Fiziğin Tarihçesi
Bilimler içinde hemen de en eksiksiz olan dal fizikdir. Fizik, bir yandan, cisimlerin düşmesi, âşığın yayılması, titreşimler, sürtünmeler gibi, her gün tanığı olduğumuz çok sayıda doğal olayla ilgilenir; öte yandan, uygulama alanının çeşitliliği nedeniyle, günlük hayatımızın her zaman içindedir. Sözgelimi, fiziğin en önemli konularından biri olan elektrik olmasaydı, yaşama düzenimizin nasıl olacağını düşünebiliyor musunuz?
Dünyayı Açıklamak
Fizik bilimi, insanların doğada geçen olayları açıklama isteğinden doğdu ve İlkçağ Yunan filozoflarının bu konudaki çalışmalarıyla kuruldu. Bu filozoflar öncelikle, Dünya'nın oluşum ilkesini bulmağa çalışmışlardı. Aristoteles, su, hava, toprak ve ateşi değişik bileşimleri ve dönüşümleriyle, Evren'deki bütün bilinen maddeleri oluşturan dört temel öğe olarak kabul ediyordu. Leukippos ve Demokritos, "maddenin bölünmesi ve yok edilmesi mümkün olmayan sayısız küçük taneden, atomlardan meydana geldiğini sezinlemişlerdi.
Pithagoras ve öğrencileri akustik ile uğraşmışlar, yani ses olayının incelemelerini yapmışlar; Eukleides ise optik konusunda bir araştırma kitabı yazmıştı. Ayrıca, yansıma ve kırılma olaylarını fizik açısından inceleyen birçok filozof, ışığın nitelikleri hakkında ortaya sorular atmıştı. O çağda Yunanlılar mekanikte de hayli ileriydiler, nitekim Arkhimedes'in bu alandaki buluşları büyük yankılar yapmıştı.
Bu yüz ağartıcı başlangıçtan sonra, Rönesans'ın sonuna kadar fizikte hiç bir ilerleme görülmedi. Romalılar fizik bilimine hiç bir yenilik getirmediler ve Yunan bilimini aktarmakta önemli bir aracılık görevi yapmış olan Araplar hemen de sadece optik konusunda gelişmeler sağladılar. Avrupa'da, bilimsel gelişme, XIII. yy .a kadar tamamen durdu; Rönesans süresince de fizik, öteki bilim dallarının tersine, çok az ilerleme gösterdi. Bu dönemde anılmağa değer tek bilgin, birçok buluşu olan Leonardo da Vinci oldu.
Galilerden Newton'a
Fizik ancak XVII. yy .da gelişti. Galilei dinamik ve astronomi konularını inceledi ve deneyler yapmayı, deneylerden çıkan sonuçları saptamayı ve bunları kesin matematik yasalara bağlamayı öngören deneysel yöntemi kurdu. Hollandalı Huygens sarkacı inceledi ve sarkaçlı saatleri geliştirdi, İtalya'da Torricelli'nin ve Fransa'da Pascal'ın çalışmaları atmosfer basıncını meydana çıkardı. Gassendi ile Mersenne, ses hızım ölçmeyi denediler. Işık olayları da bol bol incelendi:
Hollanda'da Snellius ve Fransa'da Descartes birbirinden habersiz kırılma yasalarını açıkladılar; Newton beyaz ışığın bileşimini keşfetti; Römer ilk defa ışığın hızını saptadı. Bununla birlikte, ışık ışınlarının niteliği gene de anlaşılamadı: ışık Descartes ile Newton'un dediği gibi küçük tanelerden mi, yoksa Huygens'in dediği gibi dalgalardan mı oluşuyordu? Bu sorunun karşılığı daha sonra gelecekti. O sıralar ancak, optik araçlar (mikroskop, gök dürbünü, teleskop) bulunup geliştiriliyordu, tıpkı barometreler ve boşaltma tulumbaları gibi. Bu çağın en önemli olayı ise, Newton tarafından evrensel çekim gücünün (yerçekimi) bulunması olmuştur.
