Bilim Adamlarının Hayatları

Nicolaus Copernicus

Nicolaus Copernicus 1473 yılında Torun'da doğmuştur. Cracow Bologna Padua ve Ferrara üniversitelerinde teoloji hukuk ve tıp öğrenimi görmüş eğitimini tamamladıktan sonra Frauenburg Katedrali'ne papaz olarak atanmıştır. Ancak Copernicus öncelikle astronomiye ilgi duymuştur; üniversite yıllarında İtalya'nın ünlü astronomlarıyla tanışmış ve onlardan almış olduğu derslerle bu alandaki bilgisini geliştirme olanağı bulmuştur.

Copernicus Güneş merkezli gök sisteminin kurucusudur; Güneş'in evrenin merkezinde bulunduğunu ve Yer'in bir gezegen gibi Güneş'in çevresinde dolandığını savunan bu sistemi 1543 yılında basılan Gök Kürelerinin Hareketi adlı ünlü kitabında bütün yönleriyle açıklamıştır. Bu yapıt iki ana bölümden oluşur. Birinci bölümde sistemin ana hatları tanıtılmış ve ikinci bölümde ise ayrıntılara inilmiştir.

Copernicus sisteminde merkezde Güneş bulunur ve sırasıyla Merkür Venüs Yer Mars Jüpiter ve Satürn gezegenleri Güneş'in çevresinde dairesel yörüngeler üzerinde sabit hızlarla dolanırlar; Ay bir gezegen değil Yer'in çevresinde devinen bir uydudur. Satürn gezegeninden sonrabütün gezegenleri kuşatan ve hareketsiz olan sabit yıldızlar küresi gelir. Gece ve gündüzler Yer'in ekseni etrafındaki dönüşlerinden mevsimler ise Yer'in Güneş çevresindeki dolanımlarından meydana gelir.

Gök Kürelerinin Hareketi'nin yayınlanması Avrupa'da büyük bir heyecan yaratmamış astronomlar da dahil olmak üzere pek az kişi bu yapıtın değerini kavramıştır. Genellikle kitapta tasvir edilen sistem gezegen kataloglarının hazırlanmasına yardımcı olacak yeni bir yöntem olarak benimsenmiştir.

Erasmus Reinhold (1511-1553) 1524'de yani daha Copernicus'un yapıtı basılmadan önce Güneş merkezli sistemi yeni bir çağın başlangıcı olarak karşılamış ve hemen bu sistemi temele alan ve Tabulae Prutenica olarak tanınan bir gezegen katalogu hazırlamıştı. Bu katalog o dönemde kullanılmakta olan Alfons kataloglarına göre daha başarılı sayılsa da umulanı verememişti.

Bazı astronomlar ise Copernicus'tan çok daha ileri gitmişlerdi. Battista Benedetti (1530-1590) gezegenlerin meskun olabileceğini söylüyordu. Giordano Bruno (1548-1600) ise Güneş'in rotasyon hareketi yaptığını kutuplarda basık olduğunu sabit yıldızların birer Güneş olabileceğinievrenin sonsuz olduğunu ileri sürmüştü; bilindiği gibi sonradan bu görüşlerin çoğu doğrulanacaktı. Ancak Bruno Aristoteles ve Batlamyus kozmolojisine dayanan kilise öğretisine karşı geldiği için dinsizlikle suçlandı ve 1600 yılında bu görüşlerinden ötürü yakıldı.

Dini çevreler Copernicus'u hoşgörü ile karşılamıyorlardı. En sert tepkiler Protestanlardan gelmişti; Papa'yı İncil'e sadakat göstermemekle suçluyorlardı. Bunların başında Luther ve Melanchton geliyordu. Böyle bir ortam Copernicus ile İncil'i uzlaştırma çabalarına yol açtı. Bir İspanyol İncil'deki şu cümleye dayanarak Yer'in hareketini kabul etmişti: "Kim Yer'i yerinden oynattı ve bunun etkisiyle sütunlar sarsıldı."

Bruno'nun yakılmış ve Galilei'nin engizisyon tarafından cezalandırılmış olmasının etkisi çok büyük olmuştu. Nitekim Pierre Gassendi kutsal kitapla uyuşmuş olsaydı Copernicus sistemini tercih edebileceğini söylüyordu.

Copernicus'un yapıtı ve Copernicus sistemini konu alan kitaplar 1882 yılına kadar kilisenin yasakladığı kitaplar listesinde yer aldı ve bu tarihte Kardinaller Meclisi Katolik çevrelerinde Copernicus'un okutulabileceğini ilan etti.

