28/4/2008 - Albert Einstein
- "Okula gitmem neden gerekiyor, babacığım?" Sert görünüşlü baba, sekiz yaşındaki oğlunu tepeden süzdü.
- "Albert, kara cahil biri olarak mı büyümek istiyorsun, yoksa?"
- "Kara cahil de ne demek?"
İyi döşenmiş geniş salonun öbür ucundan bir kahkaha yükseldi. Baba ile oğul, birlikte, büyük piyano başındaki anneye döndüler.
-
"Ah Hermancığım, bilmiyor musun, o oyunda Albert'le başa
çıkamayacağını?" "Doğrusunu istersen, ne demek istediğini
anlayamıyorum." diye kekeledi kocası.
Eski bir Macar halk şarkısını çalmayı sürdüren bayan Einstein,
-
"Haydi, haydi, bilmezlikten gelme. Bilmiyor muyum sanki, Albert'i soru
sormaktan vazgeçirmek için sorusuna soruyla yanıt vermek taktiğini!"
Ama görüyorsun ya, yürümüyor!" dedi.
Albert seğirterek annesinin yanına gitti;
tuşlar üzerinde kayan usta parmaklar ona bir anda ne sorduğunu
unutturmuştu. Piyano şarkı söylüyordu, adeta! İki tuşa sert bir vuruşla
çalmasını noktalayan anne, taburesinde döndü, oğlunu kolları arasına
aldı. Albert'in koyu gür, dalgalı saçlarının üstünden kocasına
gülümsedi: - "Görüyorsun ya, Albert'i soru sormaktan alıkoymanın bir
yolu vardır: benim müziğim!"
Baba da gülümsedi; bir şey demeğe kalmadan, oğlan annesinin kucağında dönerek,
- "Soru sormak kötü bir şey mi?" diye sordu. Bu kez gülme sırası babasındaydı:
- "İşte sana! Boşuna övünme, senin müziğinin de onu durduracağı yok."
Anne kocasını duymazlıktan gelerek, oğluna döndü:
- "Soru sormanın hiçbir kötü yanı yok, tatlım. Yeter ki, soruların karşındakini küçük düşürmeye ya da kırmaya yönelik olmasın!"
-
"Ama ben öyle bir şey yapmıyorum, anneciğim. Bilmediğim o kadar çok şey
var ki, sorarak öğrenmek istiyorum; her şeyi öğrenmek istiyorum."
Anne gururla gülümsedi; baba ise biraz duraksamalı,
-
"Peki, dediğin gibi gerçekten her şeyi öğrenmek istiyorsan yavrum,
okula neden gitmen gerektiğini nasıl sorabilirsin? Okul soruların
yanıtlandığı yer değil midir?" diye araya girdi.
- "Değildir,
babacığım!" dedi çocuk. "Yanıtlamak şöyle dursun, soru bile
sordurmuyorlar, insana. Okuldan hoşlanmıyorum. Hapishanedeymişim gibi
sanki. Öğretmenler gardiyanlardan farksız; sıralar arasında gidip gelen
gardiyanlar!"
Karı koca birbirlerine tedirgin gözlerle bakıştılar. Albert'in bu suçlamalarına ne diyebilirlerdi ki...
İşte
her şeyi sorgulayan bu çocuk, ilerde büyük bilimsel atılımların yanı
sıra özentisiz, erdemli bilge kişiliğiyle de tüm dünyanın ilgi odağı
olacaktı.
Albert Einstein, Güney Almanya'nın Ulm kentinde
dünyaya geldi. Küçük bir elektrokimya fabrikasının sahibi olan babası
başarılı bir iş adamı değildi. Annesinin dünyası müzikti; özellikle
Beethoven'in piyano parçalarını çalmak en büyük tutkusuydu. Aile Musevî
kökenliydi, ama dinsel bağnazlıktan uzak, açık görüşlü, kültürel
etkinliklerle zengin bir yaşam içindeydi. Ne var ki, çocuğun ilk
yıllardaki gelişmesi kaygı vericiydi. Özellikle konuşmadaki gecikmesi
aileyi telaşa düşürmüştü.
Albert, içine kapanıktı; çocukların
arasına katılmaktan, oyun oynamaktan hoşlanmıyordu. Okulu sıkıcı
buluyor, ezbere dayanan eğitim disiplinine katlanamıyordu.
"Gimnazyum"da geçen orta öğrenimi mutsuz ve başarısızdı. Mühendis
amcasının özel ilgisi olmasaydı, belki de öğrenimden tümüyle kopacaktı.
Amca, yeğene cebir ve geometriyi sevdirdi. Geometri özellikle Albert'i
bir tür büyülemişti.
Einstein, yıllar sonra amcasına borcunu
şöyle dile getirir: "Çocukluğumda yaşadığım iki önemli olayı unutamam.
Biri, beş yaşımda iken amcamın armağanı pusulada bulduğum gizem; diğeri
on iki yaşımda iken tanıştığım Öklit geometrisi. Gençliğinde bu
geometrinin büyüsüne girmeyen bir kimsenin ilerdi kuramsal bilimde
parlak bir atılım yapabileceği hiç beklenmemelidir!"
Einstein,
yüksek öğrenimini güç koşullara göğüs gererek Zürih Teknik
Üniversitesi'nde yapar. Mezun olduğunda iş bulmak sorunuyla karşılaşır.
Üniversitede asistanlık bir yana orta okul öğretmenliği bile bulamaz.
Sonunda bir okul arkadaşının yardımıyla Bern Patent Ofisi'nde sıradan
bir işe yerleşir; ama asıl dünyası olan bilimden kopmaz; çok geçmeden
büyüsü bugün de süren devrimsel atılımlarıyla yaratıcı dehasını
kanıtlar. 1905'te Annalen der Physik dergisinde yayımlanan üç
çalışmasının her biri, fizik tarihinde bir dönüm noktası sayılabilecek
nitelikteydi.
Bunlardan biri, şimdi "fotoelektrik etki"
dediğimiz bir olaya ilişkindi. Newton, ışığı tanecikler akımı, kimi
bilim adamları ise dalga devinimi diye nitelemişti. Aslında ışığın
davranışını açıklamada iki kuramın birbirine bir üstünlüğü yoktu;
ancak, Newton'un adı parçacık kuramına bir tür ağırlık sağlamaktaydı.
Ne
var ki, 19. yüzyılın başlarında Young'la başlayan, Fresnel ve daha
sonra Faraday ve Maxwell'in çalışmalarıyla pekişen deneyler dalga
kuramına belirgin bir üstünlük sağlamıştı. Einstein'ın fotoelektrik
çalışması bu gelişmeyi bir bakıma tersine çevirmekle kalmaz, Planck'ın
1900'de ortaya sürdüğü kuantum teorisini de çarpıcı bir biçimde
doğrular.
Daha az bilinen ikinci çalışma "Brown devinimi"
denen bir olayı açıklıyordu. 1850'lerde İngiliz botanikçisi Robert
Brown, mikroskopla polenleri incelerken, taneciklerin su içinde
gelişigüzel sıçramalarla devinim içinde olduğunu gözlemlemişti. Ancak
bu gözlem 1905'e dek açıklamasız kalır.
Einstein'ın bugün de
geçerliliğini koruyan açıklaması oldukça basittir: Son derece hafif
olan polenlerin ani kımıltıları, su moleküllerinin çarpmalarıyla
oluşuyordu. Gerçi molekül kavramı yeni değildi; ancak en güçlü
mikroskop altında bile görülemeyecek kadar küçük olan moleküllerin
varlığı ilk kez bu açıklamayla kanıtlanmış oluyordu.
Yüzyılımızın
başında Ernst Mach gibi kimi seçkin fizikçilerin bile gözlemsel kanıt
yokluğu gerekçesiyle atom teorisine uzak durdukları bilinmektedir. Öyle
ki, bu olumsuz tutum, gazların kinetik teorisinin kurucusu Boltzman'ı
intihara sürükleyecek kadar ileri gitmişti. Einstein'ın açıklaması, bu
tutuma son vermekle fiziğin içine düştüğü bir tıkanıklığı giderir.
