

BLAİSE PASCAL
Fransız matematikçisi, fizikçisi, filozofu ve yazarı (1623-1662).
Clermont-Ferrand'da, kültürlü bir yüksek kentsoylu ailede doğan Pascal çok küçük yaşta bilime merak sardı. 16 yaşındayken önemli geometri ve fizik kitapları yazdı, sonra da bir hesap makinesi icat etti.
İşte bu dönemde Janseniusçuluğu (kadere dayanan din öğretisi) keşfetti: bu öğretiye göre Tanrı, daha doğar doğmaz bazı yaratıklara inayetini bağışlıyor ve böylece, bu kişiler «kurtulacaklarından» emin olabiliyorlardı.
1647'de Paris'e yerleşen Pascal, çok hasta olmasına rağmen, hem bilimsel incelemelerini (boşluk üzerine denemeler), hem de toplum yaşantısını vargücüyle sürdürüyordu. Ama çok geçmeden, kızkardeşi Jacqueline'in etkisiyle, Port-Royal des Champs Manastırı'na çekilip orada bir yalnızlık hayatı sürmeğe başladı.
Janseniusçu dostlarını, Cizvitlere karşı sürdürdükleri kavgada savunmak üzere, yazdığı Taşra Mektupları, papa tarafından yasaklanmıştı. 39 yaşında, en önemli eseri olan Hıristiyan Dininin Savunması'nı tamamlayamadan öldü. Hayatını ve eserini etkileyen dinî inanca sonuna kadar sadık kalmıştı.
BAZI ESERLERİ
Bilimsel incelemeler: Koniler Üzerine Deneme, Boşluğun İncelemesi, Çevrime İlişkin Değirmi Mektup.
Dinsel ve felsefî eserler: Aşkın ihtirasları Üzerine Konuşma, Anılar, Tanrı İnayeti Üzerine Yazılar, Hıristiyan Dininin Savunması (ölümünden sonra "Düşünceler" adıyla yayımlandı).
AMADEO AVAGADRO
Lise yıllarında fizik ve kimya okumuş olan herkes Amedeo Avogadro’nun adını bilir. Zira o, "aynı basınç ve sıcaklıkta, eşit hacimdeki gazlar eşit sayıda molekül içerir" şeklinde özetlenebilecek olan "Avogadro Yasası"nı keşfeden ve bir gramda bulunan molekül sayısını ifade eden 6.0248 X10^23 rakamını yani "Avogadro Sayısı"nı bulan kişidir.
1776 yılında, İtalya’nın Torino Kenti'nde doğan ünlü fizik ve kimya bilim adamı Amedeo Avogadro, aile geleneğini sürdürerek önce hukuk ve felsefe öğrenimi yaptı; 1789’da felsefe, 1792’de hukuk felsefesi diplomasını, birkaç yıl sonra da din hukukundan doktarasını aldı. Fakat çok geçmeden doğa bilimlerine ve fen bilimlerine duyduğu ilgi onu yoğun bir kendi kendine eğitim faaliyeti yapmaya yöneltti.
1800-1805 yılları arasında matematik ve fizik okudu. Bu sayede 1809’da Vercelli Kraliyet Koleji’nde matematik ve fizik eğitmenliği yapan Amedeo Avogadro, 1821’de Torino Üniversitesi’nde yüksek fizik profesörü oldu. Donna Felicita Mezzi ile evliliğinden altı çocuğu oldu.
Amedeo Avogadro, kendinden iki yıl önce gazların bileşimi hakkında bazı önemli kanunları bulan Gay Lussac’ın çalışmalarından yararlandı ve Lussac Kanunları’nı molekül teorisine uyguladı. Atom ile molekül arasındaki ayrımı da ilk kez farkeden ve buna işaret eden Avogadro, 1856’da öldüğünde fizik ve kimya bilimlerine ve özellikle de Molekül Teorisi'ne yaşamsal önemde katkılarda bulunmuştu.
Ünlü İtalyan bilim adamı Avogadro, 80 yaşında dünyaya gözlerini yumduğunda bilim dünyası, onun bilimsel katkılarının büyük öneminin farkına henüz varmamıştı. Onun bilimsel katkılarının büyüklüğünü ortaya çıkarmak bir başka İtalyan kimyacısı olan Cannizzaro’ya düştü.
1860 yılında yapılan bir bilimsel toplantının ardından, Avogadro’nun kimya alanında oynadığı büyük rol, tüm bilim dünyası tarafından kabul edildi. Avogadro’nun kendi adıyla anılan yasa ve sayı olmasaydı, kimya ve fiziğin bugünkü gelişkinlik düzeyine ulaşması düşünelemezdi. En önemli yapıtı; "Cisimlerin Temel Moleküllerinin Bağıl Kütlelerini ve Bileşimlere Katılma Oranlarını Belirleme Yöntemi Üzerine Bir Deneme"dir.
ANTONİE HENRİ BECQUEREL
Fransız fizikçisi Henri Becquerel 1852 yılında Paris'te doğdu ve 1908 yılında öldü. 1877 yılında mühendis, 1892'de Museum d'historie naturelle'e, 1895'te Politeknik okuluna fizik profesörü oldu. 1889'da Institut üyesi oldu.
X ışınlarının bulunmasından sonra bu ışınlara fosforışı olayının arasında bir ilişki bulunup bulunmadığını araştırdı. Böylece 1896'da uranyum tuzlarında radyoaktivite olayını buldu. Bir elektromıknatısça sağlanan manyetik alanda uranyumun saçtığı ışınları tahlil etti ve bu ışınların uranyum atomuna has bir olgu olduğunu ortaya çıkardı.
Ayrıca bu ışınların uranyumun bütün bileşikleri için geçerli olduğunu saptadı. Bunların sonunda uranyuma tutulan gazların iyonlaştığını da o fark etti. Ayrıca manyetik dönerle porlama, fosforışı, kızılötesi tayf üzerinde de çalışmalar yapmıştır
NİELS BOHR
(1885 -1962) Söylentiye göre, Danimarka halkının övünç duyduğu dört şey vardır: gemi endüstrisi, süt ürünleri, peri masalları yazarı Hans Christian Andersen, fizik bilgini Niels Bohr. Bohr, hem bilgin kişiliği, hem insancıl davranışlarıyla, büyük hayaller peşinde koşan gençlere yetkin bir örnek ve esin kaynağı olan bir öncüydü. O, ne Rutherford gibi dış görünümüyle ürkütücü ne de Einstein gibi "arabaya tek başına koşulan at"tı.
Niels, Kopenhag'da görkemli bir konakta dünyaya geldi. Babası üniversitede fizyoloji profesörüydü. Niels çocukluk yıllarında "hımbıl" görünümüyle hiç de parlak bir gelecek vaadetmiyordu. ileride seçkin bir matematikçi olan kardeşi Harald da pek farklı değildi.
İki kardeşin en çok hoşlandıkları şey anneleriyle tramvaya binip kenti dolaşmaktı. Bir keresinde, boş tramvayda anne can sıkıntısını gidermek için olmalı, çocuklara masal söyler. Anlamsız bakışları, sarkık yanakları ve açık ağızlarıyla duran iki oğlanı uzaktan izleyen bir yolcu, "Zavallı kadın, bu iki şapşala bir şey anlattığını sanıyor!" demekten kendini alamaz. Niels Bohr'un bir çocukluk anısı bu.
Oysa Niels'in okul yılları son derece parlak geçer. Babasının entellektüel ilgi alanı genişti: Biri felsefeci, biri dilci ve biri fizikçi üç arkadaşıyla her Cuma akşamı bir araya gelir, düşün dünyasında olup bitenleri tartışırlardı. İki oğlan da bir köşede oturup uzun süren tartışmaları sessizce izlerlerdi. Özellikle Niels'in spekülatif düşünceye yakın bir ilgisi vardı. Nitekim, üniversitede fiziğin yanısıra ilginç bulduğu felsefe derslerini de kaçırmazdı.
Niels Bohr üniversiteyi üstün başarıyla bitirip; yirmi iki yaşında Danimarka Bilim Akademisi'nin altın madalya ödülünü alır. Delikanlının sonradan unutulan bir başarısı da İskandinav dünyasında tanınmış bir futbolcu olmasıydı. Bohr 1911'de doktora çalışmasını tamamlar tamamlamaz J.J. Thomson'la çalışmak üzere Cambridge-Cavendish Laboratuvarı'na koşar. Ancak genç bilimadamı burada umduğunu bulamaz. Herşeyden önce, İngilizce bilgisi yetersizdi; çevresiyle verimli iletişim kuramıyordu.
