Newton

[Constantin]

Galile öldü; Newton doğdu. Bu iki dehanın aralarında ortalama bir yaşam süresi var; ama onlar arasında bu raslantının ötesinde bağlantılar vardır. her şeyden önce Newton’un kendi çalışmalarına Galileo’nun bıraktığı noktadan başladığını, yani bu ikisinin arasında bir geçiş aşaması oluşturan üçüncü bir kişinin bulunmadığını biliyoruz.

Newton, dünyaya yaklaşık olarak iki ya da üçyüz yılda bir geldiğini söyleyebileceğimiz ender görülen türde bir bilim adamıdır. Üstelik bu özelliği yaşamının çok erken bir aşamasında kendini belli etmiştir. Son zamanlarda fizik çevrelerinde Newton’un başarısının gereğinden fazla abartılmış olduğunu düşünme yolunda bir eğilim ortaya çıkmıştır.

Çağdaş fizikçilerin büyük bir bölümü bugün Newton’un buluşlarının gerçekte sanıldığı kadar büyük bir önem taşımadığını, fizik alanında Newton’a gelene dek erişilmiş olan düzey gözönüne alındığında Newton olmasa da çağdaşlarından herhangi birinin bu buluşları gerçekleştirmiş olacağını ileri sürmektedirler.

Buna karşılık Newton’u, çağdaşlarından ayıran bir özellik O'nun yanıtlara çok kısa bir süre içinde erişmiş olmasıdır (Her ne kadar bunu açıklaması için aradan yirmi yıl geçmesi gerektiyse de yanıtların hemen hemen tümünü daha 21 yaşındayken biliyordu).

Copernicus, Kepler ve özellikle Gallileo’nun, bilimin henüz varlığını sürdürebilme yolunda savaş vermek zorunda olduğu bir çağda yaşamış olmalarına karşılık, Newton bu savaşın artık kazınılmış bulunduğu bir dünyaya gelmişti ve bu yüzden de kendisinden öncekilere kıyasla daha şanslıydı.

Diğer yandan bazı yönlerden olumsuz olarak tanımlanabilecek bir kişiliğe sahip olduğu da söylenebilir. Örneğin kuruluşundan bu yana Kraliyet Bilim Derneği’nden istifa eden çok az sayıdaki bilim adamından biri olan Newton’un bunu yapmasının nedeni diğer üyelerin kimi zaman onun görüşlerine katılmaması ve hatta bunların aksini ileri sürmeye kalkışmalarıydı (Buna karşılık yaşamının daha sonraki bir evresinde "yuvaya dönmeye" razı edilmiş ve son yirmi beş yılını derneğin başkanı olarak geçirmiştir.

Newton, çalışmalarını kimsenin yardımına başvurmaksızın tek başına yürütmeyi seçen bilim adamlarından biriydi. Buluşlarının en önemlilerini Londra’da veba salgınının başgöstermesi üzerine 1665 yılında buradan kaçarak sığındığı doğum yeri olan Lincolnshire’daki Woolsthorpe Kasabası'nda kaldığı süre içinde gerçekleştirmişti.

Küçük bir çiftçi olan babası kendi doğmunudan kısa bir süre önce ölmüş olduğu için Woollsthorpe’da ve daha sonra girdiği Cambridge Üniversitesi’ndeki tüm harcamalarını amcası karşılamıştı.

Cambridge’deki öğrenciliği boyunca önemli sayılabilecek bir başarı elde etmediyse de tanınmış bir matematikçi olan Profesör Barrow ile yakın bir dostluk kurmuş ve bunun etkisiyle matematiğe yönelmişti.

Newton’un gençlik yıllarına rastlayan 17. yüzyıl başları, matematik bilimin son biçimi almaya başladığı dönemdi. Bugün de kullanmakta olduğumuz matemaiksel simgeler, diferansiyel hesabın ilk aşamaları, matematiksel dizilere ilişkin hesaplar, Descartes'in bulduğu koordinatlar geometrisi ve diğer temel geometrik kavramlar bu dönemde ortaya çıkmıştı.

Uygulama yönünden bunlardan daha da önemlisi sıradan çarpım işleminin yanısıra trigonometriye de büyük ölçüde hizmet eden logaritmaların bulunmuş olmasıydı. Bu gelişmeyi, çağımızda bilgisayarın ortaya çıkmasına benzetebiliriz, çünkü bu sayede astronomi hesaplarının çok daha kolay biçimde ve kısa sürede yapılabilmesi olanağı doğmuştu.

