Albert Einstein vs. Isaac Newton

Yüzyılın dehası Albert Einstein ve üç önceki yüzyılın dehası Isaac Newton... Birisi, Genel Görelilik Kuramı sayesinde evrene bakışımızı değiştiren, büyük keşifler yapmamızı sağlayan ve kendisinden önceki fizik anlayışını yerle bir eden bir bilim insanı; diğeri ise cahilliğin ve büyücülüğün hakim olduğu bir dünyada -ki kendisi de dindar bir insandır- doğduğu halde, klasik fiziğin kurucusu olabilmeyi ve bugün ürettiğimiz tüm mühendislik harikalarının temelini atabilmeyi başarmış bir deha.

Peki, Einstein ve Newton kavga etseler ne olur? Bu programda, Einstein zamanı geriye çevirip Newton'ı daha bebekken kundaklayabilir mi (bebek kundaklamak nedir yahu) ya da Newton kütle çekimi dalgalarını kullanarak, Einstein'ın yutmaya çalıştığı elmayı yemek borusuna dizip onu öldürebilir mi, bunları öğreneceğiz.

Kısaca Sir Isaac Newton'ın Hayatı

Bilim ve matematik tarihinin en önemli isimlerinden birisi olan Isaac Newton, 25 Aralık 1642’de İngiltere’de doğdu. Çocukluk dönemleri boyunca oyun oynamamış, zamanını yel değirmeni ve araba modelleri yaparak ve üvey babasının kütüphanesindeki kitapları okuyarak geçirmiştir.

Üniversite eğitimi için Cambridge Trinity College’a gitti. Maddi olarak zor durumda olduğundan çeşitli işlerde çalışarak okulunu devam ettirebildi. Okulda öğretilen Aristo’ya ilgi duymayıp, Descartes, Galileo ve Kepler gibi düşünürlerin izini takip etti. Üstelik kendi evinde yaptığı bilimsel çalışmalar ile yıllar sonra bilimi ve dünyayı tamamen değiştirdi.

Newton tarihin en iyi matematikçilerinden birisidir. Üstelik matematiğin doğa bilimlerinde başarıyla uygulanabileceğini gösteren ve matematik ile fiziği birleştiren kişi Newton’dur. Newton’un ‘Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri’ kitabı, klasik mekaniğin, fiziğin temel teorisini oluşturur. Newton’un klasik fiziği sayesinde bugün yararlandığımız bütün teknolojiyi inşa ettik.

Kısaca Albert Einstein'ın Hayatı

20. yüzyılın dehası olarak kabul edilen ve başta astronomi bilimi olmak üzere birçok bilim dalının önünü açan Albert Einstein, 14 Mart 1879’da Almanya’nın Ulm kentinde doğdu. Kız kardeşinin anlattığına göre, küçükken yapbozlar ve bulmacalarla zaman geçirmeyi seven Einstein, sanıldığının aksine hiçbir zaman kötü bir öğrenci olmadı. Özellikle doğa ve matematik bilimlerinde oldukça iyi notlar alıyordu.

Mezun olduktan sonra iki yılını öğretmenlik işi bulmak için harcadıysa da bir süre Bern’deki bir patent ofisinde asistan müfettiş olarak iş buldu. O zamanlar bir taraftan patent ofisindeki işlerini yaparken diğer taraftan da çeşitli araştırmalar yapıyor ve makaleler yazıyordu. Halen enstitüde memurluk yaparken, 1905 yılında, ışığın ‘fotonlardan’ oluşan paketçikler olduğunu açıkladığı bir makale kaleme aldı.

Bundan iki sene sonra, ‘İzafiyet Teorisi’ni yayınladı. Bu teoriyi oluştururken küçük bir düşünce deneyi yapmıştı: Bern’deki bir saat kulesinin önünden otobüse binen Einstein, ‘Acaba otobüste arkaya doğru bakarak ışık hızında gitsek ne olur?’ sorusunu sordu. Bu durumda, saat kulesinin üzerindeki akrep ve yelkovan duruyor gözükecekti. Buradan yola çıkarak boşlukta ne kadar hızlı ilerlersek zamanın o kadar yavaş ilerleyeceği sonucuna ulaştı.

Newton'ın Evrene Bakışı

Newton denilince, akla ilk olarak başına elma düşünce kütle çekimini keşfeden bilim insanı gelir ancak bu doğru değildir; Newton elmayı sadece bir metafor olarak kullandı ve cisimlerin yere doğru hareketi, onun dünya üzerindeki hareketlerin nedenini sorgulamasını sağladı. Bizim için ağaçtan düşen bir elma Newton’un gözünde F= G*(m*M)/r üzeri 2 olarak canlandı. Bu, çok basit, çok zarif ve oldukça yüzeysel bir denklemdir: İki cismin kütlelerinin çarpımı ile bir G sabitinin çarpımının, kütleler arası mesafenin karesine bölünmesiyle iki cisim arasındaki çekim kuvvetinin hesaplanmasını sağlar. Bu denklem günlük yaşamda karşılaştığımız sıradan şeyleri açıklamaya yetse bile evrendeki işleyişi açıklamaktan uzaktır. Zaten asırlar sonra Einstein’ın Görelilik İlkesi, bu açıklamayı ortadan kaldırmıştır.

Einstein'ın Evrene Bakışı

Bilimi sorgulamaya ‘zaman’ olgusuyla başlayan Albert Einstein’a göre; zaman, mekân ve hareket gözlemciye göre değişir. İşte bu, Newton’un ‘zaman, evrenin her yerinde aynı işler’ tezini çürütüyordu. Einstein aynı zamanda, ışığın hızının gözlemciler için aynı olduğunu ve evrendeki hiçbir şeyin ışıktan hızlı hareket edemeyeceğini de söyledi.

Einstein’ın bulguları, o güne dek doğru bilinen yanlışları göstermiş ve evrenin dinamiklerini daha iyi anlamamızı sağlamıştı. Elbette Albert Einstein burada durmayacaktı. 1905 yılında yayınladığı ve daha sonra bazı düzeltmeler yaparak değiştirdiği ‘Özel Görelilik Teorisi’ne ivmelenmeyi dahil etmek için 10 yıl uğraştı ve 1915’te ‘Genel Görelilik Kuramı’nı yayımladı.

Newton'ın Kütle Çekimi Açıklamaları

Newton, kütle çekimi ve cisimlerin hareketi ile ilgili yaptığı açıklamalarda uzayı ‘boş’ ‘mutlak’ ve ‘sabit’ gibi kavramlarla tanımlamıştı. Yani Newton’a göre uzay denilen yer sabit ve hareketsizdi. Aynı şekilde Newton, zamanı ve uzayı birbirinden ayrı olgular olarak ele almıştı ve zamanın, uzayın her yanında ‘aynı’ olduğu sonucuna varıyordu. Bugün, bu düşüncenin doğru olmadığını, uzayın 3 değil; 4 boyutlu olduğunu ve 4. boyutu ise zamanın oluşturduğunu biliyoruz. Aynı şekilde, zamanın ‘göreli’ olduğunu; yani uzaydaki birçok farklı noktada zamanın birbirinden farklı şekilde akabileceğini biliyoruz.

Bugün, aynı zamanda, Newton’un kütle çekimine dair yaptığı açıklamaların da benzer hatalar içerdiğini biliyoruz. Newton’a göre kütle çekimi, kütleli iki cismin birbirlerine uyguladıkları doğrusal (vektöre) bir kuvvettir. Ancak asırlar sonra Einstein, bunun böyle olmadığını, kütle çekiminin bükülen uzay-zaman dokusunun bir sonucu olduğuna işaret etmiştir. Bu nedenle uzaydaki cisimler doğrudan birbirleri üzerine ‘düşmek’ yerine; birbirlerini yörüngesel bir düzlemde çekerler. Böylelikle uzunca süreler içinde yörüngede kalabilirler; aksi halde bu oldukça zor olurdu!

Einstein'ın Kütle Çekimi Açıklamaları

Öncesinde, Newton’un yaptığı açıklamalar kütle çekimini vektörel bir kuvvet olarak alıyordu. Yani çekim kuvveti cisimlerin kendi içlerinden kaynaklı olmalıydı ve ayrıca belirli bir uzaklığa kadar etki edebilirdi. Einstein ise kütle çekimini uzay-zaman dokusunun bükülmesi olarak açıkladı. Tıpkı gergin bir kumaşın üzerine bırakılan ağır bir güllenin, kumaşın yüzeyini içe doğru bükmesi gibi kütleli cisimler de uzay-zaman dokusunu büküyorlardı. Peki ya bu gergin kumaşın üzerine küçük bir gülle daha bırakırsanız ne olur? Elbette büyük kütleli cisme doğru ivmelenerek ve daireler çizerek yaklaşır. İşte bu, uzaydaki kütle çekiminin ve yörüngelerin oluşumunun basit bir tarifiydi!

Konuyu daha iyi tariflemek için şu örneği de verebiliriz: Dünya üzerindeki tüm uydular aslında serbest düşme hareketi yapmaktadırlar. Ancak kütle çekimi Newton’un söylediği gibi çizgisel tek bir kuvvet olmadığı; uzay-zamanın büküldüğü yörüngesel bir düzlemde gerçekleştiği için ‘serbest düşme’ gezegenin yörüngesinde çok uzun süreler boyunca gerçekleşir.

Einstein’a göre uzay ve zaman iç içe örülüydü ve Newton’un söylediklerinin aksine zaman, evrenin her yerinde sabit akıyor olamazdı. Yani uzayın dokusu zamanı ve zaman ise uzayı etkiliyordu. Bu durumda, büyük kütleli cisimler ile ışık hızına yakın hareket eden cisimler zamanı etkileyebilirdi. Her iki durumda da zamanın akışı yavaşlamalıydı! Daha sonradan yapılan gözlem ve deneylerle de Einstein’ın ortaya attığı bu teori defalarca kez kanıtlandı ve bizi evreni anlamaya daha fazla yaklaştırdı.

Her ne kadar, Isaac Newton 17. yy'nin büyük bir kaşifi, dehası ve bilim insanı kabul edilse de, evrene ve zamana ilişkin bulgularının geçersiz olduğu ve bizi daha ileriye taşıyamayacağı anlaşılmıştır. Einstein ise gerek evrenin dokusunu açıklama biçimiyle gerekse zaman olgusunu ele alışıyla bizleri kendisine hayran bırakmış, bilimsel gelişmelerin ve uzay çalışmalarının önünü açmıştır.

Sonuç: Bilim yığılarak değil; birikerek ilerler. Yüzyıllar önce Newton tarafından ortaya atılan formüller sayesinde bugünkü teknolojiyi (otomobil, uçak, uzay gemisi vb.) üretebildik; ancak Klasik Fizik ile çok daha ileriye gidemedik. Einstein geldi ve bize evrenin dokusunu, kara delikleri, kütle çekimini ve ışık hızını öğretti. Artık çok daha ileri gidebiliyoruz. Fakat belki bir gün, bir başkası gelecek ve Einstein'ın ön gördüğü pek çok şeyin yerine yenisini koyacak. Ve biz, ilerlemeye devam edeceğiz.

Yaşasın bilimsel düşünce!