Georges Lemaitre kimdir ve ne yapmıştır? Big Bang’i ortaya atan ilk bilim adamı, rahip ve kozmoloğun hayatı ve bilime katkıları.
Georges Lemaître
Georges Lemaître bir matematikçi ve kozmologdu. Evrenin genişlediğini, çünkü uzayın genişlediğini ve uzak galaksilerden gelen ışıkta kırmızıya kaymalara neden olduğunu tespit etti. Hubble yasasını çıkaran ilk kişiydi.
Lemaitre aynı zamanda evrenin ve zamanın tek bir anda başladığını ileri süren ilk bilim adamıydı. Maddesi bugün gözlemlediğimiz galaksileri ve yıldızları oluşturmak için yayılan ve evrimleşen bir “ilk atom” patlaması teorisini geliştirdi. Çalışmaları, evrenin belirli bir yaşı olduğunu gösterdi.
İlk Yıllar
Georges Henri Joseph Édouard Lemaître, 17 Temmuz 1894’te Belçika’nın Charleroi şehrinde doğdu. Annesi Marguerite Lannoy’du. Babası, bir avukat olan Joseph Lemaître idi. Georges, dört çocuğunun en büyüğüydü. Ebeveynleri dindar Roma Katolikleriydi ve dokuz yaşında, Georges rahip olmak istediğini açıkladı.
Ertesi yıl, kimya, fizik ve matematikte mükemmel olduğu Charleroi’deki Cizvit Kutsal Kalp Lisesine kaydoldu.
1910’da, Georges’in babası yeni bir iş buldu ve aileyi Belçika’nın başkenti Brüksel’e götürdü. Şimdi 16 yaşında olan Georges, başka bir Cizvit okuluna, College Saint Michel’e kaydoldu. Öğretmenleri onun matematik ve fizik bilimlerindeki olağanüstü yeteneklerini fark ettiler.
Yine de rahip olma fikrini sevmesine rağmen, Georges teoloji yerine mühendislik okumaya karar verdi. Temmuz 1913’te mühendislik diploması aldı ve maden mühendisi olarak eğitim almaya başladı.
Savaşın Korkuları
Temmuz 1914’te 1. Dünya Savaşı başladı. Ağustos başlarında Alman Ordusu Belçika ve Fransa’yı işgal etti. O zaman 20 yaşında olan Georges Lemaître, küçük kardeşi Jacques ile birlikte Belçika Ordusu’na katıldı. Ekim ayında cephede eylem halindeydiler.
Ertesi Nisan ayında Lemaître, Almanlar Belçika’daki Ypres’de 150 tondan fazla ölümcül klor gazı saldığında dehşete kapılmıştı. Rüzgar, korkunç gazı Belçikalı siperler yerine Fransız ve Kanada siperlerine taşıdı. Siper savaşının yaygın korkusu, acımasızlığı ve ölümünün ortasında, Lemaître’nin yoldaşları, aklını çevresinden ayırma ve fırsat buldukça fizik kitapları okuyabilme yeteneğine hayran kaldılar. Bu yetenek, Lemaître’in hayata düzenli yaklaşımının karakteristik özelliğiydi.
Kasım 1918’de sona eren savaştan Lemaître ve küçük kardeşi sağ kurtuldu. Lemaître usta çavuş rütbesine ulaştı ve cesaret için Croix de guerre madalyasını kazandı. Bir topçu subayı olacaktı, ancak bir eğitmene balistik hesaplamalarının yanlış olduğunu söyledikten sonra eğitimden atıldı!
Lemaitre Hayallerinin Peşinde
Savaşın ardından Lemaître hayallerinin peşinden gitmek için mühendisliği terk etti. Matematik alanında ileri bir derece okumak için Leuven Katolik Üniversitesi’ne kaydoldu. 1920’de, 26 yaşında, Çeşitli Değişkenlerin Gerçek Fonksiyonlarının Yaklaşımı adlı tezi için matematikte Docteur en Sciences’a en yüksek unvanı verildi.
