Yaklaşık üç yüzyıl boyunca insanlığın zamanı takip etmesinin en doğru yolu sarkaçlı saatlerdi. 17. yüzyıldaki ilk gelişiminden 1920’lerde kuvars saatlerin icadına kadar, sarkaçlı saatler insanların programlarını evrensel olarak kabul edilen bir standarda göre düzenlemelerine olanak sağladı. Ancak 1656 yılında Hollanda’da Christiaan Huygens tarafından icat edilen ilk sarkaçlı saat Amerika’ya getirildiğinde tuhaf bir şey oldu.
Avrupa’da sorunsuz çalışan saat, Amerika’da kısa süre içinde doğru çalışmamaya başladı. Bunun elbette bir nedeni vardı ve aslında olan biten fiziğine dair anlayışımızda devrim yaratacak bir hikayenin yalnızca başlangıcıydı. Hikayenin devamında geçmeden önce Christiaan Huygens’i kısaca tanımalısınız.
Christiaan Huygens Kimdi?
Christiaan Huygens (14 Nisan 1629 – 8 Temmuz 1695), 17. yüzyılda yaşamış olan Hollandalı bir matematikçi, astronom ve fizikçiydi. Huygens, erken yaşlarda bile belirgin bir şekilde fark edilen mekaniksel çizim ve matematik yeteneğine sahipti. Geometri konusundaki ilk çabaları, babasının arkadaşı olan Descartes’ı etkiledi. 1645’te Huygens, matematik ve hukuk okuduğu Leiden Üniversitesi’ne girdi. 1666 yılında Huygens, Fransızların Bilimler Akademisinin kurucu üyelerinden biri oldu.
Ara sıra Hollanda ziyaretleri dışında, 1666-1681 yılları arasında Paris’te yaşadı. Burada Alman matematikçi ve filozof Gottfried Wilhelm Leibniz ile tanışarak dost oldu. Huygens’in sağlığı 1670 yılından itibaren bozuldu ve yaşamının son beş yılına, hastalıkları eşlik etti. 8 Temmuz 1695 tarihinde hayata gözlerini yumdu.
Christiaan Huygens Çok Yönlü Bir Bilim İnsanı İdi
Günümüzde kendisini saatler ile yaptığı çalışmalarla tanısak da aslında Christiaan Huygens bilimin bir çok farklı alanında çalışmalar yaptı. Bunların en başında ışığın dalga şeklinde yayıldığını öne süren teorisi gelmektedir. Newton’un o zamanki itibarı, onun fikirlerinin desteklemesiyle sonuçlansa da Huygens’ın teorisi, optiğin modern anlayışının temelini atacaktı.
Kendisi matematiğe de önemli katkılar yaptı, ancak kuşkusuz astronomi alanındaki çalışmaları daha çok ses getirecekti. 1655 yılında Satürn’ün halkalarını ilk gözlemleyen kişi o oldu. Ayrıca, Satürn’ün en büyük uydusu olan Titan’ı keşfetti. 1656 yılında da Orion Bulutsusunu tanımladı. Ancak en önemli çalışması kuşkusuz ki sarkaçlı saatleri geliştirmesiydi. Şimdi hikayemize kaldığımız yerden dönebiliriz.
İlk Sarkaçlı Saati Christiaan Huygens Bulmadı
Binlerce yıl boyunca zamanı ölçmek için eski güneş saatinden daha iyi bir yöntem yoktu. Ancak 1600’lü yılların başlarından itibaren Galileo sarkaçlar ile ilgili çalışmalarına başladı. Kendisi sarkacın periyodunun uzunluğu ile ilişkili olduğunu anlamış ve bundan bir saat olarak yararlanabileceğini düşünmeye başlamıştı. Galileo bu fikri 1637’de geliştirdi. Ancak 1642’de hayatını kaybedince onun fikrini devam ettirecek kişi Christiaan Huygens olacaktı.