Deneysel Fizik
Fizik XVIII. yy.da gelişti ve son derece yaygınlık kazandı. Bilginler, «fizik odaları»nda, halk önünde basit, ama gösterişli deneyler yaptılar. Bu, elektrikte ilk önemli buluşların gerçekleştiği dönem oldu: yalıtkan ve iletken cisimler arasındaki ayırım, pozitif ve negatif elektriğin ortaya çıkartılması, Amerikalı Franklin'in paratoneri icadı bu döneme rastlar. Optikte, Fransız Bouguer ışık yoğunluğunu ölçmek için fotometreyi icat etti. Nihayet, hassas termometreler de bu sıralarda yapıldı.
Uzmanlık Dalları
XIX. yy.da fizikte, mekanik ve ısı olayları arasındaki ilişkileri inceleyen termodinamik; elektrik akımlarının magnetik özelliklerini ve uygulama alanlarını inceleyen elektromagnetizma gibi yeni dallar ortaya çıktı. Aynı zamanda, «evrensel» düşünürler de artık yerlerini uzmanlara bıraktılar. Optikte, girişim (iki noktasal kaynaktan çıkan ışık ışınlarının üst üste çakışmasıyla ortaya çıkan ardışık ve almaşık parlak ve karanlık şeritler) ve polarma (bazı maddelerin yansıttığı veya kırdığı ışığın özgülüklerindeki değişim) olaylarının keşfedilmesi, Fresnel'in savunduğu dalga kuramı'nın zaferini geçici olarak sağladı. Bu arada spektroskop! ve fotoğrafçılık gibi yeni teknikler ortaya çıktı; ve görünmeyen iki ışın bulundu: kızılaltı ve morötesi.
Elektrikte, Volta'nın pili icat etmesi (1800), elektrik akımının incelenmesine yol açtı. Elektriğin özgülüklerini açıklamak için Ohm, Pouillet, Faraday, Ampere, Örsted birtakım yasalar buldular, daha sonra Maxwell bunların sentezini gerçekleştirdi. Bu kuramsal sonuçlara, telgraf, telefon, akümülatörler, elektrik lambası, dinamo gibi birçok pratik uygulama eklendi.
1880'e doğru, bazıları, fiziğin artık hemen hemen tamamlandığını söylerken, radyoelektrik dalgalar, elektron, X ışınları ve radyoaktiflik gibi bir dizi yeni buluş, yüzyılın sonunu belirledi.
Sonsuz Küçük
Fizikçiler, gözlenen olayları daha iyi anlamak için, XX. yy. başlarında, geleneksel düşünceleri altüst eden kuramlar öne sürdüler. Alman Max Planck 1900'de kuvanta (enerji «tanecikleri») kuramı'nı ortaya attı; bu kurama göre, enerji ancak aralıklı, kesik kesik yayınlanabilirdi. 1905 yılında başka bir Alman, Albert Einstein, bağıllık (izafiyet) kuramını yayımladı.
Bu yeni kuramlar, maddenin yapısının incelenmesinde geniş ölçüde ilerleme olanağı sağladı. 1913'te Danimarkalı Niels Bohr, kuvanta kuramını atoma uygulamayı önerdi ve Alman Sommerfeld 1916'da bu kuramı, bağıllık aracılığıyla tamamladı. 1924'te, ışık için önceden varılmış bir sonucu genelleştiren Louis de Broglie, her madde taneciğinin bir dalga ile birlikte bulunduğu düşüncesine dayanan dalga mekaniği iddiasını öne sürdü. Alman Heisenberg, 1925'ten başlayarak, bir taneciğin hızının ve konumunun aynı anda kesin olarak bilinmesi olanaksızlığını gösteren kendi kuvanta mekaniği'ni geliştirdi.
Bütün bu çalışmaların sentezi, 1930 yılında İngiliz Dirac tarafından gerçekleştirildi: onun bağıllık, kuvanta ve dalga mekaniği konusundaki görüşleri, çok geçmeden pozitif elektronların bulunmasıyla doğrulanmış oldu.
