Stephen William Hawking (8 Ocak 1942, Oxford), İngiliz fizikçi ve evrenbilimci , astronom , teorisyen ve yazar.
Hawking sekiz yaşındayken, Kuzey Londra'dan 20 mil uzaktaki St Albans'a gitti. 11 yaşında St Albans okuluna kayıt oldu. Buradan mezun olduktan sonra babasının eski okulu Oxford Üniversitesi kolejine devam etti.
Babasının tıpla ilgilenmesini istemesine karşın, o matematiği seviyordu. Fakat okulun matematik bölümü mevcut değildi. Bu yüzden onun yerine fizik öğrenimi görmeye başladı. Üç yıl sonra doğa bilimlerinde birinci sınıf onur madalyasıyla ödüllendirildi.
Hawking daha sonra Kozmoloji (Evrenbilim) üzerine çalışmak üzere Cambridge'e gitti. O zamanlar Oxford'da evren bilimi üzerine çalışma yoktu. Cambridge'de danışman olarak Fred Hoyle'u istemesine karşın Dennis Sciama atanmıştı. Doktorasını aldıktan sonra ilk önce araştırma asistanı, daha sonra Gonville and Caius College'de profesör asistanı oldu. 1973'de Gökbilim Enstitüsünden ayrıldıktan sonra Hawking Uygulamalı matematik ve Kuramsal fizik bölümüne geçti. 1979'dan sonra matematik bölümünde Lucasian matematik profesörü oldu. Bu profesörlük 1663 yılında üniversite parlemento üyesi olan Henry Lucas tarafından kurulmuştu. İlk olarak Isaac Barrow sonra 1669'da Isaac Newton'a verilmişti.
Hawking, evrenin temel prensipleri üzerine çalıştı. Roger Penrose ile birlikte Einstein'ın Uzay ve Zamanı kapsayan Genel Görelilik Kuramının, Big Bang'le başlayıp karadeliklerle sonlandığını gösterdi. Bu sonuç Kuantum mekaniği ile Genel Görelilik Kuramı'nın birleştirilmesi gerektiğini ortaya koyuyordu. Bu yirminci yüzyılın ikinci yarısının en büyük buluşlarından biriydi. Bu birleşmenin bir sonucuda karadeliklerin aslında tamamen kara olmadığını, fakat radyasyon yayıp buharlaştıklarını ve görünmez olduklarını ortaya koyuyordu. Diğer bir sonuç da evrenin bir sonu ve sınırı olmadığıydı. Bu da evrenin başlangıcının tamamen bilimsel kurallar çercevesinde meydana geldiği anlamına geliyordu.
Stephen Hawking 1960'ların başında 21 yaşındayken tedavisi olmayan Amyotrofik lateral skleroz (ALS) hastalığına yakalandı. Motor nöronların zamanla yüzde seksenini öldürerek sinir sistemini felç eden; ancak beynin zihinsel faaliyetlerine dokunmayan bu hastalık, Hawking'i tekerlekli sandalyede yaşamaya mahkûm etti. Ünlü bilim adamı, 1985 yılından bu yana sesini de yitirmiş olduğu için, koltuğuna yerleştirilmiş, yazıları sese dönüştürebilen bilgisayarı sayesinde insanlarla iletişim kurabiliyor. Kuantum fiziği ve kara deliklerle ilgili iddialarıyla, bugün yaşayan bilim adamları arasında dünyada en çok tanınan isimdir. Kitapları, 40 dile çevrildi; evrenle ilgili çılgın teorik bilgilerini popüler hale getirmek için gereken maddi bağımsızlığı sağlayacak ve Cambridge Üniversitesi'ndeki uygulamalı matematik ve teorik fizik laboratuvarını geliştirecek kadar da sattı. Hawking, hastalığıyla gizemli bir kişilik oluşturmaktadır. Son kitabı “Ceviz Kabuğundaki Evren”de, dünyanın büyük bir felaket ile karşı karşıya kalabileceğini belirterek uzayda insan kolonileri kurulmasını gündeme getirmişti. Bir fenomen haline gelen ve milyonlarca satan “Zamanın Kısa Tarihi: Büyük Patlamadan Karadeliklere” kitabı, Hawking'e asıl şöhreti getirmişti. İlk kitabının yayımlanmasından bu yana gerçekleşen önemli buluşların ardındaki sırrı açığa çıkaran “Ceviz Kabuğundaki Evren”, “Zamanın Kısa Tarihi”nin bir devamı