Bugün Newton'un sorularını inceleyecek olursak, bilmediklerinin de bildikleri kadar önemli olduğunu hemen görürüz. Newton'un zihninin nasıl çalıştığını ve bunun kendisini nereye götürdüğünü anlamak için buraya Opticks'in sorularından bazılarına yer vermek gerekiyor:

Işıkla ilgili bir soruyla başlıyor Newton:

Yolu üzerinde bulunan cisimler, ışığı etkileyerek ışınların eğrilmesine neden olmazlar mı?

Birbirinden farklı biçimde kırılan ışınların esnekliği de farklı değil midir?

Cisimlerin kenarlarından ve yanlarından geçen ışınlar, bir yılanbalığının hareketlerini andırır biçimde öne ve arkaya doğru birkaç kez kıvrılmazlar mı?"

Işık ve yolu üzerinde bulunan cisimler karşılıklı olarak birbirlerini etklemezler mi?

Cisimlerin ışığı kırması ve yansıtması gibi ışık da onların ısınmasını ve bu yolla bir tür titreşim yapmalarını sağlamaz mı? Ve bu titreşim ısı dedeğimiz şey değil midir?"

Siyah renkli cisimler, diğerlerine kıyasla ışığın ısısını daha fazla soğurmaz mı? Ve bunun nedeni bu cisimlere çarpan ışınların geri yansıtılmayıp tam tersine içeri sızması ve sonunda yok olana dek içerde yansımayı ve dağılmayı sürdürmeleri değil midir?

Işık ile kükürt içeren maddeler arasındaki etkileşimin çok güçlü oluşundan dolayı bu maddeler, diğerlerine kıyasla daha çabuk ateş almazlar ve daha şiddetli biçimde yanmazlar mı?"

Bunu izleyen sorularda ışık yayımının çeşitli biçimleri ele alınmaktadır. O zamanlar insanlar, doğal olarak hala ateşin özelilklerini araştırmaktaydılar; ama ilerde bu konuya ilişkin soruları yanıtlayacak olan kimya bilimi, fiziği oldukça geriden izliyordu.

Ateş ve ısı konularıyla ilgilenenler arasında kimi zaman beklenmedik isimlere raslayabilirsiniz. Örneğin ünlü Fransız yazarı Voltaire, çeşitli cisimleri büyük bir dikkatle ısıtıp tartarak bunların ısılarının soğuk ya da sıcak oluşlarına göre değişmediğini ve dolaysıyla da ısının cisimlerin içinde oluşan bir tür madde olmadığını saptamış ve bu konuda uzun bir makale yazmıştı.

Newton’un çalışmalarının ışık ve ısı etkileşimiyle ilgili bir yanı da şu soruda ifade edilmektedir: Büyük, katı ve sabit cisimler sıcaklıklarını en uzun süre koruyanlar değil midir ve sıcaklığı belli bir derecenin üzerine çıkarıldığı zaman böyle bir cisim bu yüksek sıcaklığın kendi içinde yansıması ve dağılması nedeniyle ışık yaymaya başlayıp, böylece daha da çok ısınmaz ve sıcaklığı güneyinki gibi olana kadar da ısınmayı sürdürmez mi?

Newton burada, maddelerin belli bir dereceye kadar ısıtılması durumunda ışık yaymaya başlayacaklarını ve bu noktadan sonra kendi kendilerini otomatik olarak ısıtmayı sürdüreceklerini anlatmaktadır. Bundan sonra ışığın ağtabaka üzerindeki etkilerine değinen ve böylelikle fizyolojik optik alanına giren Newton’un sorularını şöyle sürdürdüğünü görüyoruz:

"Seslerin uyumu ya da uyumsuzluğunun havadaki titreşimlerin özelliklerinden kaynaklanması gibi renklerin gösterdiği uyum ya da uyumsuzluklar da buna benzer biçimde optik sinirler tarafından beyine iletilen titreşimlerin niteliğine bağlı değil midir?"

Aslında bu görüş çoğu kimseye akla yakın gelmiş olacak ki bu yönde çeşitli araştırmaların yapıldığını biliyoruz; ama sonunda bunun doğru olmadığı ortaya çıkacaktı. Bundan sonra Dalga Kuramı'nı ele alan Newton, ışığın çeşitli ortamlardaki yolculuğuna ilişkin düşüncelerini şu soruda dile getirmektedir:

"Işığın kırınımı, eter ortamının farklı yerindeki farklı yoğunlukların sonucu değil midir ve ışık her zaman bu ortamın daha yoğun bölümlerinden geri dönmez mi? Su, cam, kristal, değerli taşlar ve buna benzer diğer maddelerin içindeki eter havanın ve diğer maddelerin olmadığı geniş boşluklarda daha yoğun olarak bulunmaz mı?"