Lemaître ayrıca on üçüncü yüzyıl İtalyan rahibi Thomas Aquinas’ın Katolik Kilisesi’nin temelini oluşturan Thomist felsefede bir bakalorya aldı. Bir sonraki adımı, Ekim 1920’de Saint Rombaut Evi’ne girerek Roma Katolik rahipliği eğitimine başlamaktı. Profesörleri, matematik ve fiziğe olan ilgisinin devam ettiğini belirterek Albert Einstein’ın çalışmalarını incelemesini önerdiler. Lemaître bunu, ünlü matematik astronomu Arthur Eddington‘ın yazdığı kitaplardan tensör hesabı ve genel görelilik hakkında bilgi edinerek yaptı.
1922’de Lemaître, kendisine Belçika hükümeti bursu kazandıran Einstein’ın Fiziği adlı bir tez sundu. Eylül 1923’te 29 yaşında rahip olarak atandı.
Cambridge
Lemaître, sıradan bir rahip olmak yerine, bursunu Birleşik Krallık’taki Cambridge Üniversitesi’nde genel görelilik okuyarak bir yıl geçirmek için kullandı.
Artık Lemaître’ye doktora üzerine çalışmaya başlamasını öneren Eddington ile kişisel olarak çalışabilirdi. Evreni, her ikisi de olan bir gaz içeren bir küre olarak ele alan tezde belirtilenler:
- izotropik (özellikleri nereden baktığınıza bağlı değildir)
- homojen olmayan (gaz eşit olarak dağılmıyor)
Eddington, Lemaître’den kürenin içeriğine genel görelilik kurallarını uygulamasını ve sonucun ne olduğunu görmesini istedi.
Eddington Sorununa Çözümler ve ABD’de Doktora
Lemaître, Eddington’ın sorununa iki çözüm keşfetti: İlki, Einstein’ın 1917’de yaptığı, enerji-kütle yoğunluğu sabit olan kapalı, kararlı, statik bir evren önerisiyle tutarlıydı; ikincisi, Willem de Sitter’in 1917’de, büyük ölçekli davranışına kozmolojik sabitin (boş uzayın enerji yoğunluğu) hakim olduğu bir evren önerisiyle tutarlıydı.
Cambridge Yeniden
Sırada yine Cambridge vardı, ama bu sefer Cambridge, Massachusetts. Lemaître, Harvard Üniversitesi’nde araştırma yapmak için Atlantik’i geçti ve ayrıca fizik doktora adayı olarak kaydoldu. MIT’de – Massachusetts Teknoloji Enstitüsü.
ABD’de geçirdiği süre boyunca, Forest Ray Moulton, William Duncan MacMillan, Vesto Slipher, Edwin Hubble ve Robert Millikan dahil olmak üzere ülkenin önde gelen astronomları ve fizikçileriyle tanışarak, çok seyahat etti. 1925 yazında Belçika’ya döndü ve Eddington tarafından şiddetle desteklenen ve tavsiye edilen Leuven Katolik Üniversitesi’nde matematik doçenti olarak atandı.
Aslında doktorasını aldı. 1927’de tezini savunmak için MIT’ye gitti (Görelilik teorisine göre tekdüze değişmez yoğunluklu akışkan bir küredeki yerçekimi alanı.)
Georges Lemaître’nin Bilime Katkıları
1927’de, Einstein’ın görelilik alan denklemlerine, durağan bir evreni değil, genişleyen bir evreni tanımlayan bir çözüm ailesi keşfetti (bağımsız olarak 1922’de Rus Alexander Friedmann’ın yaptığı gibi). Nihayetinde kendisine uluslararası üne kavuşacak olan “Ekstra galaktik bulutsuların radyal hızını açıklayan sabit kütleli ve büyüyen yarıçaplı bir homojen evren” başlıklı raporu yayınladı. Bu raporda, genişleyen bir evren hakkındaki yeni fikrini sundu ve daha sonra Hubble Yasası olarak anılacak olan şeyin ilk ifadesini türetti (evrendeki uzak nesnelerin dışarıya doğru hızının, bizden uzaklıkları ile orantılı olduğu) ve Hubble sabitinin ilk gözlemsel tahminini sağladı.
