Yeryüzü Güneş’ten ne kadar uzakta? Eski Yunan’dan beri bilimci ve filozofların sorduğu bir soru bu. Güneş sisteminin keşfinde önemli bir rol oynar. Yeryüzü’nden Güneş’e olan uzaklığa bir astronomik birim(AU) denir. Örneğin, Jüpiter gezegeni, güneşten 5,46 AU, yani Yeryüzü’nün Güneş’e olan uzaklığının 5,46 katı uzaklıktadır. Peki ama, bir AU bildiğimiz uzunluk ölçüleri cinsinden ne kadar?
1716 da Edmund Halley bunu ölçmek için bir yol tanımladı. Gökbilimciler, bilinen gezegenlerin yörüngeleri hesaplamak için Newton’un hareket yasalarını kullanmışlar ve her 113 yılda bir, Venüs gezegeni ve Yeryüzü’nün göreli konumlarının Venüs’ü Yeryüzü ile Güneş’in arasına getireceğini göstermişlerdi. En iyi teleskoplarla, bir kara nokta biçiminde Venüs’ün Güneş’in yüzünden geçme süresini gök-bilimciler belirleyebilirlerdi. Bu süre, Yeryüzü’nde bulunduğunuz yere bağlı olarak farklı olacaktı. Halley, bu süreyi Yeryüzü’nde bir birinden çok uzaktaki iki yerde ölçebilirsek, Yeryüzü ve Venüs yörüngelerinin göreli uzaklıkları olan bu iki farklı süreyi Yeryüzü’nün Güneş’ten uzaklığını belirlemek için bir dizi karmaşık hesaplamada kullanabileceğimizi gösterdi. Böyle Yeryüzü’ndeki iki noktadan, yalnızca temel geometri bilgisine sahip birisinin, AU’yu nasıl tahmin edebileceği Kaynak [1, 2] de anlatılıyor.
Venüs Güneş’in yüzünden geçtiğinde, her geçiş arası 8 yıl olmak üzere, bunu iki kere yapar. Venüs’ün beklenen sonraki geçişleri 1761 ve 1769’da olacaktı.
Halley 1742’de öldü, ama önerisi yaşamaya devam etti. 1761’e gelindiğinde, Rusya, Avustralya, Norveç, Fransa, ve İngiltere’de olay için doğa felsefecileri hazırlanmışlardı. Kolay taşınabilecek küçük ve hafif teleskoplar hazırladılar. Göze zarar vermeden Güneş’e teleskopla doğrudan bakılamadığından, teleskopları görüntüyü Güneş’in önünden geçen Venüs’e ilişkin siyah noktanın geçişini gözleyebilecekleri bir kağıt üzerine düşürecek biçimde kullanmayı planladılar.
1761’de, Yeryüzü’nün büyük bölümü belirlenmiş ve haritası çıkarılmıştı, ancak çoğunlukla el değmemişti. Yerleşik Avrupa’da iki yer arasındaki uzaklık, Halley’in önerisi için çok kısa olduğundan, Sibirya’dan Hindistan ve Sumatra’ya kadar uzanan yönlerde maceraperestler yola çıktı. 1761 ve 1769 geçişlerine bir düzineden fazla maceracı katıldı, ancak göreceğimiz üzere hepsi de başarılı olamadı. O dönemde, bilim kimi bilimcilerin gök-bilim, diğerlerinin kimya, ve kimi diğerlerinin fizik çalıştığı noktaya gelememişti. Bu “doğa felsefecileri” uzak yerlere seyahat eder ve geri döndüklerinde gördükleri bitki ve hayvan yaşamını, insan türlerini, coğrafyayı, gökyüzünü tarif ederlerdi. Dolayısı ile bu maceracılar Venüs’ün geçiş anından daha fazlası için yola çıkardı. Gezdikleri yerlerin ayrıntılı gözlemlerini elde etmeyi planlarlardı.
Bu iş için yapılan harcamalar nasıl karşılanırdı? Şimdi, yirmi-birinci yüzyılda, bilimsel çalışma giderleri yardımsever kuruluşlar ve hükümetler tarafından karşılanır, ancak bu tür destekler 1945 de II Dünya Savaşı sonrasında yaygınlaşabildi. On-sekizinci yüzyılda, bilimcilerin ya kendileri zengindi, ya da zengin işverenlerce desteklenirdi. Jean-Baptiste Chappe d’Auteroche ve Guillaume le Gentil küçük Fransız asillerdi. Christian Mayer ve Andras Lexell Rus İmparotoriçesi Büyük Catherina tarafından desteklendi. Charles Mason ve Jeremiah Dixon, İngiltere’de katılımla oluşturulan fonlarla Sumatra’ya doğru yola çıktılar.
