Kategori: Fizik
Yayınlanma: 19 Şubat 2012 Gösterim: 3504
Yazdır

Bir önceki sayıdaki yazıyı hatırlayarak başlayalım…

Dünya’nın şeklinin sezgisel olarak büyük bir topa benzediğini göstermiştik. Ve asıl olarak da Copernicus’tan bahsetmiştik. Ne yapmıştı Copernicus? Aristotales’ten gelme Hıristiyanlık anlayışında sorgulanamaz olan, “Dünya, evrenin merkezinde sabit bir şekilde durmakta ve diğer gök cisimleri de Dünya etrafında dönmektedir” tabusunu çökertmişti. Copernicus bunu, Dünya’nın da döndüğünü gözlemleyerek kanıtlamıştı.

Bu yazı da ise geçen sefer kaldığımız yerden, konuya önce Galileo’nun daha sonra da Johannes Kepler’in penceresinden bakmaya çalışacağız.

 

Galileo Galilei (1564-1642)

Galileo İtalya’nın Pisa şehrinde doğduğunda dönemin takvim yaprakları Rönesans’ın büyük sanatçısı Michelangelo’nun öldüğünü gösteriyordu. Galileo’nun hayat akışında babasının ve büyüdüğü ortamın etkisi büyüktü. Babası Vincenzo, dönemin önemli Lütenistlerinden (bir çalgı ama ne olduğunu bilmiyorum) ve müzik teorisyenlerinden biriydi. Pisa ise dönemin önemli bir sanat ve kültür merkeziydi. Galileo, bu sanatsal atmosferde resim ve müzikle ilgilendi. Ayrıca geliştireceği teleskopun habercisi olarak araç gereç yapımında da dikkat çeken Galileo, derslerinde de oldukça başarılıydı. Aslen doğa bilimleriyle ilgilenmeyi seven Galileo, babasının hastalığından etkilenerek yirmili yaşlarında tıp okumaya başladı. Kuru bilgi ezberlemekten sıkılmış ya da kan görmekten korkmuş olacak ki tıp tahsilini yarıda bırakıp matematik çalışmaya başladı. İyi ki de öyle yapmış. Pisa Üniversitesi’nde kısa sürede hocalık mertebesine ulaşan Galileo, babasının ölümünden sonra 1592 yılında Padua Üniversitesi’nden aldığı hocalık davetini kabul etti. Padua’da Geometri, Mekanik, ve Astronomi dersleri vermeye başladı.

Yaptığı çalışmalarla Copernicus’un teorisini yaymaya çalışan Galileo, Aristoteles evrenini sorguluyordu. Kısaca Aristoteles’in evren anlayışını hatırlayalım. Aristoteles’e göre “Dünya evrenin merkezinde sabit bir şekilde durmakta ve diğer gök cisimleri de Dünya etrafında dönmekte”ydi. Hıristiyanlıkta da bu görüş şu şekilde tabulaşmaktaydı: Gökyüzü yıldızların çakılı oldukları bir küredir ve kürenin merkezinde de Dünya sabit bir şekilde durmaktadır. Geçen yazıda bahsettiğimiz üzere Tycho Brahe tarafından “Tanrısal bir düzen” diye adlandırılan bu anlayış, birçok dinde de olduğu gibi, insana evrenin merkezinde olma onur ve gururunu vermekteydi.

Geçen yazıda da yer vermiş olduğumuz görüşe Copernicus gibi Galileo da dini inanç olarak karşı değildi. O da yaşamı boyunca kilise eğitimi almıştı. Ne var ki insanlığın, kendi dönemine kadarki, özellikle de son üç yüz yıllık çalışmalarıyla beslenen Galileo, nerden geldiği belli olmayan kilise tabularını karşılaştırdığında, insanlığın yanlış bir yolda olduğunu görmekteydi.

Copernicus’un matematiksel ve teknik yetersizlikleri tam anlamıyla çözemediği halde Dünya’nın da hareket ettiğini kanıtlamasıyla insanlığın doğayı anlayabilme sürecinde büyük bir devrim gerçekleşmişti. Galileo, doğanın işleyişinin anlaşabilirliği üzerine bu yoldan yürümeyi tercih etti.

