Fizik Bilimine Yön Verenler

Bilimsel bilgi, tek bir kişinin anlık buluşuyla değil; farklı medeniyetlerde yaşayan bilim insanlarının asırlar boyunca birbirlerinin çalışmalarını incelemesi, sınaması ve geliştirmesiyle birikimli olarak ilerlemiştir. Isaac Newton’un “Daha uzağı görebildiysem, bunu devlerin omuzlarında durmama borçluyum.” sözü bilimin bu ortak ve birikimli doğasını en güzel şekilde özetler.

Fizik bilimine katkıda bulunan bilim insanlarının çalışma biçimleri incelendiğinde; doğa olaylarına karşı derin bir merak ve sorgulama isteği, otoritelerin kanıtsız iddialarını olduğu gibi kabul etmeyen bilimsel kuşkuculuk, sistematik gözlem ve kontrollü deney yapma alışkanlığı ile ulaşılan sonuçları matematiksel bağıntılarla ifade etme disiplini öne çıkar.

Bilim insanları araştırmaları sırasında defalarca başarısızlığa, imkânsızlıklara veya dönemin önyargılarına maruz kalsalar da sabır, azim ve özveriyle çalışmayı sürdürmüş; elde ettikleri bulguları açıkça paylaşarak hem temel bilimin hem de mühendislik ve teknolojinin gelişimine yön vermişlerdir.

Orta Çağ’da Avrupa’da skolastik düşünce hâkimken İslam dünyasında yetişen bilginler, deney ve gözlemi merkeze alarak modern bilimsel yöntemin temellerini atmışlardır. Bu isimlerin başında modern optik biliminin kurucusu kabul edilen İbnü'l-Heysem (965–1040) gelir.

İbnü'l-Heysem’den önce Antik Yunan’dan beri kabul gören görüşe göre, gözden çıkan ışınların nesnelere çarpmasıyla görme olayının gerçekleştiği sanılıyordu. İbnü'l-Heysem, geliştirdiği karanlık oda (camera obscura) düzeneğinde yaptığı deneylerle ışığın doğrusal yayıldığını ve görmenin cisimlerden yansıyan ışığın göze gelmesiyle oluştuğunu kanıtlamıştır. Gözün anatomik yapısını, küresel ve parabolik aynaları, ışığın kırılmasını incelediği yedi ciltlik Kitâbü'l-Menâzır (Optik Kitabı) adlı eseri, Latinceye çevrilerek yüzyıllarca Avrupa üniversitelerinde temel ders kitabı olarak okutulmuştur.

11. ve 12. yüzyılda Merv şehrinde yaşayan Türk-İslam bilgini El-Hazini ise mekanik, hidrostatik (durgun akışkanlar) ve yer çekimi konularında çığır açmıştır. Kitâbü Mîzâni'l-Hikme (Hikmet Terazisi Kitabı) adlı eserinde tanıttığı beş kefeli hassas hidrostatik terazi ile metallerin saflığını, alaşımların oranını ve sıvıların özkütlelerini (yoğunluklarını) günümüz değerlerine çok yakın bir doğrulukla ölçmüştür. Ayrıca Newton’dan asırlar önce cisimleri yerin merkezine doğru çeken bir kuvvetin varlığından ve hava yoğunluğunun ağırlık ölçümüne etkisinden söz etmiştir.

Modern deneysel fiziğin kurucularından İtalyan bilim insanı Galileo Galilei (1564–1642), Aristoteles’in yaklaşık iki bin yıl boyunca sorgulanmadan kabul edilen “Ağır cisimler hafif cisimlerden daha hızlı düşer.” iddiasını eğik düzlem ve serbest düşme deneyleriyle çürütmüştür. Hava direnci ihmal edildiğinde tüm cisimlerin kütlelerinden bağımsız olarak aynı ivmeyle düştüğünü göstermiş; eylemsizlik ilkesini ve sarkaçların salınım periyodunu keşfetmiştir. Ayrıca kendi geliştirdiği teleskopla Ay’ın kraterlerini, Güneş lekelerini ve Jüpiter’in dört büyük uydusunu gözlemleyerek Güneş merkezli evren modelini desteklemiştir.

İngiliz fizikçi ve matematikçi Isaac Newton (1643–1727), Galileo ve Kepler’in çalışmalarını bir adım ileri taşıyarak 1687 yılında yayımladığı Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) adlı eseriyle klasik mekaniğin temelini kurmuştur.

Newton; cisimlerin hareketini açıklayan üç temel hareket yasasını (Eylemsizlik Yasası, Dinamiğin Temel Yasası ve Etki-Tepki Yasası) ve gezegenlerin yörüngelerinden elmanın yere düşmesine kadar tüm kütlelerin birbirini çekmesini açıklayan Evrensel Kütle Çekim Yasası’nı ortaya koymuştur. Optik alanında ise beyaz ışığın cam prizmadan geçirildiğinde renklerine ayrıldığını kanıtlamış ve ilk aynalı (yansıtmalı) teleskobu tasarlamıştır.

