Isaac Newton Kimdir? Newton’un hayatı ve bilim dünyasına kazandırdığı yenilikler ve görüşler nelerdir?
Cisimlerin sürekli hareket halinde oldukları genişleyen bir kozmos içinde yaşıyoruz. Bu hareketleri tanımlayan kanunların pek çoğu, yaşamına bir çiftçi olarak başlayıp daha sonra tüm zamanların en etkili bilim insanlarından biri haline gelen bir İngiliz tarafından oluşturuldu. Adı Sir Isaac Newton olan bu adamın yörüngesel hareket ve kütle çekimine ilişkin kanunları her astronomun öğrendiği, temel kurallardır. Çiftçilik sektörünün kaybettiğini bilim kazanmış oldu diyebiliriz.
Newton’un Yaşamı ve Çalışmaları
Isaac Newton, Galileo Galilei’nin öldüğü yıl olan 1642’de doğdu, öğrencilik günleri sönük geçti; bir çiftçi olmak için yetiştirilse de onun başka yetenekleri vardı. Mantık, etik, fizik ve Aristoteles’in çalışmaları hakkında klasik bir eğitim almak üzere Cambridge’deki Trinity Üniversitesine gitti. Mezun olduktan sonraki yedi yılını matematik üzerinde çalışarak geçirdi.
Diferansiyel kalkülüsün temel prensiplerini bulduğu sırada, tesadüfen bu prensipler Almanya’da Gottfried Leibniz (1646-1716) tarafından oluşturulmuştu. Aynı zamanda ışık bilimiyle de ilgilenip dairesel hareketin matematiksel teorisi üzerinde çalıştı. 1667 yılına gelindiğinde Trinity Üniversitesinin bir üyesi olmuş, matematiksel becerileriyle gayet iyi tanınmaktaydı. Işık bilimi üzerinde çalışmaya devam ederek, lens yerine yansıtıcı ayna kullandığı kendi tasarımı olan bir teleskop üzerinde çalışmaya başladı. Benzer türdeki teleskoplar günümüzde Newton reflektörleri olarak bilinmektedir.
Newton, matematik ve ışık alanında devam eden çalışmalarına dayanarak 1669 yılında Lucas Matematik Profesörü (aynı kürsüde bugün Stephen Hawking bulunmaktadır) olarak atandı. Işık bilimi, ışık ve renk hakkında makaleler yayımladıktan sonra dikkatini gökcisimleri mekaniğine çevirdi. Merakı, meslektaşı Robert Hooke (1635-1703) ile yazışmaları sonucunda kabarmıştı. Newton, Hooke’un bazı eleştirilerine gücense de bu yazışmalardan ve 1680 yılının başında beliren bir kuyruklu yıldızdan dolayı gezegen yörüngeleri üzerinde çalışmaya yetecek kadar etkilenmişti.
Çalışmalarının kanıtlarını yazarak Philosophiae Noturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) adlı kitabında evrensel hareket kanunlarını yayımladı. Bu yayını onu, bilimsel çevrelerde uluslararası bir yıldız haline getirdi ve hareketi tanımlayan çalışması, o yaşadığı sırada başlayan endüstri devrimine büyük katkı sağladı.
Newton’un Hareket Kanunları
Isaac Newton, bir cismin uzaydaki hareketini tanımlayan hesaplamalar üzerinde dikkatle çalıştı. Bunun temelinde de üç kanun olduğunu ileri sürdü:
- Duran bir obje durmaya devam eder. Hareket halindeyse, başka bir cisim ya da kuvvet tarafından etkilenmediği takdirde hareket halinde kalır.
- Bir kütleye kuvvet uygulandığında ivme meydana gelir. Kütle ne kadar büyükse cisme ivme kazandırmak için gereken güç de o kadar büyük olur. Fizik ve astronomi öğrencileri şu formülü öğrenir: F = m*a; burada m kütlenin miktarını, a ise ivmeyi belirtir. Yere düşen elma örneğinde, elmanın kütlesiyle ivmesini çarparsanız bu size kuvveti (Newton adı verilen birimde) verir.