O tarihten sonra, atom çekirdeğinin parçalanması başarıldı ve yapay radyoaktifliğin bulunması, atom bombasının ve atom pilinin yapımına yol açtı. Günümüzde, nükleer fizik ile ortaya çıkan taneciklerin çeşitliliği, atomun ne kadar zengin olduğunu gösterdi. Öte yandan, astrofizik dalı, yıldızları yöneten mekanizmayı öğrendikten sonra, bağıllık yasalarını uygulayarak Evren'in tarihini yazmağa girişti. Böylece, fizik bilimi, kendine yeni temeller bulduktan sonra, araştırmalarını, sonsuz küçükten sonsuz büyüğe doğru genişletme yoluna girdi.
Filozof ve matematikçi olan d'Alembert, Diderot'un ünlü "Ansiklopedi"sine yardım etti ve fizikçi olarak da bir «Dinamik» ders kitabı yazdı.
Elektrik Öpücüğü
XVIII. yy.da sürekli kıvılcım çıkartan elektrostatik makinelerin icadıyla elektrik, bazı salonlarda moda oldu. Bu salonlarda, hayvanlara elektrik vermekle veya kıvılcım yardımıyla eşyayı tutuşturmakla eğleniliyor veya yalıtkan bir tabureye çıkmış iki deneycinin, dudakları arasından şimşek çaktırmaları seyrediliyordu: buna «elektrik öpücüğü» deniyordu.
Antonio Pacinotti'nin (1841-1912) icat ettiği elektrik dinamosu, başlangıçta ilgi görmemişti. Ne var ki, Belçikalı elektrikçi Zenobe Gramme 1871'de, ilk elektrik jeneratörünü, bu makinenin ilkesini benimseyerek gerçekleştirdi.
Flaman matematik ve fizik bilgini Simon Stevin, mekanik konusunda, bir eğik düzlem üzerindeki cisimlerin dengesini ele alan, üç kitap yayımladı ve resimde ortaya konan «kuvvetlerin paralelliği» kanununu açıkladı.
Büyük matematikçi, elektromagnetizma konusundaki kuramlarıyla fizik alanında da ün yapmıştır; elektrik akımının şiddet ölçme birimine onun adının verilmesi sebepsiz değildir.
Bilimler içinde hemen de en eksiksiz olan dal fizikdir. Fizik, bir yandan, cisimlerin düşmesi, âşığın yayılması, titreşimler, sürtünmeler gibi, her gün tanığı olduğumuz çok sayıda doğal olayla ilgilenir; öte yandan, uygulama alanının çeşitliliği nedeniyle, günlük hayatımızın her zaman içindedir. Sözgelimi, fiziğin en önemli konularından biri olan elektrik olmasaydı, yaşama düzenimizin nasıl olacağını düşünebiliyor musunuz?
Dünyayı Açıklamak
Fizik bilimi, insanların doğada geçen olayları açıklama isteğinden doğdu ve İlkçağ Yunan filozoflarının bu konudaki çalışmalarıyla kuruldu. Bu filozoflar öncelikle, Dünya'nın oluşum ilkesini bulmağa çalışmışlardı. Aristoteles, su, hava, toprak ve ateşi değişik bileşimleri ve dönüşümleriyle, Evren'deki bütün bilinen maddeleri oluşturan dört temel öğe olarak kabul ediyordu. Leukippos ve Demokritos, "maddenin bölünmesi ve yok edilmesi mümkün olmayan sayısız küçük taneden, atomlardan meydana geldiğini sezinlemişlerdi.
Pithagoras ve öğrencileri akustik ile uğraşmışlar, yani ses olayının incelemelerini yapmışlar; Eukleides ise optik konusunda bir araştırma kitabı yazmıştı. Ayrıca, yansıma ve kırılma olaylarını fizik açısından inceleyen birçok filozof, ışığın nitelikleri hakkında ortaya sorular atmıştı. O çağda Yunanlılar mekanikte de hayli ileriydiler, nitekim Arkhimedes'in bu alandaki buluşları büyük yankılar yapmıştı.