Copernicus evreninde Dünya, evrenin ne merkezinde ne de sabitti. Peki, evrenin bir merkezi var mıydı? Bu cisimler acaba bir yasayla mı hareket ediyorlardı? Bu soruların cevaplarını bulmak için her doğacı gibi Galileo da önce gözlemler yapmaya başladı. Gözlem yapmaya başladı başlamasına da gök cisimleri çok uzaktaydı ve onları eldeki teleskoplarla gözlemlemek imkânsızdı. Hollandalı Hans Lippershey’in 1608 yılında geliştirdiği ilk modern teleskopu daha da geliştirdi. Zaten alet yapımına çocukluğundan beri meraklı olan Galileo, 1609 yılında kendi teleskopunu üretti. Jüpiter’i, uydularını ve birçok yıldızı ilk kez gözlemleyen o oldu. Bu yüzden 1609 tarihi, modern astronominin başlangıcı sayıldı. İçinde bulunduğumuz 2009 yılı da, Galileo’nun teleskopu icat etmesinin 400. yılı olması nedeniyle, dünyada Astronomi Yılı olarak kabul edilmektedir.

Galileo’nun geliştirdiği teleskop, astronomide büyük gelişmelere sebep oldu. Artık gezegenlerin ve uyduların hem yıldızların etrafındaki, hem de kendi etraflarındaki hareketleri şekil olarak anlaşılabilir olmuştu. Mesela ay, dünya etrafında tam dairesel olmayan bir şekilde dönmekteydi. Bazen yaklaşarak bazen de uzaklaşarak… Oysa Copernicus, bu yörüngenin dairesel olacağı kanısındaydı.

Copernicus gibi bir katedralde, basit bir sarkacın yörüngesini inceleyen Galileo’nun aldığı veriler, gök cisimlerinin teleskopla incelenen yörüngeleriyle hareketin özelliğinin aynı olduğunu gösteriyordu. Buradan hareketle Galileo, cisimlerin hareketinin nedenleriyle uğraşmayıp, hareketlerin nasıllarını bulmaya çalıştı. Bu çalışma Yunan filozof Aristoteles’i yeniden karşısına alması demekti. Aristoteles’e göre aynı yükseklikten bırakılan iki cisimden ağır olanı hafif olanından daha az bir sürede yere düşmekteydi. Örneklersek, bir elmamız bir de güllemiz olsun. Onları balkondan yere serbest bırakırsak gülle daha önce yere düşmelidir. Bunun bir safsata olduğu 13. yüzyıldan beri biline gelmekteydi. Ne var ki Engizisyon korkusundan bu “kral çıplak” atılımını kimse gösterememişti.

Sonunda bu çıkış Galileo’dan geldi. Galileo, memleketinin ünlü Pisa kulesine çıktı. Bir top güllesi ve bir sapan taşını kulenin tepesinden aynı anda serbest bıraktı. Sonuçta top güllesi ile taşın yere ulaşma süreleri eşit çıktı. Aynı yükseklikten eşit hız ve yörüngede fırlatılan cisimlerin aynı hız ve sürelerde yere ulaştıklarını gözlemleyen Galileo artık Aristoteles’in doğa anlayışını tamamen çürütmüştü. Bu çalışmalarında konum ve hız kavramlarının yanına onların nedenlerine dair bir kavram eklemişti: “ivme”.

Bu çalışmalarını kendi notlarına da eklemişti ama şu gerçeği çok iyi biliyordu: akademide onlarca teoloji bağnazlığından çıkamayan, Katolik Kilise yalakası ve korkak sözde entelektüeller var. Grafik tasarımı hazır kitabını matbaadan çıkarırsa başına gelecekleri iyi bildiğinden uzun zaman korktu. Kitabı çıkarabileceği en güvenli zamanı bekledi. 1616 yılında, Söylevler adlı kitabında yazdıklarından ötürü ilk kez Engizisyon Mahkemesi’nin karşısına çıkmak zorunda kaldı. Copernicus evrenini savunarak kutsal dogmalara karşı gelmek ve halkı isyana teşvik suçlamalarıyla yargılandı. Evet halkı isyana teşvik, çünkü Galileo, kitaplarını sadece bilim insanlarının bildiği Latince ile değil herkesin kullandığı İtalyanca ile kaleme almıştı. Mahkemeye kendi görüşlerinin Copernicus’u aştığını ve başka bir şey söylediğini anlatabilmesi beş yılını aldı ve sonunda beraat etti. Paçayı ucuz kurtardığının farkındaydı.

