Öncelikli olarak özel değiliz. Güneşimiz Samanyolu Galaksisi içerisindeki milyarlarca yıldızdan biri. Galaksimiz de milyarlarca galaksiden sadece biri. Hatta evrenimizin bile tek olmayabileceği ileri sürülüyor. Yani ne çölde kum tanesi ne denizde su damlasıyız. Bunun her zaman bilincinde olmalıyız. Bilim insanları kendisinden önce gelen nesillerin çalışmalarını izleyerek bilime katkı sağlıyorlar. Newton bile başta Galileo ve Descartes olmak üzere kendisinden önce gelenlere dayanmaktadır. Yani tarihteki bir bilim bilim insanı olmayınca bilim durur diye bir şey yok. Sadece gecikmeler yaşanır. Doğru zamanda doğru yerde olan herkes burada anlatılan büyük keşifleri yapabilir. Bilimin ilerlemesi hiçbir biçimde durmadığına göre hala daha hikâyenin bir sonraki adımında rol oynayabiliriz. Bunun bilincinde olmalıyız.

Karanlık Çağdan Çıkış

Rönesans Avrupalıların antik dönemi gözlerinde büyütmeyi bırakıp uygarlığa ve topluma Yunanlılar ve Romalılar kadar kendilerinin de katkı yapabileceklerini fark ettikleri dönem oldu.

Kopernik modern bir bilim adamından ziyade antik yunanlıların tarzına sahip bir düşünür ve felsefeciydi. Deney yapmaz, hatta şahsen gökyüzünü bile gözlemlemez ve başkalarının kendi fikirlerini test etmesini beklemezdi. Onun çığır açıcı fikri aslında tamamen Batlamyus’un kurduğu karmaşık gök cisimlerinin hareketini açıklayan modelden çok daha basit ve yeni bir modeldir. Yani sadece “düşünce deneyinden” ibaretti.

Kopernik’in Batlamyus’dan daha iyi bir modele ulaşmasını sağlayan iki neden

  • Yörüngelerin bütünsel bir açıklamasının olmaması
  • Ayın değişken hızlı hareketini açıklayamaması

Kopernik’in 23 yaşında bir öğrenci olarak astronomiyle ilgilenmeye başladığı dönemde, 1456 yılında basılan bir kitaptan çok etkilenmiş olması, bizlere bilimin sürekliliğini bir kez daha vurgulamaktadır.

Onun arzuladığı, her şeyin tek bir merkez etrafında değişmeyen bir hızla döndüğü bir modeldi ve bu arzusunun altında aynı zamanda estetik bir arayış da söz konusuydu. Geliştirdiği modelde bunu başarmayı umuyordu ve bunda kendi ifadesiyle başarısız oldu.

O, dünya ile diğer gezegenlerin Güneş etrafında döndükleri esası kabul eden heliosentrik esası açıkladı. Ayrıca Dünya’nın hareketine izin vererek her bir gezegenin Güneş etrafındaki dönüş sürelerini hesaplayabiliyordu. O dönem bilinen 6 gezegen Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter ve Satürn’dü.

Kopernik’in yayınladığı De Revolutionibus Orbium Coelestium “Göksel Kürelerin Devinimleri Üzerine” kitabının ardından Kopernik modelinin çıkarımlarını gören az sayıda insandan biri İngiliz Gökbilimci Thomas Digges’di. İlk popüler bilim yazarlarından biriydi. Aslında bu alanda ilk de değildi. O da belli ölçüde babası Leonard’ın izinden gidiyordu.

Leonard Digges 1551 yılında teodoliti icat etti. Oğlu Thomas da babasının izinden gidip gökyüzü araştırmaları yapmıştı. En önemli eserini 1576 yılında yayınladı. Digges kitapta Kopernik’ten daha ileri giderek evrenin sonsuz olduğunu iddia ediyordu. Güneş’in merkezde olduğu ve gezegenlerin onun yörüngesinde hareket ettiğine dair bir çizime yer vermişti. Ayrıca her yönden sonsuzluğa uzanan bir yıldızlar yığınının varlığına işaret ediyordu. Herhangi bir kanıt sunmuyordu. Büyük ihtimalle Samanyolu’nu bir teleskopla incelemişti.

Bruno’nun Kopernik modelini savunduğu için yakıldığına dair yaygın bir inanış söz konusu. Fakat kitapta kilise karşıtı ve dinsel inançları sebebiyle yakıldığı ifade ediyor. Katolik Kilisesi 17. yy’dan itibaren Kopernik fikrine açıkça karşı çıkmaya başladı. 17. yüzyılda Vesalius, Fallopio, Fabricius, William Harvey insan vücudu, anatomi, kan dolaşımı ile ilgili çalışmalar yapmışlardır.

Son Mistikler

İlk bilim adamı ünvanını en çok hak eden kişi, modern bilimsel yöntemleri çalışmasına uygulamakla kalmayan, aynı zamanda ne yaptığını tam olarak bilen ve kendisinden sonra gelenlerin izlemesi gereken temel kuralları saptayan Galileo Galilei’ydi. Thyco genelde bilindiği üzere, o dönemde gerçekten önemli bilimsel çalışmalarını halen oldukça eski moda ve mistik yorumlarla karıştırılabildiğine net bir örnektir. Nova kelimesini literatüre kazandırdı.

Thyco’nun evren modeline göre dünya evrenin merkezinde sabitti ve güneş, ay, sabit yıldızlar Dünya’nın etrafında dönmekteydi. Güneş 5 gezegenin yörüngelerinin merkezinde olarak betimlenmekteydi. Bu modele modern gözle bakıldığında bilimde geriye doğru bir adım olarak görülebilir. Çünkü Batlamyus modeli ile Kopernik modeli arasında bir yerdedir. Fakat o gezegenleri boş uzayda desteksiz asılı olarak düşünen ilk gök bilimcidir.

Johannes Kepler’in (Thyco’nun asistanı ve mirasçısı) de dahil olduğu bir grup öğrenciye Kopernik sistemini açıklamıştı. Bu, güneş merkezli evren modelindeki sadeliği ve gücü derhal fark eden genç adam üzerinde büyük bir etki yarattı.

Kepler gözlerinin iyi görmemesi nedeniyle iyi bir gökyüzü gözlemcisi olamamıştı. Bu yüzden antik düşünürlerin yolunu izledi ve kainatın doğasına ilişkin bir açıklamaya ulaşmak için saf akıl ve hayal gücünü kullandı. Gezegenlerin Güneş etrafında kendilerine özgü eliptik yörüngeler takip ettiği fikrine ulaştı. Kepler’in hakettiği yeri alması Newton’un eliptik yörüngeleri kütleçekim ve matematik ile açıklaması sonrası oldu. Bir gezegenin Güneş etrafında bir tur dolanması için gereken süre ile Güneş’ten uzaklığını bağlatılandırmaktadır. Herhangi iki gezegenin yörüngelerini tamamlama sürelerinin kareleri, Güneş’e olan uzaklıklarının küpüyle orantılıdır. Ayrıca gezegenler yörüngelerinde eşit zaman aralıklarında eşit alanlar taramaktadır. Yani gezegenler Güneş’e yakın olduğunda daha hızlı, uzak olduğunda daha yavaş hareket etmekteydi.

İlk Bilim İnsanları

William Gilbert ve Galileo Galilei hipotezleri deney ve gözlemlerle karşılaştırmanın bilimsel yolunu izledikleri açıkca görülüyordu. Onlar dönemin önde gelen ailelerin çocuklarıydı. İkisi de küçüklüğünde iyi eğitim almıştı. Tarihe damga vurmuş insanların çoğu varlıklı ailelerin çocuklarıydı ve hepsi iyi eğitim almıştı. Aldıkları eğitim sayesinde mi buralara geldiler yoksa eğitim alamasalarda bu keşif ve icatları yapabilirler miydi bilinemez.

William Gilbert aslında çok iyi bir hekimdi. Daha sonraları manyetizma ve elektrik alanlarına ilgi duydu. Manyetik itme ve çekme yasalarını keşfetti. Dünya’nın çubuk bir mıknatıs gibi davrandığını gösterdi. Manyetizma alanındaki çalışmaları o kadar kapsamlıydı ki 19. yy’a kadar (Michael Faraday’a kadar) bilimsel bilgisine hiçbirşey eklenemedi.

De Magnete kitabını kaleme aldı. Bu kitabın en önemli özelliği Gilbert’in neyi keşfettiği değil nasl keşfettiği ve bilimsel yöntemini başkalarının izlemesi için detaylı bir şekilde açıklamasıydı. De Magnete’nin Galileo üzerinde doğrudan bir etkisi oldu. Gilbert’i bilimde deneysel yöntemin kurucusu olarak betimledi. Bilimsel keşiflerinin çok önemli olması yanında hipotezleri sınamak için tekrarlanan hassas ve özenli deneyler yapılmasını ve dünyanın işleyişini saf akıl ve mantıkla anlamaya çalışa eski “felsefi” yaklaşıma güvenilmemesini vurgulamıştır.

Eskiden insanlar bir çift taşı atıp ne olacağını görerek hipotezi sınamak yerine ağır taşın hafif taştan daha hızlı düşeceği felsefi bir yaklaşıma inanıyorlardı. Galileo bunu yıktı.

Galileo kariyerine tıp eğitimiyle başladı. Şans eseri katıldığı matematik dersinden sonra matematiğe ilgi duymaya başlayıp bu alanda çalışmalar yaptı. Kütleçekim, ivme konularında çalışmalar yaptı. Sarkaçları inceledi ve sarkaçlarla ilgili önemli keşifler yaptı. Kütleçekimin nasıl işlediğini bilmeden sarkaçların harmonik hareketini ve topların eğik düzlemde yuvarlanma hareketini açıkladı. Eğik düzleme top yuvarlanırken çalacağı eşit aralıklı çanlar yerleştirerek zaman ve yerdeğiştirme arasındaki oransal ilişkileri buldu.

Lippershey’in teleskopu yeniden keşfettikten sonra (Digges’in teleskoplarının haberi hiç yayılmamıştı) Galileo kendi teleskopunu yaptı. Amacı teleskopu senatoya sunarak modelini ve konumunu güçlendirecekti. Yaptığı teleskopla Jüpiter’in 4 tane uydusunu ve Güneş üzerindeki lekeleri keşfetti. Kopernikçiliği benimsiyordu. Kilise bundan vazgeçmesi için baskı yaptı. Vazgeçtiğini söyleyip ömür boyu hapis cezasına çarptırıldı. Galileo hareket eden cisimlerin hareket etmeye devam etme yönünde doğal bir eğilime sahip olduklarını fark etmişti. Bu tespit Newton’un çalışmalarının ardından olağanüstü sıçramanın belirleyicisi olacaktı.

Kurucular (Bilim İlk Adımını Atıyor)

Bilimin yazım dili Galileo’nun kavramış olduğu üzere matematiktir. Ama Galileo döneminde bu dil gelişmemişti. “+” ve “-” işaretleri ifadeleri 1540 yılında matematikçi Robert Recorde’nin kaleme aldığı “The Grounde of Artes” kitabıyla matematiğe girdi. 1557 yılında basılan kitabında ilk kez “=” işaretini ortaya attı. Kendi ifadesiyle aynı uzunluktaki paralel iki çizgiden daha eşit birşey olamazdı. Descartes’i bugün genellikle felsefeci olarak tanısak da bilim alanında yaptıklarını azımsayamayız. Descartes eğitim yıllarında hem kendi bilgisizliğinden hem de öğretmenlerin bilgisizliğinden emin oldu ve çözümü ders kitaplarını boşvermekte, kendisini çevreleyen dünya üzerinden doğrudan çalışarak kendi felsefe ve bilimini geliştirmekte buldu. Bir gün odanın köşesinde gezinen bir sineğin duvarlara düşen gölgesini farkederek kendi adıyla anılan kartezyen koordinat sistemini geliştirdi.

