Bilimin Öncüleri

Cemal Yıldırım TÜBİTAK Yayınları 6. Baskı 1996

KÖRÜN ATTIĞI T…
Hatıralarla oyalanmaktan vazgeçip yüzümüzü bilime döndürme zamanıdır. Zenginliğin, gücün, güvenli ve sağlıklı yaşamanın anahtarı bir tane. O anahtarın adına bilim, bilimin çocuğuna da teknoloji diyorlar.
Yaşadığımız dünyayı doğru değerlendirmenin ilk adımı bilimin önemini kavramaktan geçer. Ders kitaplarında öğretilenler denemenin, araştırmanın, sorgulamanın önemini algılamamıza hizmet etmiyor. Her şey gibi bilim de denemelerle gelişir. Bin teori ezberletmek yerine birkaç deneyi tercih edecek eğitim anlayışına ne kadar muhtacız.
Hammurabi kanunları, Med-Peleponnes savaşları yerine, kurbağa bacağının anatomisinden önce Öklid’i, Arşimet’i, el Biruni’yi, Gaus’u, İbni Rüşt’ü, İbnî Haldun’u, Marie Curie’yi, Max Planc’ı öğretselerdi bize. Düne yanmakla bir yere varılamaz anladık da yarın için bunları niçin düşünmüyoruz? Niçin uygulamıyoruz?
Sitve Jobs’u, Aziz Sancar’ı bu gün detaylarıyla anlatmamıza kim engel olabilir? Aziz Sancar Hürriyete yaptığı açıklamada “Öğrencilere sürekli deneyler yaptırılsın isterim” dedi. Dedi ve orada kaldı. Aziz Sancar nasıl çalışmış da Nobel’i kazanmış diye öğrencilerimize anlatan kaç kişi var?
Bilimin öncülerini tanımak varken modanın öncüleri ne işe yarar? Magazin anlayışını hayata hakim kılarak dünya ile yarışmanın mümkün olmadığını bize kim anlatacak? Aynı hatayı bile bile işleyene, yeniden yeniden uçuruma düşene bilimsiz bir yere varılamayacağını anlatmak için kaç megahertzlik yayın yapılmalı?
Arife tarif gerekmez ise de hatırlatılması gerekenlere bıkmadan usanmadan bunları tekrarlayacağız… Ola ki “Körün attığı taş kelin başına” denk gelir.

ÖKLİD(Euclides) S.53-61
Geometri-Matematik
Çağlar boyu matematikle ilgilenen hemen herkesin gözünde en iyi örnekti. M.Ö.300 yıllarında yazdığı 13 ciltlik eseriyle ünlüdür. Matematik ve geometriyi ispat bağlamında işleyen bilgin. Elementlerle ilgili eseri, 19. Yüzyıl sonuna kadar akademik çevrelerde en önemli ders kitabı. Filozof Bertrand Russel, “Elementlere bu güne kadar yazılmış en büyük kitap gözüyle bakılsa yeridir.” derken, Einstein: “Gençliğinde bu kitabın büyüsüne kapılmamış bir kimse, kuramsal bilimde önemli bir atılım yapabileceği hayaline boşuna kapılmasın.” Dedi.
İskenderiye Kraliyet Enstitüsünde döneminin en saygın öğretmeni. Alanında yüzyıllar boyu eşsiz kalan ders kitabının yazarı. “Geometri Bilmeyen hiç kimse bu kapıdan içeri giremez” diye yazılı Atina’daki Platon’un akademisinde yetiştiği sanılıyor.
Dönemin kralı Ptolemy “Geometriyi kestirmeden öğrenmenin yolu yok mu?” diye sorduğunda, Öklid “Özür dilerim ama geometriye giden bir kral yolu yoktur.” Cevabını verir. Geometri “Yer” ve “ölçme” anlamına gelen “geo” ve “metrie” ölçme sözcüklerinden oluşan bir terimdir. Seçkin matematikçilerin gözünde, matematik şu yada bu işe yaradığı için değil, yalın gerçeğe yönelik , sanat gibi güzelliği ve değeri kendi içinde soyut bir düşünme uğraşı olduğu için önemlidir. Cemal Yıldırım –Bilimin Öncüleri 53-60
ERATOSTHENES.. S.61-66
Bilim tarihinde Helenistik dönem (M.Ö.300 M.S. 100), özellikle ilk evresinde, bilimsel yöntemin gerçek anlamda işlerlik kazandığı yaratıcı bir ortamdır.
