DÖNEMLER - NEWTONCU DÖNEM

Aristocu Dünya Görüşünü ele alırken bu dünya görüşünün odağında Aristoteles’in yazdıkları olduğunu, ama binerce yıl egemen olan Aristocu Dünya Görüşüne birçok kişinin katkı yaptığını belirtmiştim. Benzer durum Newtoncu Dünya Görüşü için de –hatta daha fazla- geçerlidir. Kuşkusuz birçok bilim insanı Isaac Newton’dan önce ve sonra bu dünya görüşüne çok önemli katkılar sağlamıştır.

Aristocu Dünya Görüşünün zayıf karnının gök bilim olduğunu, özellikle gezegenlerin hareketinin açıklanamadığını belirtmiştim. Bir sonraki dönemin de anahtarı gök bilim konusundaki çalışmalar oldu. Bu nedenle buradan başlayalım.

Çok karmaşık bir yapı da olsa Ptolemaeus sabit dünyayı merkeze alarak, diğer gezegenlerin iç ve dış çemberler (epicycle) üzerinde döndüğünü söyleyerek o günlerdeki gökyüzü gözlemleriyle uyumlu bir sistem geliştirmişti. Hatta gezegenlerin Dünyadan değişken olarak gözlenen hızlarının da tanımlı bir noktaya (equant) göre sabit olduğu öne sürülerek düzeltmeler yapılmıştı.

Nicolaus Copernicus (1473-1543) çok çekingen bir biçimde dünyanın güneş çevresinde dönmesine dayanan bir seçeneği ölümünden hemen önce basıma verdiği kitabında öne sürdü: “Göksel Kürelerin Dönüşleri Üzerine - De revolutionibus orbium coelestium”, 1543). Yine çağın gökyüzü gözlemleriyle uyumlu olan bu sistemde Dünya, Güneşin çevresinde dönüyordu. Önerilen seçenek gezegenlerin dairesel yörüngeleri üzerindeki dış-iç çember uygulamaları ve dönüşün sabit hızlı görüldüğü noktalar ile yalnızca Mars’ı ele alsak bile oldukça karmaşık bir yapıdaydı:

Hatta Güneşe Dünyadan daha yakın olan gezegenler (Merkür ve Venüs) için durum Mars’tan daha da karmaşıktı. Ama Copernicus açısından bu karmaşık yapı çok da önemli değildi. Onun için önemli olan sistemin güneş merkezli olması, yörüngelerin kusursuz şekil olan daire olması ve gezegenlerin sabit hızla ilerlemeleri çok önemliydi. Dairesel yörünge binlerce yıldır çok önemliydi. Çünkü Aristoteles “Başlangıcı ve sonu olmayan her şey daireseldir” demişti. O yıllarda Antik Yunan filozofu Platon’un M.Ö. 400’lerde savunduğu görüşlerin Hıristiyan türevi olarak nitelenen Yeni Platonculuğun (Neoplatonizm) gözde olduğu, Copernicus’un güneş merkezli sisteminin bundan kaynaklandığı da söylenir. Platon fiziksel olmayan, ölümsüz birçok biçimin (form) varlığını vurgular. Örneğin bir geometri teoremi somut fiziksel nesneler hakkında değil, biçimler hakkında bilgi sağlar. Platona göre gerçek, iyilik ve güzellik gibi bazı biçimler diğerlerinden daha yüksektir. Platon güneşi hep iyilik eğretilemesi (metaphor) ile anar. Yeni Platoncular da en yüksek biçim olarak Tanrı’yı tanımlayarak bu metafizik yaklaşımı benimsediler. Copernicus’un Güneş merkezli sistemini bu Güneş eğretilemesine bir gönderme olarak yorumlayanlar vardır.

Tycho Brahe (1546 – 1601) teleskopun icadından önce çıplak gözle yapılabilecek en hassas gökyüzü gözlemlerini yaptı. Aslında Aristoteles’in doğruluğuna inanıyordu. Ama 1577’de gözlediği bir kuyruklu yıldız bu inancına biraz kuşku düşürdü. Aristoteles’in dediği gibi yıldızlar bir kristal küre üzerindeyseler, bu kuyruklu yıldızın küreyi kırması gerekiyordu. Sonunda bir ara yol geliştirdi: Güneş dünyanın çevresinde dönerken diğer gezegenler de Güneş çevresinde dönüyorlardı.

Brache’nin öğrencisi Johannes Kepler (1571 – 1630) ölümünden sonra Brache’nin 20 yıllık titiz çalışmayla elde ettiği verileri kullanarak Kepler Yasaları olarak bilinen yasaları belirledi. Gezegenler Güneş çevresinde daire değil odaklarından birinde Güneş olan bir elips çiziyor ve bu elipsi çizerken eşit zamanda eşit alan tarıyorlar. Bu nedenle Güneşe yakın olduklarında daha hızlı yol alıyorlar:

Görüldüğü gibi 16. Yüzyıl sonlarında Aristo Dünya Görüşü çok büyük yaralar almaya başlamış, dünya merkezli evren modelinden sonra kusursuz şekil daire ve düzenli dönüş, değişmez hız gibi ilkeler de sarsılmaya başlamıştı.  Ama Kepler bunları pek vurgulamadı. O daha çok “Tanrı neden 6 gezegen yarattı?” ve “Tanrı neden gezegenlerin Güneşten uzaklıklarının gözlendiği gibi yarattı?” sorularıyla ilgiliydi.  (O dönemde 6 gezegen olarak Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter ve Satürn biliniyordu). Kepler, Brache’nin verileriyle bu sorulara mistik yanıtlar arıyordu. Örneğin Antik Yunandan beri 5 kusursuz çokyüzlü biliniyordu  (6 yüzü kare olan küp, 4 yüzü eşkenar üçgen olan tetrahedron, 8 yüzü eşkenar üçgen olan oktahedron, 12 yüzü eşkenar beşgen olan dodekahedron, 20 yüzü eşkenar üçgen olan ikosahedron). Tanrı’nın gezegenleri yerleştirirken bir mesaj vermesi gerektiğini düşünen Kepler de gezegenlerin iç içe geçmiş bu kusursuz şekillerin çevrelerindeki kürelerde döndüğünü göstermeğe çalışıyordu. Bu düşüncesini gösteren katı modeli ve basitleştirip iki boyuta indirgenen şekli aşağıdaki gibi çizebiliriz:

Kepler Mars’ın hareketini ele alan “Yeni Astronomi – Astronomia Nova” adlı kitabını 1609’da yayınladı. Ertesi yıl da Galileo’nun teleskopla yaptığı gözlemleri “Yıldız Mesajları - Sidereus Nuncius” yayınlandı ve Aristoteles’in gök cisimleri konusundaki görüşlerine öldürücü darbe geldi. 

Galileo Galilei (1564 – 1642) her şeyden önce büyük bir gözlemci ve deneyciydi. Bu iki terimi vurgulayarak kullanıyorum. Çünkü Aristoteles de doğayı yakından ve dikkatle gözlemlemişti. Ama deneyler yaparak doğanın yasalarını bulmaya çalışmak bilim tarihinde önemli ve yeni bir aşama. Daha çok genç bir öğrenciyken Galileo katedralin avizesinde sarkaç hareketini gözlemiş, birçok deney yaparak bu konudaki yasayı bulmuş ve üniversitedeki doktorların nabız ölçmeleri için iplerinin uzunluğu değişken sarkaçlar yapmıştı. Pisa kulesinden ağırlıklar atması belki de bir söylence. Ama eylemsizlik ve eğik düzlemlerden küreler yuvarlayıp hareket yasaları üzerinde çalışmalar yaptığı tarihsel gerçekler. 

Derken teleskop bulundu ve Galileo yaptığı teleskobunu büyük bir merakla gök cisimlerine yönelten ilk bilim insanı oldu. Çıplak gözle görünenlerden çok daha fazla yıldız gördü. Evren o güne dek hayal edilenden çok daha büyüktü. Aristoteles evren modelinin yanlışlığını gösteren gözlemlerini 3 noktada toplayabiliriz:

·         Tıpkı dünyanın uydusu Ay gibi Venüs’ün de evrelerinin olduğu teleskopla gözleniyordu. Hatta farklı evrelerde Venüs farklı büyüklüklerdeydi. Venüs gezegeninin Güneşten hiçbir zaman uzakta gözlenmediği, yılın bazı dönemlerinde Güneş doğarken; yılın bazı dönemlerinde Güneş batarken görülebildiği çok uzun zamandır biliniyordu. Bu durumda Ptolemaeus sistemine göre Venüs’ü hep hilal biçiminde görmemiz gerekirdi. Farklı evreler gördüğümüze göre Dünya ve Venüs, Güneş çevresinde dönüyordu:

·         Teleskopla Jüpiter’in çevresinde dönen 4 uydu gözledi. Demek ki Dünya bütün dönüşlerin tek merkezi değildi.

·         Teleskopla Ayın yüzünde dağlar, ovalar, vadiler vb. yeryüzüne benzer şekiller gözleniyordu. (Galileo yanlış olarak denizler ve okyanuslar da gördüğünü sanmıştı). Güneşin yüzeyinde de lekeler vardı. Hatta bunlar yer değiştiriyor ve büyüyüp küçülüyordu. O günkü teleskopların çözünürlüğü ile Satürn çevresindeki halkalar görülemezse de Satürn çevresinde kulak biçimli şekiller gözleniyordu. Bütün bu gözlemler göksel cisimlerin kusursuz ve değişmez olmadığını gösteriyordu.

Galileo’nun, Dünya merkezli kusursuz göksel sistemin yanlışlığını bu biçimde kanıtlanması engizisyonu çıldırttı ve 70 yaşındaki bilim insanı ev hapsine mahkûm edildi. 

Burada akla bir soru geliyor: “Eğer Güneş merkezli sistem konusunda 1543’de Copernicus’un ilk önerisini göz önüne alırsak Galileo’nun mahkûm olduğu 1633 yılına kadar Kilise 90 yıl neden sustu?” Bu soruya verilen birkaç cevap olduğunu söyleyelim. Öncelikle Copernicus ve Kepler’in çalışmalarında yukarıda değindiğim gibi mistik öğeler vardı. Yazdıkları yerleşik bir görüşe karşı öne sürülen birer düşünce egzersizi, tehlikesiz birer seçenek olarak değerlendirildi. Binlerce sayı içeren ve yalnızca astronomlarca kullanılan gezegen konum çizelgelerinin herhangi bir seçeneğe göre hazırlanması çok zarar verici değildi. Galileo ise güçlü kanıtlarla bir model oluşturmuş ve büyük ilgi görmüştü. Kilise dogmalarına karşı adeta alaycı bir tavır takınmıştı. Örneğin “Madem Kilise seçeneklerin tartışılmasına karşı değil o hale ben de bir tartışma yazarım” diyerek 1632’de “İki Temel Dünya Sistemi Üzerine Diyalog - Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo” adlı eserini yazmıştı. Görünüşte bir diyaloğu içeren bu kitapta Güneş merkezli sistemi o denli güzel savunmuştu ki, okuyucu Dünya merkezli sistemin “saçmalığını” açıkça görebiliyordu. (Bu kitap 1825’e dek engizisyonun yasakladığı kitaplar listesinde kaldı). Ayrıca bu günlerde Katolik Kilisesinin zor bir dönem içinde olduğunu göz önüne almalıyız.  1517’de Luther’in reform kıvılcımı yangını başlatmış, 17. Yüzyılın başından beri köylü isyanları ve mezhep savaşları Avrupa’yı kaplamış, Katolik Kilisesi durumunu korumaya çalışmak için tutumunu sertleştirmek zorunda kalmıştı. 