Sonradan, daha önce Rutherford'un olağanüstü yeteneğini farketmiş olan Thomson, nedense Danimarkalı gence sıradan biri gözüyle bakıyordu. Tartışmalı bir toplantıda Bohr'un ileri sürdüğü bir çözümü Thomson irdelemeksizin yanlış diye geri çevirir; ama daha sonra aynı düşünceyi kendisi dile getirir. Bu olayı içine sindiremeyen Bohr yeni bir arayış içine girer.
Bu sırada bilim dünyasının parlayan yıldızı Rutherford'dur. Katıldığı bir konferansında Rutherford'un coşkusu ve atılım gücüyle büyülenen Bohr, Cavendish'i bırakır, Manchester'de onun ekibine katılır. Rutherford deneyciydi, Bohr ise kuramsal araştırmaya yönelikti. Ama iki bilimadamı arasında başlayan ilişki ömür boyu süren dostluğa dönüşür. Öyle ki, Bohr biricik oğluna hocanın ilk adı "Ernest"i verir. Oysa, bursunun tükenmesi nedeniyle Manchester'de yalnızca altı ay kalabilmişti.
Bohr'un bilimde ilgi odağı atom çekirdeğine ilişkin deney sonuçları değil, kuramsal bir sorundu: Bir elektrik birimi olan elektronun atom kapsamındaki davranışının bilinen fizik yasalarına ters düşmesinin nedeni ne olabilirdi? Normal olarak, pozitif yüklü çekirdeğin çevresinde dönen negatif yüklü elektronun, devinim sürecinde, elektromanyetik radyasyon salarak enerji yitirmesi ve çekirdeğe gömülmesi; atomun çökmesi gerekirdi.
Max Planck'ın kara-cisim radyasyon katastrofuna benzer bir katastrof! Planck karşılaştığı sorunu E = hf denklemiyle açıklamıştı. Bu sorun da belki kuvantum kavramına başvurularak açıklanabilirdi. Hiç değilse Niels Bohr böyle düşünmekteydi.
Sorun, "spektrum analizi" ya da "spektroskopi" denen konu kapsamındaydı. Bohr "çizgi spektrası"na ilişkin bir formülden nedense habersizdi (Bohr, formülü bir meslekdaşının yardımıyla sonunda öğrenir. Okul ders kitaplarına bile geçen formülün, Bohr'un gözünden kaçmış olması ilginçtir).
Bir aritmetik oyununu andıran işlemi 1885'de Balmer adında İsviçreli bir lise öğretmeni bulmuştu. Buna göre, örneğin, hidrojen spektrumundaki kırmızı çizginin frekansını saptamak için, 3'ün karesi alınır, l bu sayıya bölünür, çıkan bölüm 32.903.640.000.000.000 sayısıyla çarpılır. Yeşil çizginin frekansı için işleme 4, mor çizginin frekansı için 5'le başlanır. Balmer, formülünü ortaya koyduğunda hidrojen spektrumunda yalnızca üç çizgi biliniyordu. Sonra bulunan çizgiler için işleme 6, 7, 8, ... sayılarıyla başlanır.
Bohr 1912'de Kopenhag'a döndüğünde çözüm aradığı problemi birlikte getirmişti. Atomun yapısını açıklamaya çalışan Bohr için Balmer formülü niçin önemliydi? Yanıt basittir: Bohr, Planck sabiti h'yi kullanarak bu formülle enerji kuvantalarından oluşan spektrumu açıklayabileceğini görmüştü.
Başka bir deyişle, formülün sağladığı ipucuyla atomların normalde neden enerji salmadığı, elektronların neden hız kaybedip çekirdeğe gömülmediği açıklık kazanmaktaydı. Bohr'un o zaman bilinen fizikle bağdaşmaz görünen görüşü başlıca dört nokta içeriyordu:
(1) Elektron, olası tüm yörüngelerde değil, yalnız enerjisi Planck sabitiyle bir tam sayının çarpımına orantılı olan yörüngelerde devinir.
(2) Elektron, enerji değişimiyle kuvantum yörüngelerinin birinden öbürüne geçebilir; ancak çekirdeğe en içteki yörüngeden daha fazla yaklaşamaz.
(3) Bir kuvantum yörüngede devinen elektron bir iç yörüngeye düşmedikçe radyasyon salmaz. Bu düşüş belli bir miktarda ışık enerjisi üretmekle kalır. Üretilen enerjinin frekansı iki yörünge arasındaki enerji farkının Planck sabitine bölünmesine eşittir:
(4) Bir elektronun taşıyabileceği enerjiler sınırlıdır ve bu kesintili enerjiler atomun kesintili çizgi spektrumunda yansır.
Atom yapısının anahtarını, salınan ışığın spektrumunda arayan bu görüşün, birtakım gözlemlere açıklık getirmekle birlikte, doğruluğu kuşku konusuydu. Bir kez aynı gözlemler başka hipotezlerle de açıklanabilirdi. Sonra, elektronların Bohr'un öngördüğü biçimde davrandığını gösteren somut kanıtlar da ortada yoktu henüz. Kaldı ki, kuvantum yörüngeleri düşüncesi olgusal dayanaktan yoksundu.
Bohr'un hipotezi öncelikle hidrojen spektrumunu açıklamaya yönelikti. Gerçi olgusal olarak henüz yoklanmamıştı, ama hipotezin Balmer formülünde yer alan sayının anlamını belirginleştirmesi, geçerliği açısından önemli bir avantaj sağlamaktaydı. Ayrıca, Bohr'un değişik kuvantum yörüngelerinin enerjilerini veren formülü, önerdiği atom kuramına istenen belirginliği kazandırır:
(Formülde m elektron kütlesini, e elektrik yükünü, h Planck sabitini göstermektedir. Bu harflerin deneysel olarak saptanan değerleri formülde yerlerine konduğunda, bir saniyedeki titreşimi gösteren sayı, 32.903.640.000.000.000, elde edilmektedir. Barmel'in bulduğu bu sayıya "Rydberg sabiti" de denmektedir).
Bohr oluşturduğu atomun kuvantum kuramını yayımlamadan önce Rutherford'un incelemesine sunmuştu. Rutherford herşeyde basitliği arayan titiz bir kişiydi. Bohr'un yazısı karmaşık, uzun ve gereksiz yinelemelerle doluydu. Rutherford düzeltilmesini gerekli gördüğü noktalara değindikten sonra, "Çalışman gerçekten ilginç; kuramının atoma ilişkin pek çok probleme çözüm getirici nitelikte olduğunu söyleyebilirim", diyerek genç bilimadamını yüreklendirmişti.
Bohr'un kuramı 1913'de ingiltere'de yayımlanır. Ne var ki, bilimadamlarının bir bölümünün tepkisi olumsuzdur: onlara göre, ortaya konan, bir kuram olmaktan çok rakamlarla oluşturulan bir düzenlemeydi. Oysa, başta Einstein olmak üzere kimi bilimadamları, çalışmanın büyük bir buluş olduğunu farketmişlerdi. Kuramın, spektroskopi biliminin atomik temelini kurduğu çok geçmeden anlaşılır. Bir yandan da kuramı doğrulayan deneysel kanıtlar birikmeye başlar.
Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsü başkanlığına getirilen Bohr 1922'de Nobel Ödülü'nü alır. Artık kısaca "Bohr Enstitüsü" diye anılmaya başlayan Enstitü'ye dünyanın pek çok ülkesinden genç fizikçilerin akım başlar (Bunlar arasında Heisenberg, Pauli, Gamov, Landau gibi sonradan ün kazanan genç araştırmacılar da vardı). Kısa sürede dünyanın en canlı bilim merkezine dönüşen Enstitü bir grup üstün yetenekli genç için bulunmaz bir eğitim ortamı olmuştu.
Bohr hem bilgin kişiliği, hem insancıl davranışlarıyla büyük hayaller peşinde koşan bu gençlere yetkin bir örnek, esin kaynağı bir öncüydü. O, ne Rutherford gibi dış görünümüyle sarsıcı, ne de Einstein gibi "arabaya tek başına koşulan at"tı.
Bohr çalışma yaşamında sergilediği istenç gücünün yanısıra neşe ve mizahıyla gönülleri fethetmesini biliyordu. Bir keresinde tartıştıkları bir teori üzerindeki sözlerini şöyle bağlamıştı: "Bu teorinin çılgınca bir şey olduğunu biliyoruz. Ama ayrıldığımız nokta, teorinin, doğru olması için yeterince çılgınca olup olmadığıdır."
