Ünlü Bilgin Bilim Adamı Albert Einstein

Albert Einstein, Güney Almanya’nın Ulm şehrinde dünyaya geldi. Minik bir elektrokimya fabrikasının sahibi olan babası çok başarılı bir iş adamı değildi. Annesinin dünyası müzikti; bilhassa Beethoven’in piyano parçalarını çalmak en kocaman tutkusuydu. Aile Musevî kökenliydi, ama dinsel bağnazlıktan uzak, açık görüşlü, kültürel etkinliklerle zengin bir hayat içindeydi. Fakat, çocuğun ilk senelerdeki gelişmesi endişe vericiydi. Bilhassa konuşmadaki gecikmesi aileyi telaşa düşürmüştü.

Albert, içerisine kapanıktı; çocukların arasına katılmaktan, oyun oynamaktan hoşlanmıysilahlı güç. Okulu sıkıcı buluyor, ezbere dayanan öğrenim disiplinine katlanamıysilahlı güç. “Gimnazyum”da geçtiğimiz orta öğrenimi huzursuz ve başarısızdı. Mühendis amcasının özel alakası olmasaydı, belki de öğrenimden tümüyle kopacaktı. Amca, yeğene cebir ve geometriyi sevdirdi. Geometri bilhassa Albert’i bir çeşit büyülemişti.

Einstein, seneler ardından amcasına borcunu şu şekilde dile getirir: “Çocukluğumda yaşadığım iki mühim vakası unutamam. Biri, 5 yaşımda iken amcamın hediyesi pusulada bulduğum gizem; ötekisi on iki yaşımda iken tanıştığım Öklit geometrisi. Gençliğinde bu geometrinin büyüsüne girmeyen bir kimsenin ilerdi kuramsal bilimde parlak bir hamle yapabileceği hiç beklenmemelidir!”
Einstein, dik öğrenimini güç şartlara göğüs gererek Zürih Teknik Üniversitesi’nde yapar. Mezun olduğunda iş bulmak meselesiyle karşılaşır. Üniversitede asistanlık bir tarafa orta okul öğretmenliği dahi bulamaz. Nihayetinde bir okul arkadaşının sayesinde Bern Patent Ofisi’nde olağan bir işe yerleşir; 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” dediğimiz bir olaya ilişkindi. Newton, ışığı tanecikler akımı, bir takım Bilim insanları ise dalga devinimi diye nitelemişti. Esasında ışığın davranışını bildiride iki kuramın birbirine bir üstünlüğü yoktu; fakat, Newton’un adı parçacık kuramına bir çeşit ağırlık sağlamaktaydı.
Fakat, 19. asrın başlarında Young’la başlayan, Fresnel ve daha ardından Faraday ve Maxwell’in çalışmalarıyla pekişen deneyler dalga kuramına bariz bir üstünlük sağlamıştı. Einstein’ın fotoelektrik çalışması bu gelişmeyi bir bakıma tersine çevirmekle kalmaz, Planck’ın 1900’de ortaya sürdüğü kuantum teorisini de hayret verici bir şekilde doğrular.
Daha az malum iki. iş “Brown devinimi” tecrübe et bir vakası açıklıysilahlı güç. 1850’lerde İngiliz botanikçisi Robert Brown, mikroskopla polenleri incelerken, taneciklerin su içerisinde gelişigüzel sıçramalarla devinim içerisinde meydana geldiğini gözlemlemişti. Fakat bu gözlem 1905’e kadar açıklamasız kalır.
Einstein’ın bu sabah de geçerliliğini savunan izahı çok basittir: Son derece hafif olan polenlerin ani kımıltıları, su moleküllerinin çarpmalarıyla oluşuysilahlı güç. Gerçi molekül kavramı yepyeni değildi; 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 yokluğu gerekçesiyle atom teorisine uzak durdukları bilinmektedir. Öyle ki, bu negatif tutum, gazların kinetik teorisinin kurucusu Boltzman’ı intihara sürükleyecek civarı ileri gitmişti. Einstein’ın izahı, bu tutuma son vermekle fiziğin 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 binmiş olsaydım, hayat bana ne türlü görünürdü, acaba?” diye sormuştu.
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 değişiklik 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 ilişkin meydana geldiği sanılıysilahlı güç. Esir gözlemlenebilir bir nesne değildi; 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 getirdiği çözüm, deney neticelerini yansıtan şu 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 oluşturan bu iki temel ilke, olması gerektiği kadar anlaşılmadıkça, Einstein devrimini kavramaya olanak yoktur. Kuramın içerdiği tüm önermeler, bu öncüllerin mantıksal sonuçlarıdır. Esasında deneysel nitelikte olan bu iki ilkenin yol açtığı kuramsal devrim, ilk bakışta şaşırtıcı görünebilir. Ama neticelerine bakıldığında şaşkınlık, 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).
Başlangıçta bu ilişkinin önemi olması gerektiği kadar kavranmamıştı. Einstein’ın denklemi içermekte olan yazısını yayımlamakta zorlukla karşılaştığını biliyoruz. Oysa minik bir kütlenin kocaman bir enerji demek meydana geldiğini ortaya koyan bu denklem yıldızların (ayni zamanda Güneş’in) ışığı ne türlü ürettiğini 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 doğrusal (ivmesiz) hareket eden sistemlerle sınırlıydı. Einstein’ın 1915’te belirttiği Genel Görecelik teorisi ise birbirine göre hızlanan veya yavaşlayan (başka bir söylemle ivmeli hareket eden) sistemleri de kapsıysilahlı güç. Öyle ki, birinci teorisi, kapsamı daha geniş iki. kuramın özel bir hali sayabiliriz.
Özel Görecelik, Newton’un mekanik yasalarını değiştirmişti. Genel Görecelik daha ileri zamanla “gravitasyon” kavramına yepyeni ve değişik bir içerik getirmekteydi. Klasik mekanikte gravitasyon, kütlesel nesneler içinde çekim gücü olarak algılanmıştı. Buna göre, örneğin bir gezegeni yörüngesinde tutan birşey, kütlesi daha kocaman Güneş’in çekim gücüydü.
Oysa, Genel Görecelik kuramına göre, gezegenleri yörüngelerinde tutan birşey Güneş’in çekim gücü değil, yörüngelerin yer aldığı uzay kesiminin Güneş’in kütlesel etkisinde oluşan kavisli yapısıdır. Öyle bir uzay yapısında, nesnelerin yabancı çeşitli hareketine fizyolojik olanak yoktur. Genel kuram, bununla birlikte gravitasyon ile eylemsizlik ilkesini “gravitasyon alanı” adı altında bir kavramda birleştiriysilahlı güç.
Bu noktada Einstein’ın, Maxwell’in “elektromanyetik alan” kavramından esinlendiği söylenebilir. Nitekim bilinen bilim tarihçisi I.B. Cohen’in bir anısı bunu doğrulamaktadır: “Ölümünden iki hafta daha önce Einstein’ı ziyarete gitmiştim. Sekreter beni iş 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, bir an daha önce benimsenmesi bir tarafa anlaşılması dahi kolay olmamıştır. Eddington’a, “kuramı yalnızca üç bireyin anlayabildiği söyleniyor, doğru mu?” diye sorulduğunda, taninmiş astrofizikçi bir an duraklar, ardından “üçüncü bireyin kim meydana geldiğini düşünüyordum.” der.
Bir defa, Özel kuramın tersine Genel kuram, fizikte çözümü istenen rastgele bir meseleye yönelik bir arayışın ürünü değildi. Ardından, teorisi doğrulayan gözlemsel bir ispat daha orta yoktu; üstelik, 1915’in teknolojik imkânları kuramın deneysel yoklanması amaçlı yeteri kadar değildi. Kuramın öndeyilerinden yalnızca biri yoklanmaya elveriyordu; fakat içerisinde bulunulan savaş koşulları bunu da güçleştirmekteydi.
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 şuydu: kuram doğruysa, Güneş’in gravitasyon alanından geçtiğimiz bir ışık ışınının, eğrilmesi gerekirdi. Bu tesiri gündüz aydınlığında belirlemeğe olanak meydana gelmediği amaçlı, Güneş’in tutulmasını beklemekten yabancı çare yoktu.
Astronomlar Güneş’in 1919 Mayıs’ında tutulacağını, gözlem durumundan 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 izah edir açıklanmaz bilim dünyası bir çeşit 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 çağda Oersted, Faraday ve Maxwell’in elektrik ve manyetik güçleri özdeşleştirme yoluna gittiklerini görüyoruz. Einstein’ın da yaşam boyu devam eden düşü buna yönelikti: Doğanın tüm güçlerini (gravitasyon, elektrik, manyetizma, vb.) “birleşik alanlar” dediği temel bir ilkeye bağlantı kurmak. Bu düşün gerçekleştiği söylenemez belki; ama Einstein, çağdaş fiziğin egemen akımı dışında kalma pahasına, umudundan hiçbir zaman vazgeçmez. Aşamanın nedensel düzenliliği onda bir çeşit dinsel inançtı. “Seçeneğim kalmasa, doğa yasalarına ilişkin olmayan bir evren düşünebilirim belki; ama doğa yasalarının istatistiksel meydana geldiği görüşüne hiçbir zaman katılamam. Tanrı, zar atarak iş görmez!” diysilahlı güç.
Kuantum mekaniğini yetersiz ve belli bir süre sayan çağımızın (belki de tüm çağların) en kocaman bilim dehası, kendi yolunda “yalnız” bir yolcuydu; çocukluğa özgü saf ve yalın merakı, evren karşısında derin hayret ve tükenmez coşkusuyla ilerleyen bir yolcu!
diğeri on iki yaşındayken tanıştığım Öklit geometrisi. Gençliğinde bu geometrinin büyüsüne kapılmayan bir kimsenin, ileride kuramsal bilimde parlak bir hamle yapabileceği hiç beklenmemelidir!” sözleri ile açıklamıştır.