Burada Newton, ışığın maddenin değil, eterin yokluğundan etkilendiğini ve maddenin içinde bulunan eterin boşluğu dolduran eter kadar yoğun olmadığını, buna bağlı olarak da ışığın katı ortamlarda daha hızlı hareket ettiğini ileri sürmektedir. 19. yüzyılda ışığın su ve katı maddeler içinde eriştiği hızların saptanması ile bu soru da yanıtlanmıştır.

Newton, Opticks’de kas hareketlerinin özellikleri üzerinde de durmaktadır (Aslına bakılırsa fizik ve biyofizik alanlarına girip de şu ya da bu biçimde Newton’un eserlerinde ele alınmayan bir konu bulmak neredeyse olanaksızdır). Örneğin maddelerin birbirini tutma ya da birbirine yapışma eğilimine değinen Newton, bu konuda şöyle der:

Herhangi bir maddenin çeşitli bölümlerinin yapışma, sürtünme ya da aşınmasından doğan direnç, maddenin daha küçük parçalara bölünmesiyle zayıflatılabilir.. Diğer yandan bu direncinin "vis inertiae" den kaynaklanan bölümü, maddenin yoğunluğu ile oratılı olduğundan bu yoğunluğun azaltılması dışında herhangi bir yolla zayıflatılması söz konusu değildir.

Bu garip ama gerçek olgunun nedeni, çok yüksek yönsel hızlardaki hareketlerle bağlantılı olarak ancak son zamanlarda anlaşılabilmiştir. Herhangi bir hareketin yönsel hızı çok yüksek değilse gösterdiği davranış ortamın özellikleri (Young modulus’u ya da diğer bir özellik) tarafından belirlenir. Buna karşılık yüksek yönsel hızlarda belirleyici etken yoığunluktur.

Örneğin çok güçlü bir patlamanın yol açtığı yüksek hızdaki bir şok dalgasının içerdiği ince ve gevşek durumdaki tozun hareketi, önüne çıkan kağıt mendil kadar ince bir engel tarafından 90 derecelik bir açıyla yolundan saptırılabilir.

Soruları kimya ile bağlantılı olarak sürdüren Newton, en sonunda atomun tanımlanması sorununa gelmektedir: Cisimlerin en küçük parçalarının sahip oldukları ve onların davranışlarını yöneten bir takım özellikler yok mudur?

Bütün bunları gözönüne aldığım zaman bana öyle geliyor ki Tanrı başlangıçta maddeyi bölünemez, katı ve hareketli parçacıklardan yaratmıştır ve yaratılışın ilk aşamasında ortaya çıkan bu parçacıklar daha sonra onlardan oluşan tüm cisimlere kıyasla o denli daha çok katıdır ki onlar gibi aşınmaları ya da parçalanmaları sonsuza dek olanaksızdır.

Parçacıklar kendileri değişebilselerdi Dünya yüzündeki her şeyin doğası ya da sahip oldukları özelliklerin de aynı biçimde değişmesi gerekirdi. Bu durumda parçacıklardan oluşan her şey gibi su ve toprak da başlangıçtaki özelliklerini koruyamazlardı.

Doğanın değişmez ve sonsuz olması için de maddesel varlıklarda meydana gelebilecek değişmeler ancak bu parçacıkların farklı biçimlerde birbirlerinden ayrılmaları, hareket etmeleri ve tekrar biraraya gelmeleri ile sınırlanmıştır.

Parçacıklardan oluşan cisimler de böylelikle parçacıkların kendilerinin bölünmesiyle değil, birbirleriyle temas halinde oldukları noktalarda birbirlerinden koparak ayrılmaları ile böünürler.

Newton’un bu sözleri Gassendi’nin atom tanımlaması ile neredeyse aynıdır ve bundan 2.000 yıl önce Democritos’un bu konuda söylediklerinden de önemli bir fark göstermemektedir.

"Öyle sanıyorum ki parçacıkların bu kuvvetten doğan pasif hareket ilkeleri ile bağlantılı bir vis inertiae’si bulunmasının yanısıra hareketleri de yerçekimi, maddelerde çürüme ve fermantasyonu sağlayan etkenler ve cisimlerin birbirine yapışması gibi aktif ilkelerden kaynaklanmaktadır. Kanımca bunlar doğadışı bir takım özellikler olmayıp tam tersine doğanın genel yasalarının ortaya çıkarttığı ilkelerdir ve bunların nedenlerini bilmesek de kanıtlarını doğal olgularla görmekteyiz.