Olayın düşünsel boyutuna baktığımızda bilim konusuna yaklaşımda önemli bir fark görüyoruz. Aristoteles “Belirli bir ağırlık belirli bir yükseklikten belirli bir sürede düşer. Daha büyük bir ağırlık aynı yükseklikten daha kısa bir sürede düşer. Süreler ağırlıklarla ters orantılıdır” demişti. Her halde binlerce yıl boyunca birileri bunun tümüyle yanlış olduğunu gözlemişti. Ama Aristoteles’e karşı çıkmak o kadar zordu ki, Galileo bunu yüksek sesle söyleyinceye dek herkes sessiz kaldı. Galileo Jüpiter’in uydularını gözlediğinde Floransalı Francesco Sizi şöyle yazıyordu: “Jüpiter’in bu uyduları gözle görülemezler. Dünya üzerinde herhangi bir etkide bulunamazlar. Bu nedenle yararsızdırlar. Bu nedenle var olamazlar. Ayrıca modern Avrupalılardan başka, Yahudiler ve başka eski milletler de haftanın 7 güne bölünmesini kabul ettiler ve onlara gezegenlerin adını verdiler. Şimdi biz gezegen sayısını arttırırsak bu güzel sistem bütünüyle yerle bir olur”. (Bu alıntıdaki birçok yanlışa değinmeyeceğim. Ama olan bir şeyin “var olmaması” ve “düzenin bozulmaması” kavramları tartışmamız açısından not edilmeli).

Aristoteles’ten beri inanılan göksel varlıklar dünyasının çökmesi yeni somut sorunları gündeme getirdi. Bunların çoğu hareket ve kütleçekim konuları ile ilgiliydi. Örneğin gezegenler neden sürekli dönüyor? Havaya atılan taş neden yere düşüyor? Hatta -daha önce “Aristocu Dünya Görüşü Bölümünde” değindiğim gibi- neden taş dünyanın hareket yönüne göre geriye düşmüyor? 

Galileo’nun öldüğü yıl büyük fizikçi, astronom, matematikçi Isaac Newton (1642 – 1726) doğdu ve bu soruları cevapladı. 

Newton’un en ünlü eseri hiç kuşkusuz 1687’de basılan 600 sayfalık “Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri - Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica”dir. Günümüzde bu kitap daha çok kısaca Principia olarak anılıyor.

Newton kuramını oluştururken çağının matematiğini de geliştirmiş, hatta geliştirmek zorunda kalmıştı. Günümüzde kalkülüs dediğimiz matematik dalını Newton’a ve aynı dönemde ondan tümüyle bağımsız biçimde geliştirmiş olan Gottfried Wilhelm (von) Leibnitz’e (1646 – 1716) borçluyuz. Fizik alanına dönersek Newton Principia’da önce hareket yasalarını sıralar. Ardından oldukça uzun ve ayrıntılı biçimde kütleçekim konusunu ele alır.

Newton’un üç basit hareket yasası vardır:

1 ) Eylemsizlik (inertia) bir cisim üzerine bir kuvvet uygulanmadıkça hareket ediyorsa hareket etmeğe, duruyorsa durmaya devam eder. (Bu yasa aslında daha önce Galileo tarafından dolaylı bir biçimde ifade edilmiş, Descartes tarafından da açıkça tanımlanmıştı).

2) Hareket etmeyen bir cismi hareket ettirmek için cismin kütlesi ve hareketin ivmesinin çarpımı kadar kuvvet uygulanır (F=m*a).

3) Etki kuvveti tepkiye eşittir.

Hepimizin okul sıralarında öğrenip benimsediğimiz bu yasalar bize çok olağan geliyor. Ama 1600’ler için yeni kavramlardı. Bu zorluğu görmek için örneğin kendimize soralım: “Günlük yaşamımızda hangi hareketin sonsuza dek devam ettiğini görürüz?”. Kuşkusuz sürtünme kuvvetlerini, havanın bile harekete bir direnç oluşturduğunu biliyoruz.  Diğer yandan hassas deneyler yapmadıkça bunları günlük yaşamımızda görmediğimizi de itiraf etmeliyiz.