sayılabilir. Yeni kitabıyla yazar, bizleri çoğu kez gerçeklerin kurmacadan daha şaşırtıcı olduğu teorik fiziğin en üst noktalarına çıkarıyor ve evrenin temel ilkelerine dair anlaşılır yorumlarda bulunuyor. Görelilik kuramından zaman yolculuğuna, süper kütle çekiminden süpersimetriye, kuantum teorisinden M-Kuramı’na ve bütünsel beyin algılanımına kadar evrenin bilinen en kışkırtıcı sırlarına kapı aralayan kitap, Einstein’in “Genel Görelelik Kuramı” ile Richard Feynman'ın çoklu geçmiş düşüncesini birleştirerek evrende olup bitenleri tanımlayabilecek eksiksiz ve tek bir teori geliştirmeye çalışıyor. Okur, kitabı bir bilimsel eser olarak algılayabileceği gibi, rahatlıkla bir bilim–kurgu romanı gibi de değerlendirebilir. Hawking'in “karmaşık önermeleri günlük yaşamdan çekip aldığı analojilerle resmetme becerisi” buna imkân tanımaktadır. 2012'de 'Büyük Tasarım' adlı kitabını da çıkartmıştır. Kitaplarında genellikle bir Yaradan'ın varlığını inkar eden Stephen Hawking, her Şeyin Teorisi( Birleştirilmiş Alan Kuramı)’ne ulaşıldığı zaman, kainat’ın yaratım sürecinde, ‘ Tanrı’ kavramına ihtiyaç olmadığını da net bir dille ifade etmiştir.
Stephen Hawking, Einstein’dan bu yana dünyaya gelen en parlak teorik fizikçi olarak kabul edilmektedir. 12 onur derecesi almıştır. 1982'de CBE ile ödüllendirilmiş, bundan başka birçok madalya ve ödül almıştır. Royal Society'nin ve National Academy of Sciences (Amerikan Ulusal Bilimler Akademisi (N.A.S.)) üyesidir.
Stephen Hawking yazdığı çocuk kitaplarıyla birlikte çocukları etkileyip onları evrenbilime yanaştırmıştır. Yazdığı kitaplar çocukların hayal dünyasını da genişletmiştir.
Albert Einstein (14 Mart 1879 - 18 Nisan 1955), Yahudi asıllı Alman teorik fizikçi.
Alman İmparatorluğu'nun Ulm kentinde dünyaya gelen Einstein, yaşamının ilk yıllarını Münih'te geçirdi. Lise eğitimini ve yüksek eğitimini İsviçre'de tamamladı fakat bir üniversitede iş bulmada yaşadığı zorluklar nedeniyle bir patent ofisinde müfettiş olarak çalışmaya başladı. 1905 yılı Einstein için bir mucize yıl oldu ve o dönemde kuramları hemen benimsenmemiş olsa da ileride fizikte devrim yaratacak olan dört makale yayınladı. 1914 yılında Max Planck'ın kişisel ricası ile Almanya'ya geri döndü. 1921 yılında fotoelektrik etki üzerine çalışmaları nedeniyle Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. Nazi Partisi'nin iktidara yükselişi nedeniyle 1933'te Almanya'yı terk etti ve Amerika Birleşik Devletleri'ne yerleşti. Ömrünün geri kalanını geçirdiği Princeton'da hayatını kaybetmiştir.
Albert Einstein, özel görelilik ve genel görelilik kuramları ile iki yüzyıldır Newton mekaniğinin hakim olduğu uzay anlayışında bir devrim yaratmıştır. Sadece matematik hesaplamalar ve denklemler ile oluşturduğu kuramları sonradan deneysel olarak defalarca doğrulanmıştır. E = mc2 denklemi ile formüle ettiği kütle-enerji eşdeğerliği yıldızların nasıl enerji oluşturduğuna açıklama getirmiş ve nükleer teknolojinin önünü açmıştır. Fotoelektrik etki ve Brown hareketine getirdiği matematiksel açıklamalar, modern fiziğe diğer katkıları arasındadır. Ömrünün büyük bir kısmını bütün kuramları birleştiren bir birleşik alan kuramı yaratmaya çalışarak geçirmiş ama bu çabaları sonuçsuz kalmıştır. Einstein kuantum mekaniğinin bazı sonuçlarına, özellikle belirsizlik ilkesine oldukça şüpheci yaklaşmış fakat bu yaklaşımlar ileride geniş kabul görmüştür.