Danimarka baştacı ettiği bu insanla ne denli övünse yeridir.
EDİSON
Bini aşkın buluş yapan, bu arada elektrik ampulünü fonografi ve film gösterme makinelerini geliştiren Amerikalı mucittir. 7 yaşındayken ailesi ile birlikte Michigan'daki Port Huron'a yerleşen Edison, ilk öğretimine burada başladıysa da yaklaşık üç ay sonra algılamasının yavaşlığı nedeniyle okuldan uzaklaştırıldı. Bundan sonraki üç yıl boyunca özel öğretmenlerle eğitildi.
Son derece meraklı ve yaratıcı kişiliğe sahip bir çocuk olan Edison, 10 yaşına geldiğinde kendisini fizik ve kimya kitaplarına verdi ve bu arada evlerinin kilerinde bir kimya laboratuvarı kurdu. Özellikle kimya deneylerine ve Volta kaplarından elektrik akımı elde etmeyi yönelik araştırmalara ilgi duydu; bir süre sonra kendi başına bir telgraf aygıtı yaptı ve Mors alfabesini öğrendi.
O günlerde geçirdiği bir hastalık nedeniyle kulakları ağır işitmeye başladı. 1878'de William Wallace'ın yaptığı 500 mum gücündeki ark lambasından etkilenen Edison, bundan daha güvenli olan ve daha ucuz bir yötemle çalışan yeni bir elektrik lambasını geliştirme çalışmasına girişti. Bu amaçla açtığı bir kampanyanın yardımıyla önde gelen işadamlarının parasal desteğini sağladı ve Edison Electric Light Company'yi kurdu.
Oksijenle yanan elektrik arkı yerine, havası boşaltılmış bir ortamda ışık yayan ve düşük akımla çalışan bir ampul yapmayı tasarlıyordu. Bu amaçla, 14 ay boyunca filaman olarak kullanabileceği bir metal tel yapmaya uğraştı .Sonunda 21 Ekim 1879'da, özel, yüksek gerilimli elektrik üreteçlerinden elde ettiği akımla çalışan, karbon filamanlı elektrik ampulünü halka tanıttı.
Sonraki yıllarında Edison, burada laboratuvarının 10 katı kadar bir laboratuvar açtı. İki kez evlenen Edison'un 6 çocuğu oldu. Yaşamının sonuna kadar yeni buluşlar yapmaya devam etti. Geriye çığır açıcı buluşlarını yanı sıra, gözlemleriyle dolu 3.400 not defteri bıraktı.
ENRİCO FERMİ
(1901-1954) Enrico fermi, İtalyan asıllı Amerikalı bir fizikçidir. 1922 yılında pisa üniversitesinden mezun olmuştur. Lisansüstü çalışmalarında Max Born yönetiminde Almanya’da yapmıştır. 1924 yılında italya’ya dönmüş ve 1926 yılında roma üniversitesinde fizik profesörü olmuştur. Nötron bombardımanı ile radyo aktif transuranyum elementlerinin elde edilmesi ile ilgili çalışmalarından dolayı, 1938 yılında nobel fizik ödülünü kazanmıştır.
Fermi,fizikle ilk olarak 14 yaşında iken, latince eski bir fizik kitabını okuduktan sonra ilgilenmeye başladı. Fermi çok iyi bir hafızaya sahipti. Dante’nin ilahi komedisini ve aristo’nun pek çok eserini ezbere bilirdi.Teorik fizik problemlerini çözmede büyük yeteneğe sahipti. Çok karışık problemleri çözmedeki bu başarısı nedeniyle kendisine kahin gözüyle bakanlar bile vardı.Kendisi aynı zamanda, deneyesel fizik ve fizik eğitiminde büyük beceriye sahipti. İlk amerika seyehatlerinden birinde satın aldığı otomobil bozulunca ,büyük bir üzüntüye düşmüş ve otomobilini en yakın benzin istasyonunda kendisi tamir etmiştir.Bunu gören benzin istasyonu sahibi ona iş teklif etmiştir.
Fermi ve ailesi, 1944 yılında Amerika’ya göç ederek orada amerikan vatandaşı olmuştur. Fermi, Amerika’da önce Colombia Üniversitesine kabul edilmiş sonrada Chicago Üniversitesine profesör olarak atanmıştır. Manhattan projesinin başlatılmasından sonra,fermi zincir reaksiyonun kendi kendine devam edebileceği bir tertibin tasarımı ve imal edilmesinde görevlendirilmiştir.
Söz konusu tertip nötronları, termik hızlarla yavaşlatan grafit blokları ile bir araya getirilmiş uranyum içerecek şekilde Chicago Üniversitesinin bahçesinde kurulmuştur. Nötronları soğurmak ve böylece reaksiyonun hızını kontrol etmek amacıyla, atom piline kadmiyum çubuklar yerleştirildi. Kadmiyum çubuklar yavaş yavaş çekildi ve kendi kendine devam eden zincir reaksiyon gözlendi. Ferminin bu başarısı, dünyada ilk nükleer reaktörün imali ve atom çağının başlangıcı olmuştur. Fermi 53 yaşında iken kanserden öldü.Bir yıl sonra yüzüncü element keşfedildi ve kendisinin onuruna bu element fermium olarak adlandırıldı
ALBERT EİNSTEİN
(1879-1955)
- "Okula gitmem neden gerekiyor, babacığım?" Sert görünüşlü baba, sekiz yaşındaki oğlunu tepeden süzdü.
- "Albert, kara cahil biri olarak mı büyümek istiyorsun, yoksa?"
- "Kara cahil de ne demek?"
İyi döşenmiş geniş salonun öbür ucundan bir kahkaha yükseldi. Baba ile oğul, birlikte, büyük piyano başındaki anneye döndüler.
- "Ah Hermancığım, bilmiyor musun, o oyunda Albert'le başa çıkamayacağını?" "Doğrusunu istersen, ne demek istediğini anlayamıyorum." diye kekeledi kocası.
Eski bir Macar halk şarkısını çalmayı sürdüren bayan Einstein,
- "Haydi, haydi, bilmezlikten gelme. Bilmiyor muyum sanki, Albert'i soru sormaktan vazgeçirmek için sorusuna soruyla yanıt vermek taktiğini!" Ama görüyorsun ya, yürümüyor!" dedi.
Albert seğirterek annesinin yanına gitti; tuşlar üzerinde kayan usta parmaklar ona bir anda ne sorduğunu unutturmuştu. Piyano şarkı söylüyordu, adeta! İki tuşa sert bir vuruşla çalmasını noktalayan anne, taburesinde döndü, oğlunu kolları arasına aldı. Albert'in koyu gür, dalgalı saçlarının üstünden kocasına gülümsedi: - "Görüyorsun ya, Albert'i soru sormaktan alıkoymanın bir yolu vardır: benim müziğim!"
Baba da gülümsedi; bir şey demeğe kalmadan, oğlan annesinin kucağında dönerek,
- "Soru sormak kötü bir şey mi?" diye sordu. Bu kez gülme sırası babasındaydı:
- "İşte sana! Boşuna övünme, senin müziğinin de onu durduracağı yok."
Anne kocasını duymazlıktan gelerek, oğluna döndü:
- "Soru sormanın hiçbir kötü yanı yok, tatlım. Yeter ki, soruların karşındakini küçük düşürmeye ya da kırmaya yönelik olmasın!"
- "Ama ben öyle bir şey yapmıyorum, anneciğim. Bilmediğim o kadar çok şey var ki, sorarak öğrenmek istiyorum; her şeyi öğrenmek istiyorum."
Anne gururla gülümsedi; baba ise biraz duraksamalı,
- "Peki, dediğin gibi gerçekten her şeyi öğrenmek istiyorsan yavrum, okula neden gitmen gerektiğini nasıl sorabilirsin? Okul soruların yanıtlandığı yer değil midir?" diye araya girdi.
- "Değildir, babacığım!" dedi çocuk. "Yanıtlamak şöyle dursun, soru bile sordurmuyorlar, insana. Okuldan hoşlanmıyorum. Hapishanedeymişim gibi sanki. Öğretmenler gardiyanlardan farksız; sıralar arasında gidip gelen gardiyanlar!"
Karı koca birbirlerine tedirgin gözlerle bakıştılar. Albert'in bu suçlamalarına ne diyebilirlerdi ki...