Newton, Principia’da hareket yasalarını çok kısaca tanımladıktan sonra yüzlerce sayfa kütleçekimi tartışıyor. Çünkü temel sorun gezegenlerin güneşten uzaklaşmalarına engel olan kuvvet ne? Eğer gök cisimleri de yeryüzündeki yasalara göre davranıyorsa Eylemsizlik yasası ile gezegenlerin hareketinin sürekli olması açıklanabilir. Ama merkezkaç kuvvetini dengeleyen ve gezegeni Güneşe doğru çeken kuvvet tanımlanmalı.  İşte burada Newton’un kalkülüsü geliştirip kullandığını görüyoruz. Bu konu bu blog çerçevesinde ele alınamayacak boyutta. Zaten yine eğitimimiz sırasında cisimlerin birbirini kütleçekim kuvvetiyle çektiklerini, gezegenlerin bu çekimle çok büyük kütlesi olan güneşin çevresinde döndüğünü, Ayın Dünya çevresinde döndüğünü öğrendik. Oysa uzaktan etkileme kavramı da biraz ilginç. Masamızın üzerindeki bir cismi düşünce gücümüz veya isteğimizle kıpırdatamayız. Cismi hareket ettirmek istiyorsak elimizle iteriz. Uzaktan etkileme konusu o denli yeni bir kavramdı ki bazı çağdaşları Newton’u esrarlı (occult) kuvvetlerin varlığını savunmakla bile suçladılar! Fizikte bu tür uzaktan etkileme için “alan” kavramının geliştirildiğini ve kütleçekim alanı, elektromanyetik alan gibi terimlerin kullanıldığını biliyoruz. Ama yine de –özellikle ileriki bölümlerde ele alacağım Einstein’ın Genel Görecelik Kuramından önce- bu yeni tanımlamaların neden değil nasıla cevap verdiğini vurgulayayım. 

YENİ BİR DÜNYA GÖRÜŞÜ

Aristocu Dünya Görüşüne ilişkin kuşkular ve karşı seçenekler üstü kapalı bir biçimde 16. Yüzyılda ifade edilmeye başladıysa da 17. Yüzyılda Galileo tarafından açıkça söylendi ve Newton tarafından yeni yasalar oluşturuldu. Günümüzde bunların önemini anlamakta zorlanıyoruz. Ama bunların insanın tüm düşünce ve inanışlarında nasıl bir etkisi olduğunu birkaç noktaya bakarak görebiliriz. 

Soru Farklı

Öncelikle Aristoteles varlıkların davranışlarının bir nedeni olduğunu öne sürüp, gözlemlediğimiz davranışlarındaki nasılı bu nedene bağlıyordu. “Bir cismin doğal konumunun … olması nedeniyle … davranışını gözlüyoruz” yapısında düşünüyordu. Galileo’nun gözlemleri ve Newton’un yasaları ise neden konusuna hiç değinmeden yalnıza nasıl sorusuna cevap veriyordu. 

Varlıkların Nitelikleri

Aristoteles’in dünyasında varlıkların doğal konumları, bu doğal konuma ulaşmak “istekleri” adeta “görevleri” var. Newton’un hareket yasaları ise, varlıkların davranışların dışarıdan uygulanan kuvvetlere bağlıyor. Bu nedenle mekanik bir dünya çiziyor.

Yeryüzü ile Göksel Ayrımı

Aristoteles’in dünyasında yeryüzündeki varlıklar ile göksel varlıklar farklı elemanlardan oluşuyor, farklı “istekleri – görevleri” var. Bu nedenle yeryüzündeki yasalar ile gökyüzündeki yasalar birbirinden farklı. Galileo – Newton çizgisinde ise bu ayrım yok.

Tanrı Kavramı Üzerinde Farklılık

Aristocu Dünya Görüşünde Tanrılar –veya Tanrı- benzeri bir kavram, yeryüzündeki elemanlara doğal konumlarını belirlemek ve bu doğal konumlara gitmeleri için bir cins istek vermenin yanında gök cisimlerini evrenin merkezi çevresinde sürekli döndürüyor. Yani Tanrıların –veya Tanrı’nın- evrenin gündelik çalışmasında işlevi var (Deist görüş). Newtoncu Dünya Görüşünde ise evrenin gündelik çalışması kapsamında bir Tanrı kavramına gerek yok! Varlıklar makine gibi olduklarından Tanrı’nın bir kez düzeni kurup, varlıkları ve yasaları oluşturması yeterli (Teist görüş).

Bireyin Konumu Üzerinde Farklılık

Aristocu Dünya Görüşünde varlıkların “doğal konumları” ve bu nedenle “görevleri” olduğunu biliyoruz. Bireylerin de bunlara benzer olarak –Kralların, rahiplerin, askerlerin, kölelerin, köylülerin, kentlilerin- konumlarının ve görevlerinin olması doğaldı. Ortaçağda Kralların kutsal hakları (divine rights) olduğu savunulurdu. Örneğin İngiltere, İskoçya ve İrlanda Kralı I. Charles kendinin kutsal bir hakkı olduğunu savunan son Kraldı. Oysa Newtoncu görüşte nasıl varlıkların değişmez doğal konumları ve bundan doğan görevleri yoksa, bireylerin de toplum içindeki doğal konumları ve görevleri ortadan kalkabilir. 1600’lerin ikinci yarısında Avrupa’da tüm toplum düzenini alt-üst eden ayaklanmalar olduğunu biliyoruz. İç savaş sonunda yukarıda anılan I. Charles idam edildi (1649). Avrupa’da ayaklanmalar dönemini ABD’nin bağımsızlığı (1766) ve Büyük Fransız Devrimi (1789) izledi. Değişen toplum anlayışında buraya kadar ele aldığım bilim alanındaki gelişmelerin ne kadar rolü olduğunu bilmiyorum. Ama –en azından- bu gelişmelerin aynı doğrultuda olduğunu ve birbirlerini desteklediğini söyleyebilirim. 

