Fizik Bilimine Katkı Sağlayan Bilim Adamları

fizik

Fiziğin konusu, doğal bir olayı belirleyen çeşitli büyüklükleri birbirine bağımlı kılan yasaları araştırmak ve ortaya çıkarmaktır. Amacı ise, dünyadaki nesnelerin yapılarını (gerek atomun, gerekse bütün evrenin) açıklamaktır.

Fiziğin kapsamına bir dizi bilim dalı girer: Akustik; optik; termodinamik; elektrostatik; elektromagnetizma; gökbilim; mekanik ve yeni gelişen kuantum mekaniği ya da bağıla mekanik. Çağdaş fizik, karmaşık matematiksel işlemlerin kullanımına dayanan yasa ve ilkelerin uyumlu bir bütünüdür. İnsanlığın bu düzeye ulaşması için, çok uzun yollan aşması gerekmiştir; söz konusu yasalar bütününü sağlayan evreler de, insanlık tarihine sıkı sıkıya bağlıdır.

XVII. yy’dan önce fizik, ilkel ve bilimsel olmayan gözlemlere dayanmaktaydı. Gökbilim alanında güçlü bir atılım, ancak Rönesans döneminde gerçekleşebildi. O dönemde, araştırmacıların sayısı çok azdı; bununla birlikte, tek başlarına, genel ilkelerin, yasa ve yöntemlerin temellerini atmayı başardılar.

Floransalı Galileo Galilei (1564 – 1642), buluşlarının sayısı ve niteliği kadar, gözlem ve deneye verdiği büyük önem dolayısıyle de fiziğin kurucusu sayılır. Ayrıca, araştırmalarının sonuçlarını matematiksel bir anlatımla veren ilk fizikçi yine Galilei olmuştur.

Galilei’den sonra grup çalışmasına gereksinim duyuldu; 1666’da Colbert, Fransa’da Bilimler Akademisi’ni kurdu; öte yandan İtalya’da Floransa Akademisi açıldı, Londra’ da da Royal Society kuruldu.

Büyük dahi Isaac Newton (1642- 1727), cisimlerin düşmesini inceledi ve eylemsizlik ilkesini ortaya koydu; genel çekim yasalarım buldu; gelgit ile gezegenlerin hareketlerinin gizini çözdü; Kepler’in yasalarını yeniden bulup çıkardı; sonra bilim ve felsefe alanında, bir önceki yüzyılda bilim ve felsefede devrim yaratan Kopernik’in ilkelerini ele aldı. Optik alanında önemli araştırmalara girişti ve beyaz ışığı, çeşitli tek renkli bileşenlerine ayırmayı başardı.

Descartes, analitik geometri ya da ışığın kırınımı ile ilgili çeşitli çalışmalar yaptı; Huygens, sarkaç üstünde çalıştı. Evangelista Torricelli, Blaise Pascal ve buhar makinesi ilkesinin mucidi sayılan Papin de, fiziğin gelişmesine büyük katkıda bulundular.

XVIII. yy’la birlikte, fiziğin olgunlaşma çağı başladı. Yasaların kuruluşuna yolaçan ilkeler belirlendi ve uygulandı. Söz konusu ilkeleri şöyle sıralayabiliriz: Verilerin gözlemlenmesi ve toplanması;
gözlem sonucu elde edilen bağıntıların matematiksel bir dille anlatımı; denklemlerin incelenmesi ve denklemlerde öngörülmüş olasılıkların araştırılması; varsayımlar ve kestirimlerin deneysel yolla doğrulanması. Bu uygulamalarla, mekanik ve hidrodinamik gibi bilim dalları yeşerip gelişti.

Daha sonra, bulucusunun deneyleri çağdaşları tarafından bir oyun olarak karşılanan, ama o çağın en önemli buluşu olan elektrik doğdu. Franklin, atmosferdeki elektriği ortaya koydu; Coulomb, elektrostatiğin temellerini attı; bu arada Laplace, ısının çeşitli özelliklerini inceledi ve Lavoisier’nin yardımıyla ısıölçeri (kalorimetre) buldu. Gene aynı dönemde, pek çok gelişimlere yolaçan metre bulundu ve ölçü sistemi olarak benimsendi.