Her hangi bir merkezi bilimsel arşiv de yoktu. Fransız, Rus, ve İsveç yöneticilerinin desteklediği bilim akademileri vardı. Ancak, en etkin bilimsel kuruluş Londra Kraliyet Topluluğu’ydu. Tüm Avrupa’daki yazarlar Kraliyet Topluluğu toplantılarında okunmak üzere mektuplar gönderirdi. Örneğin, Anton Leeuwenhoek, mikroskopun mucidi, Hollanda’daki evinden çıplak gözle görülemeyen çok küçük şeylerin çizimlerini gönderdi. Maceracılar çok uzaklardaki yeni keşfedilen kara parçalarındaki gözlemlerini gönderdiler. Rahip Thomas Bayes derin matematiksel düşüncelerini sundu. Kraliyet Topluluğu Venüs geçişi gözlemlemelerini düzenlemeye ve 1769’daki geçişten sonra Yeryüzü’nün Güneş’e olan uzaklığını belirlemek için bunları bir araya getirmeye karara verdi.
1761’den sonra gözlemler gelmeye başladı. 1769’daki geçişi yakalamak için, St.Petersburg, Kanada, Baja Kaliforniya, Tahiti(ünlü Kaptan Cook buna katılmıştı) , Norveç, Filadelfiya, ve Manila’ya seyahat eden maceraperestlerle daha da büyük uyum içinde bir çaba harcandı.
Bu maceraperestler tehlikeden uzak değildi. 1756’da, İngiltere ve Fransa ve müttefikleri arasında savaş patladı. Birleşik Devletler’de bu, George Washington’un savaşmayı öğrendiği Fransız ve Yerliler Savaşı olarak hatırlanır. Avrupa’da Yedi Yıl Savaşı olarak bilinir ve bu savaş 1763’e kadar sürer. 1761 geçişi için, kendilerini savaş hatlarından geçireceğini umdukları İngiliz ve Fransız diplomatlarının mektuplarını taşıyorlardı. Ancak, bu mektuplar her zaman yeterli olmuyordu.
Charles Mason ve Jeremiah Dixon İngiltere’den 1761 geçişi için yola çıktıklarında, gemileri bir Fransız gemisi tarafından saldırıya uğradı, 10 gemici öldü ve harap gemileri limana geri dönmek zorunda kaldı. Guillaume le Gentil, İngilizlerin ölçüm yapmaya niyetlendiği Hindistan’daki Fransız kolonisini aldıklarını, Hint Okyanusu’nda yoldayken öğrendi. Gemi geri dönüp Mauritius’a yöneldi, ancak le Gentil geçiş gününde denizde savrulan bir gemideydi ve ölçüm yapmak için sabit bir zemini yoktu. 1769 geçişi için gözlemler daha huzurlu bir dünyada alındı ve daha iyiceydi.
Maceraperestlerin içinde, tek şanssız kişi Guillaume le Gentil’di. 1761 geçişini, Hint Okyanusu’nda bir gemide olduğu için kaçırdı. 1769 geçişi için bölgede kaldı ve Filipinler’den izlemeye karar verdi. Manila’daki İspanyol yetkililer ondan kuşkulandılar ve görevini anlamadılar, ama o aygıtını kurup gökyüzünün açık olduğu bir gecede göklerdeki harikaları İspanyol yetkililer ve eşlerine gösterebildi. Le Gentil 1769 geçişine hazırlanarak Manila’da 3 yıl geçirdi, ancak Fransız Bilim Akademisi tarafından 1768’de, Hindistan’daki Fransa tarafından henüz geri alınmış olan Pondicherry’e dönmeye zorlandı.
Geçişten önceki gece, Pondicherry’deki gökyüzü açıktı, ancak geçiş gününde, yığılan ve Güneş’i görmeyi engelleyen bulutlarla hava git gide kötüleşti. Manila’da ise, Güneş’i görüntülemek için mükemmel açık bir hava vardı. Fransa’ya döndüğünde, kendisinden uzun zaman haber alınamayınca öldüğünün ilan edildiğini gördü. Karısı yeniden evlenmiş, yeğenleri servetini paylaşmıştı. Ancak, le Gentil için her şey kaybedilmiş değildi. Maceralarının öyküsünü yazdı, ve bu anılar Avrupa’da en çok satan kitap oldu. 1992’de, Kanadalı yazar, Maureen Hunter, “Venüs’ün Geçişi” adı ile le Gentil’in seyahatlerini önce bir oyuna, ve sonra 2007’de, bir opera metnine dönüştürdü. Geçişleri yakalamak için yola çıkan maceraperestlerin tam öyküsü Kaynak [3, 4]’de bulunabilir.