Bu yüz ağartıcı başlangıçtan sonra, Rönesans'ın sonuna kadar fizikte hiç bir ilerleme görülmedi. Romalılar fizik bilimine hiç bir yenilik getirmediler ve Yunan bilimini aktarmakta önemli bir aracılık görevi yapmış olan Araplar hemen de sadece optik konusunda gelişmeler sağladılar. Avrupa'da, bilimsel gelişme, XIII. yy .a kadar tamamen durdu; Rönesans süresince de fizik, öteki bilim dallarının tersine, çok az ilerleme gösterdi. Bu dönemde anılmağa değer tek bilgin, birçok buluşu olan Leonardo da Vinci oldu.
Galilerden Newton'a
Fizik ancak XVII. yy .da gelişti. Galilei dinamik ve astronomi konularını inceledi ve deneyler yapmayı, deneylerden çıkan sonuçları saptamayı ve bunları kesin matematik yasalara bağlamayı öngören deneysel yöntemi kurdu. Hollandalı Huygens sarkacı inceledi ve sarkaçlı saatleri geliştirdi, İtalya'da Torricelli'nin ve Fransa'da Pascal'ın çalışmaları atmosfer basıncını meydana çıkardı. Gassendi ile Mersenne, ses hızım ölçmeyi denediler. Işık olayları da bol bol incelendi:
Hollanda'da Snellius ve Fransa'da Descartes birbirinden habersiz kırılma yasalarını açıkladılar; Newton beyaz ışığın bileşimini keşfetti; Römer ilk defa ışığın hızını saptadı. Bununla birlikte, ışık ışınlarının niteliği gene de anlaşılamadı: ışık Descartes ile Newton'un dediği gibi küçük tanelerden mi, yoksa Huygens'in dediği gibi dalgalardan mı oluşuyordu? Bu sorunun karşılığı daha sonra gelecekti. O sıralar ancak, optik araçlar (mikroskop, gök dürbünü, teleskop) bulunup geliştiriliyordu, tıpkı barometreler ve boşaltma tulumbaları gibi. Bu çağın en önemli olayı ise, Newton tarafından evrensel çekim gücünün (yerçekimi) bulunması olmuştur.
Deneysel Fizik
Fizik XVIII. yy.da gelişti ve son derece yaygınlık kazandı. Bilginler, «fizik odaları»nda, halk önünde basit, ama gösterişli deneyler yaptılar. Bu, elektrikte ilk önemli buluşların gerçekleştiği dönem oldu: yalıtkan ve iletken cisimler arasındaki ayırım, pozitif ve negatif elektriğin ortaya çıkartılması, Amerikalı Franklin'in paratoneri icadı bu döneme rastlar. Optikte, Fransız Bouguer ışık yoğunluğunu ölçmek için fotometreyi icat etti. Nihayet, hassas termometreler de bu sıralarda yapıldı.
Uzmanlık Dalları
XIX. yy.da fizikte, mekanik ve ısı olayları arasındaki ilişkileri inceleyen termodinamik; elektrik akımlarının magnetik özelliklerini ve uygulama alanlarını inceleyen elektromagnetizma gibi yeni dallar ortaya çıktı. Aynı zamanda, «evrensel» düşünürler de artık yerlerini uzmanlara bıraktılar. Optikte, girişim (iki noktasal kaynaktan çıkan ışık ışınlarının üst üste çakışmasıyla ortaya çıkan ardışık ve almaşık parlak ve karanlık şeritler) ve polarma (bazı maddelerin yansıttığı veya kırdığı ışığın özgülüklerindeki değişim) olaylarının keşfedilmesi, Fresnel'in savunduğu dalga kuramı'nın zaferini geçici olarak sağladı. Bu arada spektroskop! ve fotoğrafçılık gibi yeni teknikler ortaya çıktı; ve görünmeyen iki ışın bulundu: kızılaltı ve morötesi.
Elektrikte, Volta'nın pili icat etmesi (1800), elektrik akımının incelenmesine yol açtı. Elektriğin özgülüklerini açıklamak için Ohm, Pouillet, Faraday, Ampere, Örsted birtakım yasalar buldular, daha sonra Maxwell bunların sentezini gerçekleştirdi. Bu kuramsal sonuçlara, telgraf, telefon, akümülatörler, elektrik lambası, dinamo gibi birçok pratik uygulama eklendi.