Yeni sistemin bazı soruların yanıtını verememesi yayılmasını ve gelişmesini engelleyen en önemli etkenlerden biriydi. Bu konudaki tartışmalarGalilei'nin modern fiziğin temellerini atmasıyla son buldu. Böylece düşünce tarihinde yeni atılımlara sahne olacak yepyeni bir ufuk açılmış oldu.

Gök Kürelerinin Hareketi'nin 1543 yılında yayımlanması Rönesans'ın en önemli olaylarından biridir. Bunun özellikle astronomideki ve genellikle doğa bilimlerindeki ve tüm insan düşüncesindeki etkileri çok derindir. Her ne kadar bazı noktalarda eskiye bağlı kalmışsa da Kant'ın (1724-1804) belirttiği gibi getirmiş olduğu görüş kökten bir değişikliğin sembolüdür. Bu yüzden bilim tarihi açısından bu yapıt Ortaçağ ile Yeniçağ'ı birbirinden ayıran gerçek bir hudut taşı olarak kabul edilir.

Copernicus'ten önce de Güneş merkezli sistemi ortaya koyanlar olmuştu ama bunların hiç birisi Copernicus gibi etkili olamamıştır. Copernicus temel prensiplerini ortaya koyduktan sonra yaşamının hemen hemen otuz yılını bunu bir hesaplama sistemi haline getirme çabasıyla geçirmiştir. Sonunda çok eleştirildiği gibi karmaşık da olsa hattâ Batlamyus'tan daha başarılı olmasa da Yer merkezli sistemin karşısına aynı ayrıntılı hesaplama olanağına sahip bir ikinci sistemi koyabilmiştir. Almagest'ten hesaplama tekniğini gözlem sonuçlarını almasına rağmen Ortaçağ bilimine en büyük darbeyi indirmiş modern astronomiye modern fiziğe giden yolu açmış kuşkusuz Yeniçağ'ın öncüsü adını almaya hak kazanmıştır.

Niels Bohr

(1885 -1962) Söylentiye göre Danimarka halkının övünç duyduğu dört şey vardır: gemi endüstrisi süt ürünleri peri masalları yazarı Hans Christian Andersen fizik bilgini Niels Bohr. Bohr hem bilgin kişiliği hem insancıl davranışlarıyla büyük hayaller peşinde koşan gençlere yetkin bir örnek ve esin kaynağı olan bir öncüydü. O ne Rutherford gibi dış görünümüyle ürkütücü ne de Einstein gibi "arabaya tek başına koşulan at"tı.
Niels Kopenhag'da görkemli bir konakta dünyaya geldi. Babası üniversitede fizyoloji profesörüydü. Niels çocukluk yıllarında "hımbıl" görünümüyle hiç de parlak bir gelecek vaadetmiyordu. ileride seçkin bir matematikçi olan kardeşi Harald da pek farklı değildi.

İki kardeşin en çok hoşlandıkları şey anneleriyle tramvaya binip kenti dolaşmaktı. Bir keresinde boş tramvayda anne can sıkıntısını gidermek için olmalı çocuklara masal söyler. Anlamsız bakışları sarkık yanakları ve açık ağızlarıyla duran iki oğlanı uzaktan izleyen bir yolcu "Zavallı kadın bu iki şapşala bir şey anlattığını sanıyor!" demekten kendini alamaz. Niels Bohr'un bir çocukluk anısı bu.

Oysa Niels'in okul yılları son derece parlak geçer. Babasının entellektüel ilgi alanı genişti: Biri felsefeci biri dilci ve biri fizikçi üç arkadaşıyla her Cuma akşamı bir araya gelir düşün dünyasında olup bitenleri tartışırlardı. İki oğlan da bir köşede oturup uzun süren tartışmaları sessizce izlerlerdi. Özellikle Niels'in spekülatif düşünceye yakın bir ilgisi vardı. Nitekim üniversitede fiziğin yanısıra ilginç bulduğu felsefe derslerini de kaçırmazdı.

Niels Bohr üniversiteyi üstün başarıyla bitirip; yirmi iki yaşında Danimarka Bilim Akademisi'nin altın madalya ödülünü alır. Delikanlının sonradan unutulan bir başarısı da İskandinav dünyasında tanınmış bir futbolcu olmasıydı. Bohr 1911'de doktora çalışmasını tamamlar tamamlamaz J.J. Thomson'la çalışmak üzere Cambridge-Cavendish Laboratuvarı'na koşar. Ancak genç bilimadamı burada umduğunu bulamaz. Herşeyden önce İngilizce bilgisi yetersizdi; çevresiyle verimli iletişim kuramıyordu.

