|
BİLİM TARİHİNDE BİR KÖŞE TAŞI: EINSTEIN[i]
Her insan geçmişin bir kalıtçısıdır ve asalak değilse, kafa
veya kol emeğiyle bu ortak kalıtın zenginleştirircisidir. 100. doğum yıldönümünde
Einstein'ı buna uygun olarak anmak herhalde yerinde bir davranıştır.
Einstein'ın bilime katkısı belirli koşulların, belirli bir toplumsal ve tarihsel
bilgi birikiminin sonucudur; ilişkili veya ilişkin (relative)dir; ve
ilişkinliği (relativity) içinde ele alınmalıdır. Bu ise, fizik tarihindeki
önemli bazı gelişmeler pek kısa ve pek kabaca da olsa gözönünde
tutulmadan
yapılamaz.
Fiziğin gelişim süreci pek eskilere dayanır. Bununla birlikte, "Fizik, Galile
(1564-1642) ile bir bilim oldu." Pratik gereksemeler ve üretim, Mekanik'in en
hızlı gelişen fizik dalı olmasına yolaçtı. Newton (1643-1727) mekanikçi görüşü
çığır açan bir biçimde formülleştirdi (1687). Canlı ve cansız bütün evren,
Newton Yasalarına boyun eğen karmaşık bir makine gibi görülmeye başlandı.
Mekankçi görüşün başarıları ve dolayısıyla etkileri öylesine büyüktü ki,
XIX. yüzyılın hemen başlarında, büyük matematikçilerden Lagrange (1736-1812),
Newton'un biricik en büyük, en talihli bilgin olduğunu söyledi; çünkü, ona göre,
dünyamızın bilimi ancak bir kez yaratılabilirdi, bu işi de Newton başarmıştı.
Mekanikçi görüşün ayırdedici tanıntıları şunlardır: Cisimler veya maddesel
parçacıklar (tanecikler, particles) ve onlar arasında etkinlik gösteren basit
kuvvetler vardır. Etkin kuvvetler, Newton'un yalnız uzaklığa bağlı gravitational
kuvvetleridir.
Helmholtz (1821-1894), XIX. yüzyılın ortalarında, bu görüşü en aşırı ucuna
götürüp şöyle formülleştirdi: "... maddenin fiziksel biliminin problemi
şudur: Doğal görüngüler, yeğinlikleri (şiddetleri) tümüyle uzaklığa bağlı
olan ve değişmeyen çekici ve itici kuvvetlere yorulmalıdır. Bu problemin çözümü,
doğanın eksiksiz anlaşılabilmesinin gereğidir. ... Ve doğal görüngülerin basit
kuvvetlere indirgenmesi biter bitmez ve görüngülerin ancak onlara indirgenebileceği
kanıtlanır kanıtlanmaz, bilimin de işi bitecektir."
Mekanikçi görüş veya teori, maddenin yapısını tanımadan belirli bir ilerleme
sağladı. Enerjinin dönüşüm, maddenin ve enerjinin korunum veya kalımlılık
ilkelerine varıldı, vb. Bu arada ışıkla ilgili iki teori geliştirildi:
"Cisimcik (corpuscle) Teorisi" (Newton) ve "Dalga Teorisi)
(Huygens, 1629-1695). Işık kırnımı (differaction) deneyle saptanınca,
cisimcik teorisi gözden düştü; dalga teorisi üstün tutuldu. Dalga teorisiyle
birlikte fiziğe, yeni, ağırlıksız veya kütlesiz, varsayılmış bir töz (substance)
sokuldu; Esir (ether). Mekanikçi görüş, doğası gereği, böyle bir töz
varsaymazlık edemezdi. Her dalga, yayılması için maddesel bir aracı veya ortam
gerektirir. Örneğin ses dalgaları havada ve suda yayılır, boşlukta (havası
boşaltılmış bir yerde) yayılamaz. Oysa deneyle de kolayca görülebildiği gibi,
ışık boşlukta da yayılır. O çağda (ve Einstein'a kadar) enerji (kinetik enerji,
ısı, ışık, vb.) de kütlesiz sayıldığı için, bu yeni kütlesiz töz pek
yadırganmadı. Esir bütün yıldızlararası boşluğu dolduruyordu, saydamdı, gök
cisimlerinin hareketlerine hiç bir direnç göstermiyordu (Gerçekte bu esir
sözcüğünün anlamı bilim tarihi boyunca değişip durdu.); ve ışık, bu durgun esir
denizinde "c" hızıyla (c, yaklaşık 300.000 km/saniyedir.)
yayılan bir dalga hareketiydi. Yalnız, esirin varlığını kanıtlamak, mekanik
özelliklerini öğrenmek gerekiyordu. Ve bu gereklilik, fizikte ilginç gelişmelere
yolaçtı.
İlişkinlik (relativity)[ii] kavramı veya ilkesi klasik mekanikte de
vardır. Bütün mekanik deneylerde ve gözlemlerde, maddesel noktaların belirli bir
andaki konumlarını belirlemek gerekir. Konum da, her zaman, bir şeyle ilişkili veya
bir şeye ilişkin (relative) olarak belirlenir. Ve bilindiği gibi, konum
belirlemek için başvurulan şeye, başvuru (reference) veya koordinat sistemi denir.
Örneğin çarşaf gibi bir denizde çabukluğu ve yönü değişmeden
(birbiçimli) yol alan bir gemi ve kıyıda oturan (demek ki gemiye ilişkin olarak
birbiçimli, yere ilişkin olarak "sıfır" hızla hareket eden) bir gözlemci,
birer başvuru veya koordinat sistemi olabilir. Geminin kıyıdaki gözlemciye ilişkin
hızı 10 mil/saat iken, geminin güvertesinde ve hareketi yönünde yürüyen bir
denizcinin gemiye ilişkin hızı 5 mil/saat ise, kıyıdaki gözlemciye ilişkin hızı
10 + 5 = 15 mil/saat olur. Denizci geminin kıçına doğru, gemiye ilişkin -5 mil/saat
hızla yürüseydi, kıyıdaki gözlemciye ilişkin hızı 10 + (-5) = 5 mil/saat olurdu.