İşte her şeyi sorgulayan bu çocuk, ilerde büyük bilimsel atılımların yanı sıra özentisiz, erdemli bilge kişiliğiyle de tüm dünyanın ilgi odağı olacaktı.
Albert Einstein, Güney Almanya'nın Ulm kentinde dünyaya geldi. Küçük bir elektrokimya fabrikasının sahibi olan babası başarılı bir iş adamı değildi. Annesinin dünyası müzikti; özellikle Beethoven'in piyano parçalarını çalmak en büyük tutkusuydu. Aile Musevî kökenliydi, ama dinsel bağnazlıktan uzak, açık görüşlü, kültürel etkinliklerle zengin bir yaşam içindeydi. Ne var ki, çocuğun ilk yıllardaki gelişmesi kaygı vericiydi. Özellikle konuşmadaki gecikmesi aileyi telaşa düşürmüştü.
Albert, içine kapanıktı; çocukların arasına katılmaktan, oyun oynamaktan hoşlanmıyordu. Okulu sıkıcı buluyor, ezbere dayanan eğitim disiplinine katlanamıyordu. "Gimnazyum"da geçen orta öğrenimi mutsuz ve başarısızdı. Mühendis amcasının özel ilgisi olmasaydı, belki de öğrenimden tümüyle kopacaktı. Amca, yeğene cebir ve geometriyi sevdirdi. Geometri özellikle Albert'i bir tür büyülemişti.
Einstein, yıllar sonra amcasına borcunu şöyle dile getirir: "Çocukluğumda yaşadığım iki önemli olayı unutamam. Biri, beş yaşımda iken amcamın armağanı pusulada bulduğum gizem; diğeri on iki yaşımda iken tanıştığım Öklit geometrisi. Gençliğinde bu geometrinin büyüsüne girmeyen bir kimsenin ilerdi kuramsal bilimde parlak bir atılım yapabileceği hiç beklenmemelidir!"
Einstein, yüksek öğrenimini güç koşullara göğüs gererek Zürih Teknik Üniversitesi'nde yapar. Mezun olduğunda iş bulmak sorunuyla karşılaşır. Üniversitede asistanlık bir yana orta okul öğretmenliği bile bulamaz. Sonunda bir okul arkadaşının yardımıyla Bern Patent Ofisi'nde sıradan bir işe yerleşir; ama asıl dünyası olan bilimden kopmaz; çok geçmeden büyüsü bugün de süren devrimsel atılımlarıyla yaratıcı dehasını kanıtlar. 1905'te Annalen der Physik dergisinde yayımlanan üç çalışmasının her biri, fizik tarihinde bir dönüm noktası sayılabilecek nitelikteydi.
Bunlardan biri, şimdi "fotoelektrik etki" dediğimiz bir olaya ilişkindi. Newton, ışığı tanecikler akımı, kimi bilim adamları ise dalga devinimi diye nitelemişti. Aslında ışığın davranışını açıklamada iki kuramın birbirine bir üstünlüğü yoktu; ancak, Newton'un adı parçacık kuramına bir tür ağırlık sağlamaktaydı.
Ne var ki, 19. yüzyılın başlarında Young'la başlayan, Fresnel ve daha sonra Faraday ve Maxwell'in çalışmalarıyla pekişen deneyler dalga kuramına belirgin bir üstünlük sağlamıştı. Einstein'ın fotoelektrik çalışması bu gelişmeyi bir bakıma tersine çevirmekle kalmaz, Planck'ın 1900'de ortaya sürdüğü kuantum teorisini de çarpıcı bir biçimde doğrular.
Daha az bilinen ikinci çalışma "Brown devinimi" denen bir olayı açıklıyordu. 1850'lerde İngiliz botanikçisi Robert Brown, mikroskopla polenleri incelerken, taneciklerin su içinde gelişigüzel sıçramalarla devinim içinde olduğunu gözlemlemişti. Ancak bu gözlem 1905'e dek açıklamasız kalır.
Einstein'ın bugün de geçerliliğini koruyan açıklaması oldukça basittir: Son derece hafif olan polenlerin ani kımıltıları, su moleküllerinin çarpmalarıyla oluşuyordu. Gerçi molekül kavramı yeni değildi; ancak en güçlü mikroskop altında bile görülemeyecek kadar küçük olan moleküllerin varlığı ilk kez bu açıklamayla kanıtlanmış oluyordu.
Yüzyılımızın başında Ernst Mach gibi kimi seçkin fizikçilerin bile gözlemsel kanıt yokluğu gerekçesiyle atom teorisine uzak durdukları bilinmektedir. Öyle ki, bu olumsuz tutum, gazların kinetik teorisinin kurucusu Boltzman'ı intihara sürükleyecek kadar ileri gitmişti. Einstein'ın açıklaması, bu tutuma son vermekle fiziğin içine düştüğü bir tıkanıklığı giderir.
1905'in bilim dünyasına yeni bir ufuk açan üçüncü ve en önemli çalışması, Özel Görecelik (Special Relativity) kuramıdır. Bu kuram, Einstein'ın genç yaşında kendini gösteren bir merakına dayanır. Daha on dört yaşında iken Einstein, "Bir ışık ışınına binmiş olsaydım, dünya bana nasıl görünürdü, acaba?" diye sormuştu.
19. yüzyılın sonlarında ışığın hızına ilişkin Michelson-Morley deneyi, bu merakı derinleştiren bir sorun ortaya koymuştu: Ses ve başka dalga olaylarının, tersine ışık hızının referans sistemine görecel olmayışı! Saatte 100 km hızla ilerleyen bir lokomotifin, iki istasyon arasında düdük çaldığını düşünelim. Sesin ön ve arka istasyonlara değişik hızlarla ulaşacağını biliyoruz: Öndeki istasyona normal ses hızından saatte 100 km daha fazla, arkada kalan istasyona ise saatte 100 km daha yavaş bir hızla ulaşır. Oysa trendeki insanlar için sesin hızında bir değişiklik yoktur; ön ve arka uçlara normal hızıyla aynı anda ulaşır. Sesin hızı gözlemcinin hızına göreceldir.
Işığa gelince Michelson Morley deneyleri, ışığın öyle davranmadığını göstermekteydi. Işık kaynağı ile gözlemcinin birbirine görecel hareketlerine ne olursa olsun ışık hızında bir değişiklik gözlemlenmemekteydi. Bu beklenmeyen bir sonuçtu; çünkü, sesin hava aracılığıyla yayıldığı gibi, ışığın da "esir" denen gizemli bir ortam aracılığıyla yayıldığı ve gözlemcinin hareketine bağlı olduğu sanılıyordu. Esir gözlemlenebilir bir nesne değildi; ama öyle bir kavram olmaksızın optik olgular nasıl açıklanabilirdi? Kaldı ki, Maxwell'in elektromanyetik teorisi de esir türünden bir ortam varsayımına dayanıyordu.
Einstein'ın getirdiği çözüm, deney sonuçlarını yansıtan şu iki temel ilkeyi içermektedir.
1) Doğa yasaları ivmesiz hareket eden tüm sistemler için aynıdır;
2) Işığın hızı, kaynağına göre hareket halinde olsun veya olmasın, her gözlemci için aynıdır.
Özel Görecelik Kuramı'nın öncüllerini oluşturan bu iki temel ilke, yeterince anlaşılmadıkça, Einstein devrimini kavramaya olanak yoktur. Kuramın içerdiği tüm önermeler, bu öncüllerin mantıksal sonuçlarıdır. Aslında deneysel nitelikte olan bu iki ilkenin yol açtığı kuramsal devrim, ilk bakışta şaşırtıcı görünebilir. Ama sonuçlarına bakıldığında şaşkınlık, yerini büyük bir hayranlığa bırakmaktadır.
Sonuçlardan biri, bir gözlemciye bağıl olarak nesnelerin hareketleri yönünde uzunluklarının kısaldığı, kütlelerinin arttığı öndeyişidir. Örneğin, bir topu ışık hızına yakın (yakın, çünkü kurama göre ışık hızını yakalamaya ve aşmaya olanak yoktur) bir hızla uzaya fırlattığımızı varsayalım: Hareket dışındaki bir gözlemci için top bir tepsi gibi yassılaşırken, kütlesi büyük ölçüde artar. Hızı kesildiğinde top, önceki biçim ve kütlesine döner.
Kurama göre hızı ışık hızına erişen bir nesnenin oylumu sıfır, kütlesi sonsuz olur. Ancak öyle birşey düşünülemeyeceğinden, hiçbir nesnenin ışık hızıyla hareketi beklenemez. Başka bir deyişle, kütle eyleme direnç demek olduğundan, kütlenin sonsuzlaşması hareketin yok olması demektir.