Einstein, Nazilerin nükleer bomba geliştirmesi endişesiyle ABD başkanı Roosevelt'e bir mektup göndermiş, ABD'nin nükleer çalışmalara başlamasını tavsiye etmiştir. Holokost sonrası Yahudilerin kendi ülkelerine sahip olması gerektiği fikrini savunmuş, İsrail'in kuruluşuna destek vermiştir. Çeşitli söyleşilerinde Yahudilik dinine ve diğer kutsal kitaplara inanmadığını belirtmiş, sosyalizme sempati duyan bir makale yayınlamıştır. Bertrand Russell ile birlikte nükleer silahlara karşı bir manifesto da yayınlamıştır.
Einstein, hayatı boyunca 300’den fazla bilimsel makale yayınlamıştır, ayrıca 150’den fazla bilim dışı çalışmaları da olmuştur. Başarıları ve eserleri nedeniyle Einstein sözcüğü, “dahi” ile eş anlamlı olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Çocukluğu ve eğitimi
Albert Einstein 14 Mart 1879’da Almanya’nın Ulm kasabasında dünyaya geldi. 1880 yazında ailesi Münih’e taşındı. Münih’te babası Hermann Einstein ve amcası Jakob bir elektrik şirketi kurdular. Annesi Pauline Einstein yetenekli bir piyanistti. Albert iki buçuk yaşındayken kız kardeşi Maja dünyaya geldi. Okula başlamadan önce konuşma zorlukları yaşıyordu, annesi ve babası kaygılanarak onu doktora götürmüşlerdi.
Dört beş yaşlarında hasta bir şekilde yataktayken babası neşelendirmek için manyetik bir pusula vermişti. Pusula ibresinin hareketini o yaşta oldukça gizemli bulmuştu ve kendisinde büyük bir merak uyandırmıştı.
Hermann ve Pauline Einstein Yahudi kökenli bir çiftti fakat dindar değillerdi. Dini vecibelerden daha çok çocuklarının eğitimini düşünüyorlardı. Einstein beş yaşına geldiğinde onu evlerinin yakınlarında daha iyi eğitim verdiğini düşündükleri bir Katolik Hristiyan ilkokuluna yazdırdılar. Einstein okula başladıktan sonra okuldaki sıkı disiplinden ve ezberci anlayıştan rahatsız olmaya başlamıştı. Ama okul ile hoşnutsuzluğuna rağmen yüksek notlar alıyordu. Birinci sınıfı atlamıştı ve çoğu dönemde sınıfında birinci olmuştu.
Einstein’ın annesi Pauline çocuklarının erken yaşta müzik ile tanışmalarını istiyordu. Pauline Albert’ı keman derslerine, kız kardeşi Maja’yı ise piyano derslerine göndermişti. Albert keman derslerine altı yaşında başladı ve on dört yaşına kadar devam etti. Mozart’ın sonatlarını çok beğendi ve onları çalabilmek için tekniğini geliştirmek istedi. Sonunda iyi bir amatör kemancı olmuştu ve Mozart, Beethoven sonatları çalmaktan hoşlanıyordu.
Einstein dokuz buçuk yaşındayken Katolik ilkokulundan ayrıldı ve Luitpold Gymnasium’da eğitim görmeye başladı. Gymnasium Antik Yunanca ve Latince’ye büyük önem veriyordu. Müfredatta ayrıca modern diller, coğrafya, edebiyat ve matematik de bulunuyordu. Einstein Latince ve matematikteki keskin mantığı seviyor ve bu derslerde en yüksek notları alıyordu. Gymnasium ilkokuldan çok daha sıkı bir disipline sahipti. Einstein burada otoriter öğretmenler ile sürekli çatışıyordu ve öğretmenleri Einstein’ın bağımsız, isyankar kişiliğinden hiç hoşlanmıyordu.
Einstein’ın ailesi, eski bir Yahudi geleneği olarak yoksul bir öğrenciyi evlerinde yemeğe davet ediyordu. Max Talmud isminde yoksul bir Yahudi üniversite öğrencisi her hafta bir akşam yemeğine katılıyordu. Talmud’un ziyaretleri Einstein on yaşındayken başlamıştı ve beş yıl boyunca sürmüştü. Einstein kendisinden büyük bir üniversite öğrencisi ile konuşmaktan hoşlanıyordu ve Talmud kısa sürede Einstein’ın sıradan bir çocuk olmadığını fark etmişti. Birlikte bilim, matematik ve felsefe konuşuyorlardı. Einstein on üç yaşındayken, Talmud Immanuel Kant’ın “Saf Aklın Eleştirisi” kitabını getirdi. Einsten o yaşta kitabı anlamakta hiç zorlanmamış ve okulunda sürekli Kant hakkında konuşmaya başlamıştı.