Descartes, Kopernikçi fikirlerini açıkça savunuyordu. Kitabın basım tarihi Galileo’nun Kopernikçi inançları nedeniyle hüküm giydiği tarihe denk geldiği için basımını derhal durdurdu. O kitap hiç basılmadı. Daha sonraki kitapların temelini oluşturdu.

1637’de “Yöntem” kitabında meteoroloji, optik ve geometri konularını işledi. 1641 yılında “Düşünüyorum, öyleyse varım” çevresinde inşa edilmiş felsefesini ayrıntılarıyla açıklıyordu. 1644 yılında bilime 3. büyük katkısı olan Principia Philosophiae’yi üretti. Eylemsizliğin doğru yorumunu yapıyordu. Descartes boşluk kavramını reddetti. Bilime en büyük zararı bu oldu. Çünkü Newton’un kütle çekim ve gezegen hareketleri fikirlerinin kabul edilmesi Descartes’la çeliştiği için ciddi bir süre gecikti.

Momentum üzerine çalışmalar yaptı. Merkezkaç kuvvetinin doğası üzerine çalışarak bunun kütleçekimle benzerliğini gösterdi. Galieo’dan tamamen bağımsız olarak keşfettiği sarkaçlı saatin patentini aldı. Işığın dalga kuramıyla ilgili keşifler yaptı. Satürn’ün en büyük uydusu Titan’ı keşfetti. O döneme kadar sonsuz hızda kabul edilen ışık hızının hesaplanması için gerekli kavramsal sıçramaya zemin hazırladı. Gaz basıncı üzerine çalışması tek başına kimyaya saygınlık kazandırmış, gazların yapısını çözümlemiş, atomların varlığının kabul edilmesine katkıda bulunmuş bir bilim insanıdır. Galileo öldüğü sırada Fransa’daydı. Bu olay Fransa’da büyük bir telaş yarattı. Bu telaş genç Boyle’nin merakını uyandırdı. Galileo’nun çalışmaları üzerine kapsamlı okumalar yapmaya başladı. Bilime ilk önemli katkısı havanın esnekliği ya da sıkıştırılabilmesi konusunda oldu. Boyle yasası olarak bildiğimiz (diğer değişkenler sabit olmak üzere) bir gazın kapladığı hacmin üzerindeki basınçla ters orantılı olduğu ifadesi 1662’de yayınladığı kitapta yer almaktadır.

Boyle simyaya bilimsel olarak yaklaşmaktadır. Adi metalleri altına çevirmesi beklenen Felsefe Taşı gibi şeylere inanmanın rasyonel zeminini ortadan kaldırmıştır. Mikroskobi’nin ilk büyük öncüsü Marcello Malpighi’ydi. Kan dolaşımı ile ilgili önemli çalışmalar yaptı.

Newton Devrimi

Bu bilimsel atılımda 3 bilim insanı öne çıkmaktadır. Başta Isaac Newton olmak üzere, Robert Hooke ve Edmond Halley. O dönemde Ayüstü alem ve Ayaltı alemin farklı fizik yasalarına göre işlediği düşünülüyordu. Newton, kendi dönemine kadar evren, madde ve hareket kavramları ile ilgili yapılan çalışmalardan, felsefi açıklamalardan kendi fizik sistemini kuracak, bilim tarihinin en büyük devrimine imza atacaktı.

Newton düşüncelerini hemen hiç kimseyle paylaşmayarak zamanını deneyler yapmakla ve dünya hakkında düşünmekle geçirdi. Optik alanındaki en önemli çalışması beyaz ışığı gökkuşağı renklerine ayırıp ardından renkleri tekrar birleştirerek beyaz ışığa ulaşmasıdır.

Babası ölüp annesi yeni bir adamla evlendiği zaman annesi tarafından büyükannesi ve büyükbabasının yanına yollandı. Yaşadığı çocukluk Isaac’ın kendi iç dünyasını kimseye açmadan ve çok az arkadaş edinen oldukça yalnız bir birey olarak gelişiminde belirleyici bir rol oynadı. Öte yandan çok iyi bir eğitim aldı. Yazar “Babası yaşıyor olsaydı Isaac Newton kesinlikle onun izinden giderek çiftçi olurdu”.

Newton, evrenin matemetiksel ilkelere göre işlediği şeklindeki özgün ve derin gerçeği saptayan ve bir başına çalışmayı seven münzevi bir insandı. Ama matematik onun hesapları için yeterli seviyede gelişmemişti. Elindeki proje ne olursa olsun ona tüm bedeni ve ruhuyla sarılan takıntılı bir bilim adamı olan Newton, sürekli değişkenlik gösteren şeylerin tam olarak hesaplanmasını sağlayan Calculus’u geliştirdi. Modern Fizik Bilimi’nin gelişimindeki olmazsa olmaz araç Calculus tüm bilim adamlarının kullanımına geçmiştir. Aynı dönemde Leibnitz’in de aynı fikre ulaştığı ve daha anlaşılır şekilde ortaya çıktığı bilinmektedir.

Gezegenlerin kapalı bir eğri takip eden yörünge hareketlerinin nedenine eğildi. Aynı dönemde Robert Hooke yörünge hareketinin esasını çözdü. O yıl basılan bir eserinde ayı yörüngesinde tutan içe ve dışa doğru birçok kuvvetin dengesinden kaynaklandığı fikrini bir kenara attı. Ay’ın doğrusal bir çizgide hareket etme eğilimi ile Dünya’ya doğru tek bir kuvvetin birlikte kapalı yörünge hareketine neden olduğunu ileri sürdü. Dünya’nın Ay’a uzaktan etkime adını verebileceğimiz kütleçekimin boş uzaya dek ulaşabileceğini söyledi. Hooke Newton’dan konu ile ilgili görüşlerini istediğinde “Sizin çalışmanıza zaman harcama konusunda istekli değilim.” diye yanıtladı.

İstekli olmamasına rağmen! Gezegenlerin eliptik kapalı bir yörünge izlemesinin sebebinin kütleçekimin ters kare yasası ile açıklanabileceğini kanıtlamaktı. Edmond Halley’in cesaretlendirmesi ile önce ters kare yasası çalışmasını açıklayan 9 sayfalık bir makale ve yine Edmond Halley’in masraflarını karşılaması ile 3 ciltlik destansı eseri Philosophie Naturalis Principia Mathematica’yı (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) yayınladı. Kitabın girişinde o güne kadar kullanılan kavramları tanımladı ve bu tanımları matematiksel olarak formülize ederek Modern Fizik’in temelini mutlak bir zaman ve mekan kabulü ile inşa etti. Fizik yasalarının yeryüzünde ve evrende aynı şekilde işlediğini gösterdi. Kitabının bilim dünyasında yarattığı büyük etkinin sebebi, Dünya’nın büyü, sihir veya kaprisli tanrıların aklına esenler uyarınca değil, insanoğlunun anlayabileceği mekanik ilkelere göre işlediğinin anlaşılmasıdır. Newton, kendisi Ariusçu (teslis inancını benimsemeyen küfre denk tek tanrıcı akım) ve pek bilinmese de teoloji çalışmaları yapan bir ilahiyatçı idi.

Henüz 30 yaşına ulaşmamışken Calculus, Principia ve Opticks çalışmalarını esasen tamamlamış daha sonra simyaya yelken açmıştı. Bu çalışmalarına ayırdığı zaman ve emeğin çok daha fazlasını bilimin çıkmaz yollarından simyaya ayırdı. Kitap yayınladıktan sonra Robert Hooke eserde kendisine yeterince referans verilmediğinden şikayet etti. Newton bunun üzerine kendisine verdiği tüm referansları kaldırdı ve Hooke’a kin besledi denilebilir. Hatta ışık ile ilgili çalışmalarını Opticks adı ile Hooke’un ölümünü bekleyip bir yıl sonra yayınladı.

Hooke’un en önemli eseri mikroskopi ile ilgili Micrographia’dır. Tek hücrelilerin, böceklerin ve kanın özellikleri ile ilgili önemli çalışmalara kapı aralamıştır. Işığın dalga kuramı hakkında yaptığı çalışmalarla ışık dalgalarının enine (yanyana) bir salınım gerçekleştirmesi gerektiğini ileri sürdü. Sudaki ince yağ tabakasının burgaçlı bir renk deseni oluşturduğunu gösterdi. Halkaların bugün “Newton Halkaları” olarak bilinmesi manidardır. En önemli buluşu gerilmiş bir yayın uzama miktarına orantılı bir kuvvetle direnç gösterdiğini söyleyen Hooke Yasası’dır.

Edmond Halley ufku oldukça geniş bir bilim adamıydı ve birçok farklı konu ile ilgili çalışma yapmıştır. Nuh Tufan’ının gerçekleştiği tarihi erozyondan yola çıkarak hesaplama, denizlerin sonradan nehirlerin taşıdığı minerallerle tuzlandığını düşünüp denizsuyunun tuzluluk oranından dünyanın yaşını hesap etti. Gümüş bir teli altınla kaplayarak ve atomların tekil bir sıra katmanı oluşturduğunu kabul ederek kalınlık hesabından atomun boyutlarını hesapladı. Bir küp altında kaç adet atom bulunacağını da hesapladı. Yeryüzü manyetiği ve hava akımları ile ilgili çalışmalar yaptı. Daha sonra kendi adı ile anılacak olan 1682’de görülen kuyrukluyıldızın 1758 yılında tekrar görüneceğini tahmin etti. (Haklıydı) Eski gözlemleri yaşadığı dönemde yıldızların konumları ile karşılaştırarak yerdeğiştirmeleri tespit etti ve yıldızların bağımsız hareket ettiklerini kanıtladı.

Dünya’nın yaşı ile ilgili farklı düşünceler ortaya atılmıştır. Teologların savunduğu 6000 yıl varsayımı dışında Newton, Principia’da dünyamıza eşit kırmızı sıcak bir demir kürenin 50000 yıldan fazla bir sürede soğuyarak yaşama elverişli hale geleceğini söylemiştir. Fourier analizi ile hem matematiğe denklem kümeleri kazandırdı hem de ısı akışı ve soğuma ile Dünya’nın yaşını hesaplamaya çalıştı. (çıkan sonuca şaşırmış olmalı ki sonuç sayfasını imha etti ve yayınlamadı.) Fourier, zamanla değişen olgularla başa çıkmak için matematik teknikleri geliştirmiş şiddetli bir sesteki basınç değişimlerinin oluşturduğu karmaşık örüntüyü ayrıştırarak tekrar orjinal sesi elde etmek için birbirine eklenebilen bir dizi basit sinüs dalgasına indirgemiştir. Isı akışını matematiksel olarak betimleyen denklem kümeleri geliştirdi. Bu teknikler ile hesaplama yapılınca yaklaşık 100 milyon civarı bir sonuç ile karşılaşılır. Günümüzde 4.5 Milyar olarak kabul edilse ve bu değere çok uzak olsa da teologların iddasından oldukça uzaklaşmış olması nedeniyle bilimin katettiği yolu göstermektedir. Bu çalışmalar jeoloji ve evrim çalışmaları için temel hazırlamıştır.