Daha az şaşırtıcı olmayan bir sonuç da, zamanın görecelliği. Örneğin, birbirine tam ayarlı iki saatten birini çok hızlı bir roketle uzaya yolladığımızı düşünelim. Bu saatin yerdeki saate göre daha yavaş çalıştığı görülecektir. Roket saniyede yaklaşık 260,000 km hızla yol alıyorsa, yerdeki saatin yelkovanı iki tam dönüş yaptığında roketteki saatin yelkovanı ancak bir tam dönüş yapacaktır. Oysa rokette bulunan gözlemci için öyle bir yavaşlama söz konusu değildir; saat normal hızıyla çalışmaktadır. Ne var ki, bu kişi dünyaya döndüğünde kendisini karşılayan ikiz kardeşini daha yaşlanmış bulacaktır.
Kuramdan matematiksel olarak çıkan bu sonuçlar daha sonra deneysel olarak doğrulanmıştır.
Kuramın belki de en önemli (atom bombası nedeniyle en çok bilinen) bir sonucu da madde ve enerji eşdeğerliliğine ilişkin denklemdir: (Denklemde E enerji, m kütle, c ışık hızı olarak kullanılmıştır).
Başlangıçta bu ilişkinin önemi yeterince kavranmamıştı. Einstein'ın denklemi içeren yazısını yayımlamakta güçlükle karşılaştığını biliyoruz. Oysa küçük bir kütlenin büyük bir enerji demek olduğunu ortaya koyan bu denklem yıldızların (bu arada Güneş'in) ışığı nasıl ürettiğini de açıklamaktaydı.
Kuramın evren anlayışımız yönünden de kimi sonuçları olmuştur. Bunlar arasında en önemlisi, hiç kuşkusuz uzay ve zaman kavramlarını birleştiren dört boyutlu uzay zaman kavramıdır.
Özel Görecelik kuramı düzgün doğrusal (ivmesiz) hareket eden sistemlerle sınırlıydı. Einstein'ın 1915'te ortaya koyduğu Genel Görecelik kuramı ise birbirine göre hızlanan veya yavaşlayan (yani ivmeli hareket eden) sistemleri de kapsıyordu. Öyle ki, birinci kuramı, kapsamı daha geniş ikinci kuramın özel bir hali sayabiliriz.
Özel Görecelik, Newton'un mekanik yasalarını değiştirmişti. Genel Görecelik daha ileri giderek "gravitasyon" kavramına yeni ve değişik bir içerik getirmekteydi. Klasik mekanikte gravitasyon, kütlesel nesneler arasında çekim gücü olarak algılanmıştı. Buna göre, örneğin bir gezegeni yörüngesinde tutan şey, kütlesi daha büyük Güneş'in çekim gücüydü.
Oysa, Genel Görecelik kuramına göre, gezegenleri yörüngelerinde tutan şey Güneş'in çekim gücü değil, yörüngelerin yer aldığı uzay kesiminin Güneş'in kütlesel etkisinde oluşan kavisli yapısıdır. Öyle bir uzay yapısında, nesnelerin başka türlü hareketine fiziksel olanak yoktur. Genel kuram, ayrıca gravitasyon ile eylemsizlik ilkesini "gravitasyon alanı" adı altında tek kavramda birleştiriyordu.
Bu noktada Einstein'ın, Maxwell'in "elektromanyetik alan" kavramından esinlendiği söylenebilir. Nitekim tanınmış bilim tarihçisi I.B. Cohen'in bir anısı bunu doğrulamaktadır: "Ölümünden iki hafta önce Einstein'ı ziyarete gitmiştim. Sekreter beni çalışma odasına aldı. İki duvar döşemeden tavana kitaplıktı. Bir duvar geniş penceresiyle bahçeye bakıyordu; diğerinde iki tablo asılıydı: Elektromanyetik teorinin kurucuları Faraday ile Maxwell'in portreleri!
Genel Görecelik kuramının tüm mantıksal yetkinliğine karşın, hemen benimsenmesi bir yana anlaşılması bile kolay olmamıştır. Eddington'a, "kuramı yalnızca üç kişinin anlayabildiği söyleniyor, doğru mu?" diye sorulduğunda, ünlü astrofizikçi bir an duraklar, sonra "üçüncü kişinin kim olduğunu düşünüyordum." der.
Bir kez, Özel kuramın tersine Genel kuram, fizikte çözümü istenen herhangi bir soruna yönelik bir arayışın ürünü değildi. Sonra, kuramı doğrulayan gözlemsel bir kanıt henüz ortada yoktu; üstelik, 1915'in teknolojik olanakları kuramın deneysel yoklanması için yeterli değildi. Kuramın öndeyilerinden yalnızca biri yoklanmaya elveriyordu; ancak içinde bulunulan savaş koşulları bunu da güçleştirmekteydi.
Einstein, kuramından öylesine emindi ki, deneysel yoklamada ortaya çıkacak olumsuz herhangi bir sonucu kuramın yanlışlığı için yeterli sayacağını bildirmekten kaçınmıyordu.
Olgusal yoklanmaya elveren öndeyi şuydu: kuram doğruysa, Güneş'in gravitasyon alanından geçen bir ışık ışınının, eğrilmesi gerekirdi. Bu etkiyi gündüz aydınlığında belirlemeğe olanak olmadığı için, Güneş'in tutulmasını beklemekten başka çare yoktu.
Astronomlar Güneş'in 1919 Mayıs'ında tutulacağını, gözlem bakımından en uygun yerin Afrika'nın batısında Prens Adası olabileceğini bildirmişlerdi. Eddington'un önderliğinde bir grup bilim adamının gerçekleştirdiği gözlem ve ölçmeler öndeyiyi doğrulamaktaydı. Sonuç İngiliz Kraliyet Bilim Akademisi tarafından açıklanır açıklanmaz bilim dünyası bir tür büyülenir; Einstein, Newton düzeyinde bir yücelik simgesine dönüşür.
Kuram daha sonra başka gözlemlerle de doğrulanmıştır. Bunlardan biri açıklanmasında klasik mekaniğin yetersiz kaldığı bir olaya (Merkür gezegeninin perihelisinin kaymasına), bir diğeri, Güneş (ve diğer yıldız) atomlarının saçtığı ışığın frekans düşüklüğü nedeniyle spektral çizgilerin spektrumun kırmızı ucuna doğru kayması olayına ilişkindir.
Özel Görecelik kuramı gibi Genel Görecelik kuramının da ilk bakışta çelişik görünen ilginç sonuçları vardır. Örneğin, kurama göre, evren büyüklük bakımından sonlu ama sınırsızdır. Gene kuram evrenin giderek ya büyümekte ya da küçülmekte olduğunu içermektedir (Nitekim yıldız kümeleri üzerindeki gözlemler evrenin büyümekte olduğunu göstermiştir).
Einstein, bu kuramıyla da yetinmez; yaşamının son otuz yılını daha da kapsamlı bir kuram oluşturma çabasıyla geçirdi. Evrende olup bitenleri bir tek ilke altında açıklamak, insanoğlunun, kökü klasik çağa inen değişmez bir arayışıdır. Thales tüm varlığı suya, Pythogoras sayıya indirgeyerek açıklamaya çalışmıştı.
Modern çağda Oersted, Faraday ve Maxwell'in elektrik ve manyetik güçleri özdeşleştirme yoluna gittiklerini görüyoruz. Einstein'ın da ömür boyu süren düşü buna yönelikti: Doğanın tüm güçlerini (gravitasyon, elektrik, manyetizma, vb.) "birleşik alanlar" dediği temel bir ilkeye bağlamak. Bu düşün gerçekleştiği söylenemez belki; ama Einstein, çağdaş fiziğin egemen akımı dışında kalma pahasına, umudundan hiçbir zaman vazgeçmez. Evrenin nedensel düzenliliği onda bir tür dinsel inançtı. "Seçeneğim kalmasa, doğa yasalarına bağlı olmayan bir evren düşünebilirim belki; ama doğa yasalarının istatistiksel olduğu görüşüne asla katılamam. Tanrı, zar atarak iş görmez!" diyordu.
Kuantum mekaniğini yetersiz ve geçici sayan çağımızın (belki de tüm çağların) en büyük bilim dehası, kendi yolunda "yalnız" bir yolcuydu; çocukluğa özgü saf ve yalın merakı, evren karşısında derin hayret ve tükenmez coşkusuyla ilerleyen bir yolcu!
CARL FRİEDRİCH GAUSS
Fakir bir Alman ailenin çocuğu olan ve "Matematiğin Prensi" olarak anılan Gauss'un (1777-1855) dehası çok erken yaşlarda kendini göstermiş ve konuşmayı öğrenmeden önce toplama ve çıkarma yapmayı öğrenmiştir.
Güç koşullar altında sürdürdüğü eğitimini, 14 yaşındayken bir asilin sağladığı destekle güvence altına alabilmiştir. 16 yaşında Eukleides Geometrisi'nin alternatifi olacak yeni bir geometri tasarlamış ve 18 yaşındayken Lagrange ve Newton'un eserlerini incelemiştir.
Üniversitede öğrenciyken, sadece pergel ve cetvel kullanarak 17 kenarlı düzgün bir çokgenin çizilmesi metodunu bulmuştur. Bu buluşundan çok mutlu olmuş ve mezarının üzerine bu çokgenin oyulmasını istemiştir. Archimedes tarafından başlatılan bu geleneğin birçok matematikçiyi etkilediği anlaşılmaktadır.
Sayılar teorisi üzerine yazmış olduğu ilk büyük eseri "Disquistiones Arithmeticae" (Aritmetik Araştırmaları) ona şimdiki ününü kazandırmıştır. Eseri okuyan Lagrange, Gauss'a şunları yazmıştır: "Eseriniz sizi bir anda birinci sınıf matematikçiler arasına yükseltmiştir. Uzun zamandan beri yapılmış en güzel analitik keşfi ihtiva eden son bölümü çok önemli kabul ediyorum."
Gauss'un bu yapıtı modern sayılar teorisine temel olmuştur. Ona göre, sayılar teorisi çok önemlidir: "Matematik, bilimlerin kraliçesi olduğu gibi, sayılar teorisi de matematiğin kraliçesidir." Yeni yüzyılın ilk gününde (1 Ocak 1801) Ceres adı verilen gezegenciğin bulunması, Gauss'un astronomiye ilgisini uyandırmıştır; az sayıda gözlemden yararlanarak bu gezegenciğin yörüngesini hesaplama sorununu, Gauss, 8. dereceden bir denklem yardımıyla çözmüştür.
1802'de bulunan diğer bir gezegencik olan Pallas ile de ilgilenmiştir. İkinci eseri, bu iki gezegenciğin hareketleriyle ilgilidir. 1821 yılında Gauss, resmi bir jeodezi araştırmasına bilim danışmanı olmuş ve bu görevi ona yüzeyler ve haritacılıkla ilgili yeni teoriler ilham etmiştir.
Yıllar geçtikçe Gauss'un ilgisi matematiksel fiziğe ve karmaşık geometri araştırmalarına yönelmiştir. Bu dönemde Yer'in magnetik alanı üzerine deneysel çalışmalar yapmış ve uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak etkileyen kuvvetler kuramını ileri sürmüştür.
1833 yılında Weber ile birlikte bir elektrik telgrafı kurmuş ve bununla düzenli mesajlar göndermiştir. Onun elektromagnetizm ile ilgili araştırmalarının 19. yüzyılda fizik biliminin gelişmesine büyük katkısı olmuştur.
Günlüklerinin ve mektuplarının ortaya çıkması, bazı önemli düşüncelerini kendisine saklamış olduğunu göstermiştir; bu belgelerden, Gauss'un 1800 gibi erken bir tarihte, eliptik fonksiyonları keşfetmiş olduğu ve 1816'da Eukleides-dışı geometriyi bildiği anlaşılmaktadır. Eukleidesçi uzay kavramının apriori (önsel) olduğunu savunan Kant'ın isabetliliğinden kuşkulanmış ve uzayın gerçek geometrisinin ancak deneyle bulunabileceğini düşünmüştür.
Gauss sadece bilimsel konularla ilgilenmemiştir; Avrupa edebiyatı, Yunan ve Roma klâsikleri, Dünya politikası, botanik ve mineroloji gibi konular da ilgi alanına girmektedir. Ana dili Almanca ile birlikte, Latince, İngilizce, Danimarkaca ve Fransızca okuyabildiği ve yazabildiği bilinmektedir; 62 yaşında bu dillere Rusça'yı da eklemeye karar vermiş ve iki yıl içinde bu dili de öğrenmiştir.
JOHANNES KEPLER
(1571-1630) Newton, "Daha ileriyi görebildiysem, bunu omuzlarından baktığım devlere borçluyum," demişti. Bu devlerden biri Galileo ise diğeri Kepler'dir.
Kepler'e gelinceye dek Copernicus sistemine dayanaksız bir hipotez, ya da, işe yarar matematiksel bir araç gözüyle bakılıyordu. Kepler, sistemin kimi düzeltmelerle bilimsel doğruluğunu kanıtlamakla kalmadı, astronomiye mekanik bir kimlik kazandırdı.
Gençlik coşkusuyla işe koyulduğunda amacı mistik inancı doğrultusunda, "göksel alemin müzikal uyumunu" geometrik olarak belirlemekti; çalışmasını noktaladığında, astronomi matematiksel düzenlemenin ötesinde fiziksel bir gerçeklik kazanmıştı. Ders kitaplarında daha çok üç yasasıyla bilinen Kepler, uzay fiziğinde sonraki kimi önemli buluşların ipuçlarını da ortaya koymuştu. Bunların başında eylemsizlik ilkesiyle çekim kavramı gösterilebilir.
Johannes Kepler güney Almanya'da Weil kentinde dünyaya geldi. Dört yaşında geçirdiği ağır çiçek hastalığı görme duyumunu zayıflatmış, ellerinde sakatlığa yol açmıştı. Macera arayan sarhoş bir baba ile akıl dengesi bozuk bir annenin çocuğu olmasına karşın, Kepler'in öğrencilik yılları parlak geçer. Ruhsal güvensizlik içinde büyüyen Kepler, önce teolojiye yönelir; ancak üniversite öğreniminde bilim ve matematiğin büyüleyici etkisinde kalır; sonunda Copernicus sistemini benimsemekle kalmaz, sistemin doğruluğunu ispatlamak tutkusu içine girer.
Daha yirmiüç yaşında iken Graz Üniversitesi'nin çağrısını kabul ederek astronomi profesörü, ardından kraliyet matematikçisi görevlerini yüklenir. Ne var ki, rahat bir çalışma ortamı bulduğu Graz'da kalması fazla sürmez; dinsel çekişmede yenik düşen protestan azınlıkla birlikte kenti terk etmek zorunda kalır.
Kepler işsiz kalmıştır, ama bu ona meslek yaşamının belki de en büyük şans kapısını açar: ötedenberi çalışmalarına hayranlık duyduğu Danimarka'lı ünlü astronom Tycho Brahe'nin asistanı olur. Gerçi kişilik yönünden ustası ile uyum kurması kolay olmayacaktı; üstelik Tycho tanrısal düzene aykırı saydığı güneş-merkezli sisteme karşıydı. Ona göre gezegenler güneşin, güneş de dünyanın çevresinde dönmekteydi. Ne ki, çok geçmeden usta yaşamını yitirir (1601); gözlemeviyle birlikte yılların yoğun emeğiyle toplanmış son derece güvenilir gözlem ve ölçme verilerine Kepler sahip çıkar.
Kepler'in resmi görevi astroloji almanakları hazırlamaktı. Zaten yetersiz olan maaşı çoğu kez ödenmiyordu bile. Soyluların yıldız falına bakarak geçimini sağlıyordu. Astronomlar için ek kazanç kaynağı gözüyle bakıp bir bakıma küçümsediği astrolojiye inanmadığı da kolayca söylenemez.
Yukarda da belirttiğimiz gibi, Kepler'in amacı "göksel mimarlık" dediği düzende aradığı matematik uyumu kurmaktı. Graz'dan ayrılmadan önce yayımlanan Göksel Gizem adlı kitabında, gezegenlerin devinimlerini geometrik çizgi ve eğrilerle belirleme yoluna gitmiş, o zaman bilinen altı gezegene ait yörüngelerin, belli bir sıra içinde içice yerleştirilen beş düzgün geometrik nesnenin oluşturduğu altı aralığa denk düştüğünü ispata çalışmıştı ("Yetkin nesne" denen bu çok yüzlü cisimler şunlardır:
(1) dört eşkenar üçgen yüzlü (piramit),
(2) altı kare yüzlü (küp),
(3) sekiz eşkenar üçgen yüzlü,
(4) oniki eşkenar beşgen yüzlü,
(5) yirmi eşkenar üçgen yüzlü.