1769 geçişini izleyen aylarda, bu maceraperestlerin son gözlemleri Londra Kraliyet Topluluğu’na gönderildi. Kraliyet Topluluğu rakamları incelemek ve Yeryüzü’nün Güneş’e olan uzaklığını hesaplamada kullanmak üzere bir komite görevlendirdi. Bu komitenin başında Lord Henry Cavendish vardı. Cavendish ailesi en az iki nesildir bilimsel girişimlerle ilgiliydiler, ancak astronomi, kimya, biyoloji, ve fiziğe önemli katkıları olan Henry Cavendish içlerinde en seçkin olanıydı. Henry Cavendish hidrojenin doğasını incelemiş, Yeryüzü’nün yoğunluğunu ölçmüş, mayalanmanın doğasını göstermiş, ve bilimi çok dikkatli ölçümlere dayalı yapma hareketinde büyük bir rol oynamıştı. Zamanın “Doğa filozofları” duvarlarla farklı disiplinlere ayrılmadığı için, Henry Cavendish gibi bir dahi bir çok alanda katkıda bulunabildi.
Cavendish komitesi toplantıların dikkatli bir kaydını tuttu, kayıtlar ve kendilerine iletilen özgün veriler Kraliyet Topluluğu’nda arşivlendi. (Stigler(1977) bu kayıtları kullanarak Cavendish komitesinin ulaştığı sonuçları iyileştirmek için bilgisayar-yoğun istatistiksel yöntemleri uyguladı.) Nasıl devam etmeliydiler?
Edmund Halley, Venüs geçişi Yeryüzü’ndeki iki noktadan gözlenecekse, Yeryüzü’nün Güneş’e olan uzaklığını hesaplamada bir noktadan diğerine olan uzaklık ve zamanlama farkının kullanılabileceğini önermişti. Standartları sağlayan kaç gözlem bulduklarına dayalı olarak doğruluk karşılaştırılabilir iki ölçüm ekvatorun iki tarafında yapılmışsa en fazla olsa da, Cavendish komitesinin elinde böyle 45 kadar gözlem çifti bulunabilirdi. Hangi gözlem çifti kullanılmalıydı?
Yirminci yüzyılda çağdaş istatistiksel modeller ortaya çıkana kadar, bilimciler deneysel sonuçların ya da gözlemlerin böyle bir yığınını ele alır ve içlerinden en iyilerini ya da bir tanesi seçerlerdi. Örneğin, 1870lerde Albert Michelson ışık hızını Washington, DC deki Deniz Gözlemevi’nde ölçmeye çalıştı. Düşüncesi aynaların iki farklı yolu üzerine ince bir beyaz ışık ışını göndermekti. Bir doğrultudaki aynaların konumunu, sonunda her iki ışını izdüşürdüğü perde üzerinde girişimin karanlık halkasını oluşturuncaya kadar, ayarlayabilirdi. İki yolun uzunluk farkı ışık hızını ölçmede kullanılabilirdi.
Bunu yapmak için, Michelson’un saf beyaz ışığın kararlı bir kaynağına gereksinimi vardı. O devirde hiç bir yapay ışık kaynağı gereksinim duyduğu türde ışın üretecek türden değildi. Ancak, laboratuar duvarında bir çatlak vardı. Gündüzleri kısa bir süre için Güneş doğrudan bu çatlaktan ışıyordu. Dolayısı ile, ölçümlerini yapmak için her gün kısa bir süresi vardı. Tüm denemelerini kaydetse de, son çözümlemesi için yalnızca küçük bir bölümünü kullandı. Bu, deney yapmadaki deneyimine ve hangi denemelerin “doğru” olduğunu söyleyecek sezgisine güvendiğindendi.
(Bilimin hükümetler ve kurumların bağışlarıyla desteklendiği günümüzde, gözlemlerin ya da deneylerin bir bölümünden “doğru” değerleri seçmek bilimsel sahtekarlık olarak görülür. Saygın bilimcinin verilerinin tümünü sergilemesi beklenir. Bu kitap bunun neden nasıl ortaya çıktığını gösterecek.)
Bu yüzden, onsekizinci ve ondokuzuncu yüzyıl biliminin ruh haliyle, Cavendish komitesi “doğru” olanlarını ayıklamak için derlenmiş olan verileri inceledi.