1905'in
bilim dünyasına yeni bir ufuk açan üçüncü ve en önemli çalışması, Özel
Görecelik (Special Relativity) kuramıdır. Bu kuram, Einstein'ın genç
yaşında kendini gösteren bir merakına dayanır. Daha on dört yaşında
iken Einstein, "Bir ışık ışınına binmiş olsaydım, dünya bana nasıl
görünürdü, acaba?" diye sormuştu.
19. yüzyılın sonlarında ışığın
hızına ilişkin Michelson-Morley deneyi, bu merakı derinleştiren bir
sorun ortaya koymuştu: Ses ve başka dalga olaylarının, tersine ışık
hızının referans sistemine görecel olmayışı! Saatte 100 km hızla
ilerleyen bir lokomotifin, iki istasyon arasında düdük çaldığını
düşünelim. Sesin ön ve arka istasyonlara değişik hızlarla ulaşacağını
biliyoruz: Öndeki istasyona normal ses hızından saatte 100 km daha
fazla, arkada kalan istasyona ise saatte 100 km daha yavaş bir hızla
ulaşır. Oysa trendeki insanlar için sesin hızında bir değişiklik
yoktur; ön ve arka uçlara normal hızıyla aynı anda ulaşır. Sesin hızı
gözlemcinin hızına göreceldir.
Işığa gelince Michelson Morley
deneyleri, ışığın öyle davranmadığını göstermekteydi. Işık kaynağı ile
gözlemcinin birbirine görecel hareketlerine ne olursa olsun ışık
hızında bir değişiklik gözlemlenmemekteydi. Bu beklenmeyen bir sonuçtu;
çünkü, sesin hava aracılığıyla yayıldığı gibi, ışığın da "esir" denen
gizemli bir ortam aracılığıyla yayıldığı ve gözlemcinin hareketine
bağlı olduğu sanılıyordu. Esir gözlemlenebilir bir nesne değildi; ama
öyle bir kavram olmaksızın optik olgular nasıl açıklanabilirdi? Kaldı
ki, Maxwell'in elektromanyetik teorisi de esir türünden bir ortam
varsayımına dayanıyordu.
Einstein'ın getirdiği çözüm, deney sonuçlarını yansıtan şu iki temel ilkeyi içermektedir.
1) Doğa yasaları ivmesiz hareket eden tüm sistemler için aynıdır;
2) Işığın hızı, kaynağına göre hareket halinde olsun veya olmasın, her gözlemci için aynıdır.
Özel
Görecelik Kuramı'nın öncüllerini oluşturan bu iki temel ilke, yeterince
anlaşılmadıkça, Einstein devrimini kavramaya olanak yoktur. Kuramın
içerdiği tüm önermeler, bu öncüllerin mantıksal sonuçlarıdır. Aslında
deneysel nitelikte olan bu iki ilkenin yol açtığı kuramsal devrim, ilk
bakışta şaşırtıcı görünebilir. Ama sonuçlarına bakıldığında şaşkınlık,
yerini büyük bir hayranlığa bırakmaktadır.
Sonuçlardan biri,
bir gözlemciye bağıl olarak nesnelerin hareketleri yönünde
uzunluklarının kısaldığı, kütlelerinin arttığı öndeyişidir. Örneğin,
bir topu ışık hızına yakın (yakın, çünkü kurama göre ışık hızını
yakalamaya ve aşmaya olanak yoktur) bir hızla uzaya fırlattığımızı
varsayalım: Hareket dışındaki bir gözlemci için top bir tepsi gibi
yassılaşırken, kütlesi büyük ölçüde artar. Hızı kesildiğinde top,
önceki biçim ve kütlesine döner.
Kurama göre hızı ışık hızına
erişen bir nesnenin oylumu sıfır, kütlesi sonsuz olur. Ancak öyle
birşey düşünülemeyeceğinden, hiçbir nesnenin ışık hızıyla hareketi
beklenemez. Başka bir deyişle, kütle eyleme direnç demek olduğundan,
kütlenin sonsuzlaşması hareketin yok olması demektir.
Daha az
şaşırtıcı olmayan bir sonuç da, zamanın görecelliği. Örneğin, birbirine
tam ayarlı iki saatten birini çok hızlı bir roketle uzaya yolladığımızı
düşünelim. Bu saatin yerdeki saate göre daha yavaş çalıştığı
görülecektir. Roket saniyede yaklaşık 260,000 km hızla yol alıyorsa,
yerdeki saatin yelkovanı iki tam dönüş yaptığında roketteki saatin
yelkovanı ancak bir tam dönüş yapacaktır. Oysa rokette bulunan gözlemci
için öyle bir yavaşlama söz konusu değildir; saat normal hızıyla
çalışmaktadır. Ne var ki, bu kişi dünyaya döndüğünde kendisini
karşılayan ikiz kardeşini daha yaşlanmış bulacaktır.
Kuramdan matematiksel olarak çıkan bu sonuçlar daha sonra deneysel olarak doğrulanmıştır.
Kuramın
belki de en önemli (atom bombası nedeniyle en çok bilinen) bir sonucu
da madde ve enerji eşdeğerliliğine ilişkin denklemdir:E=mc² (Denklemde
E enerji, m kütle, c ışık hızı olarak kullanılmıştır).
Başlangıçta
bu ilişkinin önemi yeterince kavranmamıştı. Einstein'ın denklemi içeren
yazısını yayımlamakta güçlükle karşılaştığını biliyoruz. Oysa küçük bir
kütlenin büyük bir enerji demek olduğunu ortaya koyan bu denklem
yıldızların (bu arada Güneş'in) ışığı nasıl ürettiğini de
açıklamaktaydı.
Kuramın evren anlayışımız yönünden de kimi
sonuçları olmuştur. Bunlar arasında en önemlisi, hiç kuşkusuz uzay ve
zaman kavramlarını birleştiren dört boyutlu uzay zaman kavramıdır.
Özel
Görecelik kuramı düzgün doğrusal (ivmesiz) hareket eden sistemlerle
sınırlıydı. Einstein'ın 1915'te ortaya koyduğu Genel Görecelik kuramı
ise birbirine göre hızlanan veya yavaşlayan (yani ivmeli hareket eden)
sistemleri de kapsıyordu. Öyle ki, birinci kuramı, kapsamı daha geniş
ikinci kuramın özel bir hali sayabiliriz.
Özel Görecelik,
Newton'un mekanik yasalarını değiştirmişti. Genel Görecelik daha ileri
giderek "gravitasyon" kavramına yeni ve değişik bir içerik
getirmekteydi. Klasik mekanikte gravitasyon, kütlesel nesneler arasında
çekim gücü olarak algılanmıştı. Buna göre, örneğin bir gezegeni
yörüngesinde tutan şey, kütlesi daha büyük Güneş'in çekim gücüydü.
Oysa,
Genel Görecelik kuramına göre, gezegenleri yörüngelerinde tutan şey
Güneş'in çekim gücü değil, yörüngelerin yer aldığı uzay kesiminin
Güneş'in kütlesel etkisinde oluşan kavisli yapısıdır. Öyle bir uzay
yapısında, nesnelerin başka türlü hareketine fiziksel olanak yoktur.
Genel kuram, ayrıca gravitasyon ile eylemsizlik ilkesini "gravitasyon
alanı" adı altında tek kavramda birleştiriyordu.
Bu noktada
Einstein'ın, Maxwell'in "elektromanyetik alan" kavramından esinlendiği
söylenebilir. Nitekim tanınmış bilim tarihçisi I.B. Cohen'in bir anısı
bunu doğrulamaktadır: "Ölümünden iki hafta önce Einstein'ı ziyarete
gitmiştim. Sekreter beni çalışma odasına aldı. İki duvar döşemeden
tavana kitaplıktı. Bir duvar geniş penceresiyle bahçeye bakıyordu;
diğerinde iki tablo asılıydı: Elektromanyetik teorinin kurucuları
Faraday ile Maxwell'in portreleri! Genel Görecelik kuramının tüm
mantıksal yetkinliğine karşın, hemen benimsenmesi bir yana anlaşılması
bile kolay olmamıştır. Eddington'a, "kuramı yalnızca üç kişinin
anlayabildiği söyleniyor, doğru mu?" diye sorulduğunda, ünlü
astrofizikçi bir an duraklar, sonra "üçüncü kişinin kim olduğunu
düşünüyordum." der.