Grek düşünürleri arasında olgusal araştırmaya belki de en yatkın olan Aristo bile, temelde kimi metafiziksel ilkelere dayanan bütüncül bir açıklama içindeydi.
Akılcı düşünce ile gözleme dayalı verilerin etkileşimini ihtiva eden bilimsel yöntemin ilk yetkin örneğini Helenistik dönemin başta Arşimet olmak üzere sayılı seçkin bilginlerinin çalışmalarında bulmaktayız.
Arşimet klasik çağın bilimde en büyük öncüsüdür. Çağdaşı Aristarkus, Kopernik’ten 1700 yıl önce, güneş merkezli sistem hipotezini ilk ortaya süren büyük bir astronomdu. Arzın güneş çevresinde çembersel bir yörünge çizerek hareket ettiği, ayrıca kendi ekseni etrafında günlük dönüş içinde olduğu, dönemin anlayışına ters düşen iddialar ortaya koymuştu.
Erastothenes, İskenderiye büyük kütüphanesinin yöneticisiydi. Arzın küresel olduğunu ileri süren, güneşin dünyadan uzaklığını 92 milyon mil olarak hesaplayan (doğrusu 93 milyon mil) Eastothenes özellikle coğrafya alanındaki çalışmalarıyla tanınmaktaydı. Bilim tarihindeki esas unutulmazlığını sağlayan ise arzın çevresinin uzunluğunu belirleme çabasıdır. Güneş ile ayın boyutlarını belirlemek için de çalıştı. Bunun için önce arzın büyüklüğünü hesaplayabilmek gerekiyordu. Elde faydalanabileceği hiçbir optik araç yoktu.
Erastothenes, Mısırdaki Asuan –(Asvan) barajı yakınındaki Siyene kasabasında güneşin öğle vakti tam tepede olmasından ve 514 mil kuzeydeki İskenderiye’de ise hiçbir zaman dik düşmemesinden faydalanarak güneşin tepede bulunduğu zaman diliminde, arzın merkezine dik inen doğru üzerindeki açıyı hesaplar. Siyene-İskenderiye arasındaki mesafeyi temsil eden bu açı yaklaşık 7.5 derecedir. Yer kürenin çevrel çemberi 360 derece olduğundan basit bir orantı işlemiyle dünya üzerindeki çemberin 24.670 mil olduğunu (doğrusu 24870 mil) hesaplar. Çalışmalarını sürdürür ve arzın çapını 60 mil hatayla belirler. Bilimin Öncüleri. Cemal Yıldırım. S.63
Dönemine göre bu büyük başarı, ciddi bir bilgi birikimi , olağanüstü çaba ve büyük bir hayal gücü ile sağlanabilir. Erastothenes’in bütünü bunlara sahip olduğunu varsaymak yanlış sayılmamalı. Roma yönetiminde İskenderiye’deki parlak bilim meşalesi sönmeye başlar. Erastothenes 81 yaşında öldüğünde en küçük bir mal varlığı yokmuş. Bıraktığı dünya doğduğundaki zamandan bilgi birikimi ve araştırma yöntemi bakamından çok çok zengindi.
Louis Pasteur (1822-1895) S.154-160
İnsan hayatını doğrudan etkileyen önemli buluşların sahibi. Sütü pastörize etmek en yaygın kullanılışı. Kuduz aşısı, şarbon gibi bulaşıcı hayvan hastalıklarına karşı geliştirdiği aşı v.s. Fransızların milli kahramanı. Büyük bir bilim insanı olduğu kadar özverili çalışmaları ve insanlığa hizmet aşkıyla dolu bir araştırmacı.