Mekanik yasaları bu iki sistemde de geçerlidir, ve görüldüğü gibi, birinde
gözlemlenen hareket, hızlar toplanarak (Galile dönüşümüne veya klasik dönüşüme
göre) öbürüne ilişkin hale getirilebilir. Galile ilişkinlik ilkesi, bu söylenenleri
şöyle özetler: "Mekanik yasaları bir koordinat sisteminde geçeliyse, ona
ilişkin birbiçimli hareket eden herhangi bir başka koordinat sisteminde de
geçerlidir." Demek ki, bu ilkeye göre, birbirine ilişkin birbiçimli hareket eden
bütün koordinat sistemleri eşdeğerdir.
Deniz birden dalgalanmaya ve gemi çalkalanarak yol almaya başlarsa, bunun
anlamı şudur: Geminin kıyıdaki gözlemciye (ve kıyıdaki gözlemcinin gemiye)
ilişkin hareketi artık birbiçimli değildir. Bu yüzden, mekanik yasaları o
sistemlerin ikisinde birden geçerli olamaz.
Galile ilişkinlik ilkesi ile esir varsayımı uzlaşmaz. Varsayıma göre, ışık,
durgun esir denizinde, veya başka bir söyleyişle, onu içeren koordinat sistemine
ilişkin olarak, bütün yönlerde hep c hızıyla yol alır. Öte yandan, Yer,
gezegenler, Güneş, yıldızlar, veya, bütün madde, veya, bütün koordinat sistemleri,
durgun esir denizine ilişkin hareket halindedirler. Öyleyse, o sistemlerde, ışık
hızı onların hareketleri yönünde c'den büyük, ters yönde ise küçük
olmalıdır.
Bu deney, Michelson-Morley Deneyi, yapıldı ve esir dogmasının ölümünü karara
bağladı: Yer, Güneşin çevresinde, ve durgun esir denizine ilişkin olarak, yaklaşık
30 km/saniyelik bir hızla hareket eder. Yer'de, bu hareket yönünde ki ışık hızı
ile ters yöndeki ışık hızı farklı olmalıdır: c + 30 ve c - 30 km/sn. Bu olanaktan
yararlanan Michelson ve Morley, anılan iki yöndeki ışık hızını büyük bir teknik
ustalıkla ölçtüler (1887). Işık hızı iki yönde de eşit ve c idi.
Deneyler hep bu sonucu verdi. Işık hızı, ışık kaynağının veya gözlemcinin
hareketine ve hareket biçimine bağlı olmaksızın, her yönde eşit ve c'dir.
Bu bir olgudur, olan oladurandır (vakıa, fact).
Fizikçilerin pek çoğu, Michelson-Morley Deneyi sonucuna karşın, esir varsayımından
(gerçekte mekanikçi teoriden) vazgeçmediler. Fitzgerald, bütün nesnelerin esir
içindeki hareketleri yönünde kısaldıklarını veya büzüldüklerini öne sürüp bu
deneyin olumsuz bir açıklamasını yaptı (1893): Deneyde kullanılan girişimölçerin
(interferometer) esire karşı hareket eden kolu kısalyor, esir rüzgarı o
koldan geçen ışığı yavaşlatıyor, bu kısalma ile yavaşlama denkleniyor,
dolayısıyla o bilinen ölçüm sonucu elde ediliyor olabilirdi. Esir içindeki
hareketlerinden ötürü nesneler hareketleri yönünde neden kısalmak veya büzülmek
gereksin? Fitzgerald bunu yanıtlayamıyordu. İki yıl sonra Lorentz (1853-1929) maddenin
bileşimini açıklamak için geliştirdiği elektron teorisiyle bu kısalma veya
büzülme varsayımını destekledi. Lorentz'in postulatı şuydu: Madde, elektriksel ve
magnetik alanlar doğuran elektrik yüklerinden oluşuyordu. Bu alanlar, mekanikçi
teoriye uygun olarak, esirde yerleşikti. Esir içinde hareket eden bir nesne, elektrik
yüklerinden ötürü, alanları etkiliyordu. Ve bu, yüklerin hareket etmesine,
dolayısıyla nesnenin Fitzgerald formülünde öngörüldüğü ölçüde kısalmasına
veya büzülmesine yolaçıyordu. Lorentz'in teorisi, o zaman doğrulanmadı, ve böylece,
Fitzgerald-Lorentz Büzülmesi (contraction) diye adlandırılan böyle bir
büzülme olup olmadığı kanıtlanamadı. Esirin varlığını kanıtlamak için ve/veya
esiri varsayarak yapılan çalışmalar, mekanikçi teoriye sürekli güçlükler
çıkarmakla kalmadı, onun sonuçlarını çözecek olan teoriye de dayanaklar ve teknik
olanaklar sağladı. Lorentz'in geliştirdiği denklemler de bu türlü çalışmalara bir
örnektir.
Gerçekte mekanikçi teoriyi sarsan ilk olguyu, Michelson-Morley deneyinden 75 yıl kadar
önce, Örsted (1777-1851) saptadı. Örsted'in elektriksel ve magnetik görüngüler
arasında bir ilişki olduğunu da gösteren deneyi, ve daha sonra başka fizikçilerin
deneyleri, mekanikçi görüşün tanıdığından başka (veya tanımadığı) bir kuvvet
çeşidi bulunduğunu gösterdi: Çember biçimli bir telden geçirilen elektrik akımı
veya bir çember üzerinde döndürülen bir eletrik yükü, çember merkezindeki bir
mıknatıslı (magnetik) iğneyi etkiliyordu; ama kuvvet, yalnız uzaklığa bağlı
olacağı yerde, akımın yeğinliğine veya yükün hızına da bağlıydı; üstelik
itmiyor veya çekmiyor, çember düzlemine dik veya iğne ile yükü birleştiren çizgiye
dik olarak etki gösteriyordu. (Helmholtz'un öngördüğü amaca ulaşmayı engelleyen
bir kuvvet!)
