Evrendeki Olayların Anlaşılmasında Fizik Biliminin Önemi

İnsanlar ilk çağlardan beri doğa ile mücadele etmekte ve doğayı anlamaya çalışmaktadır. Deprem, sel, volkanik patlamalar gibi olaylara çeşitli anlamlar yüklemişler; bu doğa olayları karşısında korkarak varlıklarına inandıkları ateş, su ve yer tanrısı gibi tanrılara hediyeler sunmuşlardır. Gökyüzünü gözlemleyerek Güneş, Ay ve yıldızların konumlarını belirli aralıklarla tekrarladıklarını keşfetmişlerdir. Elde ettikleri bu bilgilerle yön ve zaman gibi kavramları geliştirmişlerdir. İnsanların ilkçağlarda doğa ile başlayan bu merakı; bilimin doğmasını sağlamış, maddeyi oluşturan en temel parçacık araştırmalarına kadar derinleşmiştir. Günümüzde bilim; “Evrenin başlangıcı nasıl olmuştur?”, “Evrende dünyamızın da içinde bulunduğu Samanyolu Galaksisi’nden başka galaksiler var mıdır?”, “Başka gezegenlerde sürdürülebilir bir yaşam mümkün müdür?” gibi evrenle ilgili sorulara cevap aramaktadır. Dünyamız da dâhil olmak üzere, bütün gök cisimleri ile madde ve enerjinin bütününe evren denir. İnsanların evrende gerçekleşen olayları anlama, doğaya insanlığın yararına yön verebilme isteği, fizik biliminin ortaya çıkmasını sağlamıştır. Fizik; madde ve enerji arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar getirmeye çalışan bir bilim dalıdır. Fizik bilimi; evrendeki olayları sebep sonuç ilişkileriyle birbirine bağlar, maddenin temel özelliklerini inceler, temel yapı taşlarını arar, bunların etkileşimlerini araştırır ve evrendeki düzeni keşfetmeye çalışır. İlk çağlardan günümüze kadar fizikteki gelişmeler, doğadaki olayları ve evrenin işleyişini anlamamızda büyük rol oynamaktadır. Şimdi evrendeki olayların anlaşılmasında fizik biliminin rolünü daha iyi kavrayabilmek için fiziğin tarihçesine bir göz atalım.

Eski Yunancada “physis’’ doğa anlamına gelir. Bu nedenle tarihte doğayı sorgulayan filozofların bilgileri doğa felsefesi çatısı altında olgunlaşmıştır. Evreni anlamak için önce maddeyi anlamak gerekmektedir. M.Ö. 460- 370 yılları arasında yaşayan filozof Demokritos (Demokritus) da evreni anlayabilmek için önce maddeyi anlamaya çalışmış ve maddenin bölünemeyen ve “atom” adı verilen parçacıklardan oluştuğunu söylemiştir. Günümüzde de fizikteki gelişmeler sayesinde maddenin atomlardan daha küçük parçalardan oluştuğunu, atomun çekirdeğinde proton, nötron ve daha küçük parçacıklar olduğunu biliyoruz.

Fizik bilim tarihinin Archimedes (Arşimet, M.Ö. 287-212) ile başladığı kabul edilir. Archimedes, günümüzden 26 yüzyıl önce, modern bilimsel yöntem anlayışına çok yakın bir anlayışla, bugün de geçerli olan mekanik ve hidrostatik kanunlarını bulmuştur. Fizik biliminde en büyük gelişme 17. yüzyılda olmuştur. İtalyan fizikçi, matematikçi, gökbilimci ve filozof Galileo Galilei ( Galileo Galilei, 1564- 1642) mekanik ve astronomi konularında yaptığı çalışmalarla fiziğin matematiksel ve deneysel bir nitelik kazanmasında büyük rol oynamıştır. Galilei, 1609 yılında yapılmış basit bir teleskoptan ilham alarak geliştirdiği teleskopla (Resim 1.2) uzay hakkında daha önce hiç yapılmamış gözlemler yapmıştır.