Aydınlanma

Aydınlanmanın temel özelliği aklın batıl inançlara karşı üstün olduğunun düşünülmesidir. Astronomi çıplak gözle, fizik birkaç ip ve topla, matematik kalem ve kağıtla yapılabilirken kimya için kontrol edilebilir ısı kaynaklarına ve ölçüm aletlerine gerek vardı. Bu nedenle kimyanın gelişimi diğer bilim dallarına göre geç kalmıştır. Joseph Black böbrektaşı tedavisi için yaptığı çalışmalarda havanın bir gaz karışımı olduğunu ve karbondioksiti keşfetti. Buna “sabit hava” diyordu ve kömürün yakılması, hayvanların solunumu ve mayalanma süreçlerinde ortaya çıktığını buldu. Buza ısı verilerek eritilmesi sürecinde sıcaklığın sabit kaldığını farketti ve ısı ile sıcaklık arasındaki hayati ayrımı yaptı. Black çalışmalarını ve keşiflerini yayınlamıyordu.

İlk faydalı iş yapan pratik makine madendeki suyu dışarıya atan bir pompaydı. Buhar kullanılan pistonlu bir makineydi. Newcommen’e ait olan bu makine James Watt tarafından detaylı incelendi ve daha randımanlı çalışan daha az kayıplı ve buharı iş gören bir sıvı olarak kullandığı buhar makinesini geliştirdi. 1769 yılında buhar makinesinin patenti alındı.

Elektriğin de bir ters kare yasasına tabi olduğunu öne süren Joseph Priestly aynı zamanda kimya ile ilgili de çalışmalar yaptı. Muhteşem bir deneyci olsa da berbat bir kuramcıydı. O dönemde sadece iki gaz biliniyordu. Sabit hava (karbondioksit) ve havanın kendisi. Bunların haricinde 10 farklı gaz daha tespit etti. Bira fıçılarının üzerinde sabit gazın biriktiğinin keşfi ile buradan alınan gazlarla birçok deney gerçekleştirildi. Bu deneylerde maden suyu üretildi ve ticari başarı ve ün kazandırdı. Gazlarla yaptığı çalışmalarda fareleri ve bitkileri de kullandı. Hava içerisinde fare tarafından harcana ve bitki tarafından üretilen bir gaz olduğunu farketti. Bu gazı ayrıştırıp içerisine mum koyduğunda parladığını, fare koyduğunda 5 kat daha uzun yaşadığını tespit etti. Buradan hareketle harcanan gazın (oksijen) havanın beşte biri oranında olduğunu ileri sürdü. Bu dönemde kimya ile ilgili keşifler sonraları geçerliliğini kaybedecek olan izahı zor flojiston teorisiyle açıklanıyordu. Henry Cavendish 1776’da Yanıcı Hava’yı (hidrojen) keşfettiğinde hidrojeni flojistona eşit kabul etti. O dönem yayınlanan Elektriğin Tarihih kitabından etkilenerek yaptığı çalışmalarda elektriğin bir sıvı gibi aktığını ileri süren bir model yayımladı. Elektriğin yüksek hassiyetle ters kare yasasına uyduğunu o da tespit etti. Yaptığı kimyasal deneylerde gazların hacimleri ve katı maddelerin kütleleri arasında oranlar olduğuna dair çıkarımlarda bulundu. Bileşenlerini yanlış tanımlasa da suyun bileşik olduğunu keşfetti. Cavendish zamanının çok ilerisinde bir bilim insanıydı. Deneylerinde keşfettiği ve not ettiği bir kabarcığın 120 yıl sonra keşfedilen argon olduğu ve keşfi yapanların Nobel aldığını belirtelim. Bir diğer önemli çalışması hayli ilginç olan kütleçekim sabitinin hesabıdır. Hava akımlarından koruduğu sarkaca asılmış küreler arasındaki çekimi hassas bir şekilde ölçerek Dünya’nın yoğunluğunu sudan 5.48 kat fazla olarak hesapladı. Hesaplarından kütleçekim sabiti (G) de hesaplanabiliyordu. Yanmanın ne olduğunun tam olarak anlaşılması Lavoisier ile oldu. Flojiston teorisini yıktı ve oksijene adını verdi. Solunumu ve açığa çıkan karbondioksidi de yenilen gıdaların yakılması olarak kabul etti. Sabit havanın karbon ve oksijenden, suyun da hidrojen ve oksijenden meydana geldiğini keşfetti. Newton Principia’sının kimya eşdeğeri olan Kimya Elementleri kitabını yayımladı ve kimyaya bağımsızlık kazandırdı. Periyodik Tablo’nun ilk halini ve temelini yeniden isimlendirdiği elementlerle birlikte eskileri çöpe atarak ortaya koydu. Fransız Devrimi’nden hemen sonra yaşanan terör döneminde giyotinle idam edildi. Bilim Tarihi’nde 18.yy Newton’un gölgesi altında bir geçiş dönemi gibi gözükse de bilimin birçok dalında ilerleme gerçekleşti. Bilim insanlarının sayısı ciddi oranda artmıştır. Artık devlerin bilimle olan hikayeleri yerine bilimin kendi merkeze oturdu. Bu dönemde doğa felsefesi yerine fizik kelimesi kullanılmaya başlandı ve dönemin fizikçileri elektrik üzerine ciddi çalışmalar yaptılar.

Leiden Şişesi adı verilen bugünkü kondansatörün ilk hali denilebilecek şarj edilebilir bir alet icat edildi. Cam küre ve silindirler kullanılarak statik elektriğin anlaşılması için birçok deney ve gözlem yapıldı. Artı ve eksi yüklerin varlığı ve aralarındaki ilişkiler anlaşıldı.Yalıtkan malzemelerle tehlikeli deneyler yapıldı. Benjamin Franklin Leiden Şişesi’ni şarj etmek isterken yıldırım ile elektrik ilişkisini keşfetti. Ayrıca artı ile eksi arasında bir akışkan transferi olduğu bir model geliştirdi. Bu model elektrik yükünün korunduğu ve transfer edilebileceğini, toplam artı ve eksi yüklerin denge halinde olduğunu düşündürüyordu.

1780 yılında Charles Coulomb hem elektrik hem de manyetik kuvvetlerin ters kare yasasına uyduğunu gösterdi ve Coulom Yasası olarak anıldı. Statik elektriğe mahkum olan çalışmalar Alessandro Volta’nın geliştirdiği pil ile farklı bir boyut kazandı. Elektriğin kurbağa bacaklarında kasılmalara neden olduğu ve suyu hidrojen ve oksijene ayırabildiği keşfedildi.

Yine 18. yy da kalabalık Bernoulli ailesinden Daniel Bernoulli Hidrodinamik ile ilgili yayınladığı kitabında sıvı ve gaz atomlarının bulunduğu kabın çeperlerine uyguladığı basıncı açıkladı. De Maupertuis “en az eylem ilkesi” olarak belirttiği kuantum fiziğinde çok önemli bir yeri olan ilkeyi ortaya attı. Doğanın tembel olduğunu, bir parçacığın taşıdığı kütle, hız ve uzaklığı birbirine bağlayan eylem kavramını minimumda tutmak istediğini söyledi. Işığın düz bir çizgide ilerlemesi buna basit bir örnektir.

En üretken matematikçilerden i ve e sayılarını matematiksel olarak kullanan Euler ışığı dalga olarak kabul etti ve kırınımdaki renklerin herbirinin farklı dalgaboylarına denk geldiğini ileri sürdü ama Newton’a olan bağlılık nedeniyle kabul görmedi. Bu dönemde Rus bilim adamlarının çalışmaları Rusya dışında hiç duyulmuyordu.

Antikçağda bilinmeyen ilk gezegen Uranüs’ün keşfi ile evren hakkında farklı fikirler de ortaya atıldı. Günümüzün en popüler keşiflerinden olan karadelik fikri bu dönemde karşımıza çıkmaktadır.

Fransız Newton olarak bilinen Laplace da aynı yüzyıl içerisinde bağımsız olarak karadelik fikrine ulaştı. Matematik çalışmaları ve olasılığa olan özel ilgisi onu evren ve gezenlerin yörüngeleri hakkında çalışmaya yönlendirdi. Kütleçekim iki cisim arasında tutarlı sonuçlar verirken çok cisimler arttıkça hesap karışıyordu. Laplace gezegen yörüngelerindeki sapmaların uzun yıllar süren süreçlerde tekrarladığını hesaplamaları ile gösterdi. Yüzyıllık değişimleri anlattığı kitabı için Napoleon’un söylediği “Açıklamalarında tanrıyı neden kullanmadın” sorusuna “o hipoteze ihtiyacım yok” diyerek yanıt verdi. Hesaplamaları ile Güneş sistemini açıkladığı ve birçok yeni hüpotez ileri sürdüğü Exposition eseri ile bilime en büyük eserini bıraktı. Gezegenlerin oluşumunda kullandığı bulutsu hipotezi bugün de kabul görmektedir. Gezegenlerin güneş etrafında dönme yönleri ile kendi etraflarında dönme yönleri arasında ilişki olduğunu olasılıksal olarak gösterdi. Kitabının sadece ilk baskısında karadeliklerden matematiksel yönleri ile bahsetti.

Aynı dönemde flojiston gibi kabul gören bir fikir daha gözden düştü. Kalorik adı verilen bu fenomen bir cismi terk ettiğinde cismin sıcaklığının arttığı düşünülüyordu. Barut ve mermilerle yaptığı çalışmalar sonucunda Rumford kalorik düşüncesine son verdi.

Atomlar ve Moleküller

Bilim 19. yy içerisinde çok nüfuslu bir mesleğe dönüştü. Asrın başında bin kişi civarlarında olan bilim insanı sayısı asrın sonunda yüz bin civarındaydı. Humphry Davy, elementlerin herhangi bir kimyasal süreçle bileşenlerine ayrılmayan maddeler olarak doğru tanımını yaptı. Davy çok yakışıklı olduğu için ve sunumları çok başarılı olduğu için insanların kimyaya ilgi duymasını sağladı. John Dalton her elementin farklı tür bir atomdan oluştuğunu ve farklılığa atomun ağırlığının neden olduğunu düşünüyordu. Farklı elementlerin temsil edildiği bir semboller listesi oluşturdu. 1808 yılında tahmini atom ağırlıklarını içeren bir listenin de olduğu “Kimya Felsefesinin Yeni Sistemi” kitabını yayınladı. Birçok kişi atomlar arasındaki boşluklarda hiçbirşey olmadığı düşüncesini kabul etmemiş yarım asır boyunca atom modeli yerleşmemiştir.

Berzelius o dönemde bilinen 40 elementin atom ağırlıklarını doğruya yakın olarak hesapladı. Elementlerin alfabetik isimlendirilmesi sistemini icat etti. Elementlerin benzer özellikler gösterenlerini gruplandırma düşüncesi bu döneme rastlar. Organik kimya, kataliz, protein isimlerini icat etti. Bir grup element için halojen (tuz yapıcı) tabirini kullandı. Cansız maddelerdeki elementlere inorganik canlılardakilere de organik adını verdi. Gazların tepkimelere belli oranlarda katıldığı tespit edildi. Atom ve molekül kavramları bu dönemde birbirinin yerine kullanılıyordu. Diğer elementlerin hidrojenden meydana geldiği ve ağırlıklarının hidrojen ağırlığının katları olduğu öne sürüldü. Prout’a ait bu öngörü atomların doğasına ilişkin çok kritik bir öngörü olarak kabul edilir.

Organik bileşenlerin çok daha karmaşık olduğu anlaşıldı. Organik bileşenler karbon içeriyordu ve karbon atomları çok ilginç biçimlerde diğer atomlarla birleşebiliyordu. Hayat, atomların ve moleküllerin dünyasında işleyen kimya kurallarına aynen uymakta olan karbon kimyasının bir ürünü olarak görülmektedir. Couper, 1858 yılında kimyasal bağlar fikrini öne sürdü. Elementlerin kurabileceği bağ sayıları (valans) tespit edildi. Karbonun halka kurabileceği görüldü. Mendeleyev de çalışmalarında elementlerin atom ağırlıkları ile sahip olduğu özellikleri arasında bir ilişki olduğunu farketti ve bilinen elementleri yeniden düzenledi. Hatta bilinmeyenler, henüz keşfedilmeyenler için tabloda yerlerini boş bıraktı. Böylece periyodik tablo geliştirilmiş oldu. Bu tablonun doğruluğu atomun yapısı anlaşıldıkça daha çok kabul edildi. Tabloda boş bırakılan yerler öngörülen atomların keşfi ile dolduruldu. Mendeleyev proton ve nötronlardan habersiz olarak elementlerle ilgili büyük bir ilerleme kaydetti. Fakat bu ilerleme atomun evrensel kabulünde hala etkili değildi.

Savaşlarda kullanılan toplar ile ilgili ısının harekete çevrilmesi konusunda çalışmalar yapıldı. Sadi Carnot buradan hareketle termodinamiğin temel yasalarını geliştirdi. Fizikçilerin enerjinin doğasını keşfetmesi oldukça dolambaçlı bir yoldu. Termodinamik çalışmaları ile buharlı makinelerin verimliliği arttırıldı. James Joule mekanik hareketi ısıya çevirerek enerjinin dönüşümünü ve korunumunu gösterdi. Lord Kelvin, Carnot’un çalışmasından yola çıkarak ısının işe eşdeğer olduğu fikrine dayanan mutlak sıcaklık ölçeğini keşfetti.

Termodinamiğin ikinci yasası evrensel olarak derin anlamlar içermektedir. Herşeyin aşınarak tükendiğini söyler, evren dahil. Entropi adı verilen düzensizlik her zaman artar veya aynı kalır. Doğa siyah beyaz bir satranç tahtasını sevmez. Gri bir tahtayı tercih eder. Doğa farktan nefret eder. Bu aynı zamanda evrenin bir başlangıcı olduğunu da bilimsel olarak kabul edilmesiydi. Güneş’in yaşını hesapladı. Lord Kelvin öldüğünde Isaac Newton’un yanına gömüldü.

Joule bir gazın içerisindeki moleküllerin hareket hızını hesaplamıştı. Clasius ise ortlama serbest yol fikri ile istatistiksel bir yaklaşımda bulundu. Hesaplamalara göre bir molekül saniyede 8 milyar çarpışma yaşıyordu. Isı ile hareket arasındaki bağlantı anlaşılmaya başlandı. Gazlar genişledikçe soğuyordu. Boltzmann istatistiksel mekanik alanında yaptığı ciddi çalışmaların takdir görmemesi üzerine intihar etti. Albert Einstein hassas deneylerden elde edilen verilerle Avogadro Sayısı’nda düzeltme yaptı. Gökyüzünün neden mavi göründüğünü açıklayan bir makale kaleme aldı.

Newton’un bilim dünyasındaki etkisi sonraki yüzyıllarda bir engele dönüştü. Çünkü rakip teorilere ve kanıtlarına şüpheyle bakıldı. Newton’un yanılmış olabileceğine, üzerine söz söyleneceğine pek inanılmıyordu. Özellikle ışığın parçacık olduğuna dair Newton’un öngörüsüne karşılık ışığın dalga kuramı ilerleyemiyordu. Bilim kendi engelini aşamıyordu.

Bu dönemde Euler ışık ile ses dalgaları arasında bir benzerlik kurdu. Ses için hava ne ise ışık için de esir maddesinin o olduğunu söyledi ve Güneş’i “ışık çınlatarak yayan bir çan” olarak tanımladı. Son derece geniş bir ilgi alanına sahip Thomas Young ışık çalışmalarına eğildi ve Newton ile Huygens’in rakip teorileri arasından ışığın dalga teoremini tercih etti. Newton’un deneylerini dalga kuramı ile açıkladı. Newton’un ne kadar iyi bir deneyci kendisinin ne kadar iyi bir kuramcı olduğunu kanıtladı. Işığın kırmızı ve mor dalga boylarını bugünkü değerine yakın olarak hesapladı. Daha sonra meşhur çift yarık deneyine girişti.

Bir perde önünde yer alan üzerinde yanyana iki yarık bulunan bir panele ışık tutulduğunda ışık bu iki yarıkta kırılarak panel arkasında girişir ve perde üzerinde bir girişim deseni görülür. Bir göle düşen yanyana iki taşın oluşturduğu dalgaların yapacağı girişim gibi. Bu deney ışığın parçacık kuramı ile açıklanamaz. Newtoncu bilim adamları tarafından bulguları ile dalga geçildi.

Aynı dönemde Young’dan habersiz olarak Augustin Fresnel kendi dalga kuramını geliştirdi. Işığın karşısına çıkan küçük engellerin etrafından dolaştığını, küçük yarıklardan bükülerek geçtiğini kanıtladı ve Fransız Akademisi’ne sunduğu çalışması Newtoncu jüriler tarafından şüpheyle detaylı incelendi. Bir küre ile test edilmesine karar verildi. Işık kürenin etrafında bükülecek ve karanlık olması beklenecek tarafta parlak bir nokta oluşturacaktı. Yapılan deneyle Fresnel de dalga kuramını kanıtlamış oldu. Hem de Newton’un doğrudan deney sınamasını geçerek Newton’un hatalı olduğunu gösterdi. Fresnel deniz fenerleri için farklı eğriliklerde eş merkezli camlar kullanarak özel bir lens geliştirdi. Yavaş yavaş yeni bir bilim dalı gelişiyor, spektroskopi yoluyla bilimin en değerli aracı haline geliyordu. Işık tayflarına ayrılarak detaylı olarak incelendi. Alman bilim adamları spektroskopide kullanılan lensleri geliştirdi ve yüzyıl boyunca optik lens sistemlerinin üretiminde liderliği ele geçirdi.

Gezegenlerden ve yıldızlardan gelen ışıkların tayfları incelendi. Elementlerin ısıtıldığında oluşturduğu ışık tayfları incelenerek bileşiklerin içerikleri tespit edilmeye başlandı. Güneş’in sodyum içerdiği kanıtlandı. Helyum’un keşfi Güneş incelemelerinde yapıldı. Dünya’da 30 yıl sonra varlığı keşfedildi. Işığın doğasına ilişkin Maxwell tarafından tamamlanan elektrik ve manyetizmanın anlaşılması büyük bir atılım sağladı.

Michael Faraday, ünlü kimyacı Davy’nin asistanlığını yaparken onunla gezilere katılmış, birçok bilim adamı ile tanışma fırsatı bulmuş, Galileo’nun Jüpiter’in uydularını keşfettiği teleskobunu gördü. Faraday, elektrik ve manyetizma ile ilgili yapılan çalışmaları kendi tekrarlarken sabit bir mıknatısın etrafında dönen bir tel ile elektrik motorunun temelini oluşturan keşfini yaptı. Bu keşiften sadece 60 yıl sonra Almanya, Britanya ve ABD’de elektrikli trenler çalışmaya başlamıştı. Faraday aynı zamanda kimya alanında da çalışmalar yürütüyordu. Benzen’i keşfeden ve kloru sıvılaştıran da oydu. Faraday 1826 gibi erken bir tarihte bilimsel makalelerin çokluğundan dolayı takip etmekte zorlandığını belirtmiştir. Literatürü takip etmeyi birçok bilim adamı sonraki dönemde tümüyle boşvermiştir. Bunun en bilinen örneği de Albert Einstein’dir.

Daha sonra çalıştığı konu “Eğer bir elektrik akımı kendi çevresinde bir manyetik kuvvete sebep oluyorsa, o halde bir mıknatıs da bir elektrik akımına sebep olabilir mi” sorusu üzerinedir. Bir çubuk mıknatısı tel bobin içerisinden geçirmenin tel üzerinde elektrik akımı oluşturmak için yeterli olduğunu keşfetti. Elektrik motorundan sonra elektrik jeneratörü (dinamo) için de gerekli keşifler yapılmıştı. Bu gelişmeler Faraday’ı çağdaşı bilim insanları arasında en üst mertebeye yerleştirdi. Elektrikle ilgili birçok terimi o önermiştir. Mıknatısın yaklaştırıldığı demir tozlarının kuvvet çizgileri adını verdiği çizgiler üzerinde hizalandığını keşfetti. Manyetik kuvvetlerin dalga yapısında olduğunu söylüyor ve ışık ile bağlantılı olduğunu düşünüyordu. Atomları kuvvet çizgilerinin yoğunlaştığı bir kuvvet ağı olarak yorumladı. Faraday’a göre evren manyetik, elektrik ve kütleçekimsel kuvvet çizgileri ile doluydu. Gördüğümüz maddi herşey bu ağlarla kaplı alanların içindeki düğümlerin bir sonucuydu. Işığın elektrik kuvvet çizgilerinin titreşimleriyle açıklanabileceğini öne sürüyor, ışık dalgalarının taşınması için bir akışkan ortama (eter veya esir) ihtiyaç duyulması fikrini ortadan kaldırdı. Bu fikirler zamanının o kadar ilerisindeydi ki, o dönemde hiçbir etki yaratmadı.

James Clerk Maxwell, Faraday’ın kuvvet çizgileri fikrinden yola çıkarak elektromanyetizma kuramını yayımlamış ve ışığın elektromanyetik bir olgu olduğunu kesin bir şekilde açıklığa kavuşturdu. Fizeau, Doppler etkisi kullanılarak ışık hızının ilk gerçek zemin tabanlı ölçümünü yaptı. Dönen dişli bir çarkın dişleri arasından ışığı gönderip aynadan geri yansıtarak kaç diş aralığı ilerlediğine bakarak %5 yakınlıkta doğru hesapladı. Ayrıca ışığın suda daha yavaş hareket ettiğini göstererek ışığın dalga kuramına son çiviyi çaktı. Bilimde modellemeler önemlidir, ancak gerçeğin kendisi değillerdir. Bilimsel gerçek denklemlere dayanır. Maxwell de çözümü denklemlerde bulmuştur. Işığın elektrik ve manyetik olgulara sebep olanla aynı enine dalgalanmalar ortamına bağlı olduğu çıkarımını yaptı. Kuramını matematikselleştirdiğinde denklemleri kendi başlarına ayakta kalabiliyorlardı. Elektrik ve manyetizma alanındaki her problem bu denklemlerle çözülebilmektedir. Newton yasaları ve Maxwell denklemleri 19. yy sonunda fiziğin bildiği herşeyi açıklayabiliyordu. Maxwell denklemleri elektromanyetik dalgaların hızını temsil eden bir “c” katsayısı içeriyordu. Bu o dönemde ölçülebilen ışık hızıyla hemen hemen aynı değerde çıkıyordu. Yine bu denklemler görünür ışıktan çok daha uzun dalga boyunda elektromanyetik dalgalar olabileceğini öngörüyordu. Bugün bu dalgalara radyo dalgaları diyoruz. Bu dalgaların doğruluğunu deneyleri ile doğrulayan kişi Heinrich Hertz’di.