Dedesi köle, babası astsubay, kendisi katıksız bir vatansever. Louis aynı zamanda başarılı bir ressamdı. 19 yaşında bilime yönelir. Ecoele Normale Superiyor’u kazanır. İyi bir öğretmen olmak için matematik. Fizik ve kimya derslerine daha hazırlıklı olmak için öğrenime bir yıl sonra başlar. Öğrenimini tamamladığında ilgi ve coşkusunun tamamen bilimsel araştırmalara yönelik olduğunu fark eder. Bunu gören kimya hocası onu basit aletlerin bulunduğu laboratuvarına asistan olarak alır. Pasteur hemen çalışmaya koyulur.
Deneyleri bilimler akademisine sunulurken eğitim bakanlığı onu bir ortaokula öğretmen olarak atamakta ısrarını sürdürmektedir. Bilimler Akademisi ve bazı bilim adamlarının ısrarıyla Strasbourg üniversitesinde yardımcı profesör olmasına izin verilir.
Pasteur’ün bir özelliliği de kararlı olması, duraksamalarla vakit öldürmemesiydi.. Üniversiteye gelişinin ilk haftasında rektöre mektupla yazarak kızıyla evlenmek istediğini bildirir:
“Saklamama grek yok. Tümüyle yoksul bir kimseyim. Tek varlığın sağlığım, yürekliliğim ve üniversitedeki işimdir. Şimdiki eğilimim değişmezse geleceğim kimyasal araştırmalara adanmış olacaktır. Çalışmalarımdan beklediğim sonuçları alırsam, ileride Paris’e yerleşmeyi düşünüyorum. İsteğimi olumlu bulursanız, resmi evlenme teklifi için babam Paris’e gelecektir.”
İstek olumlu karşılandı ve 1849’da Marie Laurent’le evlendi. Pasteur’ler dört çocukarından üçünü küçüm yaşlarda tifo ve benzeri hastalıklar yüzünden kaybederler. Tek oğlu ise 20 yaşında Almanlara esir düşer. Oğlunu aramaya koyulur. Bitkin ve yaralı halde bulur.
Pasteur’ün buluşlarından biri mayalanma (fermantasyon) olgusudur. Fermente olma, değişme süreci anlamına gelir. Şarap üzüm suyunun mayalanmasıyla elde edilir. İstenirse tuz eklenerek sirkeye dönüştürülür. Sütün içindeki şeker laktik asite dönüşürse süt ekşir. Yumurta ve et gibi maddeler fermente olursa bozulur, yenmez hale dönüşür. Pesteur’ün bu tespitinden önce Fransa’da geleneksel yöntemlerle şarap yapılıyordu. Ancak mayalanmanın nasıl oluştuğu bilinmediğinden bazan sirke veya kullanılamayan bozuk bir madde ortaya çıkıyordu. Pasteur’ün tespitiyle, fermentasyonun gözle görülmeyen küçük canlılar sayesinde (mikrop) gerçekleştiği anlaşılır. Pasteur bu mikroorganizmaların ısıyla kontrol altına alınabileceğini gösterince şarap üretimi garantili hale geldi. Arkasından sütün pastörize edilmesiyle modern bir üretim tarzı oluştu.
Pasteur’ün mikrop-fermentasyon teorisi öncesinde kurtçuk, tırtıl, tenya, sinek vs.nin elverişli ortamlarda kendiliğinden oluştuğu zannediliyordu. Pasteur’ün buluşu bazılarınca tepkiyle karşılandı. Mikrop teorisi bulaşıcı hastalıkların denetim altına alınması yolunda yeni araştırmalara zemin hazırladı. Pasüeur’ün kuduz aşısını bulmasına kadar köpek ısırılan yer kızgın demirle derinlemesine dağlanıyordu. Pasteur’un hayvanlar üzerinde denediği ama insanlara henüz uygulamadığı kuduz aşısı bir mecburiyetle uygulandı. Kuduz bir köpeğin on dört yerinden ısırdığı dokuz yaşındaki çocuğa kızgın demir uygulanamazdı. Pasteur mecbur kaldı aşısını bu çocukta denemeye. Sonuç; çocuk için kurtuluş, insanlık için müjde oldu.
James Clerk Maxwell (1831-1879) S.160-165
Dünya taihi bir bakıma büyük insanların tarihidir. Bilim tarihi de öyle. Galile, Newton, Einstein. Bilim dediğimiz görkemli yapının mimarları. Adı az bilinen Maxwell de bilimin mimarlarından biri. O’na 19. Yüzyılın en büyük fizikçisi denmektedir. Radyo, radar, televizyon gibi icatlara yol açan elektromanyetik ve ışık alanlarında devrim niteliğinde atılımlar yaptı. Ayrıca renk bileşimleri, Satürn gezegeninin halkaları üzerindeki açıklamaları, gazların kinetik teorisi ile enerji korunum ilişkisi konusunda bilime önemli katkılar sundu.
Daha on dört yaşında iken elips çizme yöntemine ilişkin matematiksel buluşu Edinburg Kraliyet akademisince ödüllendirildi.
Seçkin bir ailenin çocuğu. Annesi kız kardeşine yazdığı mektupta “en çok kapı, kilit, anahtar, zil” gibi şeyler merakını çekmekte, sürekli “Anne, nasıl bir şeydir göster bana.” Dediğinden söz ediyor. Suların akışı ve derelerin çizdiği yol onun çok ilgilendiği konulardan.
Babası giydiği elbiseden, oturduğu eve kadar kullandığı hemen her şeyi kendi elleriyle yapan “garip” bir insan. Babasının ona hazırladığı elbise okulda bir süre alay konusu oldu. Dilindeki tutukluğun bu olaydan kaynaklandığı tahmin ediliyor. Babası Edinburg Kraliyet akademisinin toplantılarına oğluyla birlikte katılıyordu. Birlikte Edinburg gözlem evine gidip yıldızların hareketlerini inceliyorlardı. Bu gözlemleri ileride ödü kazandıran, Satürn gezegeninin halkaları üzerindeki matematiksel çalışmasına zemin hazırladı.
Maxwell’in devrim niteliğindeki tespiti; elektrik, manyetizma ve ışık arasındaki bağıntıyı (ilişkileri) keşfetmesidir. Newton değişik büyüklükteki kütlesel nesnelerin elektrik yükleri gibi birbirini etkilediğini varsaydı. Faraday bir adım ileri gidip elektrik yüklerinin yalnız birbirini değil çevrelerini de etkilediği görüşüne ulaşır. Elektromanyetik güç alanı dediği yeni bir kavram oluşturur. Değişen manyetik alan bir iletkende elektrik ürettiğini tespit eden Faraday bu olayı “elektromanyetik indüksüyon olraka niteledi. Maxwell daha ileri gitti, söz konusu etkinin yalnız iletkende değil uzayda da oluştuğunu, üstelik değişen elektrik alanın da manyetizma ürettiğini gösterdi. 1873’te yayınlanan “Elektrik ve manyetizma üzerine inceleme” adlı kitabında ortaya koyduğu denklemlerden, elektrik ve manyetik etkilerin uzayda ışık hızıyla yol aldığı sonucu da çıktı.
Elektromanyetik dalgaları ilk sezinleyen Faraday oydu. Ancak ışığın tüm özelliklerini bu dalgalarla açıklayan matematiksel teorisi Maxwell’e borçluyuz. Maxwell denklemleri diye bilinen dört denklem modern elektromanyetik teorinin özüdür.
