Sir Isaac Newton ve Bilim Tarihindeki Önemi

OrajAlgin Mayıs 1, 2019

5 dakika okuma süresi

Yazan: Oraj Algın
Düzenleyen: Şule Selçuk

Isaac Newton, Galileo’nun öldüğü 1642 yılında İngiltere’de dünyaya geldi. Newton prematüre olarak dünyaya gelmişti. Ailesi ve doktorlar çok yaşamayacağını tahmin ediyorken o hayata tutundu. Ailesi çiftçiydi. Babası o doğmadan 2 ay önce ölmüştü. Newton daha küçük yaşlarındayken ağaçtan yel değirmeni, güneş saati gibi oyuncaklar yapıyordu. Bu el becerisi ailesinin dikkatinden kaçmadı. Ayrıca üstün öğrenme becerisine sahipti ve amcası bunu farketmişti. Amcası aydın bir kişiydi ve Newton’ı o zamanlar popüler olan Grantham okuluna verdi. Çünkü Newton için okumak çiftçilikten daha ağır basıyordu. Fakat bedensel olarak çelimsiz ve zayıf olan Newton okulda pek bir başarı gösteremedi.

1661 yılında Cambridge Üniversitesinde lisans eğitimine başladı. Bu sırada maddi durumu yeterli olmadığından çeşitli işlerde çalışıyordu. Okulda Aristotelesçi geleneğe bağlı değildi ve kendinden önceki Galileo gibi bilim insanlarının oluşturduğu çizgide ilerliyordu. Özellikle Matematik ve Optik alanında başarılıydı. Yine de okuldaki diğer öğrenciler arasından sıyrılamamıştı.

Veba salgını yüzünden üniversitesi 1665-1667 yılları arasında iki yıl eğitime ara verdi. Newton bu süreyi çiftliğinde geçirdi. Çiftlikte geçirdiği iki yıl aynı zamanda Newton’ın bilimsel anlamda ün kazanmaya başladığı zamandı. Artık onun yaratıcı dönemi başlamıştı. Optik, matematik ve gök mekaniği hakkındaki önemli buluşlarının temeli bu zamanda atıldı. Günümüzde diferansiyel hesap diye bilinen ve değişkenlerin sonsuz küçük farklarını bulmaya yarayan ”fluxions” metodunu bulur, beyaz ışığın bileşik niteliğini keşfeder ve günümüzde Newton denince akla ilk gelen evrensel kütle çekimi hipotezini işte bu yıllarda ortaya atar. Voltaire’in Newton’un yeğeninden duyduğunu iddia ettiği ünlü ”düşen elma” öyküsü onun okuldan uzak çiftlik yıllarına aittir.

Isaac Newton kişilik olarak içine kapanık biriydi. Gösterişten hoşlanmaz ve polemikten kaçardı. Onda buluşlarını yayınlama arzusu yoktu. Arkadaşı Halley ondan bir kitap yazmasını ısrar etti. Arkadaşının ısrarı üzerine Newton bilim tarihinin en ünlü kitabı olarak kabul edilen Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri (Principia) isimli kitabını yazdı.

Isaac Newton ve Optik

Newton’un optik çalışmalarının altında teoriden çok deney ağırlıktaydı. 1668 yılında bir teleskop icat etmişti. Çünkü zamanının mercekli teleskoplarının çarpık ve hatalı olduğunu düşünüyordu. Bu hata teleskopta ışık eğri camdan ve mercekten geçerken ortaya çıkıyordu. Kendi icat ettiği teleskobunda ışık iç bükey bir ayna tarafından toplanıyordu. Teleskobunu The Royal Society’e (Kraliyet Bilim Akademisi) sunmuştu. Bu teleskop büyük ilgi topladı ve Newton akademiye seçildi.

Akademiye ilk sunduğu bildirisi gün ışığının aslında bize beyaz renk gibi görünmesine karşın gerçekte pek çok rengin karışımı olan bir ışık olduğu hakkındaydı. Beyaz ışık kenarları birbirine paralel olmayan bir prizmadan geçerken renklere ayrılıyordu. Onun aslında bu buluşu altı yıl öncesine aitti fakat ilk kez bildiriyordu. Bu buluşu onu bilim camiasında çok büyük bir ün sahibi yaptı.

Newton önceleri ışığın dalga teorisi ile ilgileniyordu fakat sonraları parçacık teorisine yöneldi. Newton düz çizgiler boyunca ilerleyen ışık çevresindeki esirde titreşim yarattığını varsayarak bunun ışık taneciklerinin hareketini güçlendireceğini veya engelleyeceğini düşünüyordu. Işığın kristalde meydana gelen çift kırılma olayını, ışık taneciklerinin kenarları olduğunu var sayarak açıklıyordu. Ona göre ışık dikdörtgen kesitli bir çubuk gibiydi. İzlanda spatı kristali taneciklerinin de benzer bir karaktere sahip olması ışığın kristalin içinde iki ayrı yol izlemesine sebep oluyordu. Newton’ın ışık hakkındaki buluşları Hollandalı Chritan Huygens ile İngiltereli Robert Hook’un ışık üzerindeki teorilerini sarsıyordu. Daha bu konuda çok yeni olan bir gencin zamanın iki yerleşik öğretisini tersine çevirmesi eleştirileri de üzerine çekti. Bunun üzerine Newton ışığın değişik büyüklüklerdeki parçacıklardan oluşan bir akıntı olduğu teorisini ortaya attı. 1704 yılında bu konuyla ilgili olan ”Opticks” isimli eserini Hooke’un ölmesi üzerine yayınladı