XIX. yy. boyunca, bilimsel araştırmalarda günden güne daha duyarlı araç-gereç kullanılmaya başlandı; kültür, dev bir atılım gösterdi; laboratuvarlar çoğaldı ve araştırmacıların her biri, bu laboratuvarlarda daha belirginleşmiş dallarda uzmanlaştı. Kuramlar yetkinleşti, araştırmalar düzenlendi, uygulamalar gelişti; öte yandan, ilk sanayi toplumunun çekirdekleri ortaya çıktı. Araştırma bürolarında ve laboratuvarlarda temel araştırmalar yapılmaya başlandı; bu araştırmalardan, kısa sürede uygulama alanında yararlanma amacı düşünülmüyordu; ama, etkilerinin her yanda görülmesi de gecikmeyecekti.

Fresnel ve Young, optiği geliştirdiler; Ohm ve Faraday, elektriğin temel yasalarını ortaya koydular; Maxwell, ışığın elektromagnetizması kuramının temelini attı. Termodinamikte Mayer ve Joule, ısı ile iş arasında bulunan ilişkileri belirlediler; Helmholtz, Clapeyron, Clausius ve Kelvin, bu bilim dalının ilkelerini saptadılar.

Fotoğrafçılık, elektrik pilleri, dinamo, elektrikle aydınlatma, telgraf, telefon, telsiz telgraf, vb. buluşlar hızla çoğaldı.

Bu arada kuramsal fizik, gazların kinetik enerjisi, tayf analizi ve maddenin bileşenlerinin incelenmesi konularında gelişme sağladı. Mikrofizik ve molekül fiziği, elektron, X ışınları ve radyoaktifliğin bulunmasını sağladı. Becquerel, Pierre Curie ve Marie Curie, radyoaktiflik konusunda çalışmalara giriştiler ve XIX. yüzyılda, işlenmiş fizik kuramlarının bütünüyle yeniden gözden geçirilmesine yolaçtılar.

Çağdaş fiziğin, XX. yy’la birlikte doğduğu söylenebilir. Çünkü, bu dönemde sınıflandırma değişti ve bölümler, incelenen olayların özelliğinden çok, yapı ve boyut ölçütlerine dayandırılmaya başlandı. Böylece, atom ve molekül fiziğinden, çekirdek fiziğinden, plazma fiziğinden ve elementer tanecik fiziğinden söz edilir oldu.

Atom yapısının ortaya çıkışı, maddenin bileşenlerinin günden güne daha büyük kesinlikle öğrenilmesi, klasik yasaları elden geçirme ve yeniden oluşturma zorunluğunu doğurdu. Gürünmez ışınlar, kızılaltı, morötesi ışınları, X ışınları, gama ışınları, elektromagnetik dalgalar yelpazesinde toplandı; bu ışınımların tümü, angströmden kilometreye kadar değişen kesiksiz bir dalga boyu dizisi oluşturdu.

Sonra Planck, ışığın doğası üstüne araştırmalar yaparak, deneylerle birçok kez doğrulanmış sarsılmaz kuramlara karşı kuşku uyanmasına yolaçti; böylece fiziğin, beklenmedik olay ve umutlarla dolu olduğunu kanıtlıyordu. Leibniz, fizikte süreklilik kavramının egemen olduğu dönemde, “Doğa, sıçrama yapmaz” demişti. Planck, 1900 yılında ısıl ışımaları inceleyerek, enerji kuantumu ve ışımada kesikli bir öğenin varlığını ortaya attı. Bu çalışmalar, sonraki yıllarda yapılan araştırmalara temel oldu. Işık akışı “sürekli değil, kesikliydi ve klasik fizikteki tanecikler gibi pek çok sayıda fotondan oluşuyordu; ama dalgalar gibi girişim olayına yol açmaktaydı. Elektronlar için de aynı şey söz konusuydu. Sonuç olarak, fotonlar ve elektronlar, klasik tanecikler ve dalgalarla bir tutulamayacaktı. “Kuantum tanecikleri”nden söz edilecektir.