Bilindiği gibi iki boyutlu düzlemde istenilen sayıda çokgen şekil çizilebilir; oysa üç boyutlu uzayda yalnızca sıraladığımız bu beş çok yüzlü düzgün nesne oluşturulabilir). Antik çağdan beri bilinen bu beş nesnenin gizemli bir niteliği olduğu inancı pek de yersiz değildi. Gerçekten, yetkin simetrik olan bu nesnelerin her biri tüm köşelerinin dokunduğu bir küre içine yerleştirilebilir. Aynı şekilde, her biri tüm yüzlerinin orta noktasına dokunan bir daireyi çevreleyebilir.
Örneğin, Satürn yörüngesini içeren küreye bir küp yerleştirilecek olsa Jüpiter'in küresi bu küpün içine; ya da, Jüpiter'in küresine bir piramit (dört eşkenar üçgen yüzlü nesne) yerleştirilecek olsa Mars'ın küresi bu piramitin içine tıpatıp uyacaktır. Aynı düzenleme geriye kalan gezegen yörüngeleriyle çok yüzlü düzgün nesnelerle de gerçekleşmektedir. Kepler en büyük coşkusunu bu düzenlemeye yönelik araştırmasında yaşamıştır.
Düzgün geometrik nesnelerle gezegen yörüngeleri arasında varsayılan ilişki olgusal temelden yoksundu kuşkusuz; ama, gezegenlere ait yörünge büyüklükleri arasında bir tür korelasyon olduğu düşüncesinde bir gerçek payı vardı. Nitekim Kepler'in yirmi yıl sonra formüle ettiği üçüncü yasası bu düşünceden kaynaklanmıştır.
Tycho'nun gözlemevine yerleşen kepler, gençliğinin çoğu akıl-dışı saplantılarından tümüyle kurtulmazsa da, giderek daha olgun, olgusal verilere daha bağlı bir kimlik kazanır. Tycho'nun ona verdiği görev gezegen yörüngelerini belirlemeye yönelikti; incelemeye koyulduğu ilk yörünge de beklentiye en çok aykırı düşen Mars'ın gözlemlenen yörüngesiydi.
Kepler, yoğun bir uğraşa karşın yıllarca, gözlem verileriyle uyum kurmaya çalıştığı çembersel yörünge arasındaki farkı gideremedi. Bu demekti ki, çembersel yörünge beklentisinde bir yanlışlık olmalıydı. Ne var ki, göksel düzeyde yetkinlik arayışı içinde olan Kepler bu olasılığı bir türlü içine sindiremiyordu. Çembersel olmayan bir yörünge (ki, Kepler için bu bir "pislik"ti) nasıl düşünülebilirdi? Ama olgular da bir yana itilemezdi!
Bu tür açmazların etkisinde Kepler zamanla astronomide geometrik uyum arayışından fiziksel etki arayışına girer. Copernicus için güneşin merkez konumu salt matematiksel bir belirlemeydi; oysa Kepler buna fiziksel bir gerçeklik tanıma gereğini duymaya başlar. Tüm gezegen yörünge düzlemlerinin güneşin merkezinden geçmesi olayı, bu yönelişi doğrulayıcı nitelikteydi. Mars'ın yörüngesi üzerindeki çalışması bir olguyu daha gün ışığına çıkarmıştı: gezegenin yörüngesi üzerindeki hızının değişik noktalarda değişik olduğu gerçeği.
Öyle ki, gezegenin güneşe yaklaştığında hızı artmakta, uzaklaştığında hızı azalmaktaydı. Kepler bu ilişkiyi ikinci yasasında şöyle dile getirir: güneş ile gezegen arasındaki yarıçap vektörü yörünge düzleminde eşit zamanlarda eşit alanlar süpürür. Yaptığı tüm ölçmelerin doğruladığı bu ilişki de çembersel yörünge beklentisiyle bağdaşmamaktaydı.
Kepler ister istemez başka bir yörünge biçimine yönelmek zorundaydı. Gözlemler yörüngenin elips biçiminde olduğunu ortaya koyuyordu. Mars'ın yörüngesine ilişkin bu buluşunu Kepler daha sonra birinci yasası olarak tüm gezegenler için genelleme yoluna gider: Her gezegen, bir odağında güneşin yer aldığı bir elips çizerek devinir.
Kepler ilk iki yasasını, 1609'da yayımlanan Yeni Astronomi adlı kitabında ortaya koymuştu. Üçüncü yasasını aradan dokuz yıl geçtikten sonra oluşturur: Bir gezegenin yörüngesini tamamlamada geçirdiği sürenin karesi, güneşe olan ortalama uzaklığının küpüyle orantılıdır. Buna göre, gezegenin periyodik süresini T ile, yörüngesinin ortalama yarı çapım r ile gösterirsek, oranı tüm gezegenler için aynıdır. "Harmonik yasa" diye bilinen bu ilişki, yörüngelerini tamamlama süresi bakımından gezegenlerin mukayesesine olanak vermektedir.
Daha da önemlisi, ilişkinin ilerde Newton'un formüle ettiği yerçekimi yasasına sağladığı ipucudur. Oysa Kepler bu son buluşuna, gençlik yıllarından beri arayışı içinde olduğu "küreler uyumunun" formülü gözüyle bakıyordu. Uyumsuz bir evrenin onun için bir anlamı yoktu. Güneş gezegenleri yönetme gücüne sahipse, göksel devinimlerin formülünde dile gelen türden bir ilişki içermesi gerekirdi.
Kepler'in gerçeği bulma yolunda verdiği çabanın bir benzerini bilim tarihinde göstermek güçtür. Şu sözlerinde derin araştırma tutkusu az da olsa yansımaktadır: "Çalışmamın karmaşık görünen sonuçlarını izlemede zorlanıyorsanız, bana kızmayınız; çektiğim sıkıntılar için bana acıyınız. Sunduğum her sonuca yüzlerce kez yinelediğim sınama ve hesaplamalarla ulaştım. Sadece Mars'ın yörüngesini belirlemem beş yılımı aldı."
Copernicus gibi Kepler de Pythagoras'dan kaynaklanan sayı mistisizminin etkisindeydi. Evrenin geometrik bir düzenlemeyle kurulduğu inancını hiç bir zaman yitirmedi. Onun gözünde güneş tanrısal bir güçtü. Güneş sisteminde yalnızca altı gezegenin bulunmasına (Uranüs, Neptün ve Plüton henüz bilinmiyordu) koşut olarak geometride yalnızca beş düzgün çok yüzlü nesneye olanak olması rastlantı değil, merak konusu bir gizemdi. Astronominin temelini oluşturan üç yasası bu gizemin büyüsünde ömür boyu sürdürdüğü çalışmanın bir bakıma yan ürünüdür.
Kepler'in kendisi gibi dönemin bilim çevrelerinin de (bu arada Galileo'nun) bu yasaları yeterince önemsediği söylenemez. Newton'un bir başarısı da, Kepler'in kitaplarında adeta gömülü kalan bu yasaların gerçek önemini kavramış olmasıdır.
Kepler asıl hayal ettiği şeyi (göksel kürelerin müzikal uyumunu) belki gerçekleştiremedi; ama gerçekleştirdiği şey ona bilim tarihinde "Astronominin Prensi" unvanını kazandırmaya yetti.
BLAİSE PLANCK
(1858 -1947) Ünlü deneysel fizik bilgini Rutherford, 1923'te İngiliz Bilimler Akademisi'nde ortalığı bastıran gür sesiyle, "Fiziğin şahlandığı bir çağda yaşıyoruz!" diyordu. Bu şahlanışın öncülerinden biri Einstein, biri de Planck'tı kuşkusuz. Einstein, görecelik kuramlarıyla klasik mekaniğin temel ilkelerini aşmış; uzay, zaman ve gravitasyon kavramlarına yeni boyutlar kazandırmıştır. Planck ise enerji ve radyasyon üzerindeki çalışmalarıyla kuvantum teorisinin temellerini atmıştı.
Max Planck, Almanya'da entelektüel bir aile çevresinde büyür. Babası hukuk dalında, seçkin bir profesördü. Orta öğrenimini Münich'te Max Millian Jimnazyumu'nda tamamlayan Max, bilime gönül vermiş bir öğretmenin etkisinde fiziğe özel bir ilgiyle bağlanır; bir yandan da ailesinin sağladığı olanakla piyano dersleri alır.