Örsted deneyi ile başlayan çalışmalar, XIX. yüzyılın ikinci yarısında,
Maxwell'in (1831-1879) Alan Teorisi'ne vardı. Denebilir ki, Maxwell, bir
mıknatısı saran magnetik kuvvetlerin, veya, içinden akım geçirilen bir sarmal
makarayı saran elektromagnetik kuvvetlerin bir enerji yığınağı biçimlendirdiği,
enerjiden bir yapı, bir alan oluşturduğu görüşünden yola
çıktı. Teorisi şu iki olguya dayanıyordu: 1. "Değişken bir elektriksel
alana bir magnetik alan eşlik eder." 2. "Değişken bir magnetik alana bir
eletriksel alan eşlik eder." Bununla birlikte, Maxwell'in alan denklemleri veya
yasaları, "yalnız madde ve elektrik yükleri bulunan noktalarda değil, bütün
uzayda geçerlidir." Teori şunu ortaya koyar: Yükler ve tanecikler, fiziksel
görüngülerin tanımlanması için vazgeçilmez değildir. Önemli olan, uzayda, yükler
ve tanecikler arasındaki alandır. Bu, fizikte Newton'dan beri yapılmış en büyük
buluştu. Alan Teorisinin zengin içeriği anlaşılıncaya kadar epeyce uzun bir zaman
geçti. Teori, bir eletrik yükünün bir elektromagnetik dalga yaratacağını ve bu
dalganın ışık hızı (c) ile yayılacağını öngörüyordu. Hertz
(1857-1894) bunu deneyle doğruladı. Böylece, bildiğimiz radyo dalgaları bulundu.
Görünür her renk ışığın da, dalga boyu belirli bir elektromagnetik dalga olduğu
anlaşıldı; eletriksel ve optik görüngüler arasında ilişki kuruldu.
Mekanikçi teori ile alan teorisini iki şey birleştiriyordu: Esir ve dalga. Bunların
ikisi de mekanikçi kavramlardı. Elektromagnetik dalgaların esirde yayılması
gerekiyordu. Ve alan, ilerde esirin yardımıyla açıklanabilecek bir şey gibi
düşünülüyordu. Ama alan teorisinin başarıları öylesine büyüktü ki, bunun
gerçekleşmeyeceği anlaşıldı. Mekanikçi esir dogması yıkılınca, iki teori
birbirinden koptu. Onları birleştirmek, daha doğrusu, "ışık hızı, ışık
kaynağının veya gözlemcinin hareketine ve hareket biçimine bağlı olmaksızın her
yönde eşit ve c'dir," olgusunu gözönünde tutarak fiziği yeniden ele
almak gerekiyordu. Einstein bunu yaptı.
İşte Özel İlişkinlik Teorisinin iki dayanağı:
"1. Boşluktaki ışık hızı, birbirine ilişkin (relative),
bir biçimli hareket eden bütün koordinat sistemlerinde aynıdır.
"2. Birbirine ilişkin, birbiçimli hareket eden bütün koordinat sistemlerinde
doğa yasaları aynıdır."
Einstein, hızların toplanmasından (klasik dönüşümden) vazgeçti;
çünkü o, teorinin birinci dayanağı (ışık hızının değişmezliği olgusu) ile
çelişiyordu. Ama Galile İlişkinlik İlkesini (2. dayanak), kapsamını genişleterek,
alıkoydu. Dolayısıyla ilk geliştirdiği teori, yalnız "birbirine ilişkin, bir
biçimli hareket eden koordinat sistemleri" için geçerliydi; bundan ötürü de
"Sınırlı" veya "Özel" İlişkinlik Teorisi
diye adlandırıldı (1905). Özel İlişkinlik Teorisi, doğumuna yolaçan sorunları
çözdü, ve çözerek, fizikte köklü değişiklikler yaptı. Bunların başlıcaları,
teorinin vargıları italik yazılarak, şöyle sıralanabilir:
Madde ve enerji farklı niteliklerdir. ® Madde ve enerji farklı niceliklerdir.
Enerjinin kütlesi yoktur. ®
Enerjinin kütlesi vardır ve kütle enerjidir. İkisi arasındaki ilişki
şöyledir: Enerji = kütle x ışık hızının karesi (E = mc2).
İki korunum yasası vardır: Maddenin ve enerjinin korunum yasaları. ® Bir tek korunum yasası
vardır: Madde-enerjinin korunum yasası.
Hareket eden bir cismin kütlesi değişmez. ® Hareket eden bir cismin kütlesi değişir; hızı
çoğaldıkça kütlesi büyür; çünkü kinetik enerjisi artar ve kinetik enerjinin de
kütlesi vardır.
Hıza sınır yoktur. ® Işık
hızı c, en büyük ve sınır hızdır.
Uzaklıklar veya uzunluklar değişmez. Hareket eden bir cismin boyu (hareket yönündeki
boyutu) hep aynıdır. ® Uzaklıklar
ve uzunluklar değişir; hereket eden bir cismin boyu kısalır.
Galile Dönüşümü veya klasik dönüşüm geçerlidir. ® O, ancak küçük hızlar için geçerlidir. Bütün
hızlar için geçerli olan, Lorentz Dönüşümüdür.
Zaman salttır (mutlak, absolute), bütün koordinat sistemleri için tektir. Bir
koordinat sistemi için zamandaşlığı saptanan iki olay, bütün koordinat sistemleri
için zamandaştır. ® Zaman
ilişkindir (relative), başvuru veya koordinat sistemine bağlıdır. İlişkin
hızı artan bir sistemde, zaman, başvuru sistemindeki zamana oranla yavaşlar. Salt
zamandaşlık yoktur.
ESİR ® Böyle bir
varsayıma gerek yoktur. Esirin varolduğu gösterilemez.
İlişkinlik teorisinin geçerliği, fiziğin belirli bir alanı ile
sınırlı değildir. Teori, bütün doğa görüngülerini kucaklayan bir çerçeve
çizer.
Özel İlişkinlik Teorisinin vargıları ilk bakışta yadırgatıcıdır. Bunun
gerekçelerinden bazıları şunlardır: 1. Vargılar, günlük yaşantının veya
deneyimin saptama olanaklarının dışında kalır; 2. Büyük, ancak ışık hızıyla
karşılaştırılabilecek hızlar sözkonusudur; 3. İlişkinlik ilkesi sık sık gözden
kaçırılır. (Örneğin, hızı arttığı için B sisteminin boyu kısalır demenin
anlamı şudur: B sistemi A sistemine ilişkin hareket etmektedir;
ondaki kısalmayı ancak A'daki gözlemci saptayabilir; B'deki
saptayamaz; çünkü onun sistemindeki her şey aynı oranda kısalmıştır. Bu, kütle
ve zaman ile ilgili değişmeler için de böyledir. Genellikle gözden kaçırılan
ilişkinlik budur.)
Özel İlişkinlik Teorisi, klasik mekaniğin üzerinden sünger geçirmez: Onun geçerlik
alanını belirler. Klasik mekanik düşük hızlar için geçerli bir özel hal olur.
Bunu matematiksel yoldan göstermekte duraksamak için hiçbir gerekçe yoktur. Örneğin,
klasik mekanikte hızlar, kalsik dönüşüme göre toplanır: (H, hız; c, ışık
hızı.)
Bu ilişki, Özel İlişkinlik Teorisinde, Lorentz dönüşümüne
göre şöyledir:
(1)'de, Ha 200.000 ve Hb 150.000 km/sn. olunca,
sonuç (Hab) 350.000 km/sn. olur. Işık hızı aşılmıştır (?). Oysa
(2)'de bulunan sonuç ışık hızından küçüktür: 262.500 km/sn. (2)'de, birbirine
doğru ışık hızıyla yol alan iki ışık ışını için bile, ilişkin hız ışık
hızını aşamaz, ona eşit olur. (Işık hızı en büyük ve sınır hızdır!) Hızlar
ne kadar küçülürse, (2)'nin sonuçları (1)'inkilere o kadar yaklaşır. Günlük
yaşamda karşılaştığımız hızlar için aradaki farkı sözle anlatmak bile
güçtür.
Fizikçiler, Özel İlişkinlik Teorisinin doğumu için koşulların olgunlaşmış
olduğu; oysa Genel İlişkinlik Teorisinin erken doğduğu kanısındadırlar. Einstein
da onlara katılır: "Birçok yıl sonra Princeton'da," diye yazıyor Infeld,
"Einstein'a şöyle dedim: 'İnanıyorum ki ... Özel İlişkinlik Teorisi biraz geç
de olsa formülleştirilecekti. Koşullar olgunlaşmıştı. 'Evet', diye yanıtladı
Einstein, 'doğru; ama Genel İlişkinlik Teorisi için öyle değil. Hala bilinir miydi,
kuşkuluyum.'" Fizikçilerin ve Einstein'ın neden böyle düşündüklerini anlamak
güçtür; çünkü gerekli geometri, tensor hesabı vb. geliştirilmişti. Einstein'ın
doğduğu yıl ölen Maxwell, yeni fiziksel yasaların nasıl olmak gerektiğine örnek
vermişti. Üstelik, Özel İlişkinlik Teorisi, doğumuna yolaçan çelişkileri
ortadan
kaldırırken yeni çelişkiler yaratmıştı ve onları en iyi gören herhalde
Einstein'dı. Ve Minkowski (1864-1909) çıktı, "Uzay ve Zaman" adlı ünlü
konferansıyla Genel İlişkinlik Teorisinin daha çabuk doğmasına katkıda bulundu.
Minkowski o tarihsel konferansta söze şöyle başladı (1908): "Efendiler!
Karşınızda geliştirmek istediğim zaman ve uzay kavramları, fiziksel deney
toprağında boy attı. Kuvvetleri bundan ötürüdür. Bu andan sonra, kendinde uzay ve
kendinde zaman karanlıklara gömülmek zorundadır ve ancak ikisinin bir birliği kendi
bağımsızlığını koruyabilir." Artık dört boyutlu uzay-zamandan söz
ediliyordu ve Minkowski uzay-zamana geometrik bir biçim veriyordu.
Ayrıca, Genel İlişkinlik Teorisinin geliştirilmesi için çok önemli bir
gerekçe vardı: Özel İlişkinlik Teorisinin eleştirisi, teori
geliştirilmeden çok önce yapılmıştı. Teori o eleştiriyi yanıtsız bırakıyordu:
"Newton'un gravitational yasaları, süredurumlu (eylemsiz, inertial)
bir sistem bulunduğunu varsayar." Klasik mekanik şu yasadan yola çıkar: "Her
cisim, kendisini etkileyen kuvvetler onu durumunu değiştirmeye zorlamadıkça, durgun
halde kalır veya hareketini doğru bir çizgi boyunca birbiçimli sürdürür." Bu
yasa, birbirine ilişkin birbiçimli hareket eden başvuru veya koordinat sistemleri için
geçerlidir. Böyle sistemlere süredurumlu sistemler denir. Demek ki mekanik yasaların
geçerli olduğu ve olmadığı (süredurumlu ve süredurumsuz) sistemler vardır. Newton
da bunu görmüştü; ama yanlışlığını gösterememişti. Mach[1]
(1838-1916) bunu çok daha açıkça gördü ve bu durumdan ötürü mekaniği yeni bir
temele oturtmak gerektiğini gösterdi (1883). Öte yandan, süredurumlu bir
sistem
bulunduğu hiç kanıtlanmadı. Mach'ın eleştirisi, Özel İlişkinlik Teorisi için de
geçerliydi. Anımsanıvereceği gibi, Teorinin iki dayanağından biri şudur:
"Birbirine ilişkin, bir biçimli hareket eden bütün koordinat sistemlerinde doğa
yasaları aynıdır." Özel İlişkinlik Teorisi süredurumlu sistemler için
geliştirilmişti. Teorinin doğumuyla birlikte değişmeyen durum şuydu: Doğa yasaları
biliniyordu; ama hangi koordinat sistemlerinde geçerli oldukları saptanmadığı için,
hepsi boşlukta duruyordu. Bu sorunu çözmek için Genel İlişkinlik Teorisi
geliştirilmeliydi ve geliştirildi.