Galilei’nin fizik bilim tarihinde yaptığı en önemli keşiflerinden biri doğadaki cisimlerin düşmesi ile ilgilidir. Galilei yaptığı deneylerle kendisinden 9 yüzyıl önce yaşamış olan Aristo’nun (Resim 1.3) “ağır cisimler hafif cisimlerden daha kısa sürede yere düşer” görüşünün doğru olmadığını keşfetti. Pisa Kulesi’nden çeşitli ağırlıkta cisimleri aynı anda bırakarak yere düşme sürelerinin eşit olduğunu, tüy gibi maddelerin yere geç düşmesinin yüzeylerine uygulanan hava direncinden kaynaklandığını söyledi. Ancak cisimlerin yere düşme nedenlerini açıklayamadı. Aynı zamanda Galilei, Aristo’nun Dünya merkezli evren anlayışından da şüphe duymuş ve yeni bir evren anlayışı ortaya koymuştur. Copernicus (Kopernik, 1473- 1543) ve Kepler (1571-1630)’in evren hakkındaki çalışmalarından yararlanarak evrenin Güneş merkezli olduğunu ve Dünya’nın Güneş etrafında döndüğünü öne sürmüştür. Galilei bu konudaki yayınları nedeniyle engizisyon mahkemesinde yargılanmış ve ev hapsine mahkum edilmiştir. Bütün bunlara rağmen fikirlerini duyurmayı başarmıştır (Resim 1.4). 17. yüzyılın sonunda klasik fiziğin kurucusu olarak kabul edilen Newton (Nivton), Galilei’nin mekanik alanda yaptığı çalışmalardan yararlanarak cisimlerin yere düşme nedenlerini açıkladı. 3. ünitede öğreneceğimiz Newton’ın Hareket Yasaları bu açıklamalar sonunda oluştu. Newton’ın çalışmaları sonucunda ulaştığı kütle çekim yasası sadece dünyadaki maddeler arasında değil evrendeki tüm maddeler için de geçerlidir. Newton’a göre bir elmanın ağaçtan düşmesine neden olan kuvvet, Dünya ile Ay arasındaki kuvvet ile aynıdır. Bu nedenle Newton’ın kütle çekim yasası evrensel çekim yasası olarak adlandırılmaktadır.

Newton’ın evrensel çekim yasası 18. yüzyılın sonuna kadar gezegenlerin hareketini ve doğa olaylarını başarıyla açıklamıştır. Öyle ki bazı bilim insanları fizik biliminde her şeyin keşfedildiğini, artık büyük buluşların yapılamayacağını düşünüyorlardı. Ancak 19. yüzyıla girilirken evrensel çekim yasasının bazı olayları açıklayamadığı görüldü. Özellikle ışık hızına yakın hızlardaki hareketi açıklamada Newton yasaları yetersiz kaldı. 20. yüzyılda, başta Albert Einstein (Albırt Aynştayn) olmak üzere birçok ünlü fizikçi ışık hızına yakın hızlarda hareketi tanımlayan kuramlar ortaya atarak fizik bilimine yeni bir bakış açısı getirmişlerdir. Yaptıkları çalışmaların sonucunda elde edilen verilerle günümüzde evrenin oluşumu ve yapısı ile ilgili bilgilere ulaşmak mümkün hâle gelmiştir (Resim 1.5).

Günümüzde evrenin başlangıcı ile ilgili birçok teori vardır. Bunlardan en kabul gören teori Big Bang Teorisi’dir. Big Bang Teorisi, evrenin büyük bir patlama sonrası oluştuğunu ve gittikçe genişlediğini öne sürmektedir. Bilim insanları bu teoriden yola çıkarak parçacık hızlandırıcı laboratuvarlarında parçacıkları çarpıştırarak evrende maddenin nasıl oluştuğunu belirlemeye çalışmaktadırlar. Bir doğa bilimi olan fizik bilimi yıllar içinde değişebilen ve gelişebilen bilgiler topluluğudur. Fizik bilimi ile uğraşan bilim insanlarının çalışmaları, evren ve evrendeki olaylar hakkında yeni bilgiler edinmemizi sağlamaktadır. İlk çağlarda insanların doğayı anlama çabaları ile başlayan fizik biliminde bugün, en küçük madde parçacıklarından biri olan Higgs bozonunun kütlesini belirlemek için çalışmalar yapılmaktadır.

Bir Cevap Yazın