Talmud, Einstein’a sürekli çeşitli popüler bilim kitapları getiriyordu ve Einstein hepsini büyük bir heves ile inceliyordu. Bir keresinde Talmud, Öklid’in Elemanlar kitabını getirdi. Einstein kitaptaki problemler üzerinde çalışmaya başladı. Yaz bitmeden önce Einstein sadece bütün problemleri çözmek ile kalmamış, ayrıca teoremlere alternatif ispatlar da bulmuştu.
Einstein on bir yaşındayken Yahudi geleneği olarak evde din dersleri almaya başlamıştı. Einstein bu dönemde büyük bir dini şevk duymaya başladı ve bütün dini vecibeleri yerine getirerek dindar olmayan ailesine örnek olmak istiyordu. Şabat günü dinleniyordu, sadece Yahudiler için helal olan gıdaları yiyordu, kendi başına dini şarkılar yazmıştı. Ama Einstein’ın dini şevki uzun sürmedi. Bir yıl içerisinde okuduğu bilim kitaplarının kutsal kitaplar ile çeliştiğini gördü. Sonrasında her çeşit otoriteden kuşku duymaya başladı ve şüpheci bir tavır geliştirdi.
1891 yazında mühendis amcası Jakob kendisine bir cebir kitabı getirmişti. Einstein o yaz cebir kitabını çalışmaya karar verdi ve amcasından çözmek için problemler istedi. Einstein en zor ve karmaşık problemleri bile çözebiliyordu. O yaz, Einstein Pisagor teoreminin tekrar bir ispatını yaptı. Cebir ve geometriden sonra Einstein kalkülüse yöneldi. On altı yaşına geldiğinde kendi başına diferansiyel ve integral hesaplamaları ile analitik geometriyi öğrenmişti.
1894’te Einstein’ın babası ve amcasının şirketi 14 yılın ardından iflas etti. İki aile birlikte İtalya’ya gitmek ve şanslarını orada denemek istediler. Ailesi Albert’ın Münih’te kalıp okulunu Gymnasium’da bitirmesine karar verdi. Bu sırada Einstein on beş yaşındaydı ve liseyi bitirmesine daha üç yıl vardı. Münih’te tek başına altı ay geçirdikten sonra Einstein bunalıma girdi ve gerginleşmeye başladı. Aile doktorunu ikna ederek sinir sorunları nedeniyle kendisinin ailesinin yanında bulunması gerektiğini belirten bir rapor aldı. Einstein ailesine haber vermeden Gymnasium’dan ayrıldı ve İtalya’daki ailesinin yanına geldi.
İsviçre'deki eğitimi
Einstein, İtalya’ya geldiğinde teknik olarak bir lise terk olsa da, eğitimini yarıda bırakma niyeti yoktu. Ailesine Zürih, İsviçre’deki Federal Politeknik Okulu’na girmek için tek başına ders çalışacağına söz verdi. Politeknik kabul için bir lise diploması istemiyordu. Einstein’ın tek yapması gereken kabul sınavlarını geçmekti. Einstein için İtalya’da yaşam oldukça rahattı. Ders çalışmayı İtalya’yı gezmek ile birleştirdi, pek çok müze ve sanat galerisi gezdi.
Einstein, Almanya’nın militarizminden ve sıkı disiplininden hiç hoşlanmıyordu, zorunlu askerlik yapmak da istemiyordu. Babasına Almanya vatandaşlığından çıkmak istediğini ve İsviçre vatandaşı olmak istediğini söyledi. Babası biraz tereddüt ile onayladı ve gerekli kağıtları imzaladı. 28 Ocak 1896’da Einstein kendisini Almanya vatandaşlığından çıkaran resmi kağıtları aldı ama 1901 yılına kadar İsviçre vatandaşlığını almadı. Beş yıl boyunca Einstein vatansızdı.