Sonradan daha önce Rutherford'un olağanüstü yeteneğini farketmiş olan Thomson nedense Danimarkalı gence sıradan biri gözüyle bakıyordu. Tartışmalı bir toplantıda Bohr'un ileri sürdüğü bir çözümü Thomson irdelemeksizin yanlış diye geri çevirir; ama daha sonra aynı düşünceyi kendisi dile getirir. Bu olayı içine sindiremeyen Bohr yeni bir arayış içine girer.

Bu sırada bilim dünyasının parlayan yıldızı Rutherford'dur. Katıldığı bir konferansında Rutherford'un coşkusu ve atılım gücüyle büyülenen Bohr Cavendish'i bırakır Manchester'de onun ekibine katılır. Rutherford deneyciydi Bohr ise kuramsal araştırmaya yönelikti. Ama iki bilimadamı arasında başlayan ilişki ömür boyu süren dostluğa dönüşür. Öyle ki Bohr biricik oğluna hocanın ilk adı "Ernest"i verir. Oysa bursunun tükenmesi nedeniyle Manchester'de yalnızca altı ay kalabilmişti.

Bohr'un bilimde ilgi odağı atom çekirdeğine ilişkin deney sonuçları değil kuramsal bir sorundu: Bir elektrik birimi olan elektronun atom kapsamındaki davranışının bilinen fizik yasalarına ters düşmesinin nedeni ne olabilirdi? Normal olarak pozitif yüklü çekirdeğin çevresinde dönen negatif yüklü elektronun devinim sürecinde elektromanyetik radyasyon salarak enerji yitirmesi ve çekirdeğe gömülmesi; atomun çökmesi gerekirdi.

Max Planck'ın kara-cisim radyasyon katastrofuna benzer bir katastrof! Planck karşılaştığı sorunu E = hf denklemiyle açıklamıştı. Bu sorun da belki kuvantum kavramına başvurularak açıklanabilirdi. Hiç değilse Niels Bohr böyle düşünmekteydi.

Sorun "spektrum analizi" ya da "spektroskopi" denen konu kapsamındaydı. Bohr "çizgi spektrası"na ilişkin bir formülden nedense habersizdi (Bohr formülü bir meslekdaşının yardımıyla sonunda öğrenir. Okul ders kitaplarına bile geçen formülünBohr'un gözünden kaçmış olması ilginçtir).

Bir aritmetik oyununu andıran işlemi 1885'de Balmer adında İsviçreli bir lise öğretmeni bulmuştu. Buna göre örneğin hidrojen spektrumundaki kırmızı çizginin frekansını saptamak için 3'ün karesi alınır l bu sayıya bölünür çıkan bölüm 32.903.640.000.000.000 sayısıyla çarpılır. Yeşil çizginin frekansı için işleme 4 mor çizginin frekansı için 5'le başlanır. Balmerformülünü ortaya koyduğunda hidrojen spektrumunda yalnızca üç çizgi biliniyordu. Sonra bulunan çizgiler için işleme 6 7 8 ... sayılarıyla başlanır.

Bohr 1912'de Kopenhag'a döndüğünde çözüm aradığı problemi birlikte getirmişti. Atomun yapısını açıklamaya çalışan Bohr için Balmer formülü niçin önemliydi? Yanıt basittir: Bohr Planck sabiti h'yi kullanarak bu formülle enerji kuvantalarından oluşan spektrumu açıklayabileceğini görmüştü.

Başka bir deyişle formülün sağladığı ipucuyla atomların normalde neden enerji salmadığı elektronların neden hız kaybedip çekirdeğe gömülmediği açıklık kazanmaktaydı. Bohr'un o zaman bilinen fizikle bağdaşmaz görünen görüşü başlıca dört nokta içeriyordu:

(1) Elektron olası tüm yörüngelerde değil yalnız enerjisi Planck sabitiyle bir tam sayının çarpımına orantılı olan yörüngelerde devinir.

(2) Elektron enerji değişimiyle kuvantum yörüngelerinin birinden öbürüne geçebilir; ancak çekirdeğe en içteki yörüngeden daha fazla yaklaşamaz.