Faraday içinde doğduğu olumsuzlukları öğrenme merakının sağladığı direnç ve uğraşla aşarak bilimin öncülerinden oldu. Maxwell ise doğduğu varlığın çekici rehavetine düşmeksizin, bilimin uzun ve yoğun uğraş gerektiren çetin yolunda kendini yüceltti. S.164
İvan Pavlov (1849-1936) S.165-171
Köpek davranışlarını inceleyerek şartlı refleksi tespit eden Rus bilim insanı. Alışkanlıkların reflekse dönüşümünü ilk inceleyen fizyolog Pavlov bir köy papazının oğlu. Çocuğunun dehasını fark eden aile iyi bir eğitim alması için seferber oldu. Orta öğretim yıllarında seminerine katıldığı bir öğretmeninin teşvikiyle İvan bilime yöneldi. Araştırma merakı ömür boyu sürecek bir tutkuya dönüştü. Tıp öğretimini tamamladı, doktorluk yerine laboratuvarında araştırma yapmayı tercih etti. Kıt imkânlarla ortak bir laboratuvar açtı. Deneyleriyle dikkati çekince Tıp Fakültesine profesör olarak atandı. Deneysel araştırma laboratuvarının bayına getirildi. 1904’te Şartlı Refleks incelemesiyle Nobel ödülünü kazandı.
Yaptığı deney basitti. Odasında tuttuğu köpeğe zil sesinden sonra yiyecek veriyordu. Düzenli olarak birkaç hafta devam edince zil sesini duyan köpeğin ağzının sulandığını gördü. Hayvan yiyeceğe gösterdiği refleksi zil sesine gösteriyordu. Sonra zil çaldığı halde köpeğe yiyecek vermedi, hayvan zaman içinde bu refleks görülmez oldu. Şartlanmış davranış zaman içinde değişebiliyor. Pavlov insan davranışlarını inceleyen psikologlara önemli bir ışık tutmuş oldu.
Bolşevik devriminden sonra Sovyetler birliği , halkların Marksist ideolojiye ısındırılması için Pavlov’a üstün bir saygınlık tanındı. İnsan davranışlarının salt şartlanmış reflekslere indirgenmeyeceği yetmiş yıllık Sovyet deneyinin sonuçsuz kalmasıyla açıklık kazandı. 169-170
Marie Curie (1867-1934) S.171-177
Hayat mücadelesiyle dikkatimizi çeken iki Nobel ödüllü bir bilim insanı. Rus işgalindeki Polonya’da köyle irtibatını kesmemiş bir aileye mensup. Liseyi birincilikle bitirdiğinde altın madalya ile ödüllendirilmesine rağmen üniversiteyi okuyacak parası olmadığı için köyüne dönüyor. Arayan bulurmuş denildiği gibi çareyi ablasıyla dayanışmada buluyorlar. Ablası Paris’te üniversite öğrencisidir. O okulu bitirinceye kadar Marie çalışıp destek olacak, abla hayata atılınca Marie’ye üniversite tahsili için destek olacak. Manya (Marie) Rus aileye hizmetçilik yaparak ablasına para gönderdi. Plan uygulandı ve başarıyla sonuçlandı. Ablanın desteğiyle Sorbonne Üniversitesi Fen Fakültesine girdi. Sobasız çatı katında, çay, peynir ekmekle idare etti. Yoksunluk onun öğrenme azmini kırmadı, kamçıladı. Matematik. Fizik, kimya, müzik ve şiir dersleri aldı. Fizikte yüksek lisans için girdiği imtihanda birinci oldu. Bir yıl sonra matematik alanında da master öğrenimine başladı. Kadınların bilime ilgisizliğine öfkeli araştırmacı-bilime kafayı takmış bir gençle karşılaştı. Onu şaşırttı ve hayatlarını birleştirdiğiler. Almanya’da Röntgen ışınları yeni bulunmuştu. Fransa’da Becquerel uranyum maden filizinde başka elementlerin de olduğunu açıkladı. Ve Pierre-Marie Curie çifti uranyumu alınmış kalıntıdan kaynatma, arındırma metoduyla uranyumdan 300 kere daha aktif bizmut bileşiği ve polonyum elementimi elde ettiler. Devam eden çalışmalarla ışın etkinliği yüksek radyo aktifliği uranyumdan bir milyon kat fazla radyum elementini elde etmeyi başardılar. Radyum bu gün kanser ve bazı deri hastalıklarının tedavisinde kullanılmakta. Floresans üretme gücüne sahip. Bu başarı 1903 yılı Nobel ödülünü kazandırdı. Borçlarını ödediler. Sorbonne’a profesör olarak çağrılan Pierre 1906’da at arabası altında kalarak öldü.
Fransa yerleşik normları bir kenara itilerek Marie Curie hocasından boşalan kürsüde görev aldı. Araştırmaları sonucu radyumu yalın biçimde elde ederek 1911’de ikinci defa Nobel’e layık görüldü.

Max Planc (1858-1947) S.177-182
Enerji ve radyasyon üzerindeki çalışmalarıyla kuantum teorisinin temellerini atan bilgin. Bilime gönül vermiş bir öğretmenin etkisiyle fiziğe özel bir ilgiyle bağlandı. Münih ve Berlin üniversitelerinde okudu. Doktora tezi hidrojenin çözülümü idi. İlgi alanı matematiksel fizik olan Planc 30 yaşında Berlin Üniversitesi fizik kürsüsüne atandı. Uzmanlığı (termo dinamik) ısı bilimidir. Isı ile ışık birbirine ilişik olaylardır. Yanan bir ampule dokununca bu hissedilir. Enerjinin eşit bölünme teoremine göre kor halindeki bir cisimden salınan radyasyonun, en kısa dalgalardan ibaret olması gerekir. Bu küçük bir ısının bile son derece parlak bir ışık vermesi demekti. Dalga uzunluğunun giderek artmasıyla giderek kısalmasıyla enerjinin sonsuza doğru artması söz konusuydu. Fizikçiler bu beklentiyi “Mor ötesi katastrof” diye nitelendiriyorlardı. Oysa deney sonuçları bunu doğrulamıyor, çok değişik bir enerji dağılımı ortaya koyuyordu. Deney, bir madde ne kadar akkor haline getirilirse getirilsin sonsuz enerji salacağını ispatlamıyordu. Enerjinin büyük bölümünün orta dalga uzunluktaki kesimde olduğu görülüyordu. Yerleşik teori ile deney sonuçları arasındaki tutarsızlık açıktı.
Kuvantum dediği bir enerji paketi ile bir dalga frekansı arasındaki ilişkiyi belirleyen denklemi (E=h.f) bilimde yeni bir devrimin temel taşı idi. Denklemdeki E, enerji f, radyasyon,h ise Planc değişmezi dinelen sayıyı (6,62.10 üzeri-34 Joule saniyedir. Buna göre bir enerji kuvantumu, dalga frekansıyla Planc değişmezinin çarpımına eşittir. (Işık hızı gibi tabiatın temel değişmezlerinden sayılan h, herhangi bir radyasyon enerji miktarının dalga frekansına orantısın simgelemektedir.)
Planc’ın hipotezinden sonra klasik fiziğin önemli bir ilkesi olan “Tabiat asla sıçramaz” anlamına gelen eski Latince özdeyiş, “Natura non facit saltus” geçerliliğini sürdüremezdi. Einstein’in ortaya koyduğu “Fotoelektrik etki” diye bilinen teorisiyle ışık da kuvantum teorisinin kapsamına girer. Böylece, ısı, ışık elektromanyetizma vb. radyasyon türlerinin tümünün kuvanta biçiminde verilip alındığı hipotezi doğrulandı. Bu hipotez daha sonra Bohr, Schrödinger, Heisenberg vb. bilim adamlarını önemli katkılarıyla çağımız fiziğine egemen kuvantum mekaniğine dönüşür. Planc bu büyük devrimin öncüsüdür.
Planc, deney verilerine olan saygısı yüzünden, fiziği temelinden sarsan en devrimci düşünceyi ileri sürmüş oldu.
Planc’ın yedi çocuğundan hayatta kalan tek oğlu Hitler’e suikast suçlamasıyla göz altına alınanlar içindedir. Nazi yöneticileri yaşlı Planc’a “Nazizme inanç ve bağlılık duyurusunu imzala, oğlun idamdan kurtulsun” telkininde bulundular. Planc tek oğlunun ölümü pahasına, hayat felsefesine ters düşen duyuruyu imzalamadı.