19. yüzyıla kadar elektrik, manyetizma ve ışık birbirinden bağımsız olaylar olarak düşünülüyordu. İskoç teorik fizikçi James Clerk Maxwell (1831–1879), Coulomb, Oersted, Ampère ve Faraday’ın deneysel bulgularını matematiksel olarak sentezleyerek ünlü Maxwell Denklemleri’ni oluşturmuştur. Bu denklemlerle elektrik ve manyetik alanların birbirini doğurarak boşlukta ışık hızıyla yayıldığını ve ışığın bir elektromanyetik dalga olduğunu kanıtlamıştır. Maxwell’in kuramı; radyo, televizyon, radar, cep telefonu ve kablosuz iletişim teknolojilerinin önünü açmıştır.

Polonya asıllı Fransız bilim insanı Marie Skłodowska Curie (1867–1934), uranyum tuzlarının yaydığı ışınları incelerken “radyoaktivite” kavramını bilim dünyasına kazandırmıştır. Çok zorlu laboratuvar şartlarında tonlarca cevheri işleyerek polonyum ve radyum adlı iki yeni radyoaktif elementi keşfetmiştir.

Marie Curie, Nobel Ödülü kazanan ilk kadın bilim insanı olmasının yanı sıra, hem 1903 Nobel Fizik Ödülü’nü hem de 1911 Nobel Kimya Ödülü’nü kazanarak tarihte iki farklı bilim dalında Nobel Ödülü alan tek bilim insanı unvanına sahip olmuştur. Birinci Dünya Savaşı’nda cephelerde taşınabilir röntgen araçları kurarak binlerce askerin hayatını kurtarmış; çalışmaları nükleer fizik ve radyoterapi (kanser tedavisi) alanlarına temel oluşturmuştur.

19. yüzyılın sonunda klasik fizik yasaları, sıcak cisimlerin yaydığı ışımayı (kara cisim ışıması) ve atomik ölçekteki olayları açıklamada yetersiz kalmıştır. Alman fizikçi Max Planck (1858–1947), 1900 yılında yaptığı çalışmayla atomların enerjiyi sürekli bir dalga gibi değil, “kuanta” (kuantum) adı verilen kesikli enerji paketçikleri hâlinde alıp verdiğini öne sürmüştür. Bir fotonun enerjisini frekansıyla ilişkilendiren Planck sabiti (h) kavramını tanımlayarak kuantum fiziğinin kurucusu olmuş ve 1918 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanmıştır.

20. yüzyılın en etkili fizikçisi kabul edilen Albert Einstein (1879–1955), Planck’ın kuantum fikrini ışığa uygulayarak ışığın foton adı verilen enerji paketçiklerinden oluştuğunu göstermiş ve metal yüzeyden elektron sökülmesi olayı olan fotoelektrik olayı açıklamıştır. Einstein, 1921 Nobel Fizik Ödülü’nü görelilik kuramıyla değil, fotoelektrik olay çalışmasıyla almıştır.

Einstein ayrıca 1905’te Özel Görelilik Kuramı’nı (ışık hızının tüm gözlemciler için sabit olduğu, uzay ve zamanın mutlak olmayıp gözlemcinin hızına göre değiştiği ve kütle-enerji eş değerliği olan E = m·c² bağıntısını) ve 1915’te Genel Görelilik Kuramı’nı (kütle çekiminin uzay-zaman dokusunun bükülmesinden kaynaklandığını) ortaya koyarak modern fiziğin ve kozmolojinin ufkunu tamamen değiştirmiştir.

Cumhuriyet döneminde ülkemizde yetişen pek çok bilim insanı, uluslararası bilim merkezlerinde yürüttükleri çalışmalarla dünya fizik literatürüne önemli katkılar sağlamıştır. Kuramsal fizikçi Prof. Dr. Feza Gürsey (1921–1992), ODTÜ ve Yale Üniversitesinde görev yapmış; atom altı parçacıkların simetrilerini açıklayan SU(6) simetri grubu ve kiral model çalışmalarıyla adını bilim tarihine yazdırmıştır. Oppenheimer Ödülü, Einstein Madalyası ve Wigner Madalyası gibi prestijli ödüllere layık görülmüştür.

Teorik fizikçi Prof. Dr. Behram Kurşunoğlu (1922–2003), genç yaşta Albert Einstein ve Erwin Schrödinger ile birleşik alan teorisi üzerine çalışarak elektromanyetizma ile kütle çekimini birleştirmeye yönelik Genelleştirilmiş Görelilik Kuramı’nı geliştirmiş ve doğada farklı tipte nötrinoların varlığını deneysel keşiflerden önce öngörmüştür.

Deneysel yüksek enerji fiziği alanında dünyaca tanınan Prof. Dr. Engin Arık (1948–2007) ise İsviçre’deki CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) bünyesinde yürütülen ATLAS ve CAST deneylerinde Türk bilim ekibine liderlik etmiş; Türkiye’nin CERN’e tam üye olması ve ülkemizde bolca bulunan toryum madeninin yeni nesil hızlandırıcı destekli nükleer reaktörlerde temiz enerji kaynağı olarak kullanılması için öncü çalışmalar yürütmüştür.