Galileo - Newton çizgisinin fizik ve gök bilim konusu ile sınırlı kalmadığını, 20. Yüzyıl başına kadar bilim tarihinin Newtoncu bir şemsiye altında geliştiğini görüyoruz. Örneğin Kimya önceleri Newton’un niceliksel yaklaşımından uzak niteliksel bir bilim konusuydu. Simyacıların çeşitli elemanlar karıştırarak ve “kimyasal süreçler” uygulayarak altın yapma çabaları binlerce yıllık bir gelenekti. Antoine Lavosier (1743 - 1794) ile terazi kimya laboratuvarlarının temel ölçü aleti oldu. John Dalton (1766 – 1844) gazların davranışını parçacık hareketleriyle açıkladı. 

Biyoloji alanında vitalistler yaşayan organizmaların cansız varlıklardan tümüyle farklı olduklarını, bu nedenle de farklı yasalara tabi olduklarını öne sürüyorlardı. Ama Luigi Galvani (1737 – 1798) ve Alessandro Volta (1745 – 1827) kurbağa bacaklarıyla yaptıkları deneylerle sinir iletiminin elektriksel bir olay olduğunu gösterdiler. Hatta Friedrich Wohler (1800 – 1882) organik olmayan bileşiklerden üre yaptı. (Kuşkusuz bu konuda son nokta, çok daha sonraları DNA sarmalı, amino asitler, genler üzerindeki çalışmalarla kondu. Ama bu gelişme bu bölümün konusunun dışında kalıyor).

Kısacası 17. Yüzyıldan başlayarak, 19. Yüzyıl sonuna - 20. Yüzyılın ilk yıllarına kadar insanoğlu Newtoncu Dünya Görüşü içinde, bilim konusunda çok olumlu ve ümitli bir hava içindeydi. Doğanın bütün sırlarını birer birer çözüyorduk. 19. Yüzyıl sonunda - 20. Yüzyılın ilk yıllarında ise bazı anlaşılamayan şeyler gözlenmeye başlandı. Bu bilmeceler de bundan sonraki yazımın konusu olacak.

DÜNYA GÖRÜŞÜNDE DÖNEMLER ve ARISTOCU DÖNEM

Dünya görüşümüz bir yap-boz bilmece gibi farklı, ama birbirine geçen fikirlerden oluşuyor [Richard DeWitt, “Worldviews”, Wiley-Blackwell Publishing Ltd., 2010]. Yap-boz bilmecedeki gibi fikirler birbiri ile ilişkili ve ancak birbirine uyan parçalar yerleştirilince bir resim oluşuyor. Fikirlerin birbirinin içine geçmesi bilmecenin yalnızca bir veya birkaç parçasını değiştirmemizi zorlaştırıyor. Ayrıca farkında olalım veya olmayalım bilim konusundaki yaklaşımımız dünya görüşü yap-boz bilmecemizin en merkezi parçalarını oluşturuyor.

Bilim insanı değilsek, bilimsel konular özel ilgi alanımız değilse gözlemleri, deneyleri de kendimiz yapmayız veya yapamayız. Bilimsel konulardaki görüşlerimizi eğitim yıllarımızda ediniriz ve birçoklarını sorgulamayız. Sağduyumuz, yetkin kaynaklardan edindiğimiz bilgiler bize yol gösterir. Bu da dünya görüşümüzün kolayca ve kısa sürede değişememesinin önemli bir nedenini oluşturur.

Madem farkında olmasak bile bilim konusuna yaklaşımımız dünya görüşümüzün oluşmasında önemlidir, bilim anlayışındaki temel dönemeçler incelenmeğe değer. Fizik-gökbilim tarihinin ana dönemeçlerini gözlemek için en azından “Aristocu Dönem”, “Newtoncu Dönem” ve “Görecelik/Kuantum Dönemi” olarak üç dönem tanımlayabiliriz. Görecelik/Kuantum Dönemine ilişkin konuların daha güncel tartışmalar içermesi nedeniyle Newton fiziği ile açıklanamayan bilmeceleri, bu bilmecelerin çözümüne ilişkin görecelik ve kuantum kuramlarını ayrı bölümler halinde ele almak istiyorum. Yaşambilimlerinde de Evrim Kuramı dünya görüşümüzü etkileyen çok önemli bir köşe taşı. Ona da değinmeliyim.  O zaman bu konuyu 6 bölümde ele alabilirim:

• ·         Aristocu Dünya Görüşü (M.Ö. 300 – 1600)
• ·         Newtoncu Dünya Görüşü (17, 18 ve 19. Yüzyıl)
• ·         Yeni Bilmeceler (19. Yüzyıl sonu - 20. Yüzyıl başı)
• ·         Bilmecelerin Çözümüne Doğru: Görecelik
• ·         Bilmecelerin Çözümüne Doğru: Kuantum
• ·         Evrim Kuramı

ARİSTOCU DÜNYA GÖRÜŞÜ (M.Ö. 300 – M.S. 1600)

1300 yıllık bir zaman dilimini kapsayan bu dönemde egemen olan dünya görüşünün tek kaynağının Antik Yunan'ın büyük düşünürü Aristoteles’in (MÖ. 384-372) yazdıkları olduğu söylenemez. Diğer yandan binlerce yıl egemenliğini sürdüren bu çizginin Aristoteles tarafından şekillendirildiği de kuşkusuzdur. (Bu bloğun 2013 Eylül ayındaki “Aristo’ya Hayranım, Aristo’ya Düşmanım” başlıklı yazıya bakılabilir).

