etraflarındaki çökelti katılaşıp kayaçlaşınca taşlaşan organizmaların kalıntıları olduğu genel olarak kabul edilmekteydi. Hem fosiller hem canlı organizmalar, İsveçli taksonomist Carl Linnaeus gibi doğa bilimciler tarafından ilk kez bir tür, cins ve familya hiyerarşisi şeklinde sınıflandırıldı. Bununla birlikte, fosil kalıntılar hala çevresel ve biyolojik bağlamlarından yalıtık görülüyorlardı.

Paleontoloji

19. yüzyılın başında yaşayan hayvanların kemiklerine benzemeyen fosilleşmiş büyük kemiklerin bulunması, birçok yeni soruyu gündeme getirdi. Sınıflandırma sistemlerinde nereye uygun düşüyorlardı ve soyları ne zaman tükenmişti? Batı dünyasının Musevi-Hristiyan kültüründe iyiliksever bir Tanrının, kendi yaratıklarından birinin yok olmasına izin vereceği düşünülüyordu.

Fosil

Fosiller bitki ve hayvanların korunmuş kalıntılarıdır.
– Bugün artık var olmayan büyük hayvanların fosilleri bulundu.
– Geçmişte Yeryüzünde çok farklı hayvanlar yaşadı.

Dinozor Fosili

Bu büyük ve farklı fosil kalıntıların ilk örnekleri, Güney İngiltere kıyısında Lyme Regis civarında fosil toplayıcı Mary Anning ve ailesi tarafından bulundu. Burada Jura dönemine ait kireçtaşı ve kiltaşı tabakaları görülür; denizin aşındırdığı kayalıklarda, eski deniz organizmalarının bol miktarda kalıntıları ortaya çıkar. 1811’de Joseph Anning, 1.2 metre uzunluğunda bir kafatası buldu; tuhaf ölçüde uzun ve dişli bir gagası vardı. Kız kardeşi Mary iskeletin geri kalan kısımlarını buldu ve kalıntıları 23 pounda (37$) sattılar. Londra’da sergilenen bu kalıntı, soyu tükenmiş bir “uçurum ucubesi”nin ilk eksiksiz iskeletiydi ve epeyce ilgi çekti. Soyu tükenmiş bir deniz sürüngeni olarak tanımlandı ve “balık-kertenkele” anlamına gelen ihtiyozor (ichthyosaur) adı verildi.

Fosil Bilimi

Anning ailesi daha sora daha fazla ihtiyozorun yanı sıra, başka bir deniz sürüngeni olan plesiyozor’un (plesiosauria) ilk eksiksiz örneğini, uçan bir sürüngenin ilk İngiliz örneğini, yeni fosil balıklar ve kabuklu deniz hayvanları buldu. Bulunan balıklar arasında mürekkep torbası korunmuş ve belemnitidler (belemnitida) olarak bilinen kafadanbacaklılar da vardı. Ailenin, özellikle Mary’nin fosil avlama yeteneği vardı. Mary yoksul olmasına rağmen okur-yazardı ve kendi kendine jeoloji ve anatomi öğrendi; bu da onu çok daha üretken fosil avcısı yaptı. 1824’te Lady Harriet Sylvester’ın dediği gibi, Mary Anning “bilime o kadar aşina ki, bulduğu her kemiğin hangi kabileye ait olduğunu anınında bilir.” Birçok fosul türünde, özellikle koprolit (fosilleşmiş dışkı) konusunda otorite haline geldi.

Deniz Kabukluları

Eski Dorset’te Anning’in fosillerinin açığa çıkardığı yaşamın resmi, şimdi soyları tükenmiş çok çeşitli hayvanların yaşadığı tropik kıyılardan birinin tasviriydi. 1854’te Anning’in fosilleri, heykeltıraş Benjamin Waterhouse Hawkins ve paleontolog Richard Owen’ın Londra Crystal Palace için yaptığı ilk gerçek boyutta ihtiyozor canlandırmasına model oldu. “Dinozor” sözcüğünü Owen uydurdu; ama Jura dönemindeki yaşamın zenginliğini ilk kez Anning gösterdi.

1830’da Henry De la Beche, Anning’in fosil keşiflerini temel alarak Dorset civanda Jura dönemi denizlerindeki yaşamı bu şekilde canlandırdı:

Jura Devri

Mary Anning Kimdir?

Mary Anning

Kendi kendini yetiştiren fosil toplayıcı Mary Anning yaşamıyla ilgili birçok biyografi ve roman yazıldı. Kıyı köyü Lyme Regis’te yaşayan yoksul bir ailenin doğan 10 çocuğundan hayatta kalan iki çocuğundan biriydi. Aile, sayılan giderek artan turistlere fosil satarak kıt kanat geçiniyordu. Ama Mary en önemli fosili bulup sattı – 201-145 milyon yıl önce yaşamış Jura dönemi sürüngenlerin fosileri.

Mary Anning Kimdir

Cinsiyeti, aşağı toplumsal konumu ve dinsel ortodoksluktan uzak oluşu nedeniyle, yaşadığı dönemde çalışmaları fazla resmi kabul görmedi ve bir mektupta şunları söyledi: “Dünya beni nezaketsizce kullandı, korkarım beni herkesten kuşkulanır duruma getirdi.” Bununla birlikte, jeoloji çevrelerinde ve onun uzmanlığından yararlanmak isteyen bilim insanları arasında tanındı. Sağlığı bozulunca Anning’e, bilime katkılarından ötürü yılık 25 poundluk (40$) küçük bir emekli maaşı bağlandı. 47 yaşında göğüs kanserinden öldü.

Paleontoloji Konusunda Tarihsel Gelişmeler

11. yüzyıl – İranlı bilgin İbn-i Sina, kayaçların fosil oluşmasına yol açan taşlaşmış akışkandan oluşmuş olabileceğini öne sürer.

1753 – Carl Linnaeus, kendi biyolojik sınıflandırma sistemine fossileri dahil eder.

1830 – İngiliz ressam Henry De la Beche “derin zaman”a ait bir sehnenin ilk paleo-canlanrdırmalarından bırini yapar.

1854 – Richard Owen ve Benjamin Waterhouse Hawkins soyu tükenmiş bitki ve hayvanların ilk gerçek boyutta canlandırmalarını yapar.

20. yüzyıl – Radyometrik tarihleme tekniklerinin gelişmesi, bilim insanlarının fosilleri içinde oluştukları kayaç tabakalarına göre tarihlendirmelerine olarak verir.

18. yüzyılın sonuna doğru bilim insanları dünyanın bir dizi temel maddeden ya da kimyasal elementten oluştuğunu anlamaya başlamıştı. Ama hiç kimse bir elementin ne olduğundan emin değildi. İngiliz meteorolog John Dalton hava durumuna ilişkin incelemelerinde, her elementin kendine özgü benzersiz, özdeş atomlardan oluştuğunu ve bir elementi ayırt eden ve tanımlayan şeyin bu özel atom olduğunu gördü. Dalton kimyanın temelini attı. Atom düşüncesinin tarihi eski Yunanistan’a kadar geri gider; ama hep bütün atomların özdeş oldukları varsayılmıştı. Dalton’ın farkı, her elementin farklı atomlardan oluştuğunu anlamış olmasıydı. O zaman bilinen elementleri – hidrojen, oksijen ve nitrojen dahil – oluşturan atomları “katı, tek parça halinde, sert, içine girilmez, hareketli parçacıklar” olarak tarif etti.

Dalton Atom Modeli 2

Elementler birbirleriyle birleşip sabit oranlı bileşikler oluşturur.
– Bu sabit oranlar her bir elementin atomlarının göreli ağırlığına bağlı olmalıdır.
– Bu nedenle bir elementin atom ağırlığı, bir bileşiğe giren her elementin ağırlığından hesaplanabilir.
Elementler tablosu nihai parçacıkların ağırlığını temel alır.

Dalton’ın düşünceleri, havanın su emme miktarını hava basıncının nasıl belirlediğini araştırırken ortaya çıktı. Havanın farklı gazların bir karışımı olduğuna inanmaya başladı. Deney yaparken, verili miktarda saf oksijenin aynı miktarda saf nitrojenden daha az su buharı tuttuğunu gözlemledi ve bundan, oksijen atomlarının nitrojen atomlarından daha büyük ve daha ağır olduğu sonucunu çıkardı.

Dalton Atom Modeli

Ağırlık Önemlidir

Dalton farklı elementlerin atomlarının ağırlıklarına göre ayırt edilebileceğini anladı. İki ya da daha fazla elementin atomlarının ya da “nihai parçacıklarının” birleşip çok basit oranlı bileşikler oluşturduklarını gördü ve bu şekilde, bir bileşiğe giren her elementin ağırlığıyla her atomun ağırlığını çıkarabilirdi. Çok hızlı bir biçimde o zaman bilinen her elementin atom ağırlığını ortaya çıkardı.

Atom Modelleri Nedir Özellikleri Nelerdir.

Dalton’a göre hidrojen en hafif gazdı, bu nedenle onun atom ağırlığını 1 olarak belirledi. Suda hidrojenle birleşen oksijenin ağırlığından ötürü, oksijenin atom ağırlığını 7 olarak belirledi. Ne var ki, Dalton’un yönteminde bir kusur vardı; çünkü aynı elementin atomlarının birleşebileceğini fark etmedi. Bir atom bileşiğinde – bir molekülde – her elementten yalnızca bir atom olduğunu varsaydı. Ama Dalton’un çalışması bilim insanlarını doğru yola sokmuştu ve on yıl içinde İtalyan fizikçi Amedeo Avogadro bir moleküler oran sistemi geliştirip, atom ağırlıklarını doğru bir biçimde hesapladı. Yine de Dalton’un teorisinin temel düşüncesinin – her elementin kendine özgür benzersiz büyüklükte atomları olduğu düşüncesi – doğru olduğu anlaşıldı.

Dalton’nun tablosu farklı elementlerin simgelerini ve atom ağırlıklarını gösterir. Dalton, meteoroloji üzerinden, hava ve su parçacıklarının neden birbirine karışabildiğini kendine sorarak atom teorisine ulaştı.

John Dalton Kimdir?

İngiltere’de Lake District’te 1766’da Quaker bir ailede doğan John Dalton, 15 yaşından itibaren düzenli hava durumu gözlemleri yaptı. Bunlar birçok önemli içgörü edinmesini sağladı (atmosfer neminin hava soğuyunca yağmura dönüştüğünü görmesi gibi). Dalton meteorolojik araştırmaları dışında, kardeşiyle paylaştıkları bir durumdan da büyülendi: renk körlüğü. Bu konuyla ilgili bilimsel tebliği, 1817’de başkanlığına seçildiği Manchester Edebiyat ve Felsefe Derneğine kabul edilmesini sağladı. Bu dernek için, atom teorisiyle ilgili olanlar da dahil yüzlerce bilimsel yazı yazdı. Atom teorisi hızla kabul gördü ve Dalton sağlığında bir şöhret oldu. 1844’te Manchester’da cenaze törenine 40.000’den fazla kişi katıldı.

John Dalton

Önemli Eserleri:
1805 – Experimental Enquiry into the Proportion of the Several Gases or Elastic Fluids, Constituting the Atmosphere (Atmosferi Oluşturan Çeşitli Gazların ya da Elastik Sıvıların Oranları Üzerine Deneysel İnceleme)
1808 – 1827 – New System of Chemical Philosophy (Yeni Kimya Felsefesi Sistemi)

Atom Modelleri

Elementler Hakkında Tarihsel Gelişmeler

MS yaklaşık 400 – Demokritos, dünyanın bölünmez parçacıklardan oluştuğunu öne sürer.

MS 8. yüzyıl – İranlı bilgin Cabir bin Hayyan elementleri metal olanlar ve olmayanlar şeklinde sınıflandırır.

1794 – Joseph Proust; bileşiklerin, her zaman aynı oranda birleşen elementlerden oluştuğunu gösterir.

1811 – Amedeo Avogadro, eşit miktarda farklı gazın eşit sayıda molekül içerdiğini gösterir.

1869 – Dimitri Mendeleyev, elementleri atom ağırlıklarına göre sergileyen bir periyodik tablo çizer.

1897 – Joseph John Thomson elektronu keşfederek, olası en küçük parçacığın atom olmadığını gösterir.

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.

1781’de Alman bilim adamı William Herschel, başlangıçta bir kuyrukluyıldız olduğunu düşünmesine rağmen, ilkçağlardan beri görülen ilk yeni gezegeni saptadı. Onun keşfi, Newton yasalarına dayanan kestirimlerin bir sonucu olarak başka bir gezegenin keşfine de yol açtı. 18. yüzyılın sonuna gelindiğinde astronomi aletleri önemli ölçüde ilerlemişti – özellikle ışık toplamak için mercek yerine ayna kullanarak, o sırada merceklerle bağlantılı birçok sorundan kurtulan yansıtmalı teleskopların yapılmasıyla. Bu, ilk büyük astronomik incelemeler çağıydı; astronomlar gökyüzünü tarıyor ve bir dizi “uydu olmayan” nesne – şekilsiz gaz bulutlarına ya da yoğun ışık toplarına benzeyen yıldız salkımları ve bulutsular – saptıyorlardı. Kız kardeşi Caroline’den yardım alan Herschel sistematik olarak gökyüzüyle ilgilendi; beklenmedik sayıda ikili ve çoklu yıldız gibi tuhaflıkları kaydetti. Hatta farklı yönlerde saydığı yıldızların sayısına dayanarak Samanyolu galaksisinin bir haritasını çıkarmaya bile kalkıştı.

William Herschel 40 fit
1780’lerde Herschel ayna çapı 1,2 metre ve odak uzunluğu 12 metre olan kendi “40-foot” teleskopunu yaptı. 50 yıl boyunca dünyanın en büyük teleskopu olarak kaldı.

13 Mart 1781’de Herschel Gemini takımyıldızını tararken, bir kuyrukluyıldız olabileceğinden şüphelendiği soluk yeşil bir disk fark etti. Birkaç gece sonra tekrar ona döndü ve hareket etmiş olduğunu gördü; bu durum, bir yıldız olmadığını doğruladı. Herschel’in keşfine bakan Nevil Maskelyne yeni nesnenin bir kuyruklu yıldız olamayacak kadar yavaş hareket ettiğini ve aslında uzak bir yörüngede bir gezegen olabileceğini anladı. İsveçli-Rus Anders Johan Lexell ve Alman Johann Elert Bode, birbirlerinden bağımsız olarak, Herschel’in keşfinin yörüngesini hesaplayıp, kabaca Satürn’ün iki katı kadar uzakta bir gezegen olduğunu doğruladılar. Bode, Satürn’ün mitolojik babası, eski Yunan gök tanrısı Uranüs’ün adını vermeyi önerdi.

gezegenler

Düzensiz Yörünge

1821’de Fransız astronom Alexis Bouvard, Uranüs’ün yörüngesini Newton yasalarına göre olması gerektiği gibi tarif eden ayrıntılı bir cetvel yayımladı. Ne var ki, gezegenle ilgili yaptığı gözlemler cetvelin öngördükleriyle önemli tutarsızlıklar olduğunu gösterdi. Yörüngesindeki düzensizlikler, daha uzak sekizinci bir gezegenin kütleçekimini göstermekteydi. 1845’te iki astronom, Fransız Urbain Le Verrier ve John Couch Adams birbirinden bağımsız olarak, sekizinci gezegenin gökteki yerini hesaplamak için Bouvard’ın verilerini kullanıyorlardı. Teleskoplar öngörülen alana ayarlandı ve 23 Eylül 1846’da, Le Verrier’in öngördüğü yerin yalnızca bir derece ötesinde Neptün keşfedildi. Varlığı Bouvard’ın teorisini doğruladı ve Newton yasalarının evrenselliğinin güçlü bir kanıtı oldu.

evren

William Herschel Kimdir?

Almanya’da, Hanover’de doğan Frederick William Herschel 19 yaşında müzik alanında kariyer yapmak için Britanya’ya göç etti. Armoni ve matematik çalışmaları, optiğe ve astronomiye ilgi duymasına yol açtı ve kendi teleskoplarını yapmaya koyuldu.

William Herschel

Herschel Uranüs’ü keşfettikten sonra, Satürn’ün iki uydusu ile Uranüs’ün en büyük iki uydusunu keşfetti. Güneş Sisteminin galaksinin geri kalanına göre hareket halinde olduğunu da kanıtladı. 1800’de Güneş’i incelerken yeni bir ışıma biçimini keşfetti. Güneş ışığının farklı renklerinin sıcaklığını ölçmek için bir prizma ile bir termometre kullanarak bir deney yaptı ve görünür kırmızı ışığın ötesindeki bölgede sıcaklığın yükselmeye devam ettiğini bulguladı. Güneş’in bizim bugün kızılötesi dediğimiz, onun o zaman “ısıtıcı ışın” dediği görünmez bir ışık biçimi yaydığı sonucuna vardı.

Önemli Eserleri

1781 – Account of a Comet
1786 – Catalogue of 1000 New Nebulae and Clusters of Stars

samanyolu

Yeni Gezegenlerin Keşfi Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1600’lerin başı – Mercekli teleskop icat edilir, ama aynalı teleskop Isaac Newton ve diğerleri taralından 1660’1ara kadar geliştirilmez.

1774 – Fransız gözlemci Charles Messier kendi astronomi ölçümlerini yayımlar ve Herschel’in kendi ölçümleri üzerinde çalışmaya başlamasını sağlar.

1846 – Uranüs’ün yörüngesinde açıklanamayan değişiklikler, Fransız matematikçi Urbain Le Verrier’in sekizinci bir gezegenin – Neptün – varlığını ve konumunu öngörmesine yol açar.

1930 – ABD’li astronom Clyde Tombaugh, başlangıçta dokuzuncu gezegen kabul edilen, ama şimdi küçük buz dünyalarından oluşan Kuiper Kuşağı’nın en parlak üyesi olarak görülen Plüton’u keşfeder.

1754’te Joseph Black, bizim şimdi karbondioksit (CO2) dediğimiz şeyi “sabit hava” olarak tarif etmişti. Bir gazı saptayan ilk bilim insanı olmanın yanı sıra, çeşitli “hava” türlerinin, yani gazların varlığını da gösterdi.

On iki yıl sonra Henry Cavendish adlı İngiliz bilim insanı, çinko, demir ve kalay gibi metallerin “asitlerdeki çözeltiyle yanar hava ürettiklerini” Londra’da Kraliyet Derneğine bildirdi. Bu yeni gaza, sıradan ya da “sabit hava” dan farklı olarak kolay yandığı için “yanar hava” dedi. Bugün biz ona hidrojen (H2) diyoruz. Bu, saptanan ikinci gaz ve yalıtılan ilk gaz elementti. Cavendish, çinko-asit karışımının tepkime sırasındaki ağırlık kaybını ölçerek ve çıkan bütün gazları bir torbada toplayıp tartarak – önce gazla dolu sonra boş – bir gaz örneğinin ağırlığını ölçmeye koyuldu. Gazın hacmini bildiği için yoğunluğunu hesaplayabilirdi. Yanar havanın, sıradan havadan 11 kat daha az yoğun olduğunu buldu.

Henry Cavendish deneyleri

Düşük yoğunluklu gazın keşfi, havadan daha hafif olan uçan balonlara yol açtı. 1763’te Fransa’da mucit Jacques Charles ilk hidrojen balonunu uçurdu ve iki haftadan daha kısa bir süre sonra Montgolfier Kardeşler ilk insanlı sıcak-hava balonunu uçurdu.

hidrojen balonu
İlk hidrojen balonunun esin kaynağı Cavendish’ti ve büyük bir kalabalık tarafından alkışlandı. Günümüzde patlayıcı hidrojen yerine helyum kullanır.

Patlayıcı Keşifler

Cavendish kendi gazının ölçülmüş örnekleri ile bilinen hacimlerde havayı şişelerde karıştırdı ve şişelerin kapakların açıp, yakılmış kağıt parçalarıyla karışımları tutuşturdu. Bir birim hidrojen ile dokuz birim hava karışımında yavaş, sakin bir yanma olduğunu; hidrojen miktarının artmasıyla birlikte karışımın artan bir şiddetle patladığını; ama %100 hidrojenin tutuşmadığını gördü. Simyadan kalan ve yanma sırasında ateş benzeri bir elementin (“filojiston”) serbest kaldığını ifade eden köhne bir fikir, Cavendish’in düşüncesini sakatlamaktaydı. Bununla birlikte, deneylerinde ve raporlarında titizdi: “Öyle görünüyor ki, 423 ölçü yanar hava 1000 ölçü sıradan havayı filojistonlaştırmaya neredeyse yeter; patlamadan sonra kalan havanın miktarı, kullanılan sıradan havanın beşte dördünden biraz fazladır. Yanar havanın neredeyse tamamı ile sıradan havanın yaklaşık beşte birinin… yoğunlaşıp camı sıvayan çiğe dönüştüğü… sonucuna varabiliriz.”

Suyu Tanımlamak

Cavendish “filojistonlaştırma” terimini kullanmasına rağmen, çıkan tek yeni malzemenin su olduğunu kanıtlamayı başardı ve iki ölçek yanar havanın bir ölçek oksijenle birleştiği sonucunu çıkardı. Başka bir deyişle, suyun bileşimin H2O olduğunu gösterdi. Bulgularını Joseph Priestley’e bildirmesine rağmen, Cavendish sonuçları yayınlama konusunda o kadar çekingendi ki, arkadaşı İskoç mühendis James Watt 1763’te formülü ilan eden ilk kişi oldu. Bilime birçok katkısı arasında Cavendish havanın bileşimini de “dört parça filojistonlaşmış havayla (nitrojen) karıştırılmış bir parça filojistonsuzlaşmış hava (oksijen)” olarak hesapladı. Bu iki gazın Yer atmosferinin %99’unu oluşturduğunu bugün biliyoruz.

gazlar

Henry Cavendish Kimdir?

18. yüzyıl kimyasının ve fiziğinin en garip ve en parlak öncülerinden biri olan Hanry Cavendish 1731’de Fransa Nice’de doğdu. Her iki dedesi de düktü ve çok zengindi. Cambridge Üniversitesinde okuduktan sonra, Londra’daki evinde tek başına yaşadı ve çalıştı. Çok az konuşan ve kadınlardan utanan bir kişiydi; hizmetçilerine not bırakarak yemek siparişlerini verdiği söyleniyordu.

Henry Cavendish

Cavendish yaklaşık 40 yıl boyunca Kraliyet Derneğinin toplantılarına katıldı ve Royal Institution’da Humphry Davy’e yardım etti. Kimya ve elektrik alanında önemli özgün araştırmalar yaptı, ısının doğasını doğru bir biçimde tarif etti ve Yer’in yoğunluğunu ölçtü ya da halkın dediği şekliyle, “dünyayı tarttı“. 1810’da öldü. 1874’te Cambridge Üniversitesi, yeni fizik laboratuvarına onun adını verdi.

1661 – Robert Boyle bir element tanımlayıp, modern kimyanın temellerini atar.

1754 – Joseph Black, “sabit hava” dediği bir gazı, karbondioksiti saptar.

1772-75 – Joseph Priestley ve (ondan bağımsız) İsveçli Carl Wilhelm Scheele oksijeni yalıtır; onları gaza adını veren Antoine Lavoisier izler. Priestley de nitrik oksidi, azot oksidi ve hidrojen kloridi keşfeder, oksijen soluma ve gazoz yapma deneyleri gerçekleştirir.

1799 – Humphry Davy, azot oksidin ameliyatta bir anestetik olarak yararlı olabildiğini öne sürer.

1844 – Amerikalı dişçi Horace Wells anestezi için ilk kez azot oksit kullanır.