Maxwell denklemlerinde yer alan “c” katsayısı üzerine eğilen Einstein’ın geliştirdiği özel görelilik kuramının temelinde ışık hızının sabit olması yatıyordu. Sabit veya hareketli referans sistemlerinde de ışık hızı her zaman aynı ölçülmeliydi. Işık hızında düşük bir hızla hareket etmeye başlayan cisimlerin kesinlikle ışık hızının üzerinde bir hıza ulaştırılamayacaklarını öngörüyordu. Bilim en ünlü denklemi e=m.c2 ile kütle ve enerji denkliğini ortaya çıkatıyordu. Ayrıca hareketin göreli olarak ölçülebileceği mutlak bir uzay olmadığını kabul ediyordu. Işık hızında hareket eden herşey için zaman durmaktadır. Işık için Güneş ile Dünya arasındaki 150 milyon km yolu almak hiç zaman almaz, çünkü aradaki uzay bir hiç olacak şekilde bükülmektedir. Uzay ve zaman geometrik olarak birlikte algılanmaya başlandı. 1905 yılından sonra Fizik bir daha asla aynı olmadı. Yine de klasik bilimin elde edeceği zaferler vardı.

Darwin Devrimi

Bilim tarihindeki belki de en önemli fikir evrim olgusuna ilk kez bilimsel bir açıklama sunan doğal seçilim kuramıydı.Evrim olgusunun gelişiminde jeoloji biliminin etkisi büyüktür. İskoçyalı James Hutton jeolojide tekbiçimcilik kuramını büyük oranda geliştirdi ve onun izinden ilerleyen Charles Lyell gözlemleri ile kuramı destekledi. Tekbiçimcilik, yerkürenin şekillenmesinde büyük afetlere gerek olmadığını, gözlemlenebilir olayların çok uzun süre boyunca gerçekleşmesinin yeterli olduğunu savunan bir kuramdı. Bunun karşısında da afetçilik (catastrophism) yer alıyordu. O dönemde kilisenin dünya için biçtiği yaş yaklaşık 6000 yıldı. Tekbiçimcilik çok daha uzun bir sürenin gerektiğini söylüyor, afetleri ise yaşlı dünyanın gündelik rutini olarak görüyordu. Neptüncülük ise Dünya’nın daha önce tamamen suyla kaplı olduğunu iddia ediyordu.

Hutton fikirlerini 1790 yılında Theory of Earth (Dünya Kuramı) adıyla yayınladı. Fakat yazım dili ve kapalı anlatımı nedeniyle kimse birşey anlamadı. Öldüğünde savunmasız kalan tekbiçimcilik John Playfair ve Charles Lyell olmasa unutulup gidecekti.

John Playfair, Hutton’un kitabının anlaşılır bir özetini yazdı ve fikirlerinin dikkate alınmasını sağladı. Charles Lyell ise yaptığı keşif gezilerinde Hutton’un fikirleri için kanıtlar topladı ve gözlemler yaptı. Özellikle Sicilya’da Etna yanardağının soğumuş lav akıntılarından çok etkilendi. Bu akıntılar Dünya’nın yaşı hakkında bir fikir verdi. Buradaki hayvanların ve bitkilerin jeolojik değişikliklere uyum sağladığını gözlemledi.

Tüm gözlemleri ve keşiflerini şimdiye kadar yazılmış en kapsamlı inceleme olan adını Newton’dan esinlenerek koyduğu Principles of Geology kitabında yayınladı. Kitabı Hutton’dan farklı olarak oldukça berrak bir dille yazılmış anlaşılır bir kitaptı.

Lyell’in canlı türleri ile ilgili aklındaki fikri ise kendileri için tayin edilmiş bir yerde ve zamanda yaratılmış olduklarıydı. Evrimi reddetmesine sebep olan sürece insanın da dahil edilmesi gerektiğidir. Hayvan türlerinin soylarının tükenme sebebi olarak yiyecek için rekabet etmelerini düşündü.

Evrim yeni bir fikir değildi. Hatta Antik Yunan’a kadar dayanıyordu. Darwin’i farklı kılan ise evrimin neden gerçekleştiğini açıklayan akla yatkın bilimsel bir kuram geliştirmiş olmasıdır. Darwin’in önceki kuşak ailesi de bitki ve hayvanlarla ilgili bilimsel kitaplar yayınlayan araştırmacılardı. Dedesi Erasmus Darwin Tanrı’yı Dünya’da yaşam süreçlerini başlatan ilk neden olarak görüyordu. Bundan sonra bir müdahalesi olmadığını ve yeni yeni türlerin evrimleşerek milyonlarca çağda (muhtemelen milyonlarca yüzyıl demek istedi) oluştuğunu düşünüyordu. Bu süre tahmini zamanının çok ilerisindedir. Kilise’nin o dönemde dünyanın yaklaşık 6000 yılda ve hayvanların ayrı ayrı yaratılıp sabit şekillerinde hayatlarına devam ettiğini söylüyordu. Dede Erasmus Darwin’in ateizme yakın evrimci fikirleri Napolyon ile mücadele eden İngiltere için uygun değildi. Fakat Fransız evrimciler fikirlerini geliştirebilecekti.

Jean Baptiste Lamarck döneminin en büyük doğa bilimcisi olarak belirtildiği Napolyon Fransasında evrimci fikirlerini geliştirmiş ve evrime sistematik bir yapı kazandıracak olan Darwin’in öncesi olmuştur. Böcekler ve kurtlar topluluğunun genel adı olan “Omurgasızlar” onun deyimiydi. Lamarck’ın evrim konusundaki fikirleri omurgasızlar ile ilgili yazdığı devasa eserinden 4 yasa olarak toparlanabilir.

  • Bütün organik bedenlerin hacminde artma yönünde hayat tarafından belirlenmiş bir sınıra dek genişleme eğilimi vardır.
  • Hayvanlarda yeni organların üretimi yeni ihtiyaçlardan ve ihtiyaçların ortaya çıkarttığı yeni hareketlerden kaynaklanır.
  • Organların ve özelliklerinin gelişimi kullanımı ile sabit bir ilişkiye dayanır.
  • Bir bireyin yaşamı boyunca edindiği ve değişen herşey üreme sürecinde korunur ve sonraki nesle aktarılır. Charles Lyell’in yapamadığını yapmış ve evrim sürecine insanı da dahil etmiştir.

Charles Darwin hakkında bilinen iki yanlış vardır.

  • Dünya seyahatine çıkma şansı bulmuş ve gördükleri karşısında belirli bir zekaya sahip olan herkesin evrimle ilgili benzer bir açıklamaya ulaşabileceği
  • Kendisine özgü kavrayışı ile bilimde sıçrama gerçekleştiren bir dahi olduğu Güney Amerika kıyılarının haritalandırılacağı 5 yıllık bir keşife katıldı ve gezi sürecinde bölgesel çok fazla gezi de yaptı. Ciddi miktarda canlı türü topladı. Şili’de büyük bir depreme tanık oldu ve Charles Lyell’in Principles of Geology kitabında tekbiçimcilikle ilgili yazdıklarının kanıtıyla karşılaşmış oldu. Tekbiçimcilerin afetçiler karşısında doğruluğunu kanıtlamasında çok önemli bir rol oynadı. Bunun evrim konusundaki fikirlerinin gelişiminde büyük bir etkisi olduğunu kendisi de ifade etmiştir. Gezisinden döndüğünde artık evrimin bir gerçek olduğundan kuşkusu yoktu. Sadece nasıl bir mekanizma ile gerçekleştiğini doğru ifade edemiyordu. Malthus’un “Nüfusun İlkeleri Üzerine”(Essay on The Principle of Population) makalesini okudu ve evrimin mekanizması olarak “doğal seçilim” ilkesini geliştirdi.

“Aynı türün üyeleri arasında hayatta kalma mücadelesi ve sadece en iyi uyum sağlayan bireylerin hayatta kalması (üremesi), uyum sağlayamayanların elenmesi.” Fikirlerini Lyell’e de açtı ama ikna edemedi ve çok büyük hayal kırıklığına uğradı. Kamuoyunun tepkisinden ve eşinin üzüleceğinden korkan gelenekçi bir Hristiyan olan Darwin 20 yıl boyunca fikirlerini sakladı. Onu kitabını basmaya iten en büyük sebep ise bir rakibi olacaktı.

1859 yılında Türlerin Kökeni (On The Origin of Species) kitabını yayınladı. Yapay seçilim, doğal seçilim, dünyanın yaşı, ara tür sorunları ile ilgili tatminkar olmayan açıklamalar yaptı. 1871 yılında çıkardığı İnsanın Türeyişi isimli çok tartışılan kitabı ile insanı canlılığın merkezinden alıp sıradan bir hayvan mertebesine yerleştirdi.

20 yıl fikrini sakladıktan sonra Darwin’in kitabını basmaya iten o rakip Alfred Russel Wallace’dı. Bilimin zengin çocuklarının hobisi olarak ilerlediği günler Wallace ile son buldu. Sıradan bir ailenin çocuğu olan bu bilim insanı dişiyle tırnağıyla kazıyarak adım adım yükselen bir biyolog ve kaşifti. Önceleri inşaatlarda arazi ölçümü yapıyordu. Kendi kısıtlı imkanları ile çıktığı gezilerde yaptığı gözlemlerle doğal seçilimi tarif eden bir makale kaleme aldı. Wallace evrimi dev bir ağacın dallarına ayrılması biçiminde geliştirdi. Muhafazakar bir Hristiyan olarak insanı ayırmış ve bu sürece dahil etmemişti. Daha sonra Darwin’e gönderdiği bu makaleyi bilim insanı olan dostlarının da etkisiyle Darwin kendi çalışmalarıyla birlikte yayınladı. Doğal seçilim fikrinin önce Darwin tarafından geliştirildiğine Wallace itiraz etmedi. Hatta bundan memnun oldu. Darwin’in kitabını yayınlamasını sağladığı için mutluydu. Fakat bilim tarihinde her zaman Darwin’in gölgesinde anılacaktı. Artık bilim insanlara yapmaları için para ödenen bir meslek olarak kurumlaşmaya başlamıştı.

Klasik Bilimin Son Zaferi

Radyoaktivitenin keşfi ile kütlenin enerjiye dönüşümünün yıldızların parlamasını nasıl sağladığı açıklığa kavuştu. Bu aynı zamanda Dünya’nın içinin nasış sıcak kaldığını açıklayan bir yol da sunuyordu. Jeoloji artık Jeofizik’e doğru ilerlemeye başladı. Bu bilgiler ile kıtaların ve okyanus havzalarının, depremlerin, volkanların, dağların, jeolojik yapıların nasıl oluşumu açıklanmaya başlandı.

  1. yy ikinci yarısında Dünya’nın oluşumu ile ilgili Büzüşme Kuramını’nın savucuları eskiden Dünya’nın daha büyük ve sıcak olduğunu, zamanla soğuyarak küçüldüğünü ve yeryüzü şekillerinin bu büzüşme ile oluştuğunu ileri sürüyorlardı. Yine aynı dönem içerisinde kıtasal sürüklenme fikri ile geliştirilen teoriler de vardı. Pasifik havzasının Ay’ın Dünya’dan kopması ile oluştuğu ve kalan yüzeylerin oluşan boşluğu doldurmak için çatlayarak ilerlediği öne sürülmüştü. 20.yy başlarında yeryüzü şekillerinin oluşumu ile ilgili hala standart bir modele sahip değildik.

Alfred Wegener Dünya’nın yoğunluğu kabuktan çekirdeğe doğru artan bir dizi katmandan oluştuğu bir model geliştirdi. Kıtaları, okyanus tabanlarını oluşturan yoğun kayaçların üzerinde yüzen hafif kayaçlar olarak açıklıyordu. Bugünkü kıtaların mezozoik çağ sonunda gezegenin tüm yüzeyini kaplayan Pangea adında bir süperkıtaya bağlı olduğunu iddia etti. Yaptığı keşif gezileriyle sıradağları, eski buzulların izlerini hem fosil hem de yaşayan bitki ve hayvan dağılımlarını birbirleri ile bağlantılandırarak açıklamayı başarmıştır. (Grönland gezisinde donarak ölmüştür.)