Kendi içinde çok tutarlı bir yapı oluşturan ve günlük yaşamımızdaki basit gözlemlerimize dayanan temel fikirler aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• Dünya evrenin merkezidir. Küreseldir, sabittir, kendi çevresinde veya herhangi bir gök cisminin çevresinde dönmez.
• Ay, güneş, gezegenler ve yıldızlar dünyanın çevresinde dönerler; dönüşlerini yaklaşık 24 saatte tamamlar.
• Yeryüzü dâhil, aya kadar olan (sublunar) bölgede dört temel element vardır: Toprak, su, hava ve ateş.
• Ay ve ötesindeki (superlunar) bölge beşinci elemandan, eterden oluşur.
• Her temel elemanın doğal bir eğilimi vardır ve bu amaç doğrultusunda davranırlar.
• Toprak elemanının doğal eğilimi evrenin merkezine doğru hareket etmektir; bu nedenle bırakılan taş yere düşer.
• Su elemanının da doğal eğilimi evrenin merkezine doğru hareket etmektir. Ama bu eğilim toprağınkinden daha zayıftır. Bu nedenle toprak ile su karıştırılıp bekletilirse, toprak dibe çöker, su üste çıkar.
• Hava elemanının doğal eğilimi toprak ve su elemanlarının üzerine çıkmak; ama ateş elemanının altında kalmaktır. Bu nedenle suyun içine hava üflediğimizde kabarcıklar halinde su üstüne çıkar.
• Ateş elemanının doğal eğilimi evrenin merkezinden uzaklaşmaktır. Bu nedenle alevler hava içinde yükselir.
• Gök cisimlerini oluşturan eterin doğal eğilimi evrenin merkezi çevresinde daireler çizmektir.
• Aya kadar olan bölgede hareket eden cisimler evrendeki doğal konumlarına ulaştıklarında veya çoğunlukla başka bir şey (örneğin toprak yüzeyi) onların doğal konumlarına gitmelerine engel olduğunda dururlar.
• Hareket etmeyen bir cisim, dışarıdan gelen bir kuvvet tarafından hareket ettirilmedikçe veya kendi doğal konumuna gitmesi için olan engel kalkmadıkça hareketsiz kalır.

Genel ilkelerini yukarıda sıraladığım bu dünya görüşü Ortaçağ boyunca Hıristiyan ve Müslüman düşünürlerce kolaylıkla benimsendi. İnsanı diğer bütün yaratıkların üstünde bir üstün varlık (eşref-i mahlûkat) olarak yaratan Tanrının, dünyayı evrenin merkezine sabit bir şekilde yerleştirmesi, onu ısıtan ve aydınlatan güneşi ve gecelerimizi şenlendiren yıldızları dünya çevresinde döndürmesi son derece akla yakındı. Örneğin İslam kaynaklarında Aristoteles Birinci Üstad (Hace-i Evvel Magister Primus); Farabi (872-950) ise İkinci Öğretmen (Muallim-i Sânî) veya İkinci Üstad (Hace-i Sâni Magister Secundus) olarak anıldı.

TÜMEVARIM-TÜMDENGELİM

Aristocu görüşün temelini mantık (logic) sistemi oluşturur ve yöntem olarak da tümevarım (induction) ile tümdengelim (deduction) yöntemlerini kullanan bir dizi usamlama (istidlâl, kıyâs, reasoning, syllogism) kullanılır. Yaptığımız gözlemler bizi “bütün hakkında doğruya” götürür (tümevarım); bütün hakkındaki bu doğruyu da kullanarak gözlem yapmadığımız veya yapamadığımız konularda bile doğru bilgiye ulaşabiliriz (tümdengelim).

Aristoteles büyük bir gözlemciydi. Antik Yunan felsefesinde ana eğilim –her halde Platon’da zirveye çıkan- düşünsel bir yaklaşım olmasına karşın Aristo, evrenin ve yeryüzündeki yaşamın tüm boyutlarını, bitkileri hayvanları yakından inceledi.  Bugün bile kullandığımız bitki ve hayvan sınıflamasının temel kavramlarını ona borçluyuz. 

Tümevarım tipi usamlamalar bu gözlem ve deneylere dayanıyor. Bu nedenle yaptığımız gözlem ve deneylerin sınırları içinde sonuca “büyük bir olasılıkla” varabiliriz. Yakınlarda Mars’ta su izlerine rastlamanın verdiği heyecan içinde tümevarım tipi usamlama konusunda aşağıdaki örneği verebiliriz:

• Gözlediğimiz bütün biyolojik yaşam biçimlerinin var olmaları sıvı haldeki suya dayanır.
• Bütün biyolojik yaşamın varlığı büyük bir olasılıkla suya dayanır.

Tümevarım tipi usamlamalarda her zaman bir yanılma olasılığının varlığını unutmamalıyız. Öreğin o güne dek gördüğümüz kuğuların hepsi beyaz olabilir. Ama:

• Gözlediğimiz bütün kuğular beyazdır.
• Bu nedenle bütün kuğular beyazdır.

türü bir usamlama yanlıştır. Çünkü biz görmemiş olabiliriz ama siyah kuğular da vardır.

Aristoteles ise kesin bilgiye ulaşmak istiyordu. Bilimden beklenen bilinenlerden yola çıkılsa da bilinmeyenler hakkında doğru bilgi üretilmeliydi. Bilim olasılıksal doğrular, “büyük bir olasılıkla doğru” olan sonuçlar değil kesin doğrular üretmeliydi. Bu nedenle Aristoteles ve ardılları daha çok tümdengelim tipi usamlamalar üzerinde yoğunlaştılar:

• Bütün insanlar ölümlüdür (bütüne ilişkin doğru).
• Sokrates insandır.
• O zaman Sokrates de ölümlüdür (tümdengelim ile ulaşılan doğru).