Louis de Broglie, bu verileri göz önüne alarak karmaşık ışık olayı içinde bir cisimcik ile bir dalganın birleştiği bir şemayı bir araya getirerek dalga mekaniğini oluşturdu Planck, Albert Einstein ve Broglie denklemleri, dalga-cisimcik ikiliğini egemen kılarak, kuantumlara hem dalga, hem tanecik özelliği kazandırdı. Bu bağıntılar, özellikle Heisenberg’in belirsizlik bağıntıları yardımıyla tanecik ve dalga kavramlarının geçerlik sınırlarını gösterir: Bir kuantum taneciğinin aynı anda hem hızını, hem konumunu belirleme olanağı yoktur. O günden bu yana fizikçiler, enerjinin söz konusu olduğu bütün olaylara kuantum kuramını uyguladılar. Tanecikler arasında etkileşimi yönlendiren alanlar da kuvantalaştırılmış ve uzaysal fonksiyonlar olarak kalmak yerine matematiksel operatörler olmuştur.

Çok geçmeden yeni bir devrim, Einstein’ın bağıllık kuramı, fiziği sarstı. Uzay ve zâman mutlak değil, bağıldır; bu nedenle, iki gözlemciden biri ötekine oranla daha hızlı hareket ediyorsa, biri için aynı anda doğan iki olay, öteki için eşzamanlı değildir.

Görünüşte inanılmaz olan sonuçlar, bu kuramdan çıkmıştır. Kütle ile enerji kavramları eşdeğerdir ve bunun uranyum çekirdeğine uygulanması, 1945 yılında ilk nükleer patlamaya olanak vermiştir. Öte yandan, bir cismin kütlesi değişmez (sabit değildir) ve hız arttıkça kütle büyür; hız, ışık hızına (300 000 km/sn) eşit olursa, kütle sonsuza ulaşır. Bu sonuçlar, katot lambalarında doğrulanmıştır; söz konusu lambada, kutuplar arasındaki gerilim yükseldikçe, elektronlar hızlanır.

Bu arada Niels Bohr ve Sommerfeld de, atomun yapısı üstündeki bilgileri derinleştirdiler; kuantum kavramı, atomun gezegensel modeline uygulandı; bu modelde elektronlar, çekirdek çevresinde, gezegenlerin Güneş çevresinde dolanması gibi açısal, ama kuşkusuz daha düşük hızlarla döner.

Atom çekirdeğinin incelenmesi, birçok temel taneciğin bulunmasını sağladı: Bunların arasında protonlar, nötronlar, mezonlar yeralır; ayrıca günümüzde, Gell-Mann’ın ortaya attığı aşırı küçük tanecik olan kuarklar vardır; öteki taneciklerin kuarklardan oluştuğu öne sürülmektedir.

Bugün uygulama alanında gerçekleştirilen aygıtları burada sayma olanağı yoktur: Atom bombasından lasere, yalın cisimlerin başkalaşımından radara, elektron mikroskobundan renkli televizyona, bilgisayarlardan yapay uydulara kadar, gerçekleşme yelpazesi her yıl daha büyük ölçüde genişlemektedir.

Peki, gelecekte neler olabilir? Fizikte hiç bir şey kesin değildir. Bir Pascal, bir Newton, tek başına çalışıyordu; günümüzde, uluslararası araştırma ekipleri çoğalmakta ve aşağı yukarı bütün uygulamalar (hiç değilse buluşlar), kısa sürede herkesçe öğrenilmektedir. Bilim eğitimi genelleşmiş ve fizik, yalnızca yaşam koşullarımızı değil, dünya görüşümüzü de büyük ölçüde değiştirmiştir.

Paylaşın Bilgi Çoğalsın

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir