Ünlü Bilgin Bilim Adamı Albert Einstein

Albert Einstein, Güney Almanya’nın Ulm ÅŸehrinde dünyaya geldi. Minik bir elektrokimya fabrikasının sahibi olan babası çok baÅŸarılı bir iÅŸ adamı deÄŸildi. Annesinin dünyası müzikti; bilhassa Beethoven’in piyano parçalarını çalmak en kocaman tutkusuydu. Aile Musevî kökenliydi, ama dinsel baÄŸnazlıktan uzak, açık görüşlü, kültürel etkinliklerle zengin bir hayat içindeydi. Fakat, çocuÄŸun ilk senelerdeki geliÅŸmesi endiÅŸe vericiydi. Bilhassa konuÅŸmadaki gecikmesi aileyi telaÅŸa düşürmüştü.

Albert, içerisine kapanıktı; çocukların arasına katılmaktan, oyun oynamaktan hoÅŸlanmıysilahlı güç. Okulu sıkıcı buluyor, ezbere dayanan öğrenim disiplinine katlanamıysilahlı güç. “Gimnazyum”da geçtiÄŸimiz orta öğrenimi huzursuz ve baÅŸarısızdı. Mühendis amcasının özel alakası olmasaydı, belki de öğrenimden tümüyle kopacaktı. Amca, yeÄŸene cebir ve geometriyi sevdirdi. Geometri bilhassa Albert’i bir çeÅŸit büyülemiÅŸti.

Einstein, seneler ardından amcasına borcunu ÅŸu ÅŸekilde dile getirir: “ÇocukluÄŸumda yaÅŸadığım iki mühim vakası unutamam. Biri, 5 yaşımda iken amcamın hediyesi pusulada bulduÄŸum gizem; ötekisi on iki yaşımda iken tanıştığım Öklit geometrisi. GençliÄŸinde bu geometrinin büyüsüne girmeyen bir kimsenin ilerdi kuramsal bilimde parlak bir hamle yapabileceÄŸi hiç beklenmemelidir!”
Einstein, dik öğrenimini güç ÅŸartlara göğüs gererek Zürih Teknik Ãœniversitesi’nde yapar. Mezun olduÄŸunda iÅŸ bulmak meselesiyle karşılaşır. Ãœniversitede asistanlık bir tarafa orta okul öğretmenliÄŸi dahi bulamaz. Nihayetinde bir okul arkadaşının sayesinde Bern Patent Ofisi’nde olaÄŸan bir iÅŸe yerleÅŸir; ama asıl dünyası olan bilimden kopmaz; bir sürü geçmeden büyüsü bu sabah de devam eden devrimsel atılımlarıyla yaratıcı dehasını ispat eder. 1905’te Annalen der Physik mecmuasında yayımlanan üç çalışmasının herkes, fizik tarihinde bir dönüm noktası sayılabilecek nitelikteydi.

Bunlardan biri, hemen “fotoelektrik etki” dediÄŸimiz bir olaya iliÅŸkindi. Newton, ışığı tanecikler akımı, bir takım Bilim insanları ise dalga devinimi diye nitelemiÅŸti. Esasında ışığın davranışını bildiride iki kuramın birbirine bir üstünlüğü yoktu; fakat, Newton’un adı parçacık kuramına bir çeÅŸit ağırlık saÄŸlamaktaydı.
Fakat, 19. asrın baÅŸlarında Young’la baÅŸlayan, Fresnel ve daha ardından Faraday ve Maxwell’in çalışmalarıyla pekiÅŸen deneyler dalga kuramına bariz bir üstünlük saÄŸlamıştı. Einstein’ın fotoelektrik çalışması bu geliÅŸmeyi bir bakıma tersine çevirmekle kalmaz, Planck’ın 1900’de ortaya sürdüğü kuantum teorisini de hayret verici bir ÅŸekilde doÄŸrular.
Daha az malum iki. iÅŸ “Brown devinimi” tecrübe et bir vakası açıklıysilahlı güç. 1850’lerde Ä°ngiliz botanikçisi Robert Brown, mikroskopla polenleri incelerken, taneciklerin su içerisinde geliÅŸigüzel sıçramalarla devinim içerisinde meydana geldiÄŸini gözlemlemiÅŸti. Fakat bu gözlem 1905’e kadar açıklamasız kalır.
Einstein’ın bu sabah de geçerliliÄŸini savunan izahı çok basittir: Son derece hafif olan polenlerin ani kımıltıları, su moleküllerinin çarpmalarıyla oluÅŸuysilahlı güç. Gerçi molekül kavramı yepyeni deÄŸildi; fakat en kuvvetli mikroskop altında dahi görülemeyecek civarı minik olan moleküllerin varlığı ilk defa bu izahla ispatlanmış oluysilahlı güç.
Yüzyılımızın en başında Ernst Mach benzeri bir takım elit fizikçilerin dahi gözlemsel ispat yokluÄŸu gerekçesiyle atom teorisine uzak durdukları bilinmektedir. Öyle ki, bu negatif tutum, gazların kinetik teorisinin kurucusu Boltzman’ı intihara sürükleyecek civarı ileri gitmiÅŸti. Einstein’ın izahı, bu tutuma son vermekle fiziÄŸin içerisine düştüğü bir tıkanıklığı karşılar.
1905’in bilim dünyasına yepyeni bir ufuk açan üçüncü ve en mühim çalışması, Özel Görecelik (Special Relativity) kuramıdır. Bu kuram, Einstein’ın genç yaşında kendini gösteren bir merakına dayanır. Daha on 4 yaşında iken Einstein, “Bir ışık ışınına binmiÅŸ olsaydım, hayat bana ne türlü görünürdü, acaba?” diye sormuÅŸtu.
19. asrın sonlarında ışığın hızına ilişkili olarak Michelson-Morley deneyi, bu merakı derinleştiren bir sorun ortaya koymuştu: Ses ve yabancı dalga vakalarının, tersine ışık hızının referans sistemine görecel olmayışı! Saatte 100 km hızla ilerleyen bir lokomotifin, iki istasyon içinde düdük çaldığını düşünelim. Sesin ön ve arka istasyonlara değişik hızlarla erişeceğini biliyoruz: Öndeki istasyona normal ses hızından saatte 100 km daha çok, arkada olan istasyona ise saatte 100 km daha yavaş bir hızla ulaşır. Oysa trendeki insanlar amaçlı sesin hızında bir değişiklik yoktur; ön ve arka uçlara normal hızıyla aynı zamanda ulaşır. Sesin hızı gözlemcinin hızına göreceldir.
Işığa gelince Michelson Morley deneyleri, ışığın öyle davranmadığını göstermekteydi. Işık kaynağı ile gözlemcinin birbirine görecel hareketlerine her halükarda ışık hızında bir deÄŸiÅŸiklik gözlemlenmemekteydi. Bu beklenmeyen bir sonuçtu; nedeni ise, sesin hava aracılığıyla yayıldığı benzeri, ışığın da “esir” tecrübe et gizemli bir ortam aracılığıyla yayıldığı ve gözlemcinin hareketine iliÅŸkin meydana geldiÄŸi sanılıysilahlı güç. Esir gözlemlenebilir bir nesne deÄŸildi; ama öyle bir kavram olmaksızın optik olgular ne türlü açıklanabilirdi? Kaldı ki, Maxwell’in elektromanyetik teorisi de esir benzeri bir ortam varsayımına dayanıysilahlı güç.

Einstein’ın getirdiÄŸi çözüm, deney neticelerini yansıtan ÅŸu iki temel ilkeyi içermektedir.

1.) Doğa yasaları ivmesiz hareket eden tüm sistemler amaçlı aynıdır;
2.) Işığın hızı, kaynağına göre hareket halinde olsun veya olmasın, her gözlemci amaçlı bir fark yoktur.
Özel Görecelik Teorisi’nın öncüllerini oluÅŸturan bu iki temel ilke, olması gerektiÄŸi kadar anlaşılmadıkça, Einstein devrimini kavramaya olanak yoktur. Kuramın içerdiÄŸi tüm önermeler, bu öncüllerin mantıksal sonuçlarıdır. Esasında deneysel nitelikte olan bu iki ilkenin yol açtığı kuramsal devrim, ilk bakışta ÅŸaşırtıcı görünebilir. Ama neticelerine bakıldığında ÅŸaÅŸkınlık, yerini kocaman bir hayranlığa bırakmaktadır.
Sonuçlardan biri, bir gözlemciye bağıl olarak nesnelerin hareketleri yönünde uzunluklarının kısaldığı, kütlelerinin arttığı öndeyişidir. Örneğin, bir topu ışık hızına yakın (yakın, nedeni ise kurama göre ışık hızını yakalamaya ve aşmaya olanak yoktur) bir hızla uzaya fırlattığımızı varsayalım: Hareket dışındaki bir gözlemci amaçlı top bir tepsi benzeri yassılaşırken, kütlesi kocaman ölçüde artar. Hızı kesildiğinde top, bir önceki biçim ve kütlesine döner.
Kurama göre hızı ışık hızına ulaşan bir nesnenin oylumu sıfır, kütlesi sonsuz olur. Fakat öyle bir birşey düşünülemeyeceğinden, hiçbir nesnenin ışık hızıyla hareketi beklenemez. Yabancı bir söylemle, kütle eyleme direnç demek olduğundan, kütlenin sonsuzlaşması hareketin yok olması demektir.
Daha az şaşırtıcı olmayan bir sonuç da, vaktin görecelliği. Örneğin, birbirine tam ayarlı iki saatten bir tanesini bir sürü yüksek hızda 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 fakat bir tam dönüş yapacaktır. Oysa rokette olan gözlemci amaçlı öyle bir yavaşlama söz konusu değildir; saat normal hızıyla çalışmaktadır. Fakat, bu birey dünyaya döndüğünde kendisini karşılayan ikiz kardeşini daha yaşlanmış bulacaktır.
Kuramdan matematiksel olarak çıkan bu sonuçlar daha ardından deneysel olarak doğrulanmıştır.
Kuramın belki de en mühim (atom bombası nedeniyle en bir sürü malum) bir neticesi da madde ve enerji eşdeğerliliğine ilişkili olarak denklemdir:
E=mc2(Denklemde E enerji, m kütle, c ışık hızı olarak kullanılmıştır).
BaÅŸlangıçta bu iliÅŸkinin önemi olması gerektiÄŸi kadar kavranmamıştı. Einstein’ın denklemi içermekte olan yazısını yayımlamakta zorlukla karşılaÅŸtığını biliyoruz. Oysa minik bir kütlenin kocaman bir enerji demek meydana geldiÄŸini ortaya koyan bu denklem yıldızların (ayni zamanda GüneÅŸ’in) ışığı ne türlü ürettiÄŸini de açıklamaktaydı.
Kuramın evren anlayışımız yönünden de bir takım sonuçları olmuştur. Bunlar içinde en ehemmiyetlisi, hiç kuşkusuz uzay ve zaman kavramlarını birleştiren 4 boyutlu uzay zaman kavramıdır.
Özel Görecelik teorisi düzgün doÄŸrusal (ivmesiz) hareket eden sistemlerle sınırlıydı. Einstein’ın 1915’te belirttiÄŸi Genel Görecelik teorisi ise birbirine göre hızlanan veya yavaÅŸlayan (baÅŸka bir söylemle ivmeli hareket eden) sistemleri de kapsıysilahlı güç. Öyle ki, birinci teorisi, kapsamı daha geniÅŸ iki. kuramın özel bir hali sayabiliriz.
Özel Görecelik, Newton’un mekanik yasalarını deÄŸiÅŸtirmiÅŸti. Genel Görecelik daha ileri zamanla “gravitasyon” kavramına yepyeni ve deÄŸiÅŸik bir içerik getirmekteydi. Klasik mekanikte gravitasyon, kütlesel nesneler içinde çekim gücü olarak algılanmıştı. Buna göre, örneÄŸin bir gezegeni yörüngesinde tutan birÅŸey, kütlesi daha kocaman GüneÅŸ’in çekim gücüydü.
Oysa, Genel Görecelik kuramına göre, gezegenleri yörüngelerinde tutan birÅŸey GüneÅŸ’in çekim gücü deÄŸil, yörüngelerin yer aldığı uzay kesiminin GüneÅŸ’in kütlesel etkisinde oluÅŸan kavisli yapısıdır. Öyle bir uzay yapısında, nesnelerin yabancı çeÅŸitli hareketine fizyolojik olanak yoktur. Genel kuram, bununla birlikte gravitasyon ile eylemsizlik ilkesini “gravitasyon alanı” adı altında bir kavramda birleÅŸtiriysilahlı güç.
Bu noktada Einstein’ın, Maxwell’in “elektromanyetik alan” kavramından esinlendiÄŸi söylenebilir. Nitekim bilinen bilim tarihçisi I.B. Cohen’in bir anısı bunu doÄŸrulamaktadır: “Ölümünden iki hafta daha önce Einstein’ı ziyarete gitmiÅŸtim. Sekreter beni iÅŸ odasına aldı. Ä°ki duvar döşemeden tavana kitaplıktı. Bir duvar geniÅŸ penceresiyle bahçeye bakıyordu; diÄŸerinde iki tablo asılıydı: Elektromanyetik teorinin kurucuları Faraday ile Maxwell’in portreleri!
Genel Görecelik kuramının tüm mantıksal yetkinliÄŸine karşın, bir an daha önce benimsenmesi bir tarafa anlaşılması dahi kolay olmamıştır. Eddington’a, “kuramı yalnızca üç bireyin anlayabildiÄŸi söyleniyor, doÄŸru mu?” diye sorulduÄŸunda, taninmiÅŸ astrofizikçi bir an duraklar, ardından “üçüncü bireyin kim meydana geldiÄŸini düşünüyordum.” der.
Bir defa, Özel kuramın tersine Genel kuram, fizikte çözümü istenen rastgele bir meseleye yönelik bir arayışın ürünü deÄŸildi. Ardından, teorisi doÄŸrulayan gözlemsel bir ispat daha orta yoktu; üstelik, 1915’in teknolojik imkânları kuramın deneysel yoklanması amaçlı yeteri kadar deÄŸildi. Kuramın öndeyilerinden yalnızca biri yoklanmaya elveriyordu; fakat içerisinde bulunulan savaÅŸ koÅŸulları bunu da güçleÅŸtirmekteydi.
Einstein, kuramından o kadar emindi ki, deneysel yoklamada ortaya çıkacak negatif rastgele bir neticesi kuramın yanlışlığı amaçlı yeteri kadar sayacağını bildirmekten kaçınmıysilahlı güç.
Olgusal yoklanmaya elveren öndeyi ÅŸuydu: kuram doÄŸruysa, GüneÅŸ’in gravitasyon alanından geçtiÄŸimiz bir ışık ışınının, eÄŸrilmesi gerekirdi. Bu tesiri gündüz aydınlığında belirlemeÄŸe olanak meydana gelmediÄŸi amaçlı, GüneÅŸ’in tutulmasını beklemekten yabancı çare yoktu.
Astronomlar GüneÅŸ’in 1919 Mayıs’ında tutulacağını, gözlem durumundan en uygun yerin Afrika’nın batısında Prens Adası olabileceÄŸini bildirmiÅŸlerdi. Eddington’un önderliÄŸinde bir grup bilim adamının gerçekleÅŸtirdiÄŸi gözlem ve ölçmeler öndeyiyi doÄŸrulamaktaydı. Sonuç Ä°ngiliz Kraliyet Bilim Akademisi tarafından izah edir açıklanmaz bilim dünyası bir çeÅŸit büyülenir; Einstein, Newton düzeyinde bir yücelik simgesine dönüşür.
Kuram daha ardından yabancı gözlemlerle de doğrulanmıştır. Bunlardan biri açıklanmasında klasik mekaniğin yetersiz kaldığı bir olaya (Merkür gezegeninin perihelisinin kaymasına), bir ötekisi, Güneş (ve diğer yıldız) atomlarının saçtığı ışığın frekans düşüklüğü nedeniyle spektral çizgilerin spektrumun kırmızı ucuna doğru kayması olayına ilişkindir.
Özel Görecelik teorisi benzeri Genel Görecelik kuramının da ilk bakışta çelişik görünen ilginç sonuçları vardır. Örneğin, kurama göre, evren büyüklük durumundan sonlu ama sınırsızdır. Gene kuram aşamanın zamanla ya büyümekte ya da küçülmekte meydana geldiğini içermektedir (Nitekim yıldız kümeleri üzerindeki gözlemler aşamanın büyümekte meydana geldiğini göstermiştir).

Einstein, bu teorisiyle da yetinmez; hayatının son otuz yılını hepten kapsamlı bir kuram oluşturma çabasıyla geçirdi. Evrende olup bitenleri bir bir ilke altında izah etmek, insanerkek çocuğunun, kökü klasik çağa inen değişmez bir arayışıdır. Thales tüm varlığı suya, Pythogoras sayıya indirgeyerek izah etmeye çalışmıştı.
Modern çaÄŸda Oersted, Faraday ve Maxwell’in elektrik ve manyetik güçleri özdeÅŸleÅŸtirme yoluna gittiklerini görüyoruz. Einstein’ın da yaÅŸam boyu devam eden düşü buna yönelikti: DoÄŸanın tüm güçlerini (gravitasyon, elektrik, manyetizma, vb.) “birleÅŸik alanlar” dediÄŸi temel bir ilkeye baÄŸlantı kurmak. Bu düşün gerçekleÅŸtiÄŸi söylenemez belki; ama Einstein, çaÄŸdaÅŸ fiziÄŸin egemen akımı dışında kalma pahasına, umudundan hiçbir zaman vazgeçmez. AÅŸamanın nedensel düzenliliÄŸi onda bir çeÅŸit dinsel inançtı. “SeçeneÄŸim kalmasa, doÄŸa yasalarına iliÅŸkin olmayan bir evren düşünebilirim belki; ama doÄŸa yasalarının istatistiksel meydana geldiÄŸi görüşüne hiçbir zaman katılamam. Tanrı, zar atarak iÅŸ görmez!” diysilahlı güç.
Kuantum mekaniÄŸini yetersiz ve belli bir süre sayan çağımızın (belki de tüm çaÄŸların) en kocaman bilim dehası, kendi yolunda “yalnız” bir yolcuydu; çocukluÄŸa özgü saf ve yalın merakı, evren karşısında derin hayret ve tükenmez coÅŸkusuyla ilerleyen bir yolcu!
diÄŸeri on iki yaşındayken tanıştığım Öklit geometrisi. GençliÄŸinde bu geometrinin büyüsüne kapılmayan bir kimsenin, ileride kuramsal bilimde parlak bir hamle yapabileceÄŸi hiç beklenmemelidir!” sözleri ile açıklamıştır.