Hatalar
İçine girdikleri ilk sorun “kara nokta” sorunuydu. Maceraperestlerin Venüs kara noktasının ne zaman Güneş’in diskine girip ne zaman çıktığını tam olarak gözlemleyemedikleri anlaşıldı. Bunun yerine, tam geçiş anını gözlemleyemeden, Güneş diskinin uzantılarına yaklaştıkça esneyen ve büyüyen ve birden diskin içinde beliren bir kara nokta gördüler. Benzer bir sorun kara nokta Güneş diskinden dışarı çıkarken de meydana geldi. Halley’in önerdiği hesaplamalar geçiş zamanının saniyelere kadar belirlenebileceğini varsayıyordu.
Bu tüm bilimsel gözlemlerde ortaya çıkan bir sorundur. Gözlemler birden fazla kez yapıldığında en dikkatli ölçümler bile farklı rakamlar üretir. Tam ölçümleri yineleyebilmedeki bu başarısızlık, geçerli kuramın tek bir parçacığa ilişkin konum, dönüş hızı ya da ölçmeyi istediğimiz özellik her ne ise özünde rassal olduğu görüşündeki atom fiziğine kadar uzar gider.
Bu tür ölçümlerdeki farklılıklara “hata” diyeceğiz.
Gaflar
Ancak, Cavendish komitesi sade rassal hatadan daha fazlasıyla uğraşmak zorunda kaldı. Maceraperestlerden birisinin rakamları diğer her hangi biriyle eşleşmiyordu. Onun verdiği geçiş zamanları denklemlere konduğunda, sonuçlar diğer hesaplamalardan çok farklıydı. Sonunda onun bulunduğu boylamı yanlış belirlediği sonucunu çıkardılar. Gerçekten de, onsekizinci yüzyılda birisinin Yeryüzü’nde bulunduğu boylamı ölçmesi çok zordu. Öğle zamanı Güneş’in ufuktan yüksekliği ile enlem kollayca belirlenebiliyordu, ancak boylam bulunduğunuz yerde gözlemin ve (Greenwich meridyeni) gibi Yeryüzü’nde sabit bir yerdeki tam zaman bilinerek belirlenmek zorundaydı. Doğru boylamı bulmadaki kusur kara nokta sorunundaki gibi bir “hata” değildi. İstatistikçi William Sealy Gosset 1920lerde, “hatalar” ve “gaflar” arasında bir ayrım yaptı. Hatalar, ölçme eyleminin doğasındaki ölçmede farklılıklardı. Gaflar başka bir şeydi. Bir keresinde sabit sıcaklıkta tutulması gereken büyük bir mayalama tepkileyicisinde kaydedilmiş sıcaklıkları incelemekle uğraşıyordum. Her saat başı, sıcaklığı belirlemek için, teknisyenler tepkileyiciden küçük bir kova maddeyi dışarı almak, sıcaklığını ölçmek, ve buna göre tepkileyiciye verilen soğuk su akışını ayarlamak zorundaydı. Verilerdeki yeni bir vardiyanın başında, sıcaklığın aniden düştüğü ve yükseltilmek zorunda kalındığı, ve, bir sonraki vardiyada, sıcaklığın aniden yükseldiği ve düşürülmek zorunda kalındığı bir haftalık kayıtları inceledik. Bu vardiyalarda ne olduğunu görmek üzere biri gönderildi. Tepkileyiciden bir kova madde çıkarmak pis bir işti. İşçi metal merdivenlerden çıkmak, küçük bir boşluğa ulaşmak, ve tıkaçı açmak zorundaydı. Dolayısı ile, iş genellikle vardiyadaki en acemi kişiye veriliyordu. İlk vardiyada örneği çeken kişinin yeni tutulduğu, eline kova ve termomentrenin verildiği, ve mayalama tankındaki sıcaklığı ölçmesinin söylendiği öğrenildi. Tırmanıp tıkacı açtığı, madde örneğini çektiği, termometreyi aldığı, sıkıca aşağı ve yukarı salladığı, kovaya daldırdığı, bir kaç saniye beklediği, sonra termometreyi çıkarıp okumak için ışığa götürdüğü görüldü. Gördüğü tek termometre, evinde kullanmış olabileceği ateş ölçen klinik termometreydi. Aşağı doğru sallanmadıkça klinik bir termometrede cıva sütunundaki küçük bir kıvrım cıvayı erişilen en büyük değerde tutar. Elindeki termometrenin ortam sıcaklığı her ne ise onu kaydettiğini farketmedi, dolayısı ile onun tepkileyici sıcaklık “ölçümü”, gerçekte, tepkileyici çevresindeki hava ortamı sıcaklığının bir ölçümüydü. In the words of Gosset’in deyimiyle, ölçümlerinin hepsi de “gaf”dı.