Bu arada kuyruklu yıldızlar üzerine yazdığı Değerlendirici adlı kitap Papa’nın bile çok hoşuna gitti ve 1623’te bizzat Papa tarafından yeniden çalışma yapması yönünde yüreklendirildi. Deyim yerindeyse Papa’dan da aldığı gazla 1632’de, en büyük eseri olarak bilinen Büyük Dünya Sistemleri Konusunda Diyalog’u yazdı.

Son derecede basit bir dille yazmış olduğu kitap, Aristoteles yanlısı Simplicio, Galileo anlayışının savunucusu Salviati ve bağnaz olamayan bir karakter olan Sagredo’nun diyaloglarından oluşmaktaydı. Kitabındaki iğneleyici anlatımıyla kilisenin bütün ipliğini alaycı ve net bir dille ortaya koyması Galileo’ya ikinci kez Engizisyon yolunu göstermişti. Artık yetmişli yaşlarında olan Galileo’nun bu seferki yargılanması ilkinden de ağır oldu. Yaşına oranla kaldıramayacağı işkencelere maruz kaldı ve sonunda da mahkemenin özür dileme isteği için hazırlamış olduğu metni istemeyerek okudu.

 

“Ben Galileo, [...] Güneş’in Dünya’nın merkezi olduğu, hareket etmediği, arzın ise Dünya’nın merkezi olduğu, hareket halinde olduğu yolundaki yanlış görüşleri tümüyle terk etmem için Kutsal Divan tarafından verilen hukuki hüküm çerçevesinde, söz konusu yanlış doktrini, her ne suretle olursa olsun, yazılı veya sözlü olarak benimsemeyeceğim, savunmayacağım ve öğretmeyeceğim…”

 

Ev hapsi cezasına çarptırılan Galileo, görme duyusunu kaybetmesine karşın çalışmaya devam etti. İki Yeni Bilim Üzerine Diyalog adlı modern fiziğin temellerini attığı ve bizim de bir iki sayı sonra aklımız yettiğince irdelemeye başlayacağımız kendi doğa anlayışını açıkladığı kitabını yazdı.

Sanırım artık sahne sırası Kepler’de.

 

Johannes Kepler (1571-1630)

Almanya’nın Weil şehrinde doğan Kepler, Galileo gibi soylu bir ailenin çocuğu değildi. Babası bir sarhoştu, annesininse akli dengesi bozuktu. Çocukluk döneminde geçirdiği ateşli hastalıklar yüzünden görme duyusunu büyük ölçüde kaybetti. Bu olumsuz koşullara rağmen mükemmel bir öğrencilik hayatı oldu. Öğreniminde bir ara, bu dönemdeki herkes gibi o da teolojiyle ilgilendiyse de aklını çabuk başına toplayarak matematik çalışmaya başladı.

Kepler de Galileo gibi Copernicus’un evren anlayışını savunuyordu. Yirmili yaşlarının başında Avusturya’nın Graz üniversitesinde profesör oldu. Ne var ki buradaki Protestan-Katolik çekişmesinde yenik düşen Protestanlarla birilikte şehri terk etti. Danimarka’ya giden genç profesör, burada dünya merkezli evren anlayışının en büyük savunucusu Tycho Brahe’nin yardımcılığını yapmaya başladı. Brahe’nin, kendisininkine aykırı görüşlerine rağmen, çalıştığı gözlemevinin görece kusursuzluğu, kendi çalışmaları için Kepler’e iyi bir olanaktı.

Kepler, evrenin yapısı için “göksel mimarlık” tanımını kullanıyordu. Bu mimarinin ise anlaşılabilirliği matematikten geçmekteydi. Brahe, ona ilk iş olarak Mars’ın yörüngesini hesaplamasını vermişti. Copernicus öğretisinden bildiği kadarıyla Mars yörüngesinin dairesel olacağından şüphesi olamayan Kepler, yıllarca bu yörüngeyi inceledi. Gözlemleri sonucunda aldığı verilerle tahmininin uyuşmadığını gördü. Kepler, sabit bir hızla düzgün dairesel bir yörüngenin yerine belli zaman aralıklarında değişik bir şekilde hızlanıp yavaşlayan ve uzaklaşıp yaklaşan bir yörünge olduğunun farkına vardı. Aslında bu yörünge Kepler’e yabancı değildi. Copernicus’un sarkaç gözleminde sarkacın hareketinin yansıması ile Kepler’in gözlemlemiş olduğu yörünge örtüşüyordu. Buradan hareketle gözlemlerindeki sonuçları matematiksel bir ilişkiye sokmaya çalıştı.

