Bizler, Dünya üzerinde atmosfer denen hava katmanın altında yaşıyoruz. Dolaysıyla Dünya üzerindeki her şeye hava basıncı dediğimiz bir kuvvet etki yapıyor. Bir yüzeye dik olarak etkiyen kuvvete basınç adı verilir. Barometre, hava basıncını ölçen aygıttır. Hava basıncı da yüksekliğe göre değişir. Deniz düzeyinde basınç en yüksektir; yükseklere çıktıkça hava basıncı düşer. Deniz seviyesindeki hava basıncı yüksek (üzerindeki hava katmanı daha kalın), dağ başındaki hava basıncı ise düşüktür.
Şimdi okuyacağınız öykü, Washington Üniversitesi fizik profesörlerinden Alexander Calandra’nın (1911-2006) başına gelmiş gerçek bir olay ve “Barometre Öyküsü” olarak dünya çapında ünlenmiştir. [“The Barometer Story”. From Teacher’s Edition of Current Science, Vol.49, No. 14, January 6-10, 1964. Courtesy of Robert L. Semans. /Murray Gell-Mann, The Quark and the Jaguar, p:270] (Öykünün Kopenhag Üniversitesi’nde geçtiği ve öğrencinin de Niels Bohr olduğu yolundaki yaygın söylenti, bir uydurmadır.)
Arkadaşlarından biri Profesör Calandra’ya telefon ediyor. Bir sınav sorusunun değerlendirilmesinde hakemlik yapmasını istiyor. Calandra arkadaşının ofisine gidiyor. Öğrencinin mükemmel bir sonuç beklerken sıfır aldığı bir soru olduğunu öğreniyor. Ayrıca öğrencinin, yanıtlarının geçerliliği konusunda ısrarlı olduğunu duyunca soruyu merak ediyor. Sorunun şöyle olduğunu öğreniyor:
“Bir barometre yardımıyla uzun bir binanın yüksekliğinin nasıl belirlenebileceğini gösteriniz.”
Öğrenci, bu soruya şöye bir yanıt vermiştir: “Bir barometreyi alır binanın tepesine çıkarız, onu bir uzun bir ipe bağlarız. İpi caddeye kadar sarkıtırız ve sonra geri çekerek ipin uzunluğunu ölçeriz. İpin uzunluğu binanın yüksekliğine eşittir.”
Sonrasını Profeör Calandra şöyle anlatmaktadır:
“Şimdi bu gerçekten ilginç bir yanıt; ama öğrenci geçerli not almalı mıdır? Öğrenci yanıtının tamamen uygun olduğu konusunda güçlü bir inanca sahip. Öte yandan öğrenciye tam not verilirse fizik kursundaki öğrenciler arasında büyük bir ayırım yapılmış olacak. En iyisi öğrenciyi başka bir soruda denemek. Bunu arkadaşıma önerdim ve o da kabul etti. Arkadaşımın bunu kabul etmesine şaşırmadım; ama öğrencinin yaptığı şaşırtıcıydı.
Anlaşmamız uyarınca soruyu yanıtlaması için altı dakika verdim ve bu yanıtların fiziğin temel bilgileriyle verilmesi konusunda uyardım. Beşinci dakikanın sonunda öğrenci hiçbir şey yazmamıştı. İsterse kendisini başka bir sınıfa alabileceğimi söyledim; ama hayır dedi. Bırakmıyordu, birçok yanıtı vardı, o en iyi olanı düşünüyordu. Araya girdiğim için özür dileyerek lütfen devam ediniz dedim. Bir süre sonra şu çarpıcı yanıtı verdi. “ Bir barometreyi binanın çatısına götür ve çatının kenarına uzan. Barometreyi aşağıya bırak ve bir kronometre ile zamanı ölç. Sonra S =(1/2)at2 formülünü kullanarak (burada s düşme yüsekliğini, g kütle çekim ivmesini, t de geçen zamanı gösterir ivmenin yarısıyla geçen zamanın karesinin çarpımına eşittir) binanın yüksekliğini hesapla.”
Bu noktada arkadaşıma isterse bırakabileceğini sordum. Kabul etti ve ben öğrenciye tam not verdim. Arkadaşımın ofisinden ayrıldığımda öğrencinin problemin başka yanıtları olduğunu söylediğini ve bunların neler olduğunu ona sorduğumu anımsadım. “Oh evet” dedi öğrenci “ Bir barometre yarıdmıyıla uzun bir binanın yüksekliğini ölçmenin bir çok yolu vardır. Örneğin, bir barometre alıp güneşli bir günde barometrenin yüksekliğini ve onun gölgesinin yüksekliğini ölçersin, sonra binanın gölgesini ölçersin ve basit bir orantıyla binanın yüksekliğini bulabilirsin.”
“Hoş”dedim “ sonra başka?”
“Evet”dedi öğrenci. “ Başka temel bir ölçüm var ve sen onu seveceksin. Bu yöntemde, bir barometre alırsın ve merdivenlerden yukarı çıkmaya başlarsın. Merdivenleri çıkarken, barometrenin uzunluklarını işaretlersin ve bu sana sonuçta barometre birimleriyle binanın yüksekliğini verecektir. Oldukça doğrudan ölçme yolu.”
“Elbette, daha gelişmiş yöntemler istersen barometreyi bir sicimin ucuna bağlarsın ve onu bir sarkaç gibi kullanarak yerdeki ve binanın tepesindeki yer çekimi ivmelerini (g) belirlersin. Bu iki “g” değeri arasındaki farkı kullanarak, ilke olarak, binanın yüksekliğini belirleyebilirsin.”
Sonunda şöyle dedi “Eğer bu problemin fiziksel çözümleri konusunda beni sınırlamazsanız, başka bir çok çözüm yolu vardır, barometreyi zemin kattaki yöneticinin kapısına götürmek gibi. Yönetici kapısını açtığında siz ona şöyle diyebilirsiniz: Sayın yönetici, bakın elimde çok hoş bir barometre var. Eğer bana bu binanın yüksekliğini söylerseniz, bu barometreyi size vereceğim…”(*)
Ne öğrenciymiş ama!
(*)Murray Gell-Mann, The Quark and The Jaguar, Abacus 2002’den (p:270-273)