Özel İlişkinlik Teorisi klasik fiziğin çerçevesini genişletmişti.
Genel
İlişkinlik Teorisi de Özel İlişkinlik Teorisinin çerçevesini genişletti (1916).
Einstein, süredurumsal kütle ile gravitational kütle eşitliği olgusundan
yola çıktı, gravitation ve süredurum eşdeğerliği ilkesini saptadı. İlk
kez onun gördüğü bu "eşdeğerlik ilkesi"ne göre, "Uzayda bir tek noktada, gravitation ve ivdirilmiş
(accelerated, demek ki birbiçimsiz, nonuniform) hareket etkileri eşdeğerdir ve
birbirinden ayırdedilemez." Dolayısıyla gravitation alanı var ve birbiçimsiz
hareket yok sayılabilir veya bunun tersi yapılabilir ve fiziksel olaylar iki halde de
açıklanabilir. Böylece, birbiçimsiz hareketin saltlığı kalmaz; çünkü, yok
sayılabildiğine, yerine başka birşey konabildiğine göre "salt" değildir.
Birbiçimli ve birbiçimsiz hareket ancak bir başvuru sistemine göre düşünülebilir.
Salt hareket yoktur. Ve görüldüğü gibi, "Salt hareket ve süredurumlu sistem
sanrısı" gravitationla "fizikten kovulabilir."
Genel İlişkinlik veya Einstein Gravitation Teorisi ile Newton Gravitation
Teorisi arasındaki başlıca farklar şöyle özetlenebilir:
Eski teoride, bir cismin buradaki veya şimdiki hareketi ile çok uzaktaki bir cismin
aynı andaki etkisi arasında bağlantı kurulur. Uzaklık ne olursa olsun, bu etki zaman
gerektirmez. Evrenimiz Öklidseldir. Yeni teoride, gravitatin problemi gravitational alan için yapı yasaları geliştirilerek
çözülür. Cisimlerin hareketini alanın yapısı belirler. (Daha doğrusu uzay-zaman
süreklisinin yapısı belirler. Ve bu süreklinin yapısı kütlelere ve hızlara
bağlıdır. Uzay-zamanın fiziksel gerçeklikteki nesnelerden ayrı, bağımsız bir
varlığı yoktur. Nesneler uzayda değildir, uzay-zamansal olarak genişletilmiş ve
"boş uzay" kavramı bütün anlamını yitirmiştir.) Evrenimizin yapısı
Öklidsel ve değişmez değildir, Riemannsaldır (Riemann, 1826-1866). Genel İlişkinlik
Teorisinin denklemleri, evrenimizin geometrik özelliklerini göstermek için yapılmış
bir denemedir.
Eski teori, gravitational kuvvetler belirli bir ölçüde zayıfsa, yeni teoriye
güzel bir yaklaşımdır. Dolayısıyla, onu destekleyen her şey, yeni teoriyi de
destekler.
Eski teoride, gravitational ve süredurumsal kütle eşitliği bir rastlantı
sayılır, yeni teori bu eşitliğin bir zorunluk olduğunu gösterir.
Eski teoride ışık gravitation'dan etkilenmez, yeni teoride etkilenir; onun
içindir ki ışık ışınları alanda (örneğin güneşin yakınından geçerken)
eğilir.
Eski teori çok kuvvetli gravitational alanlarda geçersizdir. Güneşe en yakın
gezegen olan Mekür'ün yörünge elipsinin de Güneş çevresinde 3 milyon yılda bir
neden döndüğünü açıklayamaz, yeni teori açıklar, vb..
1921'de Nobel Fizik ödülü Einstein'a verildi; ama, ilişkinlikle ilgili
çalışmalarından ötürü değil, Kuantum Teorisine katkılarından ötürü!
XIX. yüzyılda maddenin atomlu yapısı olduğu kavrandı. Bu, büyük bir bilimsel
ilerlemeydi. Einstein, yalnız evrenin yapısı ve işleyişi sorunuyla değil, maddenin
yapısı sorunuyla da ilgilendi. Brown Hareketini[2] açıkladı, maddenin
atomlu yapısı olduğunu apaçık gösterdi ve "Kinetik Isı Teorisi"nin
doğruluğunu kanıtladı. Ama bu, onun Kuantum Teorisinin gelişmesine katkısı yanında
önemsiz kalır.
Max Planck (1858-1947), Özel İlişkinlik Teorisinin doğumundan beş yıl önce (1900),
Kuantum Teorisinin temelini attı. Teori, daha sonra, Einstein, Bohr, De Broglie,
Schrödinger, Heisenberg, Dirac, Pauli gibi birçok bilim adamının çalışmalarıyla
sürekli gelişti.
Gittikçe daha çok ısıtılıp korlaştırılan cisimler, sırasıyla kızıl, turuncu,
sarı ve akkor haline gelince, ak ışık yayarlar. XIX. yüzyılda fizikçiler, böyle
cisimlerin yaydığı ışıma (radiation) enerjisinin sıcaklık ve ışıma
dalga boyu ile nasıl değiştiğini gösteren bir denklem bulmaya çalıştılar.
Planck'a kadar bütün çabalar başarısız kaldı. Planck bu sorunu çözdü. Yalnız,
bulduğu denklemde, enerji, kuantum adını verdiği belirli enerji niceliklerinden veya
parçacıklardan oluşmuş bir süreksiz sayılıyordu. Bu, klasik mekaniğe aykırıydı.
Klasik mekaniğe göre enerji sürekli idi: İstenen her nicelikte çoğaltılıp
azaltılabilirdi. Gerçekte, Planck gözlem sonuçlarına dayalı ve bundan ötürü
onlara uyan bir denklem geliştirmişti. Ona kuantumları varsaydıran, gözlenmiş
olgulardı. Planck, belirli bir dalga boyu için enerji kuantumunu hesaplarken, ışık
hızını dalga boyuna bölüp (ışıma frekansını bulup), sonucu, gözlem
sonuçlarıyla uyuşsun diye h ile çarpıyordu. h çok küçük bir
sayı idi: 0, 000000 000000 000000 000000 00655.[iii] Bu, sonradan Planck
Değişmezi diye anılan evrensel bir değişmezdir. c gibi.