Gezegenlerin konum değişimlerini an be an hesaplayan Kepler, kendi adıyla da bilinen Kepler Yasası’nın ilk iki maddesini yazdığı Yeni Astronomi adlı kitabını 1609 yılında tamamladı. Yasanın ilk maddesine göre her gezegen, bir odağında Güneş’in yer aldığı bir elips çizerek devinir. İkinci maddeye göre ise Güneş ile gezegen arasındaki vektörün taradığı alanlar birbirlerine eşittir. Kitabını Galileo’ya da yollayan Kepler’e Galileo’dan da cevap çabuk geldi.

 

…Gerçeği ararken, gerçeğin büyük bir dostu olan sizin gibi bir yandaşım olduğu için kendimi mutlu sayıyorum. İçinde kusursuz şeyler bulacağımdan emin olarak, kitabınızı sonuna kadar okuyacağım. Uzun yıllardan beri Copernicus sistemine bağlı olduğum için ve kabul edile gelmiş hipotezlerin (Aristoteles’in, evrenin merkezinin dünya oluğu yolundaki görüşü) anlaşılmaz kıldığı doğanın birçok yönlerini açıkladığı için, bu okumayı daha büyük zevkle yapacağım…

 

Kepler’in üçüncü ve son yasasını bulması ise yaklaşık on yıl sürdü. Bu yasa, bir gezegenin güneş etrafındaki bir turu tamamlama süresiyle (periyot) ona uzaklığı arasında evrensel bir sabit oran olduğunu söylüyordu. Acaba Kepler haklı mıydı?

Bulduğu sonuç, uzaklığın küpü bölü periyodun karesi (r³/T²), bütün çevrelerce çok karmaşık ve zorlama bulunuyordu. Yasayı anlayamadığından olacak ki Galileo’nun bile bu fikre kafası pek yatmamıştı. Kepler kendinden emindi, çünkü en küçük hesap için bile aylarca gözlemler yapmıştı. Kepler’in anlaşılamamasının nedeni ise hesabının dönemin matematik birikimiyle açıklanamamasıydı. Belki de bugün Newton’un sonsuz küçük hesabıyla basitleşen hesabını gözlemsel olarak bulmak için bir ömrü adamak zorunda kalmak Kepler için hayırlı oldu. Çünkü bu kadar çok çalışmak ona dünya üzerinden ortalama yüzyılda bir gözlemlenebilen bir olayı görme şansını verdi: Yıldızların küçülerek patlaması ve o gökteki görkemli kaotik görüntü; süpernova. 1604’te gözlemlediği süpernovaya kendi adı verildi. Bu olay günümüze kadar bir kez daha yalnızca 1987 yılında, aralarında Kuantum Elektro Dinamiği’nin kurucusu Richard Feynman’ın da bulunduğu ekip tarafından gözlemlendi ve bu süpernovaya da Feynman adı verildi.

İnsanlığın doğayı anlayabilme sürecini her yüzyıl oynanan lig maçlarına benzeterek, yazımızı bir futbol haberciliği diliyle bitirelim. 17. yüzyılın ilk yarısında doğanın dilindeki kapalılık, futbol deyimiyle sıkı savunma açılamadı. Ama ikinci devre oyuna giren Newton ve Leibniz adlarındaki iki gencin takımı toparlamasıyla maçın sonuna doğru goller de gelmeye başladı. Maç sonrasında sadece otonom haber ajansıyla mülakat yapan Newton, “Oyunun yönünü iyi yönde etkileyebildiysem, bunu takım kaptanlarımız Galileo ve Kepler’e borçluyum.” dedi. “Kafama Elma Düştü” adlı bu mülakatın tamamı bir dahaki sayıda, kaçırmayın!