Bütün hakkında “doğruya” sahip olduğumuzda tümdengelim tipi usamlama ile ulaştığımız sonuç kesinlikle doğrudur. 

Olaya daha kuramsal açıdan bakarsak belirli temel ilkelere (axiom) dayanarak yeni teoremler oluşturmak -axiometic yaklaşım- Antik Yunan kültürünün önemli bir kavramıydı. Örneğin Euclid'de bu yaklaşımın geometri alanına uygulamıştı (Bu konuda blogumun 2013 Nisan sayfalarında Geometri başlığına bakılabilir). Aristoteles’in doğada yaptığı gözlemlerle axiometic yaklaşıma yeni bir boyut getirdiğini söyleyebiliriz.

Yukarıda Aristoteles tarafından geliştirilen dünya görüşünü özetlemiş ve gök bilime ilişkin ilkelerin Ortaçağ boyunca gerek Hıristiyan gerek Müslüman dinsel düşünce yapısında temel alındığını belirtmiştim. Aynı şeyi tümdengelim tipi usamlama için de söyleyebiliriz. Çünkü Kutsal Kitaplar, dinsel uygulamalar bütün hakkındaki bilgiyi “doğruluklarından” kuşkulanılamayacak (veya buna cesaret edilemeyecek) biçimde sağlıyor, tümdengelim tipi usamlama da buna dayanarak özel durumlar hakkında sonuçlar sağlıyordu.

TELEOLOJİK AÇIKLAMA

Aristocu dünya görüşünün temel bir unsuru teleolojik (amaççı) açıklamalardır. Bu yaklaşımda yapılan gözlem sonucunda elde edilen bilgide “nasıl” değil “neden” sorusu üzerine yoğunlaşılır. Bu yaklaşımı açıklamak için elma ağacı-elma meyvesi-elma çekirdeği örneğini ele alalım. Elma ağacının tohumlarını kendi dibine düşmesi uygun değildir. Çünkü tohumlar ağacın dibine düşseydi ağacın gölgesinde kalıp büyüyemeyecek, eğer yeşerip büyüyebilirse de ağacın kendisi ile yarışacaktı. Elma ağacı da tohumlarını yuvarlak şekilli ve tatlı bir meyve içine gömer. Meyveyi hayvanlar severek yer. Hayvanın dışkısıyla -gübre- ile birlikte ana ağaçtan uzak bir yerde yeni bir elma ağacının büyümesi sağlanır. Bu olmasa bile yuvarlak elma, yuvarlanarak ağaçtan uzaklaşır. Dikkat edilirse burada sürecin nasıl geliştiğinden çok bir amaç vurgulanır. 

Yukarıda Aristocu dünya görüşünde temel elemanların “amaçlarını” sıralamıştım.  Bu amaçlar yeryüzünde gözlemlediğimiz bir dizi fiziksel olayı açıklıyordu. Havada bırakılan bir taşın “neden” yere düştüğünü, akarsuların “neden” yeryüzünde denizlere doğru aktığını, alevin “neden” gökyüzüne yükseldiğini… artık “biliyoruz”. Bu amaççı yaklaşımın yine Ortaçağda egemen olan Tanrı kavramındaki “akıllı tasarım” ilkesine çok uygun bulunduğunu ve Aristocu geleneğin yüzyıllarca egemen olmasının nedenlerinden birini oluşturduğunu belirteyim.

ARİSTOCU GÖKBİLİM

Biraz sonra değineceğim gibi Aristocu görüşe ilk darbe gökbilim alanında geldi. Teleskopların biraz geliştiği 1700’lere kadar güneş sistemimizin çıplak gözle görülen yalnızca 5 gezegeni biliniyordu (Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn). Aristoteles de bunları gözlemiş ve gökbilim ilkelerini buna dayandırarak oluşturmuştu. 

 Çıplak gözle gökyüzüne bakıldığında gezegenleri yıldızlardan ayıt etmek zordu. Sürekli gözlem yapıldığında ise yıldızların konumlarının birbirlerine göre sabit olduğu; gezegenlerin ise bu sabit arka planda yer değiştirdiği, zaman zaman parlaklıklarının da değiştiği gözlenebiliyordu (Antik Yunanca Aster Planetes – gezgin yıldız). 

 

Yukarıda değinildiği gibi Aristoteles ay ötesi uzaydaki göksel cisimlerin eter elemanından oluştuğunu ve “doğal eğilimlerinin” evrenin merkezi çevresinde daireler çizmek olduğunu savunmuştu. İşte sorunun kaynağı da burada ortaya çıkıyordu. Çünkü gezegenlerin zaman zaman sabit yıldızlara göre durduğu, hatta geri gittiği gözleniyordu (astronomların retrograde motion dediği hareket). Örneğin Jüpiter bir yıl boyunca sabit yıldızlara göre Doğu yönünde ilerliyor; sonra birkaç gün duruyor; birkaç hafta Batı yönünde ilerliyor; yine birkaç gün duruyor; ardından bir yıl kadar yine Doğu yönünde ilerlemeğe başlıyordu. Üstelik her gezegen bu garip hareketi farklı dönemlerde yapıyordu –örneğin Satürn yılda bir, Venüs on sekiz ayda bir, Merkür dört ayda bir, Mars iki ayda bir.