Dünya’nın yaşının hesaplanmasında da bilimin teknolojinin ilerlemesine ihtiyacı vardı. Radyoaktif teknikler kullanarak hesaplamayı başaran kişi Arthur Holmes yaklaşık olarak 4.5 Milyar sonucuna ulaştı. Bir ders kitabı kaleme aldı ve yazarken “karşılaştığın en aptal öğrenciye anlatır gibi” yazdığını belirtti.

Wegener modelindeki kusurlar kapatılırken modeli geliştiriliyordu. Kıtasal sürüklenmenin tetikleyicisi olarak Dünya’nın içerisindeki ısının sebep olduğu konveksiyon akımları gösterildi. Hareket eden kıtalar kırılıyor, kırığın her iki tarafına doğru bir itilme ve sürüklenen kıtalar karşılaştığında da çarpışmalar oluyordu. 2. Dünya Savaşı’nın yarattığı teknolojik ilerlemeler kıtasal sürüklenmeyi destekleyen kilit kanıtlar elde edilmesini sağladı. Kıtasal sürüklenme hipotezinin levha tektoniği kuramına dönüşmesi yeri doldurulabilir (Newton gibi olmayan) birçok insanın disiplinli çalışması ile gerçekleşen ilk örneğidir.

1930’ların sonunda Dünya’nın manyetizmasının doğal bir iç dinamo tarafından oluştuğu ileri sürüldü ve savaş sırasında gemilerin manyetik mayınlardan korunması için mıknatıssızlaştırma üzerine çalışan Edward Bullard Dünya’nın manyetik alanı modelini geliştirerek bunun gezegenin sıcak sıvı çekirdeğinde dolaşan (konveksiyon ve dönme) iletken sıvıların ürünü olduğunu öne sürdü. 1940’lardan önce yerbilimciler deniz tabanının Dünya’nın en eski kabuğundan kalma bir iz olduğunu düşünüyorlardı ve okyanus tabanları haritalandırılmamıştı. Denizaltı tehdidi nedeniyle de haritalandırma çalışmaları hızlandırıldı ve elde edilen veriler yeni bir modelin geliştirilmesini sağladı. Kıtasal kabul ortalama 34 km kalınlığında iken okyanus tabanları ortalama 5 km kalınlığında ve görece yeni doğmuş sayılırlar. Eriyik konveksiyon ile okyanus tabanındaki sırta gelir ve sertleşir. Bu sırada kıtaları birbirinden uzağa iter. Bu modele deniz tabanı yayılması modeli denir ve katı dünyanın hiçbir şekilde kalıcı bir coğrafi örüntüyle sabit olmadığını kanıtlar. Atlantik Okyanusu genişlerken Pasifik Okyanusu daralmaktadır. Sürecin devamında Amerika ve Asya çarpışarak yeni bir süperkıta oluşturacaklar.

Küresel bir yüzey üzerindeki hareketi açıklayan Euler Teoremi Pangea’nın yapboza benzer tarzda dağılmış kıtaların birleştirilmeye uyumlu olduğunu gösterdi. Canlıların yeryüzündeki dağılımı ve küresel iklimin oluşması levha tektoniğinin temelinde anlaşılabileceğini gösterdi.

Kıtasal sürüklenme Dünya’da yaşamın evrimi ile birçok yönden bağlantılıdır. İnsan ile evren arasındaki ilişki ile ilgili yapılan her keşif bizi sahnenin merkezinden daha da uzaklaştırmaktadır. Darwin (ve Wallace) evrimin işleyişini açıkladı ama bunu başarmadan önce o bir jeologtu.

Yüksek kayaçlarda gözlemlenen, üzerlerine güçlü bir baskı uygulamış gibi deforme olmalarına neden olan şeyin eski dönemlerde buzulların sebep olabileceği düşüncesi buzul çağlarına giden yolu araladı. Fikre en çok karşı çıkan Louis Agassiz çürütmeye çalışırken yaptığı keşifler ve çalışmalar sonucunda buzul çağı modelini geliştirdi. Hatta yaptığı sunumdan tereddüt duyan dernek üyelerini peşine takıp dağlara çıkartarak bizzat kanıtları gösterdi. Yapılan her keşif ile birlikte yaşanmış bir buzul çağı reddedilemez hale geldi. Afetçiler ve tekbiçimciler kendi kabul edilebilir modellerini geliştirdiler. Bu çağın yaşanmasına Kepler’in eliptik yörüngeleri mi sebep olmuştu? Dünya’nın eksen yatıklığı ve eliptik yörünge düşünüldüğünde Güney Yarım Küre’nin giderek soğuması gerektiği düşünüldü.

Konuyla daha çok matematikçiler ilgilendi. Yörüngelerin iklim etkileri üzerine çalışıldı. Bir yıl boyunca her yarımkürenin eşit derecede ısı aldığı hesaplandı. Bu matematiksel çalışmalar gözlem dışı hesap yolu ile Neptün gezegeninin keşfedilmesini sağladı. Newton yasaları ve matematiğin ulaştığı büyük bir zafer olarak derin bir etki uyandırdı. Buzul çağına sebep olabilecek şeyin yörüngelerdeki değişimler olabileceği düşünüldü. Jeolojik kanıtlar bir dizi buzul çağının birbirini izlediğini gösteriyordu. Dünya, Venüs ve Mars’ın bugünkü iklimlerinin matematik modellemeleri yapılarak açıklandı. Jeolojik kayıtlar uzun tarihin büyük bölümünde Dünya’nın dağ tepeleri hariç buzsuz olduğunu göstermektedir. Sıcak okyanus akıntıları buzulların oluşumunu engeller. Fakat milyonlarca yılda bir bazı yarımkürelerde buzullar ortaya çıkacak kadar soğuk dönemler olur. Güney kutbu bu şekilde oluşurken kuzey kutbu kıtasal sürüklenme sonucunda sıcak okyanus akıntılarını engelleyecek kadar kıtalarla çevrelenmiş ve donmuştur.

Birbirini izleyen ve her biri kabaca 100.000 yıl süren buzul dönemler arasında 10000 yıllık ara sıcak dönemler bulunmaktadır. Birkaç bin yıl içerisinde bulunduğumuz buzul arası dönem sonlanacaktır. Bu ritim ile birlikte hafif iklim değişikliği dalgalanmaları da vardır. 3.6 milyon yıl öncesine dayanan bu dalgalanmalar sırasında Doğu Afrika Rift Vadileri’nde hominidlerden 3 tür evrilmekteydi. Şempanze, Goril ve biz! Hominidi homo sapiense neyin evrilttiğini tam olarak bilemiyoruz ama süreçte iklim dalgalanmalarının son derece etkili olduğunu inkâr etmek çok zordur.

Canlılar Alemi

Bizler bildiğimiz tüm evrendeki en karmaşık şeyleriz. Kozmik ölçekte orta büyüklükte olmamız bunun nedeni. Çok büyük ve çok küçük cisimler basit yasalara uyarlar. Fakat orta ölçekte olağanüstü bir çeşitlilik ve karmaşıklık vardır. Doğal seçilim ve evrim kuramı oluşturulurken incelenen canlılar alemi bu ölçeğe denk gelir. Yaşamın kilit faktörü olarak DNA’nın keşfi 20. yy biliminin en büyük ikinci öyküsüdür.

Evrim için çok fazla zamana ihtiyaç vardı ve radyoaktivite ile yapılan tarihlendirmelere kadar evrim düşüncesi yerinde saydı. Ayrıca evrimciler kalıtım mekanizması dediğimiz bir nesilden diğer nesile aktarılan özelliklerin mekanizmasını bilmiyordu. Vücuttaki her hücrenin dahil olduğu üreme ile kalıtım modeli Darwin tarafından pangenez adı ile duyurulmuştu. Kısa boylu bir kadınla uzun boylu bir adamın orta boy çocukları olacağını iddia etmesinden kalıtım mekanizmasını anlamaya ne kadar uzak olduğu anlaşılabilir.

Darwin, Türlerin Kökeni kitabında daha sonra düzeltmeler yaptı ve bu değişikliklerle beraber Lamarkçılığa kaydığı görüldü. Üremeyi sağlayan hücrelerin bir nesilden diğerine çok küçük parçacıklarla bilgi taşıdığını söylerken doğru yoldaydı. Tüm canlıların hücrelerden meydana geldiği 19. yy’da ortaya atıldı. August Weissman bilgi taşıyan moleküler yapısı olan bir maddeye işaret ederek ismini “Kromatin” koydu. Pangenez düşüncesinin kesinlikle yanlış olduğunu, kalıtıma tüm hücrelerin katılmadığını ve dış etkilerin kalıtımı etkilemediğini savundu. Radyasyonun üreme hücrelerindeki DNA üzerinde yaptığı tahribatın kalıtımı etkilemesi Weissman’ı haksız çıkarmaz çünkü bu değişimlerin hemen hepsi sağlığa zararlıdır ve nesli olumlu etkilemez. Bu gerçeğin kabulü ile Pangenez kelimesinden pan eki atıldı ve gen kullanılmaya başlandı.

  1. yy başında kalıtım mekanizması ile ilgili çalışmalar yapıldı. Eğer aynı dönemde birçok kişi bağımsız olarak aynı şeyi keşfediyorsa bu keşfiz zamanın geldiğini gösterir. Yapılan çalışmalar yayınlacakken bir şey farkedildi. 1865 yılında zamanının ötesinde bir çalışma yapılmıştı ve bunu kilise bahçesinde yapan bir keşişti. Neredeyse kimsenin haberdar olmadığı alıntı yapmadığı bu kişi Gregor Mendel’di. Mendel’in çalışmasını sunduğu kişiler bile pek birşey anlamamıştı. Bezelyeler üzerinde 7 yıl boyunca yaptığı zahmetli çalışmalarla kalıtım mekanizmasını keşfetmişti. Bunu yaparken bir fizikçi gibi ulaştığı sonuçların analizinde istatistiksel yöntemleri kullanmıştır. Diğer bilim adamları tek nesli incelerken, Mendel torunlara hatta sonrasına taşıdı. Her nesil için birer yıl beklemek zorunda kaldı. Kalıtımın ebeveynlerin özelliklerinin karışması yoluyla değil her birinden özgün özellikler alınması yoluyla işlediğini kesin biçimde gösterdi. Mendel çalışmasının takdirini görmeden öldü. Daha sonra haftada bir nesil veren sinekler üzerinde yapılan çalışmalar Mendel’in rüştünü ispat etti ve 1926 yılında Gen Kuramı kitabı yayınlandı.
    Mendel’in kalıtım yasaları ile kromozomların tespit edilmesi evrimin moleküler düzeyde nasıl işlediğinin anlaşılmasındaki kilidi çözdü. Kromozomların cinsiyet, üreme, ve kalıtımın belirleyicisi olduğu açıklığa kavuştuktan sonra kromozomun içinde ne olduğu araştırılmaya ve DNA’ya giden yol açılmaya başlanmıştı.

Canlı hücrelerin yalnızca başka canlı hücrelerden elde edilebileceği öğretisi vardı. Friedrich Miescher yaşamın anahtarı olan proteinleri araştırmayı başladı. Hücrelerden çekirdeklerini çıkarıp inceleyerek çekirdeğin proteinlerden farklı olarak fosfor da içerdiğini tespit etti. Nüklein adını verdiği bu bileşimin kapsamında birkaç asidik grup tespit etti ve zamanla ismi nükleik asit oldu. Yapı anlaşıldıkça yapıtaşları da tespit edildi. Riboz içerdiği için Ribonükleikasit (RNA) ve oksijen içermeyen özdeşi için Deoksiribonükleikasit (DNA) isimleri kullanıldı.