1880'e doğru, bazıları, fiziğin artık hemen hemen tamamlandığını söylerken, radyoelektrik dalgalar, elektron, X ışınları ve radyoaktiflik gibi bir dizi yeni buluş, yüzyılın sonunu belirledi.
Sonsuz Küçük
Fizikçiler, gözlenen olayları daha iyi anlamak için, XX. yy. başlarında, geleneksel düşünceleri altüst eden kuramlar öne sürdüler. Alman Max Planck 1900'de kuvanta (enerji «tanecikleri») kuramı'nı ortaya attı; bu kurama göre, enerji ancak aralıklı, kesik kesik yayınlanabilirdi. 1905 yılında başka bir Alman, Albert Einstein, bağıllık (izafiyet) kuramını yayımladı.
Bu yeni kuramlar, maddenin yapısının incelenmesinde geniş ölçüde ilerleme olanağı sağladı. 1913'te Danimarkalı Niels Bohr, kuvanta kuramını atoma uygulamayı önerdi ve Alman Sommerfeld 1916'da bu kuramı, bağıllık aracılığıyla tamamladı. 1924'te, ışık için önceden varılmış bir sonucu genelleştiren Louis de Broglie, her madde taneciğinin bir dalga ile birlikte bulunduğu düşüncesine dayanan dalga mekaniği iddiasını öne sürdü. Alman Heisenberg, 1925'ten başlayarak, bir taneciğin hızının ve konumunun aynı anda kesin olarak bilinmesi olanaksızlığını gösteren kendi kuvanta mekaniği'ni geliştirdi.
Bütün bu çalışmaların sentezi, 1930 yılında İngiliz Dirac tarafından gerçekleştirildi: onun bağıllık, kuvanta ve dalga mekaniği konusundaki görüşleri, çok geçmeden pozitif elektronların bulunmasıyla doğrulanmış oldu.
O tarihten sonra, atom çekirdeğinin parçalanması başarıldı ve yapay radyoaktifliğin bulunması, atom bombasının ve atom pilinin yapımına yol açtı. Günümüzde, nükleer fizik ile ortaya çıkan taneciklerin çeşitliliği, atomun ne kadar zengin olduğunu gösterdi. Öte yandan, astrofizik dalı, yıldızları yöneten mekanizmayı öğrendikten sonra, bağıllık yasalarını uygulayarak Evren'in tarihini yazmağa girişti. Böylece, fizik bilimi, kendine yeni temeller bulduktan sonra, araştırmalarını, sonsuz küçükten sonsuz büyüğe doğru genişletme yoluna girdi.
Filozof ve matematikçi olan d'Alembert, Diderot'un ünlü "Ansiklopedi"sine yardım etti ve fizikçi olarak da bir «Dinamik» ders kitabı yazdı.
Elektrik Öpücüğü
XVIII. yy.da sürekli kıvılcım çıkartan elektrostatik makinelerin icadıyla elektrik, bazı salonlarda moda oldu. Bu salonlarda, hayvanlara elektrik vermekle veya kıvılcım yardımıyla eşyayı tutuşturmakla eğleniliyor veya yalıtkan bir tabureye çıkmış iki deneycinin, dudakları arasından şimşek çaktırmaları seyrediliyordu: buna «elektrik öpücüğü» deniyordu.
Antonio Pacinotti'nin (1841-1912) icat ettiği elektrik dinamosu, başlangıçta ilgi görmemişti. Ne var ki, Belçikalı elektrikçi Zenobe Gramme 1871'de, ilk elektrik jeneratörünü, bu makinenin ilkesini benimseyerek gerçekleştirdi.
Flaman matematik ve fizik bilgini Simon Stevin, mekanik konusunda, bir eğik düzlem üzerindeki cisimlerin dengesini ele alan, üç kitap yayımladı ve resimde ortaya konan «kuvvetlerin paralelliği» kanununu açıkladı.
Büyük matematikçi, elektromagnetizma konusundaki kuramlarıyla fizik alanında da ün yapmıştır; elektrik akımının şiddet ölçme birimine onun adının verilmesi sebepsiz değildir.