Fizik öğrenimi için üniversiteye başvurduğunda, dönemin büyük fizikçisi Hermann Helmholtz, "Fizik'te artık yapılacak fazla bir şey kalmamıştır; ilerlemeye açık başka bir bilim dalını seçsen daha iyi olur." demişti. Ama Max, çocukluk hayalinden kopmamaya kararlıydı. Üstelik, üniversite öğreniminde, Helmholtz ve Kirchhof gibi gerçekten seçkin profesörlerin öğrencisi olmanın kendisi için kaçırılmaz bir fırsat olduğunu biliyordu.
Münich ve Berlin üniversitelerinde öğrenimini sürdüren genç fizikçinin hidrojen çözülümüne ilişkin doktora tezi, tüm meslek yaşamındaki tek deneysel çalışması olarak kalacaktı. Asıl ilgi alanı matematiksel fizik olan Planck, olağanüstü yeteneğiyle kısa sürede meslek çevresinin dikkatini çeker; daha otuz yaşında iken Berlin Üniversitesi fizik kürsüsüne atanır.
Planck'ın uzmanlık alanı, "termodinamik teori" diye bilinen ısı bilimiydi. Yanan bir ampule dokunulduğunda hemen algılanacağı gibi ısı ile ışık birbirine ilişik olaylardır. Işık radyasyonu üzerinde çalışırken Planck bir sorunla karşılaşır. Klasik fiziğin, "Enerjinin Eşit-bölünme Teoremi"ne göre kor halindeki bir cisimden salınan radyasyonun, hemen tümüyle, dalga uzunluğu olası en kısa dalgalardan ibaret olması gerekiyordu. Bu, küçük bir ısının bile son derece parlak bir ışık vermesi demekti. Öyle ki, vücut ısımızın bizi bir ampul gibi ısıtması beklenirdi. Radyasyon enerjisi sürekli bir akış olarak varsayıldığından, spektrumun kısa dalga (yüksek frekans) kesiminin alabildiğine geniş olması, hatta sınırsız uzaması gerekirdi.
Başka bir deyişle dalga uzunluğunun giderek kısalmasıyla enerjinin sonsuza doğru artması söz konusuydu. Fizikçiler bu beklentiyi "mor ötesi katastrof' diye niteliyorlardı. Oysa, deney sonuçları spektrumda çok değişik bir enerji dağılımı ortaya koymaktaydı. Bir kez deney, hiçbir maddenin, ne denli akkor haline getirilirse getirilsin, sonsuz enerji salacağını kanıtlamıyordu. Sonra çıkan enerjinin büyük bir bölümünün orta dalga uzunluktaki kesimde olduğu görülüyordu.
Yerleşik kuram ile deney sonuçları arasındaki tutarsızlık gözden kaçmayacak kadar açıktı. Sorun deneysel verilere dayalı hesaplamalarda bir hatadan kaynaklanmıyor idiyse, yerleşik kuramın yetersizliği söz konusu olmalıydı.
Planck'ın yetkin örnek olarak aldığı kara-cisim üzerinde yürüttüğü kuramsal çalışması 1900'de yayımlanır. Çalışmanın dayandığı temel düşünce şuydu: Madde her biri kendine özgü titreşim frekansına sahip ve bu frekansla radyasyon salan vibratörlerden ibarettir. Gerçi bu düşüncenin yürürlükteki kurama ters düşen yanı yoktu: Ne var ki, Planck aynı zamanda vibratörlerin enerjiyi sürekli bir akıntı olarak değil, bir dizi kesik fışkırmalarla saldığı görüşünü de ileri sürmekteydi. Bu demekti ki, belli bir frekanstaki bir osilatörün saldığı veya aldığı enerji ancak tam birimler biçimde olabilir; birim kesirleriyle olamazdı.
Planck'ın çözüm arayışında başvurduğu istatistiksel yöntemin de, inceleme konusu ilişkilerin sayılabilir olmasını gerektirmesi, radyasyon enerjisinin bireysel bölümlerden oluştuğu varsayımını kaçınılmaz kılıyordu.
Önerilen çözüm basitti: Gözlem sonuçlarıyla bağdaşmayan sürekli akış varsayımından vazgeçmek! Ne var ki, şimdi oldukça açık ve mantıksal görünen bu çözümün o dönemde hemen benimsenmesi bir yana, akla yakınlığı bile kolayca düşünülemezdi. Doğanın sürekliliği bir hipotez ya da sıradan bir varsayım olmanın ötesinde doğruluğu sorgulanmaz bir inançtı adeta! Newton mekaniği gibi Maxwell'in elektromanyetik teorisi de doğanın sürekliliğini içeriyordu.
Nitekim elektromanyetik teoriyi deneysel olarak doğrulayan Hertz, ışığın dalga teorisine değinerek bu teoriyle fiziğin değişik kollarının sağlam, tutarlı bir bütünlük kazandığını belirtmekten geri kalmaz.
Yerleşik bir kuramı sorgulamak kolay değildir gerçekten. Hele yeni bir kuram oluşturmak, üstün zekâ ve hayâl gücünün de ötesinde yüreklilik ister. Doğrusu, Planck'ın, getirdiği çözümle devrimsel bir gelişmeyi başlattığının farkında olduğu; dahası çözümünün, bağlı olduğu klasik fiziği sarsabileceğini öngördüğü söylenemez. Ama onun yadsınamaz yanı, karşılaştığı soruna gösterdiği olağanüstü duyarlılıktı.
Bir özelliği de özentisiz olmasıydı: Çözümüne deneysel verileri matematiksel olarak dile getiren masum bir formül gözüyle bakıyordu. Oysa, "kuvantum" dediği bir enerji paketi ile bir dalga frekansı arasındaki ilişkiyi belirleyen denklemi (E = h.f), bilimde yeni bir devrimin temel taşıydı [Denklemde E enerjiyi, f radyasyon frekansını, h ise "Planck değişmezi" denen sayıyı ( Joule-saniye) göstermektedir]. Buna göre, bir enerji kuvantumu, dalga frekansıyla Planck değişmezinin çarpımına eşittir (ışık hızı gibi doğanın temel değişmezlerinden sayılan h, herhangi bir radyasyon enerji miktarının dalga frekansına orantısını simgelemektedir).
Planck'ın önerdiği hipotez başlangıçta hiç değilse ışığın dalga teorisine doğrudan bir tehlike oluşturmuyordu, belki. Ama klasik fiziğin önemli bir ilkesi olan doğanın sürekliliği varsayımı sarsılmıştı. "Doğa asla sıçramaz" anlamına gelen eski Latince özdeyiş, "Natura non facit saltus" geçerliliğini sürdüremezdi artık!
Kaldı ki, çok geçmeden Einstein'in 1905'te ortaya koyduğu "Fotoelektrik Etki" diye bilinen teorisiyle ışık da kuvantum teorisinin kapsamına girer. Böylece ısı, ışık, elektromanyetizma vb. radyasyon türlerinin tümünün kuvanta biçiminde verilip alındığı hipotezi doğrulanmış olur. Bu hipotez daha sonra Bohr, Schrödinger, Heisenberg vb. bilim adamlarının önemli katkılarıyla çağımız fiziğine egemen kuvantum mekaniğine dönüşür. Planck, istemeyerek de olsa bu büyük devrimin öncüsüydü.
Çağımızın ünlü fizikçisi Max Born, Planck'ın bilimsel kişiliğini kısaca şöyle belirtmişti: "Yaratılıştan tutucu bir kafa yapısına sahipti; "devrimsel" diyebileceğimiz hiçbir eğilim ve özentisi yoktu. Olguları aşan spekülasyonlardan da hoşlanmazdı. Ne var ki, salt deney verilerine olan saygısı nedeniyle, fiziği temelinden sarsan en devrimci düşünceyi ileri sürmekten de kendini alamadı."
Bu erdemli kişi, ne yazık ki, uzun yaşamını trajik bir kararla noktalamak zorunda bırakılır. Yedi çocuğundan yaşamda kalan tek oğlu 1944'te Hitler'e suikast suçlamasıyla yakalananlar arasındaydı. Nazi yöneticilerinin yaşlı Planck'a önerileri "basit" olduğu kadar korkunçtu: "Nazizme inanç ve bağlılık duyurusunu imzala, oğlun idamdan kurtulsun!"
Planck, tek umudu olan oğlunun ölümü pahasına, yaşam anlayışına ters düşen duyuruyu imzalamaz!