1929’da, yaklaşık on yıllık gözlemden sonra Edwin Hubble, uzak galaksilerden gelen ışıktaki kırmızıya kaymanın mesafeleriyle orantılı olduğunu ve Lemaître’nin genişleyen bir evren tahminini etkili bir şekilde doğrulayan kesin raporunu yayınladı.
Daha sonra 1931’de Londra’daki İngiliz Derneği’nin fiziksel evren ve maneviyat arasındaki ilişkiyi tartışmak için yaptığı bir toplantıda, Lemaître ilk olarak evrenin “ilkel atom” olarak adlandırdığı bir başlangıç noktasından genişlediği önerisini dile getirdi. Yaratılış anında patlayan Kozmik Yumurta. O yıl daha sonra ” Nature “dergisinde yayınlanan bir raporda daha da geliştirdi.
Big Bang
Lemaître, eğer madde her yerde geri çekiliyorsa, uzak geçmişte birbirine daha yakın olduğunu ve yeterince geriye gidersek, tüm evrenin son derece yoğun bir hal aldığı bir zamana ulaştığımızı varsaymanın doğal görüneceğini savundu. Oldukça belirsiz bir şekilde, evrenin genişlemesini başlatan muazzam bir patlamaya neden olmak için yeterli olan ilk atomun radyoaktif bozunmasıyla üretilen bir miktar kararsızlıktan söz etti. Teori daha sonra, İngiliz astronom Fred Hoyle’un 1949’da alaycı bir açıklamasından sonra “Büyük Patlama” teorisi olarak çok daha iyi tanındı.
Lemaître’in önerisi başlangıçta o zamanki bilim adamlarının şüpheciliğiyle karşılaştı ve destekleyici Eddington bile Lemaître’in fikrini “çirkin” buldu. Einstein başlangıçta Lemaître’nin genişleyen bir evren fikrini kabul etmekte isteksizdi, ancak Lemaître’nin evrenin statik-Einstein modelinin sonsuza kadar sürdürülemeyeceği şeklindeki argümanını takdir etmiş ve “Matematiğiniz doğru, ancak fiziğiniz iğrençtir” yorumunu yapmıştı. .
Bununla birlikte, 1933’te teori daha geniş çapta kabul gördü ve dünyadaki gazeteler onu ünlü bir Belçikalı bilim insanı olarak adlandırmaya ve onu yeni kozmolojik fiziğin lideri olarak tanımlamaya başladı. Bazıları, Einstein’ın “şimdiye kadar dinlediğim yaratılışın en güzel ve tatmin edici açıklamasıdır” yorumunun, Lemaître’in teorisine doğrudan atıfta bulunduğunu iddia ederken, diğerleri buna itiraz ediyor.
Lemaître, Belçika’nın en yüksek bilimsel ödülü olan Francqui Ödülü’nü 1934’te aldı (diğerleri arasında Albert Einstein tarafından önerildi). 1936’da Papalık Bilimler Akademisi üyeliğine seçildi ve ölümüne kadar aktif bir üye olarak kaldı ve 1960’ta başkanlık görevini kabul etti. 1941’de Belçika Kraliyet Bilimler ve Sanatlar Akademisi’nin üyeliğine seçildi ve 1953’te Royal Astronomical Society tarafından verilen ilk Eddington Madalyasını aldı.
1950’lerde, Leuven’deki öğretmenlik iş yükünün bir kısmını kademeli olarak bıraktı ve 1964’te tamamen emekli oldu, zamanını sayısal hesaplamaya ayırdı.
20 Haziran 1966’da, evrenin doğuşu hakkında kendi sezgilerine daha fazla kanıt sağlayan kozmik mikrodalga fon radyasyonunun keşfini öğrendikten kısa bir süre sonra öldü.