Ernest Rutherford (1871-1937)
Kendi yarattığı dalganın tepesindeki adam. S.182-188
Bilim adamından çok çiftlik kâhyasına ya da aşiret reisine benzetilirdi. Yeni Zelanda’da küçük bir çiftlikte doğdu. Yoksul ve kalabalık bir aile içinde yetişti. Üniversitedeki parlak başarısı ve kazandığı burs bilim ateşiyle yanan gencin hayatında dönüm noktası oldu. Cambridge Üniversitesinin ünlü fizik bilgini J.J.Thomson’un yanında çalışmak üzere İngiltere’ye geldi. Üniversiteye bağlı Cavendish Laboratuvarında radyo dalgaları ve yeni keşfedilmiş olan X ışınları üzerinde iki yıl çalıştı. Radyo aktivite üzerine yoğunlaştı. Bilim çevrelerinde isim yaptığı için Kanada Mc. Gill Üniversitesi tarafından fizik profesörlüğüne çağrıldı.
Mc.Gill’de çalıştığı 10 yıl içinde hem radyo aktif atomların kendiliğinden değişik nitelikte atomlara dönüştüğünü ispatlayarak Noel ödülünü kazandı hem de atomun yapısına ilişkin olarak aranan açıklığı getiren çekirdek buluşunu ortaya koydu.
Bir meslektaşı “Sen şanslı birisin, hep dalganın tepesinde seyrediyorsun” diye takıldığında çarpıcı bir cevap verdi. “Unutma, o dalgayı ben kendim yarattım.” Ona göre bilim ya fizikti ya da pul koleksiyonculuğu. Ödülünü fizikten değil kimyada aldığı söylenince elementler gibi kendisinin de transmutasyona uğradığını belirterek işi şakayla geçiştirdi.
1887’de J.J.Thomsun’un elektronu keşfiyle, bilim dünyası yeni bir problemle karşılaştı. Negatif elektrik yüklü elektronlar, hidorojen atom kitlesinin iki binde biri kadardı, oysa hidrojen en basit madde türü olarak biliyordu. Thomson hangi elemente ait olursa olsun, atomların özdeş parçacıklar saldığı görüşündeydi. Atomlar eskiden zannedildiği gibi bölünmez birimler değilse, yapısal özelliği ne olabilirdi? Thomson, atomun, içinde elektron taşıyan pozitif elektrik yüklü top biçiminde bir madde olduğunu ileri sürmüştü. Atom basit değildi; ama katı, yoğun bir madde olmanın ötesinde bir şey de değildi.
Rutherford’un radyoaktiviteye ilişkin ilk önemli buluşu, “alfa” ve “beta” dediği iki değişik ısının varlığını belirlemesiydi. Ayrıca asistanı Soddy ile birlikte bin elementin başak elemente dönüşümünde radyoaktivitenin rolünü deneyle ispatlamıştı.1907’de Manchester Üniversitesine geçti. Burada beta parçacıklarından sekizbin kat daha yoğun olan alfa parçacıklarının işe yarayacağını düşündü. Hans Geiger ve Ernest Marsden adlı asistanlarına, alfa parçacıklarının ince bir altın yaprağına çarptığı zaman nasıl dağıldıklarını inceletti. Sonuç beklentiye uymuyordu. Parçacıkların büyük çoğunlukla altın yapraktan doğrudan geçtiği görüldü. Sanki altın yaprağının yapısında geçişi engelleyen hiçbir atom yoktu. Fakat, yaprağa çarpan alfa parçacıklarının yaklaşık 20 binde biri geri yapıyordu. Bu ne demekti?
Uzun bocalamadan sonra Rutherford bu gözlemin, atomun yapısına ilişkin ipucu verdiğini gördü.: Atomun kütlesi, neredeyse tümüyle, kapsamında son derece küçük bir yer tutan pozitif elektrik yüklü bir çekirdekte toplanmış olmalıydı. Çekirdeğin etrafında hızla dönen elektronlar ise pozitif yükü dengeleyen negatif yüklü daha küçük parçacıklardı. Kısacası atom güneş sistemine benzer bir düzen sergiliyordu.