Ptolemaeus (Batlamyus) bunu gezegenlerin dünya çevresinde bir çember çizerken bir de dış çember (epicycle) üzerinde hareket ettiklerini varsayarak açıklamaya çalıştı. 

Bu da yetersiz kalınca büyük dış çembere ek olarak daha küçük bir dış çember eklendi.  Gezegenlerin dünyaya göre sabit bir hızla ilerlemedikleri gözlenince punctum aequans-equant point adı verilen başka bir noktaya göre sabit bir hızla ilerledikleri varsayıldı. Teleskop öncesi dönemin en hassas gözlemlerini yapan Tycho Brahe (1546-1601) hiç olmazsa birkaç gezegenin güneş çevresinde dönebilmesini önerdi. 

Bütün bu çabaların “sabit bir dünya” ilkesine uymak için yapılması bunu temel alan Aristocu dünya görüşünün 2000 yıla yakın bir dönem korunmaya çalışılması günümüzde bize garip gelebilir. Ama hep vurguladığımız gibi Aristocu dünya görüşünün Ortaçağın egemen dinsel dogmalarına uygun olmasının yanında çağın gözlem-bilgi düzeyi açısından da değerlendirilmelidir. Öncelikle en genel biçimde Aristotales tarafından öne sürülen ve en bilimsel biçimde Ptolemaeus tarafından ayrıntılandırılan gök bilimin -günümüz bilgisine göre yanlış olmakla birlikte- hiç de “ilkel ve çocukça” olmadığını belirtmeliyim. (Yukarıda andığım bloğumun “Aristo’ya Hayranım, Aristo’ya Düşmanım” başlıklı bölümünde temel yanlışın Aristotales’i izleyenlerin onu dondurmaları olduğunu vurgulamıştım).

Ptolemaeus’un MS. 150 dolaylarında yazılan ünlü kitabı Almageist’in giriş bölümünde yeryüzünün sabit olduğuna ilişkin sıralanan 3 argümanı özetlemek istiyorum:

1) Yerküre değil de güneş sabit olsaydı gece-gündüzün oluşması için dünyanın kendi çevresi etrafında dönmesi veya çok büyük bir hızla güneş çevresinde dönüyor olması gerekirdi. Bu durumlarda da bu hareket sonunda oluşması gereken büyük rüzgârı gözlemeliydik.

Örnek olarak dünyanın kendi çevresi etrafında dönmesini ele alalım. Yeryüzünün küre biçiminde olduğu Antik Yunan'da biliniyordu, hatta Eratosthenes (M.Ö. 276-194) yeryüzünün çevresi oldukça gerçeğe yakın bir biçimde, yaklaşık 40 000 km olarak, hesaplamıştı. 24 saatte bir tur atması için saatte 1700 km'ye yakın (40 000 km / 24 saat  ≈ 1 700) bir hız gözlenmesi gerekiyordu. Almageist'te Yeryüzünün güneşten uzaklığı konusunda bir öngörü yoksa da bu uzaklığın çok büyük olmasının beklendiği belirtiliyor. Yerkürenin kendi çevresindeki dönüşüne ek olarak güneş çevresinde de döndüğü varsayılırsa bu hızın çok üzerinde bir hız elde edilecek ve oluşacak rüzgâr dayanılmaz boyutlarda olacaktı. (O dönemde bilinmeyen uzayın büyük bir boşluk olduğu ve yerkürenin çevresindeki atmosferin yeryüzü ile birlikte döndüğü; dünyanın dönüşünün yalnızca meteorolojide “hâkim rüzgârlar” olarak bilinen rüzgârları oluşturduğuydu).

2) Yeryüzünün hareket ettiğini ve bir taşı elimizden bıraktığımızı veya yukarıya doğru attığımızı düşünelim. “Sağduyu” taşın hareket yönümüze göre biraz geriye düşmesi gerektiğini söyler. Oysa böyle bir hareket gözlemiyoruz. 

(Buradaki yanlış yüzyıllar sonra hareket denklemleri bulununca anlaşıldı. Bu örnekte taşı bırakan kişi ve bıraktığı taş aynı eylemsiz referans çerçevesi -inertial reference frame- içinde olduğu için taş düşey hareketinin yanında yatay bir ilk hızla yola çıkmaktadır).

3) Yeryüzü hareket etseydi yılın farklı günlerinde iki yıldızın farklı açılarla gözlenmesi (α ile β’nın faklı olması) beklenirdi. Böyle bir gözlem olmadığına göre yerküre sabit, yıldızlar gök küre üzerinde dünya çevresinde dönüyor.

(Teknik olarak paralaks dediğimiz olayın gözlenmesinin gerektiği konusunda Ptolemaeus haklı. Ama yıldızlar çok uzakta ve yaşadığı çağın açı ölçüm aletleri gerektiği kadar duyarlı değil. Yıldızların paralaksını ölçecek alet 1700 yıl sonra yapılacak (Friedrich Bessel, 1838).

Görüldüğü gibi Aristocu dünya görüşü hiç de ilkel ve çocuksu değil. Antik uygarlıkların bilim-teknoloji-düşünce insanları ellerinden geleni yapmışlar. Ama ne yazık ki Ortaçağ boyunca bu dünya görüşü bir dogmaya dönüştürülmüş.

Aristocu dünya görüşünün zayıf noktası öncelikle gökbilim alanında belirdi ve 1600’lerden başlayarak “nedeni” değil “nasılı” araştıran bakış açısıyla bu dünya görüşü tümüyle değişti.

Serüvenin bundan sonrasını “Newtoncu Dünya Görüşü” başlığı altında bulacaksınız