Erwin Chargaff türlerin sayısı kadar farklı DNA türü olması gerektiğini öngördü. DNA yapısı ile ilgili yapısal kurallar geliştirdi. Bu kurallara göre DNA içerisinde toplam pürin miktarı (G+A) her zaman toplam pirimidin miktarına (C+T) eşittir. Aynı zamanda A’nın miktarı T ile ve G’nin miktarı da C ile aynıdır. 1930’lu yıllarda DNA hala karmaşık bir molekül olarak görülmüyordu. Kovalent ve iyonik bağların yapısının anlaşılmasıyla ve bu bağlardan daha zayıf olan hidrojen bağının bir köprü gibi kullanılabilmesi ile protein zincirleri arasındaki bağlar açıklandı. Bir protein molekülünün şekli hücre mekanizmasındaki etkinliği açısından hayati önem taşıyordu. Yaşamın moleküler temelini kavrayışımızın kuantum mekaniğinin kurallarını kavrayışımızın ardından gelmesi de tesadüf değildir.

Chargaff kurallarını sağlayan hidrojen bağı ile kurulmuş 3 boyutlu bir DNA modeli Francis Crick ve James Watson tarafından çift sarmal modeli ile geliştirildi. DNA ve RNA arasında hücre içerisindeki etkinlikler hangisinin ilk yaşam molekülü olduğu sorusunu doğurmaktadır. DNA kopyalanırken hatalar oluşur ve bu hataların nadiren yeni nesle ortama daha iyi uyum sağlama yetisi vermesi tam da evrimin ihtiyacı olan şeydir. Yakın türler arasındaki genetik farklılık miktarı, türlerin ayrıştığı ortak ataya olan zamanı da göstermektedir. Buna göre insan, şempanze ve goril bundan 4 milyon yıl kadar önce ortak bir atadan ayrışmıştır. (hominid-insansı) İnsanların ortaya çıkışına sebep olan süreçlerin şempanzeleri, denizkestanelerini, lahanaları veya tespihböceğini üreten süreçlerle karşılaştırıldığında özel bir yanı yoktur. Geniş planda Dünya’nın evrenin içerisindeki yerine baktığımızda zamanı geldiğinde bizim sahneyi terk etmemiz de kaçınılmazdır.

İç Uzay

Havasız ortamda elektriğin hareketini araştırmak için geliştirilen vakum pompaları ile yapılması mümkün hale gelen vakum tüpü çalışmaları elektronların ve X ışınlarının keşfedilmesini sağlarken aynı zamanda radyoaktivitenin keşfine giden yolu açtı. Vakum tüplerinin bir ucunda anot, diğer ucunda katot bulunduğu takdirde tüp içerisinden bir akım geçiyor ve bir parlama görülüyordu. Bu parlama bugün bildiğimiz neon tüpü teknolojisidir. İngiliz fizikçiler bu ışınların momentum taşıyan parçacıklar olduğunu savunurken kıta Avrupasındaki fizikçiler elektromanyetik dalganın bir formu olduğunu kabul ediyordu.

Maxwell Denklemleri’ne göre tüm elektromanyetik ışımalar ışık hızında hareket etmeliydi. Fakat katot ışınlarının ışık hızından çok daha yavaş hareket ettiği tespit edildi. Metal bir levhaya çarpan bu ışınlar levhayı eksi yüklü hale getiriyordu. Bir kütlesi ve yükü olan bu parçacıkların ölçümleriyle ilgilinen J. J. Thomson su damlalarına elektrik alan kullanarak yaptığı yüklemelerle “e” yükünü hesapladı ve kütlesini tespit etti. Böylelikle elektron keşfedilmiş oldu ve atomun parçalanabileceği ürkütücü olsa da ispat edildi. J. J. Thomson kendisi ile çalışan asistanlarına da yol göstermiş, 7 asistanı nobel ödülü ile ödüllendirilmiştir. Bilimdeki büyük keşifler parlak fikirlerle dolu atak gençler tarafından hayata geçiriliyordu.

İleri yaşta keşif yapanlar da vardır. Katot ışınları, ince bir metal levhadan geçebiliyorlardı ve bu durum ışınların bir dalga olduğunun kanıtı olarak görülüyordu. Nüfuz etme esnasında bıraktıkları izleri tespit etmeye çalışırken 50 yaşlarındaki Wilhelm Röntgen tesadüfen karanlık laboratuarındaki deneyle alakasız bir ekranda parlama farketti. Bu ışımayı inceledi ve X ışınlarını kullanarak eşinin evlilik yüzüğü de görünen elini röntgen çekip makalesi ile birlikte yayınladı. Hem nobel ödülü kazandı hem de çok daha karmaşık türde bir ışınımın keşfine yol açtı.

X ışınlarından haberdar olan Henri Becquerel karanlıkta parlayan fosforlu cisimlerinde X ışını yayabileceklerini düşündü. Uranyum’un bir bileşiğini içeren deneyinde Güneş ışığı olmamasına rağmen X ışınlarına benzer bir sonuç elde etmişti. Bunun X ışının farklı bir türü olduğu düşünülerek pek itibar edilmedi. Daha sonra bu olguyu inceleyen Marie ve Pierre Curie çifti tarafından yapıldı. 19. yy sonlarına kadar Avrupa üniversitelerinde hiçbir kadın doktora yapmamıştı. Marie’nin üniversite labaratuarlarına girmesi de yasaklanmıştı. Varlığının çalışmalara engel olacağı düşünülüyordu.

Marie kocası ile birlikte yaptığı çalışmalarda iki yeni element keşfetti. Biri memleketine ithafen “polonyum” biri de “radyum”. Radyumdan elde edilen enerjinin sonu görünmüyordu. Bedel ödemeden elde edilen bu enerji, enerjinin korunumu yasasını çiğniyor gibiydi. Bu en radyumdan kadar önemli bir keşifti. Eşi muhtemelen radyasyona bağlı bir denge kaybı hastalığı nedeniyle yola tökezleyip düştü ve atlı bir vagon altında can verdi. Marie’de yine radyasyona bağlı lösemi nedeniyle öldü. Notları hala son derece radyoaktif olduğundan kurşun kaplı bir kasada tutulmaktadır.

Tüm bu keşifler bir atomaltı dünyanın varlığına işaret ediyordu. Atomaltı dünya anlayışımıza şekil veren, bu keşifleri bir düzene sokan ve atomun yapısını kavrmamızı sağlayan kişi Ernest Rutherford oldu. Becquerel’in keşfettiği ışımanın iki bileşeni olduğunu, biri kısa menzilli ve nüfuz ediciliği az (alfa) biri de uzun menzilli ve nüfuz ediciliği fazla (beta) ışıması olduğunu keşfetti. Alfa ve beta ışıması yapan çekirdeğin kararlı duruma geçene kadar fazlalık olan enerjisini Gama ışıması ile yaydığını, alfa ışımasının elektronlarını kaybetmiş helyum atomu ile aynı olduğunu gösterdi. Görünüm itibariyle tükenmez olan enerjinin aslında atomların belli bir yüzdesinin belli bir sürede (yarı ömür) bozunmasından kaynaklandığı anlaşıldı. Radyoaktif elementlerin enerji arzı sonsuz değildi. Enerjinin korunumu yasasını da ihlal etmiyordu.

Rutherford radyoaktivite ile ilgili çalışmaları ile kimya alanında Nobel alınca bir hayli alay konusu oldu çünkü kendisi kimyayı bilimin aşağı bir dalı olarak görüyordu.

Thomson atom modeline göre içerisine eksi yükler gömülü artı yüklü bir küre olarak bilinen atom modelinin aksine Rutherford küçük bir merkez çekirdekte toplanmış artı yüklü kütle ve etrafında elektron bulutu olan yeni bir atom modeli önerdi. Bu taneciklerin aralarındaki Faraday’ın da hoşuna gideceği üzere elektromanyetik ağlarla örülü uzay boşluğu aslında bildiğimiz tüm maddeleri oluşturmaktadır.

Birinci Dünya Savaşı’nda kullanılan sualtı tarama ve sonar tekniklerinin öncüsü olan çalışmlar da yaptı. Azot atomlarını alfa parçacıkları sağanağına tutarak bir tür oksijen formu aldığını buldu. Element çekirdeklerinin birbirine dönüşebildiği anlaşıldıktan sonra her elementin farklı çeşitleri olduğu keşfedildi. Atom seviyesinde yapılan parçacık sağanağı çalışmalarında James Chadwick yüksüz nötron parçacığını keşfetti ve kütlesini hesapladı. Rutherford atom modelini tamamlamış oldu.

Çok sıcak bir cisim ışık yayar ve yaydığı bu ışığın rengi ile sıcaklığı arasında bir ilişki vardır. Kara cisim ışımasına benzer bu ilişki ile ilgilenen Max Planck 1900 tarihinde kuantum devriminin başlangıcı olacak devrimci bir fikirle ortaya çıktı. “h” adını verdiği bir doğal sabit ile belirlenen enerjinin sonlu ama çok küçük ve çok sayıda paketçiklerden oluştuğunu söyleyerek deneylerle kuram arasında sürekliliği kenara bırakan iyileştirmeler yaptı. O dönemde geçici olacak bir ara fikir gibi değerlendirildi. Einstein’in katkısıyla bir devrim halini aldı.

Einstein’in kendi makaleleri arasında “çok devrimci” diyerek diğerlerinden ayırdığı ışık kuantası makalesi ona nobel kazandırmıştır. Bu makalede Boltzmann’ın olasılıkçı entropi çıkarımından yola çıkarak Planck’tan farklı bir termodinamik yaklaşımla elektromanyetik ışınımın bağımsız enerji kuantumlarından oluşmuş gibi hareket ettiğini yazdı. Aynı makalede ışınımın metal bir parça yüzeyinden nasıl elektron kopardığını gösterdi. İkna olmayan bilim adamları tarafından yapılan çalışmalar ve deneyler sadece Einstein’i haklı çıkaran delillerle sonuçlandı. Bu çalışmalarda Planck sabiti de hassas bir şekilde hesaplandı. (6.57x10-27)

Rutherford modelindeki sorun artı yüklü çekirdeğin eksi yüklü elektron bulutunu çekerek atomun içine çökmesine neden olmasıydı. Newton ve Maxwell klasik fiziği çerçevesinde bunu izah etmek mümkün değildir. Atomların bu yapıda ve kararlı olmasının izahını kuantum fiziğine ve bunun nasıl olduğunu kavrayan Niels Bohr’a borçluyuz.

Bohr, Rutherford modeline dayalı olarak ilk kuantum atom modelini ortaya çıkardı. Bir elektron enerji kuantumlarını sürekli değil her seferinde bir tane olacak şekilde yayabilir ve bir yörüngeden diğerine atlayabilir. Yörüngelerde belli sayıda elektron için yer vardır ve dolu ise alt yörüngelere geçiş yapamaz. Model eski ve yeni fikirlerden oluşmuş yamalı bir bohça gibi olsa da işe yarıyordu.