Isaac Newton ve Gök Mekaniği

Newton optik ile ilgili çalışmalarda deneye teoriden daha fazla önem vermişti. Onun bir başka başarılı olduğu alan olan gök mekaniği hakkındaki çalışmalarında ise deneyden çok teoriye önem vermişti. Kepler gezegenler hakkındaki yasalarında gezegenlerin Güneş etrafında elips biçiminde bir yörünge izlediği ve gezegenleri Güneş’e bağlayan doğru parçasının eşit sürelerde eşit alanlar kat ederek ilerlediği ve gezegenlerin dolaşma periyodunun karesinin Güneş’e olan ortalama uzaklığın küpüyle doğru orantılı olduğunu savunuyordu. Fakat bunun neden böyle olduğu hakkındaki sorunun yanıtını Kepler’de bulamayız. Bu soru cevaplanmak için Newton’ı bekleyecektir. Bu zamana kadar ortaya atılan fikirler dağınık olmaktan uzak kalmamış ve matematiksel bir çözüme sahip olmamıştı. Newton’ın bu soruna eğilmesi veba salgını yüzünden okuldan uzak çiftlik köyünde geçirdiği 1665-1667 yıllarını kapsar. Newton merkezcil kuvvet yasasını ve iki cisim arasındaki kütlesel çekim kuvvetinin, uzaklığın karesi ile azaldığını gösteren bağlantıyı bulmuştu. Newton merkezcil kuvvet yasasını çıkarttıktan sonra onunla Kepler’in gezegenlerin hareket ile ilgili üçüncü yasasını kullanarak, kütlesel çekim kuvvetinin, uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğuna dair yasayı bulmuştu. Bu yasanın gerçeklilik derecesi Dünya’nın Ay üzerinde uyguladığı kütle çekimin ters kare yasasından hesaplanan değeriyle çekim kuvvetinin düşen cisimlerle yapılan deneylerden elde edilen yeryüzündeki değeri karşılaştırarak anlaşılabilirdi. Hesaplanan bu kuvvet ile kütlesel çekim kuvveti sayısal olarak eşit çıkarsa ayı yörüngesinde tutan merkezcil kuvvetin Dünya’nın kütlesel çekiminin ortaya çıkarttığı ispat edilecekti. Ayrıca o gezegenlerin Güneş’in kütle çekim alanı etkisi sayesinde, eliptik yörüngeler üzerinde devinebileceklerini ispat etmişti. Kuyruklu yıldızların Güneş’in çekimi etkisiyle parabolik yörüngelerde devindiklerini kanıtlamıştı. Bu ispatlar daha sonra Principia adlı eserinde yer aldı.

Principia ve Önemi

1673 yılında Hollandalı bilim insanı Christan Huygens sarkaçlı saatler hakkında yazdığı bir eserinin kopyasını Newton’a gönderir. Newton kitabı okuduğunda kitapta bulunan merkezkaç yasasının kendisini altı yıl önce ulaştığı bir sonuçtan matematiksel olarak çıkarılacağını fark eder. Fakat bunun ile ilgili bir yayın yapmaz. 1679’da gene Robert Hooke ile yaptığı bir tartışma üzerine çalışmaya koyulur. Kepler’in ilk iki yasasının da kendisine ait kütle çekimi hipotezinden çıkarılacağını ispatlar. Fakat bununla da ilgili bir yayın yapmaz. Bu sırada astronom Halley, ”mesafenin karesi ile ters orantılı” hipotezinin Kepler’in ilk iki yasasını da açıkladığını fark eder fakat bunu kanıtlayamaz. Bunun üzerine Cambridge’e giderek Newton’a başvurur. Halley’in ısrarıyla kanıt ile ilgili çalışmaya başlayan Newton sorunu çözer. Sonucu kapsayan notları Halley’in isteği üzerine bilim tarihinin en ünlü kitabı olan Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkleri’ne (Principia) dönüşür.

Newton, Principia adlı eserini 18 aylık bir çalışma sonucunda 1685’te tamamlar. Bu sırada kütle çekimi hipotezinin de kesin ispatına ulaşır. Buna göre : Evrende var olan herhangi iki cisim birbirlerinin kütlelerinin çarpımı ile doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılı olarak çekerlerdi.

Bu yasa sayesinde Newton, elmanın yere düşmesi ile Ay’ın Dünya ile Güneş çevresinde dolaşması gibi birbirinden farklı görünen iki olguyu aynı kategori altında toplama ve açıklama fırsatını elde etmişti.

Galileo Galilei zamanının geleneği olan Aristotelesçi geleneğe karşıt kendi modern bilim yapma yöntemini icat etmişti. Newton ise bunu daha ileriye taşımıştı. Newton’ın yasalarına göre evren yapı ve işleyiş bakımından mekanik nitelikteydi ve bu Orta çağ dünya görüşüne tamamen ters düşmekteydi.

Isaac Newton 1703’de The Royal Society’nin başına getirildi ve ölümüne kadar bu görevini sürdürdü. 1705 yılında şövalyelik unvanı aldı. 31 Martı 1727’de öldü ve Westminister Manastırına gömüldü.

Albert Einstein, The Growth of Physical Science isimli yapıtında
Newton hakkında ”Doğa, harflerini zahmetsizce okuduğu açık bir kitaptı onun için. Gözlem verilerini düzenleme ve açıklama için kullandığı kavramlar, yaşantıdan, planlayıp gerçekleştirdiği mükemmel deneylerden, kendiliğinden oluşuyor gibiydi. O, bir tek kişide deneyci, teorisyeni ve daha da önemlisi, yaratıcı sanatçıyı birleştirmişti. Önümüzde güçlü, güvenilir ve tek başına dimdik duruyor daima.” demiştir.