(3) Bir kuvantum yörüngede devinen elektron bir iç yörüngeye düşmedikçe radyasyon salmaz. Bu düşüş belli bir miktarda ışık enerjisi üretmekle kalır. Üretilen enerjinin frekansı iki yörünge arasındaki enerji farkının Planck sabitine bölünmesine eşittir:

(4) Bir elektronun taşıyabileceği enerjiler sınırlıdır ve bu kesintili enerjiler atomun kesintili çizgi spektrumunda yansır.

Atom yapısının anahtarını salınan ışığın spektrumunda arayan bu görüşün birtakım gözlemlere açıklık getirmekle birliktedoğruluğu kuşku konusuydu. Bir kez aynı gözlemler başka hipotezlerle de açıklanabilirdi. Sonra elektronların Bohr'un öngördüğü biçimde davrandığını gösteren somut kanıtlar da ortada yoktu henüz. Kaldı ki kuvantum yörüngeleri düşüncesi olgusal dayanaktan yoksundu.

Bohr'un hipotezi öncelikle hidrojen spektrumunu açıklamaya yönelikti. Gerçi olgusal olarak henüz yoklanmamıştı ama hipotezin Balmer formülünde yer alan sayının anlamını belirginleştirmesi geçerliği açısından önemli bir avantaj sağlamaktaydı. Ayrıca Bohr'un değişik kuvantum yörüngelerinin enerjilerini veren formülü önerdiği atom kuramına istenen belirginliği kazandırır:

(Formülde m elektron kütlesini e elektrik yükünü h Planck sabitini göstermektedir. Bu harflerin deneysel olarak saptanan değerleri formülde yerlerine konduğunda bir saniyedeki titreşimi gösteren sayı 32.903.640.000.000.000 elde edilmektedir. Barmel'in bulduğu bu sayıya "Rydberg sabiti" de denmektedir).

Bohr oluşturduğu atomun kuvantum kuramını yayımlamadan önce Rutherford'un incelemesine sunmuştu. Rutherford herşeyde basitliği arayan titiz bir kişiydi. Bohr'un yazısı karmaşık uzun ve gereksiz yinelemelerle doluydu. Rutherford düzeltilmesini gerekli gördüğü noktalara değindikten sonra "Çalışman gerçekten ilginç; kuramının atoma ilişkin pek çok probleme çözüm getirici nitelikte olduğunu söyleyebilirim" diyerek genç bilimadamını yüreklendirmişti.

Bohr'un kuramı 1913'de ingiltere'de yayımlanır. Ne var ki bilimadamlarının bir bölümünün tepkisi olumsuzdur: onlara göreortaya konan bir kuram olmaktan çok rakamlarla oluşturulan bir düzenlemeydi. Oysa başta Einstein olmak üzere kimi bilimadamları çalışmanın büyük bir buluş olduğunu farketmişlerdi. Kuramın spektroskopi biliminin atomik temelini kurduğu çok geçmeden anlaşılır. Bir yandan da kuramı doğrulayan deneysel kanıtlar birikmeye başlar.

Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsü başkanlığına getirilen Bohr 1922'de Nobel Ödülü'nü alır. Artık kısaca "Bohr Enstitüsü" diye anılmaya başlayan Enstitü'ye dünyanın pek çok ülkesinden genç fizikçilerin akım başlar (Bunlar arasında Heisenberg PauliGamov Landau gibi sonradan ün kazanan genç araştırmacılar da vardı). Kısa sürede dünyanın en canlı bilim merkezine dönüşen Enstitü bir grup üstün yetenekli genç için bulunmaz bir eğitim ortamı olmuştu.

Bohr hem bilgin kişiliği hem insancıl davranışlarıyla büyük hayaller peşinde koşan bu gençlere yetkin bir örnek esin kaynağı bir öncüydü. O ne Rutherford gibi dış görünümüyle sarsıcı ne de Einstein gibi "arabaya tek başına koşulan at"tı.

Bohr çalışma yaşamında sergilediği istenç gücünün yanısıra neşe ve mizahıyla gönülleri fethetmesini biliyordu. Bir keresinde tartıştıkları bir teori üzerindeki sözlerini şöyle bağlamıştı: "Bu teorinin çılgınca bir şey olduğunu biliyoruz. Ama ayrıldığımız nokta teorinin doğru olması için yeterince çılgınca olup olmadığıdır."

Danimarka baştacı ettiği bu insanla ne denli övünse yeridir.