1656’da Christiaan Huygens, birçok açıdan hem ilkel hem de devrim niteliğinde olan ilk çalışan sarkaçlı saati icat etti. Ertesi yıl patentini aldığı Huygens’in Horologium (1658) adlı tasarımı, geniş çapta popüler oldu. Kısa süre içinde de sarkaçlı saatler daha da gelişti ve bazı standartlar belirlendi.
Örneğin sarkaç için 0,994 metrelik bir uzunluk standart hale geldi. Bu aynı zamanda sarkacın bir taraftan diğerine her “salınımın” tam olarak bir saniye sürdüğü anlamına geliyordu. Doğruluğu arttırmak için salınımı sadece dar açılarda gerçekleşmesi sağlandı. Ayrıca saatin ömrünü uzatmak için sarkacın uzunluğunu arttırıp ucuna ağır bir kütle eklendi.
Zaman içinde sarkaçlı saat Avrupa’dan Amerika’ya getirildi. Ancak bir sorun vardı. Hollanda’da inşa edilen ve kalibre edilen saatler bulunduğu coğrafyada güneş ve ayın hareketleri ile uyumlu biçimde çalışıyordu. Ancak saatler Amerika’ya gelince işler ters gitmeye başladı. Bir hafta içinde insanlar, bu yeni saate göre Güneş ve Ay’ın öngörülen zamanlarda doğup batmadığını fark ettiler. Üstelik uyumsuzluk her geçen gün daha da kötüleşiyordu
Sarkaçlı Saatler Amerika’da Neden Hatalı Ölçüm Yaptı?
Sorunun nedeni en başta taşıma esnasında saatin görmüş olduğu bir zarar olduğu düşünülecekti. Bu nedenle saat hemen geldiği yere yani Hollanda’ya geri gönderilecekti. Ancak ilginç bir şekilde Hollanda’ya geri döndükten sonra saat sorunsuz çalışmaya devam etti. Eğer o saati Avrupa’dan Amerika’ya tekrar gönderselerdi, aynı sorun tekrar gerçekleşecekti. Geri gönderildiğinde de sorun yine çözülecekti. Vatan hasreti çekiyormuş gibi gözüken saatin sorunu yerçekiminin nasıl çalıştığını anlamaya başladığımızda anlam kazandı.
Sarkacın salınımını sağlayan şey yerçekimi kuvvetidir. Bir sarkacı denge konumundan biraz uzaklaştırırsanız, yerçekimi kuvveti onu denge konumuna doğru geri çeker. Bir zamanlar yerçekiminin Dünya yüzeyinin her yerinde aynı şekilde çalıştığını varsayıyorduk. Aslına bakarsanız sarkaçlı saatin, yerçekiminin Dünya yüzeyinde tek tip olmadığını gösteren ilk deneysel gösterge olduğu söylenebilir.
Yaklaşık 9,81 olarak kullandığımız yerçekimi ivmesi yükseklik ve belli bölgelerde kütlenin yoğunlaşmasına bağlı olarak yaklaşık olarak %0.7 oranında değişir. İvmenin en düşük olduğu yer, Peru’daki Nevado Huascarán dağının tepesidir. ( 9.7639 m/s2 ). En yüksek olduğu yer ise Arktik Okyanusu’nun dibidir. ( 9.8337 m/s2 )
Bir sarkaçlı saat, tam olarak bulunduğunuz yerin yerçekimine göre kalibre edilmelidir. Amerika kıtasındaki ilk saatin yanlış çalışması bir tasarım hatası sonucu değildi. Tam olarak da bu gerçeğin bir göstergesiydi. Bunun altında yatan neden ise yerçekimi yasasının ta kendisiydi! Ayrıca göz atmak isterseniz: Foucault Sarkacı Dünyanın Döndüğünü Nasıl Kanıtladı?
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Christian Huygens. (Erişim Tarihi: 12.09.2021) https://www.britannica.com/
- Christian Huygens. (Erişim Tarihi: 10.09.2021) https://en.wikipedia.org/
- The First Clock In America Failed, And It Helped Revolutionize Physics. Yayınlanma tarihi: 25 Ağustos 2020. Bağlantı: https://www.forbes.com/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel