Yaşamış Son Büyücü!

ISAAC NEWTON

“Milyonlarcası elmanın düştüğünü gördü, ancak sadece Newton ‘Neden?’ diye sordu.” Bernard Baruch’un bu efsanevi sözü, sadece bilimde “neden” ve “nasıl” sorularını sorarak elde ettiğimiz teorilerin önemini hatırlatması açısından değil, aynı zamanda Newton’un sıra dışı dehasına işaret etmesi açısından da çok önemli bir tespit.

4 Ocak 1643’te Woolsthorpe’da doğan İngiliz matematikçi, fizikçi, astronom ve yazar olan Isaac Newton, gelmiş geçmiş en büyük bilim insanlarından birisidir. Bilimsel devrimde anahtar rol oynayan, çalışmaları ile insanlığa bilimin keşfedilmemiş gerçeklerini kazandırmıştır. Kafasına elma düşmesiyle hafızalarımıza kazınan Newton bugün endüstride ve diğer birçok alanda cisimlerin hareketlerini hesaplamamız sağlayan temel fizik kurallarını bulan kişidir. Matematikte (x + y)ⁿ   ifadesinin iki terimli teoremini bulmuştur..

Hayata yenik başladı

Newton dünyaya gelmeden aylar önce babası ölmüştü. Prematüre doğan ve sürekli hasta bir bebeklik dönemi yaşayan Isaac için uzun bir ömür biçmemişlerdi. Newton’a ikinci bir darbe de tekrar evlenen annesi tarafından gelecekti. Annesi Hannah, rahip Barnabas Smith ile evlendi ve üvey baba henüz 3 yaşında olan Newton’u istemiyordu. Bundan dolayı Newton uzun yıllar anneannesiyle beraber yaşadı. Annesini kaybettikten sonra güvensizlik hissiyle mücadele etmeye başladı.

Newton, sıkı bir dindardı. Günahlarını kaydettiği bir defter tutacak kadar koyu dindar bir kişiliğe sahipti. Trinity Koleji’nde genç bir öğrenciydi. Newton bu günahları Paskalya’dan sonraki yedinci pazar günü gerçekleştirilen eylemlere ayırırdı. Bütün kirli düşüncelerini tüm detaylarına kadar not eden Newton, annesini ve üvey babasını tehdit ettiğini dahi bu deftere yazmıştı. Bu defter Newton’un karanlık yönlerinin olduğunu gösteren önemli bir belgedir.

Çiftliğinde geçirdiği yıllar (1665-1667)

Büyük Veba Salgın yaşandığı sıralarda bütün okullar kapatıldığında henüz 21 yaşındaydı.  İki yıllık bir inziva süresinde diferansiyel ve integralin temellerini atmış, optik alanında çalışmalarını ilerletmiş, yer çekimi ve Newton Mekaniği çalışmalarını ilerletmiş ve 1667 yılında üniversiteye dönmüştür. Bu geçen süreler içerisinde kazanımları sayesinde çok değil iki yıl sonra matematik profesörü olmuştur. İnzivadaki ve sonrasında üniversitedeki toplam çalışma süreleriyle dünyayı bütünüyle değiştirecek çalışmalara imza atmıştır.

“Doğa ve doğanın yasası, karanlıkta saklıydı. Tanrı: Newton olsun dedi ve her şey aydınlandı.” -Alexandre Pope

Cambridge'e geri dönüş (1667-1696)

Newton, Cambridge tekrar açılınca okula geri döndü ve iki yıl sonra burada matematik profesörü oldu. Burada Yaklaşık 30 yıl kaldı ve bu süre içerisinde mektuplaşma yoluyla diğer bilim insanlarına ulaşarak çalışmalarına devam etti.

Newton’un hareket yasalarını ve Gravitasyon teoremini anlattığı Principia (1687) ve ışık üzerine yaptığı çalışmalarını anlatan Opticks (1704) kitapları bilim tarihinde yayımlanmış en önemli bilim kitaplarından sayılmaktadırlar. Newton bilim adamı sıfatının yanında 1662 yılında kurulmuş olan Kraliyet Akademisinin yani Royal Society’nin 1703 yılında başkanlık görevini de üstlendi ve ömrünün sonuna kadar bu görevi devam ettirdi.

1687'de yayımladığı Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Doğa...) Felsefesinin Matematiksel İlkeleri adlı kitabıyla klasik fizik mekaniğinin temelini oluşturmuş ve dünya tarihinin önemli bilimsel kitaplarından biri olarak yerini almıştır. Bu eserle birlikte kendi adıyla anılan evrensel kütle çekim yasası ve üç hareket yasasını ortaya koymuştur.  Bilim tarihindeki kilometre taşlarından biri olmuştur.

Isaac Newton'un şimdiye kadar yazılmış en önemli bilimsel eserlerden biri olan Philosophiae Naturalis Principia Mathematica kitabının bir kopyası, İngiltere’nin Swindon kentindeki Science Museum Library and Archives'da bulunuyor.

Opticks-Optik

Bilim adamları yıllardır ışığı incelemekteydiler. Fakat ilk defa Newton Işık ve rengi bir arada ele almıştı. Küçük bir delikten gelen beyaz ışığı prizmadan geçirerek renklerine ayrıştırdığı optik deneyi ile altı rengi görebilmişti. Deneyde ışığın bükülmesiyle Kırmızı, Turuncu, Sarı, Yeşil, Mavi ve Mor renkleri görmesi ile Newton renk deneyini ispatlamıştı. Bugün birçok alanda kullanılan prizmadan geçen ışığın altı ışık tayfı oluşturduğu görülmektedir.  1704'te ışık ve renkleri konu alan “The Opticks” kitabını yayınladı. Diğer kitabında olduğu gibi bu kitabının da basım dili İngilizce olmuştur ve Newton böylelikle daha çok insana ulaşma imkânı bulmuştur. Kitapta yansıma ve kırınım hesapları, beyaz ışığın tayfın renklerine ayrılması, gözün çalışma yöntemi, merceklerle görüntü oluşumu, gökkuşağının renkleri, yansıma, teleskopun yapımı gibi konular yer almaktadır.

Mekanik alanındaki katkıları

Newton'un belki de bilime sağladığı en büyük katkısı mekanik alanında olmuştur. Merkezkaç Kuvveti Yasası ile Kepler yasalarını birlikte ele alarak kütle çekim yasasını ortaya koymuştur.

Newton'un hareket yasaları, cisim üzerine etki eden kuvvetlerin ve cismin yaptığı hareketle arasındaki ilişkileri ortaya koyan üç yasadır. Bu yasalar klasik mekaniğin ana temelini oluşturmuş, fiziksel nesnelerin hareketleri ile ilgili birçok olayda kullanılmıştır.

Kütle çekimi yasası

Newton denilince ilk akla gelen ilk kütle çekimdir. Diğer buluşlarında olduğu gibi fizik tarihinde bu fikir bir devrim yaratmıştır. Newton, Güneş ve gezegenler arasında bir çekim kuvveti olması gerektiğini öngördü.  Bu tür bir kuvvet olması durumunda gezegenlerin Kepler'in tarif ettiği şekilde hareket edeceğini düşündü ve kütle çekimin matematiksel ifadesini verdi. Newton, çalışmasının üçüncü bölümünde ise, bu hareket yasalarını ve yine kendi bulduğu evrensel kütle çekim yasasını kullanarak Kepler'in gezegensel hareket yasalarının elde edilebileceğini göstermiştir.

1. Yasa: Eylemsizlik Prensibi

Eylemsiz referans sistemi adı verilen bu sistemde bulunan bir cisim üzerine bir kuvvet etki etmiyorsa cismin hızında veya hareketinde herhangi bir değişiklik olmaz. Yani Dışardan bir kuvvet uygulanmadıkça, durağan bir cisim durmaya, hareket etmekte olan cisim hareket etmeye devam eder.

“Tüm cisimler bir kuvvet etkisi tarafından durumunu değiştirmeye zorlanmadıkça düzgün doğrusal hareketini veya durağanlığını korur.”

2. Yasa: Dinamiğin Temel Prensibi

Eylemsiz bir referans sisteminde, bir parçacık üzerindeki net kuvvet onun çizgisel momentumunun zamana göre değişimi ile orantılı olduğunu ifade eder.

“Eylemsiz bir referans sisteminde, cisim üzerine etki eden F kuvvetlerinin vektörel toplamı, cismin kütlesi (m) ile cismin ivmelenmesinin (a) çarpımı kadardır.”

Momentum (mv), kütle ile hızın çarpımına eşittir. Bu yasa sıklıkla şu şekilde ifade edilir: “F=ma: Bir cisim üzerindeki net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir.”

3. Yasa: Etki-Tepki Yasası

“Her kuvvete karşılık, her zaman eşit ve ters bir tepki kuvveti vardır veya iki cismin birbirine uyguladığı kuvvetler her zaman eşit ve zıt yönelimlidirler. “

Bir cisme, herhangi bir kuvvet etki ediyorsa; cisimden kuvvete doğru eşit büyüklükte ve zıt yönde bir tepki kuvveti oluşur. Burada dikkat edilmesi gereken bu kuvvetlerin aynı doğrultu üzerinde olduğudur. Bu yasa kabaca şu cümle ile basitleştirilebilir: İki cisim arasındaki etkiye karşılık eşit büyüklükte ve zıt bir tepki vardır. Fakat cisimlerin kütleleri birbirinden farklıysa, uygulanan kuvvetler eşit olsa bile, ivmelenmeler eşit olmayacaktır. Çünkü ikinci yasaya göre ivme, kütleyle ters orantılıdır.

Denge Topları

31 Mart 1727’de Kensington, İngiltere’de vefat eden Newton’un yasaları, 200 yıldır çeşitli ölçekteki deneyler ve gözlemler ile doğrulanmıştır ve gündelik hayattaki hızlar ve ölçekler için niceliksel bir açıklama sağlamıştır.