1919’da Cavendish laboratuvarının başına geçti. Alfa parçacıklarını kullanarak bir elementin başka bir elemente dönüşümünü gerçekleştirdi. Alfa parçacıkları, nitrojen atomları gibi daha hafif atom çekirdeklerine çarptığında, geriye sapmaksızın çekirdekle kaynaştıkları ve nitrojen atomunun oksijen atomuna dönüştüğü görülür. Bu süreçte başka bir parçacığın ortaya çıktığını tespit eden Rutherford, çekirdeğin temel taşı saydığı pozitif yüklü temel parçaya “proton” adını verdi. Kütlesi bakımından diğerlerine benzeyen, elektrik yükü olmayan üçüncü bir parçacık daha vardı. Nötron adı verilen bu parçacığı da asistanı James Chadwick 1932’da buldu. 185
Werner Heisenberg (1901-1976)
24 yaşında oluşturduğu matris mekanik ve kendi adıyla bilinen belirsizlik ilkesiyle atom fiziğine yeni bir kimlik kazandırdı. 1932 de Nobel ödülünü aldı. Atom modellerde işlendiği gibi karmaşık değil basit bir yapıda olmalıydı. Üniversite öğrencisiyken atom fiziğinin kurucusu Bohr’a görüşünü anlattı. Bu iddialı gencin olağanüstü kabiliyetini fark eden Bohr, Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsüne katılmaya davet etti. Mezun olunca bu davete icabet eden Heisenberg’in sorguladığı temel ilke şu: Bohr modelinde öngörüldüğü gibi elektron hareket ettiği yörüngeyi nasıl seçmekte, dahası bir başka yörüngeye sıçramadan önce titreşim frekansını nasıl belirlemekte? Bohr varsaydığı bu davranışı açıklamasız bırakmıştı.
Elektronun çekirdek etrafında hareket eden, sıradan bir parçacık olduğu iddiası dayanıksızdı. Heisenberg varsayımlar ve görsel modeller yerine, doğrudan deneysel verilere dayanan matematiksel bir idzge arayışındaydı. İvmeli hareket eden bir elektrik yükü olarak elektronun, elektronmanyetik dalga saldığı salınan radyasyon frekansının hareketinin tekrarlanma frekansıyla daima aynı olduğu; öyleyse, elektronun atom içinde de ivmeli hareket eden bir elektrik yükü olduğu şartıyla, radyasyon saldığı. Salınan radyasyon frekansının, hareketin tekrarlanma frekansıyla aynı olduğu söylenebilirdi. Bu beklenti doğrulanmadı. Bu türden olumsuz sonuçlar Bohr’u yörüngeler arasında “sıçrama” hipotezine götürdü. Buna göre, sıçramada kaybolan enerji. Salınan radyasyonun frekansını belirlemekteydi. Tek elektronlu olan hidrojen atomunda bu beklenti doğrulanmaktaydı. Ama “sıçrama” düşüncesi yörünge varsayımını ihtiva ediyordu. Oysa ortada yörüngelerin varlığını gösteren hiçbir delil yoktu.
Planc formülüne göre, madde dalgasal bir olaydı; “elementer parçacık” diye nitelenen şey, aslında dalgaların birbirini pekiştirdiği küçücük uzay bölgelerinden başka bir şey değildi. Sıçrama fikrine gerek yoktu.
Fizik dünyası bir ikilemle karşı karşıya idi. Bir yanda parçacık kavramına dayanan kuvantum mekaniği, öte yanda parçacık kavramını hiç değilse, dışlayan dalga mekaniği; aynı olgu kümesini açıklayan birbirine ters iki teori. Tabiat birbirine ters düşen iki kavrama aynı anda elveren bir çelişki içinde olabilir miydi?
Sıkıntı bir anlamda Heisenberg’in ortaya koyduğu belirsizlik ilesiyle giderilir. Ancak belirsizliklerin bitmesi için yeni bir Heisenberg’in gelmesi beklenmekte…S.205-217
Günün sözü:
Bende özel yetenek arayanlar yanılıyorlar; sadece derin bir anlama merakım var. Einstein.