Louis De Broglie, elektronun elektromanyetik dalgalarla açıklanabileceğini söyledi. Elektronları kendi kuyruğunu ısıran yılan gibi hareket eden bir yılan olarak düşündü. E=h.v denklemi ile E=p.c denklemlerini biraraya getirdi. JJ Thomson’un oğlu bu iddiayı doğrulayan deneylerde yer aldı ve Nobel kazandı. Babası elektronun parçacık olduğunu, oğlu da dalga olduğunu kanıtlayarak nobel kazanmış oldular. Kuantum dünyasının doğasını gösteren bu durumda her ikisi de haklıydı. Bizim tek yapabileceğimiz elektronların farklı koşullar altında nasıl bazen daha çok dalgaya bazen parçacığa benzer şekilde davranacacağını söyleyen matematik modeller ve denklemler bulmaktır.

Erwin Schrödinger tamamen dalgalara dayanan bir model geliştirdi. Atomaltı dünyanın karmaşık yapısına tanıdık ve rahatlatıcı bir görünüm kazandırdı. Karşısında da Werner Heisenberg’in parçacık yaklaşımına sahip kuantum sıçramalı bir modeldi. Paul Dirac her iki yaklaşımın da matematiksel olarak denk olduğunu gösterdi. Yapılan bu keşifler bazen parçacık ve bazen dalga gibi davranan bir bütünün farklı görünümleri hakkında yorumlardır. Bütün bunların ne anlama geldiği hakkında fikri olmayanlar, anlamını tartışanlar ve ne anlama geldiğinin önemi olmadığını söyleyenler vardı.

Heisenberg kuantum dünyasına biraz daha belirsizlik getirdi. Bir elektronun tam olarak nerede olduğunu ve nereye gittiğini aynı anda bilemeyeceğini söyleyerek “belirsizlik ilkesi”ni yayınladı. Bununla Rutherford modelindeki soruna cevap bulunabilir. Elektronun yerleştiği yörünge onun momentumunu belirler. O halde yörüngenin neresinde olduğunu bilemeyiz. Elektron eğer çekirdeğin içine düşerse hem yeri belli olur, hem de hareketi kesilir ki bu belirsizliğe aykırıdır.

İkinci Dünya Savaşı bilimsel araştırmalarda kesintiye sebep oldu. Dirac, özel görelilik kuramının gerekliliklerini karşılayan bir elektron dalga denklemi oluşturdu. Fakat bu denklemin pozitif ve negatif iki çözümü vardı. Negatif çözüm eksi yüklü elektronan karşıtı artı yüklü bir elektron anlamına geliyordu. Kütle farkı nedeniyle bu proton olamazdı. Carl Anderson deneylerinde bu parçacığın izine rastladı ve Pozitron adını verdi. Bugün verilen adı ile karşı madde fiziksel dünyanın gerçek bir özelliğidir. Yeterli enerji varsa E= m.c2 uyarınca bir elektron pozitron çiftine dönüştürülebilirdi. Yapılması güç deneylerle küçük nötron olarak bilinen nötrino saptandı. Atomu bir arada tutan yeğin kuvvet ve nötron bozunmasına sebep olan zayıf kuvvet açıklandı. Gündelik hayatımızı oluşturan parçacıklar ve kuvvetler kümesi tamamlanmış oldu?

Atomlardan oluşuyoruz. Atomlar da protonlar, nötronlar ve elektronlardan oluşuyor. Çekirdek, yeğin kuvvetle bir arada tutulan proton ve nötronlar içeriyor. Çekirdeğin içinde zayıf kuvvetin etkisi ile beta bozunumu gerçekleşebiliyor. Bazen de çekirdek içerisindeki bir düzenleme ile alfa parçacıkları dışarı atılabiliyor. Elektronlar çekirdeğin dışında bir bulutun içerisindeler. Sadece belirli bir enerji durumunda bulunmalarına izin var. Proton, elektron, nötron, nötrino ve karşı parçacıkları ile elektromanyetizma, kütleçekim, yeğin ve zayıf nükleer kuvvetler günlük hayatımızdaki herşeyi açıklamaya yeterlidir.

Dış Uzay

Yıldızların uzaklığını hesaplamak için paralaks yöntemi kullanılır. Bilinen bir uzunluktaki taban çizgisinin iki ucundan yıldızı görebilirseniz üçgen benzerliğinden uzaklığı hesaplayabilirsiniz. Bu yöntemle 18. yy sonunda gökbilimcilerin güneş sisteminin büyüklüğü ile ilgili gayet iyi bir fikre sahip oldular. Güneş-Dünya arası uzaklık astronomik birim AU olarak kabul edilmiştir. Ölçülen en büyük paralaksa sahip Güneş’e en yakın yıldız sistemi Alfa Centauri’dir. Bu işlemlerde yay saniye birimi de kullanılmaktadır. Dolunay 31 yay saniyedir.

Yıldızların uzaklığını hesaplamada daha önce Huygens parlaklık karşılaştırma yöntemini kullanmıştı. Sirius yıldızının uzaklığını, parlaklığının ters karesiyle orantılı olarak Güneş’in parlaklığıyla karşılaştırarak hesapladı. Daha sonra bu teknik geliştirildi. İkili sistemlerdeki yıldızlardan gelen ışığın tayfında paha biçilemez bir değer taşıyan Doppler etkisi ve Keppler yasası yıldızların kütlesini ve dönüş hızlarını hesaplamaya yetiyordu. Kimyacıların periyodik tablosu gibi gökbilimcilerin de yıldızların renklerini parlaklığı ile ilişkilendiren HR Diyagramı geliştirildi. Arthur Eddington yıldızların kütleleri ile diyagramdaki yerleri arasında bir ilişki keşfetti. Daha sonra da ana dizilimdeki tüm yıldızların farklı kütlelerde olsalar da merkezi sıcaklıklarının aynı olduğunu buldu. 19. yy’da evrimciler, fizikçiler ve jeologlar arasında Dünya’nın ve Güneş’in yaşı ile ilgili hararetli bir tartışma vardı. Yıldızların yaşının hesaplanması bu açıdan oldukça önemlidir. 1920’lerin başında Samanyolu’nun evreni kapladığı düşünülüyordu. Daha sonra görülen sarmal bulutsuların ayrı birer galaksi olduğu ve Samanyolu’nun da ortalama bir galaksi olduğu anlaşıldı. Hubble tarafından spektroskopik olarak gözlenen galaksilerin uzaklığı ile renklerinin kırmızıya kaymasının orantılı olduğu 1929’da keşfedildi. Işığı maviye kayanların yaklaştığını kırmızıya kayanların uzaklaştığını tespit ettiklerinde aslında maviye kayan çok az gökcismi olduğunu, galaksilerin birbirinden uzaklaştığını keşfettiler. Bunun çok derin bir manası daha vardı. Evren genişliyordu, hem de giderek artan bir hızla.

Einstein hem kütleçekimini hem de ivmeyi aynı pakette betimleyebilen bir denklemler kümesi geliştirdi. Newton’un çalışmasını altüst etmeyen ama kapsayıp geliştiren bir kuramdı. Maddenin uzayzamana nasıl büküleceğini, uzayzamanın maddeye nasıl hareket edeceğini söylemesi Genel Görelilik Kuram’ının özeti gibidir. Bu denklemler evrenin hareketsiz duramayağı konusunda ısrarcıydı. Genişleyen evren aslında zamanda geriye gittikçe herşeyin birarada olduğu bir noktaya doğru süperatomik bir çekirdeğe işaret ediyordu. Buna İlksel Atom denildi.

Alpher, H. Bethe ve G. Gamow yaptıkları çalışma ile bu İlksel Atom’un büyük bir patlama ile evreni oluşturduğu ileri sürerek Big Bang’in niceliksel bir bilim olarak başlangıcını yaptılar. (İsim benzerliğinden Alfa-Beta-Gama makalesi de denir)

Ardalan ışıması Big Bang sonrası evreni dolduran sıcak ışımanın belli bir miktarda soğumuş olarak bugünkü evreni de dolduruyor olması gerektiğinin öngörülmesidir. Milattan önce 5. yy’da Anaxagoras düşen bir göktaşının Güneş’ten geldiğini ve demir içerdiği için Güneş’in de kızgın demirden oluştuğunu ileri sürmüştü. 1926’da Eddington Güneş içerisindeki füzyon tepkimelerini açıklayan kitabını yayınladı. Eddington yıldızların içerisinde elementlerin oluşması için yeterli sıcaklığın olmadığını söyleyenlere “Gidip daha sıcak bir yer bulun.” (Cehenneme gidin) diye cevap vermiştir. Yıldızların içerisinde işleyen nükleer füzyon süreçlerinin kavranması Big Bang’de üretilen hidrojen ve helyumdan demir dahil tüm elementlerin nasıl türeyebildiğini anlamamızı sağladı.

Demir çekirdekleri gündelik yaşamda karşılaştığımız maddenin en kararlı formunun en az enerjiyle temsilcisidir. Kimyasal tepkimelere girmeyen Helyum dışında evrende en sık rastlanan 4 element Hidrojen, Karbon, Oksijen ve Azot’tur. Aynı zamanda canlılık ve yaşamın kimyasında en sık rastlanan dört element de bu elementlerdir. Gökyüzüne baktığımız ilk günden bugüne dek ulaştığımız en kesin gerçek budur. Bu gerçek Dünya’nın evrende özel bir yer olmadığının ve evrenin heryerinde bu elementlerden meydana gelen başka yaşam formlarının olabileceğini gösterir. Rönesans öncesi var olan özel ve ayrıcalıklı olduğumuz anlayışı artık sona ermiştir.

Sonsöz - (Yazar)

Bilim yapma süreci kişisel bir faaliyet olsa da bilim esasen kişiler üstüdür. Bilimde devrimleri reddediyorum ve bilimsel gelişmeyi esasen artımlı ve adım adım ilerleyen bir süreç görüyorum. Gerekli altyapısı oluşan keşifler aynı anda birbirinden bağımsız bilim adamları tarafından yapıldı ve önce açıklayanın adı ile anıldı. Hatta bazı büyük bilim adamları arkadaşları ısrar etmese ulaştıkları bulguları yayınlamaya bile gerek duymayacak kadar bir şeyleri anlamanın hazzı ile yetinmeye razıydı.

Sonsöz - (Okuyucu)

Kitabın teknolojik gelişmeler ve icatlarla bilimsel keşiflere katkı sağlamadığı sürece pek ilgilenmediğini söyleyebilirim. (ampul, telefon, telgraf vs.) Ayrıca Alfa yayınlarından çıkan 2. baskı kitap kapağında yer alan 6 bilim insanından ikisi kitapta yer almıyor. Nikola Tesla’dan hiç bahsetmemesini buna göre yorumlasam da 1975 yılında yayınlanan Hawking Radyasyonu’ndan ve Stephan Hawking’in kendisinden bahsetmemesi ilginç. Ama yazarın Hawking ile ilgili ayrı bir kitabının olduğunu biliyoruz. Bir diğer ilginç nokta Hooke’u bilime katkı anlamında neredeyse Newton ile eşdeğer bir bilim adamı olduğunu iddia etmesi. Genel olarak kitabın başarılı bulduğum noktalar bilim ve evren algısının gelişimini adım adım işlemesi, keşiflerin yapılabilmesi için gerekli önkeşifleri vurgulaması, bilim ile ilgilenen insan profilinin zengin ailelerin gençleri arasında bir hobi olmaktan bir mesleğe dönüşümünü, farklı bilim dallarının kesiştiği ortak konularda (Dünya’nın yaşı gibi) teorilerin karşılaştırmasını anlaşılır bir dille aktarmasıdır. İç uzay kısmını özetlemekte oldukça zorlandığımı belirtmem gerekiyor. Kitapta batılı olmayan herhangi bir bilim insanından veya çalışmasından söz edilmiyor.