Bir kez, Özel kuramın tersine Genel kuram,
fizikte çözümü istenen herhangi bir soruna yönelik bir arayışın ürünü
değildi. Sonra, kuramı doğrulayan gözlemsel bir kanıt henüz ortada
yoktu; üstelik, 1915'in teknolojik olanakları kuramın deneysel
yoklanması için yeterli değildi. Kuramın öndeyilerinden yalnızca biri
yoklanmaya elveriyordu; ancak içinde bulunulan savaş koşulları bunu da
güçleştirmekteydi.
Einstein, kuramından öylesine emindi ki,
deneysel yoklamada ortaya çıkacak olumsuz herhangi bir sonucu kuramın
yanlışlığı için yeterli sayacağını bildirmekten kaçınmıyordu.
Olgusal
yoklanmaya elveren öndeyi şuydu: kuram doğruysa, Güneş'in gravitasyon
alanından geçen bir ışık ışınının, eğrilmesi gerekirdi. Bu etkiyi
gündüz aydınlığında belirlemeğe olanak olmadığı için, Güneş'in
tutulmasını beklemekten başka çare yoktu.
Astronomlar Güneş'in
1919 Mayıs'ında tutulacağını, gözlem bakımından en uygun yerin
Afrika'nın batısında Prens Adası olabileceğini bildirmişlerdi.
Eddington'un önderliğinde bir grup bilim adamının gerçekleştirdiği
gözlem ve ölçmeler öndeyiyi doğrulamaktaydı. Sonuç İngiliz Kraliyet
Bilim Akademisi tarafından açıklanır açıklanmaz bilim dünyası bir tür
büyülenir; Einstein, Newton düzeyinde bir yücelik simgesine dönüşür.
Kuram
daha sonra başka gözlemlerle de doğrulanmıştır. Bunlardan biri
açıklanmasında klasik mekaniğin yetersiz kaldığı bir olaya (Merkür
gezegeninin perihelisinin kaymasına), bir diğeri, Güneş (ve diğer
yıldız) atomlarının saçtığı ışığın frekans düşüklüğü nedeniyle spektral
çizgilerin spektrumun kırmızı ucuna doğru kayması olayına ilişkindir.
Özel
Görecelik kuramı gibi Genel Görecelik kuramının da ilk bakışta çelişik
görünen ilginç sonuçları vardır. Örneğin, kurama göre, evren büyüklük
bakımından sonlu ama sınırsızdır. Gene kuram evrenin giderek ya
büyümekte ya da küçülmekte olduğunu içermektedir (Nitekim yıldız
kümeleri üzerindeki gözlemler evrenin büyümekte olduğunu göstermiştir).
Einstein, bu kuramıyla da yetinmez; yaşamının son otuz yılını
daha da kapsamlı bir kuram oluşturma çabasıyla geçirdi. Evrende olup
bitenleri bir tek ilke altında açıklamak, insanoğlunun, kökü klasik
çağa inen değişmez bir arayışıdır. Thales tüm varlığı suya, Pythogoras
sayıya indirgeyerek açıklamaya çalışmıştı.
Modern çağda Oersted,
Faraday ve Maxwell'in elektrik ve manyetik güçleri özdeşleştirme yoluna
gittiklerini görüyoruz. Einstein'ın da ömür boyu süren düşü buna
yönelikti: Doğanın tüm güçlerini (gravitasyon, elektrik, manyetizma,
vb.) "birleşik alanlar" dediği temel bir ilkeye bağlamak. Bu düşün
gerçekleştiği söylenemez belki; ama Einstein, çağdaş fiziğin egemen
akımı dışında kalma pahasına, umudundan hiçbir zaman vazgeçmez. Evrenin
nedensel düzenliliği onda bir tür dinsel inançtı. "Seçeneğim kalmasa,
doğa yasalarına bağlı olmayan bir evren düşünebilirim belki; ama doğa
yasalarının istatistiksel olduğu görüşüne asla katılamam. Tanrı, zar
atarak iş görmez!" diyordu.
Kuantum mekaniğini yetersiz ve
geçici sayan çağımızın (belki de tüm çağların) en büyük bilim dehası,
kendi yolunda "yalnız" bir yolcuydu; çocukluğa özgü saf ve yalın
merakı, evren karşısında derin hayret ve tükenmez coşkusuyla ilerleyen
bir yolcu!
|