Yalanlar
Maceraperestlerden biri Cavendish komitesini rahatsız etti. Bu önceki maceralarının “bulgular”ından kimilerini abarttığı bilinen biriydi. Verilerine güvenilebilir miydi? Çağdaş dönemin başından beri bilimsel etkinlikler sahtekarlık olaylarıyla kötü durumlara düşürülmüştür. Dünyanın gerçek doğasını ortaya çıkarmak için kaşif ve bilimcilerin çoğunluğunun dürüst çabalarına karşılık, başka bir şeyin soyutlanmış örnekleri bulunmaktadır. İlk örneklerinden biri olarak, Sebastian Cabot’un 1508’deki keşif seyahatini ele alalım. Kral VII. Henry tarafından masrafları karşılanan Cabot, iki gemi ve üçyüz kişiyle İngiltere’nin Bristol limanından yola çıktı. Kuzey Atlantik’i aştı, Newfoundland’ı buldu, ve Amerika kıtasından Doğu’ya bir kuzeybatı geçidinin başlangıcı olduğunu düşündüğü Hudson Körfezi’ne seyahat etti. Ancak, adamları daha ileri gitmeye isyan etti, ve o da eve döndü. Hiç değilse, seyahatiyle ilgili anlatması beklenen hikaye böyleydi. Ancak, bu seyahatin günümüzde hangi bir kaydı bulunmuyor, ve ona ait sahip olduğumuz tüm kanıt Sebastian’dan işitenlerin ifadeleri. Hikayelerinin etkisiyle, İspanya Kralı tarafından Sebastian Cabot’a Usta Denizci adı verildi, ve gelecekte İspanya’dan Yeni Dünya’ya tüm seyahatleri yönetme yetkisi verildi. [5] 1508’deki yolculuğunu doğrulayan her hangi bir bilgimiz olmasa da, çağdaş eleştirmenlerden onun bir palavracı olduğunu ve farklı kişilere yolculuğunun farklı hikayelerini anlattığını biliyoruz. Acemi denizciliğiyle ve pusuya düşürüp adamlarından çoğunu öldüren Yerlileri kışkırtan davranışlarıyla yüzüne gözüne bulaştırdığı İspanya’nın 1526’daki Güney Amerika seferine önderlik yaptığını biliyoruz. Neyse ki, bilimin Sebastian Cabot’ları az, ama hiç yapılmamış deneylerden veri yayınlayan, çıkarımlarını “kanıtlamak” için üzerinde oynanmış fotoğrafları gösteren, ve hiç olmayan ikiz çiftleri üzerine ayrıntı gözlem sonuçlarını özenle açıklayanları oradalar. Bir zamanda, bir bilimcinin çalışmalarından kazanabileceği en fazla şey saygınlıktı. Ve, yine de bu saygınlığı elde etmek için verilerle oynayan birileri vardı. Ancak, II. Dünya Savaşı sona erdiğinden beri, bilim daha bir kazançlı “iş” oldu. Başarılı bir bilimci çalışmalarının yönetimler ya da özel kuruluşların ödenekleriyle destekleneceğini umabilir. Dürüst olmayan bir bilimci için para ve saygınlık yeminin çok fazla olduğu açık . Verilerin pişirildiğini ya da uydurulduğunu nasıl bilebilirsiniz? Bu kitabın IV. bölümü yalancıları belirlemede istatistiksel yöntemlerin nasıl kullanılabileceğini gösteriyor. Peki, tüm bunlardan sonra, Yeryüzü Güneş’ten ne kadar uzakta? Cavendish komitesinin tahmini bundan yalnızca %4 kadar farklıydı—çağdaş istatistiksel yöntemler olmadan doğru yanıtı bulmak için “kara nokta” sorununun üstesinden gelmek zorunda olan bir onsekizinci yüzyıl komitesi için hiç de fena değil.
Kaynaklar
-
-
-
-
-
Roberts, D. (1982) Great Exploration Hoaxes. San Francisco, CA: Sierra Club Books: 24–39.
-
-
Stigler, Stephen M. (1977) Do Robust Estimators Work with Real Data?, The Annals of Statistics, 5(6):1055-1098.
Salsburg, David S. (2017) Errors, Blunders, and Lies: How to Tell the Difference, CRC Press Taylor & Francis. s:3-14’ten Türkçeleştirildi.