Einstein, bu bulgunun önemini çağdaşlarından önce kavradı. Planck'ın formülünden
yola çıkıp her türlü ışımanın kuantumlar halinde yayıldığını gösterdi.
Böylece, görünür ışığı da bir foton (ışık kuantumu) sağnağı olarak
tanımladı; fotoelektrik etkiyi (veya olayı)[3] açıkladı; Newton'un
Cisimcik Teorisini daha üst düzeyde yeniden canlandırdı. Newton'un çağında enerji
kavramı yoktu. Einstein, Cisimcik Teorisini enerji ile ilişkilendirdi, Huygens'in Dalga
Teorisiyle de bağlantılı hale getirdi; ışığın hem bir dalga olduğunu hem de
tanecikli bir yapısı bulunduğunu ortaya koydu. Onun Kuantum Teorisine katkısı,
fizikte büyük ilerlemelere yolaçtı. De Broglie bile, "birbiçimli hareket eden
bir elektron ® belirli
boyda bir dalga", sonucuna varıp maddenin de dalga niteliği olduğunu (madde
dalgalarını) gösterirken, gerçekte Einstein'ın düşünüşünü geliştiriyordu.[4]
Einstein'la ilgili bazı yazılarda, onun fiziksel sorunlara yaklaşımı original,
dahice, bambaşka, çok değişik gibi sıfatlarla nitelenir.
Bütün bunlar anlamı belirsiz, karanlık sözlerdir. Einstein her teorisini bir temel
olguya dayandırmıştır:
Brown Hareketi Teorisini, hareketin değişmeyen niteliğine ve sıcaklığa bağlı
olarak değişen niceliğine.
Özel İlişkinlik Teorisini, c'nin değişmezliğine ve bütün sistemlerdeki
eşdeğerliğine.
Genel İlişkinlik Teorisini, gravitational ve süredurumsal kütle eşitliğine.
Kuantum Teorisini veya Fotoelektrik Etki Teorisini, enerji ile ışık hızı ve dalga
boyu ilişkisindeki evrensel ilişki düğümü olan Planck Değişmezine, h'ye.
Bu, bilimsel düşünmenin önkoşuludur. (Yukarıda anılan olgular, örneğin Marx'ta
meta olgusu, Lenin'de kapital ihracı olgusu gibi çok önemli bir konumdadır.) Işık
hızının bütün sistemlerdeki değişmezliği ve eşdeğerliği bir yana
bırakılırsa, bütün İlişkinlik Teorisinden geriye bir tek şey kalır: Klasik Fizik!
"İlişkinlik Teorisi uzay ile zaman arasındaki ilişkiyi ortaya çıkardı. Bu
ilişki ışık hızının değişmezliğinde zaten dışavuruluyordu. Bu hız,
uzaklığın zamana oranıdır ve, dolayısyla, onun bütün sistemlerdeki değişmezliği
ve eşdeğerliği, uzaysal ve zamansal nitelikler arasındaki ilişkiyi gösterir."[5]
Bilim tarihinde olguya dayanmayan ilerleme yoktur.
Einstein fiziğe önemli katkılarını 40 yaşına kadar yaptı. Son 36 yıllık
yaşamında büyük fiziksel başarıları olmadı. Bu, öyle görünüyor ki, o dönemde,
c, h, gravitational ve süredurumsal kütle eşitliği gibi
içerikleri köklü ve zengin olgularla karşılaşmamış olmasına da
yorulabilir ve yorulmalıdır.
Teorilerinde başat olan yalınlık, teorilerini böyle olgulara dayandırmış olmasına
da kuşkusuz bağlıdır. Newton'un Teorisi de çok yalındır; çünkü, "Newton'un
Başına Düşen Elma" söylentisiyle dile getirilen olguya, gravitation'a
dayandırılmıştır.
Einstein'ın klasik fizikteki bazı kavramları, örneğin zamandaşlık'ı
eleştirişi de şaşırtıcı, çarpıcı, vb. sayılır. Oysa, değil
Einstein, ışık hızının değişmezliğinden yola çıkan sıradan bir kafa bile,
zamandaşlık sorunuyla karşı karşıyadır ve onu klasik fizikteki gibi çözemez.
Einstein'ın düşünselleştirilmiş (idealleştirilmiş) deneyleri bile, gerçekte,
teorilerini dayandırdığı olguların daha genişlemesine ve derinlemesine
kavranmasından başka bir şey değildir. Einstein, sonuca o deneylerle değil, o
deneylere ve sonuca temel olgulardan yola çıkarak varmıştır.
Bir teorinin olguya veya olgulara dayanması, olgular arasında ilişkiler kurması
yetmez. Her teori yeni olgular öngürmeli, gözlem ve deney (pratik) onları
doğrulamalıdır. Einstein'ın teorileri bu bakımdan da istenen niteliktedir; ayrıca,
gene olgulara dayandırıldıkları içindir ki, içerdikleri ölçülmez öğeler pek
azdır.
Engels, Doğanın Diyalektiği'nde, belki Einstein doğmadan önce, doğal
bilimlerdeki hızlı ilerlemenin o dallarda metafizik yöntemi artık işlemez hale
getirdiğini yazdı. Mekanikçi görüşün veya teorinin metafizikliği, Lagrange'ın
anlayışında ve Helmholtz'un formülünde en açık biçimde görünür. Her şey bir
yana, bilime bir son tanımak, diyalektiğe temelden aykırıdır. Diyalektik, bilime bir
son tanımaz, bilimin ilişkinliğini kavrar, bilimin çağdan çağa sürekli
ilerleyeceğini öngörür. XIX. yüzyıl fizikçilerini genellikle metafizik maddeselci
diye nitelemek, sonuna kadar doğru olamaz. Önemli bir çoğunluk, mekanikçi ideaları
olgulardan üstün tuttu, onlara öncelik tanıdı, olguları onlara göre yorumlamaya
çalıştı; dolayısıyla idealciliğe kaydı veya saptı. (Maddeselcilikten idealciliğe
kaymak veya sapmak, öyle görülmedik ve anlaşılmaz bir şey değildir. İdeaların
ilişkinliğini unutan kişi, maddesel dünyanın bilinçten bağımsız ve onun
dışında varolduğundan ve bilincin onu yansıttığından yola çıkmış olsa bile, o
anda bir idealcidir.)[iv] Onun içindir ki fiziğin XIX. yüzyılın özellikle ikinci
yarısında içine düştüğü bunalım, bir felsefe ve yöntem bunalımıydı. Her
bunalım, kendi çözümünü de getirerek doğar ve ancak o koşulla vardır. Einstein'ı
çok etkilemiş olan Maxwell, çözümün muştucusu sayılabilir. Ayrıca, XIX.
yüzyılın son ve XX. yüzyılın ilk çeyreği, emperyalizmin doğduğu ve ilk büyük
saldırganlığını gösterdiği çağdır. Bu bunalımlar çağı, yalnız Einstein'ın
değil, Lenin'in de doğmasını hazırlayan ve gerektiren koşulları bağrında
taşıyordu. Einstein'ın yetenekleri, ancak böyle bir dönemde meyvelerini verebilirdi.
Onun gerçek büyüklüğü, bunun için gerekli yoğun kafa emeğini harcayabilmiş
olmasındadır. Einstein, 20 yıl gibi kısa bir sürede, kendisinden önceki birikimi
değerlendirip fizikte metafiziğin egemenliğine son verdi, idealcileri şaşkına
çevirdi.
Demokrat bir insan olan Einstein, teorilerini halkın da öğrenmesi için çalıştı. Bu
amaçla konferanslar verdi, kitaplar yazdı, aynı amaçla yazılmış kitapların
bazılarını yayımlanmadan önce gözden geçirdi. Böyle bir kitaba yazdığı
önsözde şöyle der: "Halka, bilimsel araştırmanın çaba ve sonuçlarını
bilinçli ve akıllıca görme ve anlama fırsatının verilmesi çok önemlidir. Her
sonucun, o alanda uzman olan birkaç kişi tarafından alınması, geliştirilmesi ve
uygulanması yetmez. Bilginin küçük bir gruba özgü olması, bir halkın felsefe
ruhunu öldürür ve ruhsal yoksulluğa götürür."[6] Bu demokrat adam,
sosyalizme yakınlık duydu; ama sosyalizmi bir bilim olarak değil, toplumsal
adaletsizliğe son verecek, toplumsal gelişmeyi hızlandıracak, sağduyuya uygun bir yol
olarak gördü.[7] Ölünceye kadar amansız bir antifaşist kaldı. McCarthy
döneminde Rosenbergler için açılan kampanyaya katılmakla kalmayıp kendisiyle ilişki
kuran aydınlara ABD faşizmi karşısında destek oldu. Time'ın Rosenbergler'in
elektrikli sandalyede öldürülmesinden iki gün sonra yayımlanan sayısında,
"SORUŞTURMALAR" başlığı ve "Yaşlı Bir Sevgiliden Mektup"
altbaşlığı altında şunlar vardır:
"1919'da, Albert Einstein'ın İlişkinlik Teorisini bütün dünyada yalnız on iki
kişinin anladığı söylenip duruyordu. Bugün kozmik sonuçları biraz daha büyük bir
topluluk anlıyor; ama dünya genellikle Einstein'ı ve onun bilime büyük katkılarını
hala pek bilmiyor. Geçen hafta Einstein, anlaşılması kolay, ama ABD yurttaşlarının
birçoğu için kabulü güç bir teoriyle, dış uzaydan yeryüzüne indi.
"Devrimci Yol. Manhattan'da bir lise öğretmeni, William Frauenglass,
komünist bağlantılarını açıklamak için geçen nisanda Senato İç Güvenlik
Altkomisyonuna çağrıldı, ve kendi kendini suçlayabileceği gerekçesiyle yanıt
vermeyi reddetti. Mesleğinden olmak durumunda kalan Frauenglass, Princeton'da yaşayan
Fizikçi Einstein'a mektup yazarak, tanıklık etmeyi reddetmekte haklı olup
olmadığını sordu. Einstein, 'gizli sayılması gerekmeyen bir mektup' ile,
Frauenglass'ın gerçekten haklı olduğu karşılığını verdi.
"'Bu ülke aydınlarının karşılaştıkları problem çok ciddidir', diye
yazıyordu Einstein. 'Gerici politikacılar, herkesin gözünü hiçten bir tehlikeyle
korkutarak, kamuda bütün zihinsel çabalara karşı kuşku uyandırmanın yolunu
buldular ... Şimdi öğretme özgürlüğünü çiğnemeyi ve boyun eğmeyen herkesi
işinden etmeyi sürdürerek ilerliyorlar ...
"'Aydınlar azınlığı bu kötülüğe karşı ne yapmalıdır? Doğrusu, Gandi'nin
anladığı biçimdeki devrimci yoldan başka bir yol göremiyorum: İşbirliği yapmamak!
Komitelerden birine çağrılan her aydın, tanıklık etmeyi reddetmelidir; yani, hapse,
ekonomik yıkıma hazır olmalı, sözün kısası, ülkesinin kültürel esenliği
uğruna kişisel esenliğini feda etmelidir ... Bu vakur adımı atmaya hazır kişiler
yeter sayıda iseler, başaracaklardır. Yoksa bu ülkenin aydınları kendileri için
tasarlanan kölelikten daha iyi hiçbir şeye yaraşık değildirler.'
"... Einstein'ın aydınlar için sunduğu teori hemen bir kavgayı körükledi. 'Bir
Amerika düşmanı' diye homurdandı Senatör Joe McCarthy. ... 'Yaşlı Sevgili kendi
alanı olan teorik fizikte bir devdir. Ama politik aklı bir kundak çocuğununkine
denktir.'"[8]
"Bilim, yazılması bitirilmiş bir kitap değildir ve asla öyle
olmayacaktır."[9] Einstein, yazılagidecek olan bu kitabın
"fizik" başlıklı bölümünün birinci kesimini noktaladı, ve ikinci
kesimine devrimci bir "giriş" yazdı.