- Her eylem için bir eşit, bir de karşıt reaksiyon mevcuttur. Bir bowling pistinde ileri doğru atılan bir top ters yönde gelen bir topa çarparsa ilk top, ikinci topa ne kadar büyük bir kuvvet uygulandığına bağlı olarak, geriye doğru hareket etmeye başlar.
Bunlar, günümüzde artık bariz kurallar gibi görünse de Newton’un yaşadığı dönemde şaşırtıcı derecede yeni fikirlerdi.
Newton’un Kütle Çekimi Kanunu
Newton’un geliştirdiği, doğanın en önemli kurallarından biri de evrensel kütle çekimi kanunudur. Bu kanun, kütle çekiminin evrendeki bütün cisimler üzerinde etkili bir kuvvet olduğunu söyler. Newton, iki cismin kütlesini ve aralarındaki mesafeyi biliyorsanız iki cisim arasındaki kütle çekim kuvvetini hesaplayabileceğinizi belirtmişti. Cisimler birbirlerine yaklaştıkça kütle çekim kuvveti onları birbirine daha güçlü çeker. Cisimler birbirlerinden uzaklaştıkça kütle çekimi zayıflar. Dahası, güçlü bir kütle çekim merkezi etrafında dönen cisimler, uzaklarsa daha yavaş, yakınlarsa daha hızlı dönerler. Kütle çekimi, yıldız oluşumundan kara deliklerin yaratılışına, galaksi gelişiminden atomlar arasındaki etkileşime varıncaya dek güneş sistemimizdeki cisimlerin yörüngesel mekaniğine kadar her şeyi etkiler.
Newton ve Yörüngesel Hareket
Yörüngesel hareket, evrendeki yaşamın önemli bir parçası olduğundan ona biraz daha yakından bakalım. Yörüngeler, Newton’un ilk hareket kanununu örnekler; bu da hareket halindeki bir cismin, hareketi değiştirecek bir kuvvete maruz kalmadığı takdirde öyle kalmaya devam edeceğini söyler. Bu kanunu her gün deneyimlersiniz. Çarpmak üzere olan bir kapı gördüğünüzde bunu durdurmak için elinizi kullanırsınız. Kapının hızını ve yönünü değiştiren kuvvet sizin elinizdir.
Uzaydaki hareketi değiştiren kuvvet de kütle çekimidir. Bütün fiziksel cisimlerin kütlesi vardır. Her kütlenin de diğerleri üzerinde bir çekim gücü vardır. Cisim ne kadar büyürse kütle çekim gücü de o kadar büyük olur. Kütle çekimi ve hız, gezegenlerin Güneş etrafında, uyduların gezegenler etrafında, galaksilerin de diğer galaksiler etrafında dönmesini sağlar.
Newton’dan Yıldızlara
Avrupa Uzay Ajansı, bir uzay teleskobu olan XMM-Newton x-ışını gözlemevine, Newton’ı ve pek çok başarısını onurlandırmak için bu adı verdi. Sör Isaac Newton, yaşamının sonraki kısmında derin düşüncelere dalıp din ve metafizik konuları üzerinde yazılar yazdı. 1696dan başlayarak otuz yıl boyunca Kraliyet Darphanesinde müdür olarak çalıştı. Aynı zamanda Kraliyet Cemiyetinde Başkanlık görevi yaptı ve 1705 yılında Kraliçe Anne tarafından kendisine şövalyelik nişanı verildi. 1727 yılında öldüğünde ardında müthiş bir bilim mirası bıraktı.
Düşen Elma Meselesi
Newton’i öğrenen her çocuğa onun evrensel kütle çekimini nasıl bulduğunun hikâyesi anlatılır: Bir elma düşer ve Newton’un kafasına çarpar. Newton’un kafasına bir elma düştüğünün bir kanıtı olmasa da Newton, bir elmanın düşüşünü izlerken onun neden yanlara doğru değil de dümdüz aşağıya düştüğünü merak ettiğini söylemiştir. Sonunda, Dünyanın kütle çekimsel gücünün, yere düşen elmanın kütle çekim etkisiyle bir şekilde orantılı olduğu sonucuna varmıştır.