1 Materyalizm ve
Ampiryokritisizm'de olumsuz yüzü apaçık sergilenen Mach, öyle sıradan ve
etkisiz bir kişi değildi. Klasikler, sıradan ve etkisiz kişilerle uğraşmadılar.
Mach'ın klasik fiziğe yönelttiği eleştiriler Einstein'ı özellikle etkilemiştir.
2 Bitkibilimci Brown (1773-1858) belirli büyüklükteki (milimetrenin binde
beş-altısı kadar çapı olan) çiçektozlarının ve başka maddesel parçacıkların,
suda ve başka sıvılarda sürekli kımıldaştıklarını gözlemledi (1827). Hareketli
sıvı moleküllerinin onlara çarpmasından doğan ve sıvının sıcaklığı ile
birlikte artan bu hareket, uzun zaman açıklanmadan kaldı. L. Infeld'in bildirdiğine
göre, Polonyalı bilgin Smoluçovski, Brown Hareketini Einstein ile aynı zamanda
açıkladı. Bkz. Leopold Infeld, Albert Einstein, His Work and Its Influence on Our
World, (Charles Scribner's Sons, New York, 1950), p. 98.
3 Fotoelektrik Etki (veya Olay): Metal bir levhaya düşen ışık, metalden
eletronlar çıkmasına yolaçar. Buna fotoeletrik etki denir. Çıkan eletronların
hızı ve enerjisi, ışığın yeğinliği artırılınca değişmez; yalnız, sayıları
artar. Elektronların enerjisi, levhaya düşen ışığın niteliğine bağlıdır.
Örneğin, metalden kızıl ışıkla çıkarılan eletronların enerjisi, mor ışıkla
çıkarılan eletronların taşıdığı enerjinin yarısı kadardır. Dalga Teorisinin
açıklayamadığı bu etkiyi, Foton Teorisi açıklar.
4 Burada biten bu kaba özet çıkarılırken, fiziksel ve tarihsel bilgiler
için aşağıdaki kaynaklar el altında bulunduruldu:
Barnett, Lincoln, Evren ve Einstein,
Varlık Yayınları, İstanbul, Kasım 1969.
Coleman, James A., Relativity for the Layman, Penguin Books, Great Britain, 1964.
Einstein, Albert, İzafiyet Teorisi (ikinci basım), Özgün Yayınları,
İstanbul, 1976.
Einstein, Albert, The Meaning of Relativity, Princeton University Press, New
Jersey, 1945.
Einstein, A., Infeld, L., Fiziğin Evrimi (ikinci baskı), Onur Yayınları,
Ankara, Eylül 1976.
Infeld, Leopold, Albert Einstein, His Work and Its Influence on Our World,
Charles Scribner's Sons, New York, 1950.
Russel, Bertrand, Rölativitenin Alfabesi, Onur Yayınları, Ankara, Aralık
1974.
5 A. D. Alexandrow, "Space
and Time in Modern Physics in the Light of Lenin's Philosophical Ideas", Lenin
and Modern Natural Science (Progress Publishers, Moscow, 1978), p. 235.
6 Barnett, Evren ve Einstein, s. 3.
7 Bkz.: Prof. Albert Einstein, Prof. Harold J. Laski, Niçin Sosyalizm?,
Çağımız Yayınları, İstanbul, 1962.
8 Time, June 22, 1953.
9 Einstein, Infeld, Fiziğin Evrimi, s. 260.
i Ragıp Gelencik, "Bilim
Tarihinde Bir Köşe Taşı: Einstein", Yeni Ülke (dergi), sayı 8,
Temmuz-Ağustos-Eylül 1979, s. 187-203.
ii Öner Ünalan, "Fiziğin Evrimi"nin çevirisinde ve yazılarında
İngilizce "relative" sözcüğünün karşılığı olarak
"ilişkin", "relativity" sözcüğünün karşılığı olarak da
"ilişkinlik" sözcüğünü kullanmıştır, vd.. Bu sözcükler, ne yazık ki,
pek tutulmamıştır. Oysa, örneğin bu yazıda geçen şu tümcede, "ilişkin"
sözcüğünün ne kadar yerinde bir karşılık olduğu apaçık görülüyor:
"Konum da, her zaman, bir şeyle ilişkili veya bir şeye ilişkin (relative) olarak
belirlenir."
iii Burada Planck Değişmezi, h'nin yaklaşık değeri verilmiş
(6,55 x 10-27 erg x sn.). Bir parçacığın elektromanyetik ışıma
enerjisinin ışıma frekansına oranı olan Planck Değişmezi, 6,626 196 x 10-27
erg x sn. ya da 6,626 196 x 10-34 J x sn.'dir.
iv Öner Ünalan, sonraki bir yazısında şöyle söyler:
"... materyalist dünyagörüşünden idealist dünyagörüşüne kaymak çok kolaydır. Düşüncenin ilişkin
(relative) olduğunu bir an için unutan materyalist, idealist gibi düşünmeye başlar. Maddesel koşullar belirli bir evreye dek gelişmemiş, dolayısıyla yeterince çözümlenememişse, materyalistin idealizme kayması kolaylaşır."
(Öner Ünalan, "Anday'ın Denemelerinde İnsan", Melih Cevdet Anday Günleri (20-21 Mayıs
1995), 1. baskı, Edebiyatçılar Derneği Yayınları, Ankara,
1995. Yazıyı okumak için buraya
tıklayınız.)
Öner Ünalan'ın yazısında
kullandığı kimi Türkçe terimlerin İngilizce karşılıkları:
|
birbiçimli |
|
: |
|
"uniform" (birbiçimli hareket: "uniform
motion") |
|
çabukluk |
|
: |
|
"speed" |
|
dayanak |
|
: |
|
"postulate" |
|
dönüşüm |
|
: |
|
"transformation" (Galile dönüşümü:
"Galilean transformation") |
|
hız |
|
: |
|
"velocity" |
|
idealci |
|
: |
|
"idealist" |
|
idealcilik |
|
: |
|
"idealism" |
|
zamandaş |
|
: |
|
"synchronous", "synchronal" |
|
|
|
|
|
|
|
|