Einstein, 1895 Ekiminde Zürih’e gitti ve Politeknik’te kabul sınavına girdi. Sınava girmek için on sekiz yaş üstü olmak gerekiyordu ve on altı yaşında girebilmesi için özel bir izin almıştı. Einstein babasının tavsiyesine uyarak mühendislik bölümüne başvurdu. Kabul sınavında matematik ve fizikte çok üstün dereceler aldı ama diğer bölümlerde başarısız olmuştu. Politeknik’in yöneticisi Einstein’ın potansiyelini görmüştü ve onun bir İsviçre lisesinde diploma alıp tekrar başvurmasını tavsiye etti. Einstein’ın ailesi Politeknik’in önerisini kabul ederek Einstein’ı İsviçre’nin Aarau bölgesinde bir liseye gönderdiler. Bu yıllar belki de Einstein’ın gençliğinin en güzel yıllarıydı. Zürih’ten 30 km uzaklıktaki bir köyde bulunan lise Einstein için idealdi. Saygı duyulan, açık fikirli bir öğretmen olan Jost Winteler tarafından yönetiliyordu. Okulda rahat bir ortam vardı ve öğrencilerin bağımsız düşünmesi teşvik ediliyordu. Bu yaklaşım Einstein’ın kişiliğine uyuyordu. 1896’da Aarau okulunda yüksek notlar ile final sınavlarını geçti.
Einstein mezun oldu ve gerekli yaştan altı ay küçük olmasına rağmen Politeknik’e kabul edildi. Einstein ile birlikte yaklaşık bin yeni öğrenci o sene Politeknik’te eğitime başlamıştı. Çoğu öğrenci mühendislik okullarına katılmıştı ama Einstein fiziği tercih etti. Fizik departmanı büyük ve modern bir binadaydı ve çok iyi ekipmana sahipti. Fakülte dünya standartlarındaydı. Adolf Hurwitz ve Hermann Minkowski gibi ünlü matematikçiler, Einstein’ın profesörleri arasındaydı. Einstein’ın o dönemdeki yaşamı tipik bir Avrupalı üniversite öğrencisi hayatıydı. Kafeler ve barlarda uzun saatler harcıyordu. Kahve içerek arkadaşları ile bilim ve felsefe tartışıyordu. Hangi derslere odaklanması gerektiği konusunda seçiciydi. Eğer konuyu ya da profesörü beğenmiyorsa o derslere girmiyordu. Politeknik’te öğrenciler dört sene boyunca sadece iki dönem sonunda sınavlara giriyordu. Bunlar dışında not kaygısı ya da yoklama kaygıları yoktu. Einstein aldığı dersler ile hiçbir alakası olmayan, sadece ilgi duyduğu kitapları çalışıyordu. Politeknik’te profesörlerin her biri araştırmacıydı ve ders kitapları yerine kendi araştırmalarını izliyorlardı. Ders notu hiç tutmayan Einstein, hayat boyu arkadaşı kalacak olan Marcel Grossman’in titizlik ile tuttuğu ders notları ile sınavları başarılı ile geçebilmişti.
Einstein Politeknik’te ileride eşi olacak olan Sırp kökenli Mileva Maric ile tanıştı. 1896’da bir dönem eczacılık okuduktan sonra fizik bölümüne geçmişti. Einstein’ın ilk senesinde sınıf arkadaşıydılar ve bu dönemde ikisi arasında romantik bir ilişki başlamıştı. Üniversitedeki son senelerinde evlenmeye karar verdiler. Einstein ve Mileva çoğu zaman birlikte fizik çalışıyorlardı, kitaplar inceliyor ve tartışıyorlardı. Mileva Maric'in Einstein'ın ilerideki makalelerine katkıları olduğu iddia edilmiş olsa da bu iddialara yönelik kanıt bulunamamıştır.
Üçüncü senesinde Einstein, Profesör Heinrich Weber’in elektroteknik laboratuvarı dersini aldı. Derste sadece zorunlu deneyleri değil, kendi tasarladığı deneyleri de yapıyordu. Sadece laboratuvarda kendi çalışmalarını yapmak için başka bazı derslere girmediği oluyordu. Einstein Weber’in fiziğe giriş derslerini beğeniyordu ama daha ileri fizik konularındaki derslerini yetersiz bulmuştu. Weber Maxwell’in elektromanyetik kuramı hakkında hiç konuşmuyordu. Einstein bu dönemde saygısız ve ukala olmaya başlamıştı. Einstein bu tavrının cezasını mezuniyet sonrası çekecekti. Weber Einstein’ın üniversitede akademik bir pozisyona yerleşmesine engel olmuştu. Weber’in elektrik ve manyetizm derslerinden hayal kırıklığına uğrayan Einstein, bu konuları kendi başına çalışmaya karar verdi. Elektromanyetizm konusunda pek çok kitap edindi ve bunları kendi başına çalıştı. Bu dönemde Einstein ayrıca o dönemde oldukça yaygın olan esir fikri hakkında şüpheci bir şekilde düşünüyordu.
1900 yılında Einstein üniversiteden fizik diploması ile mezun oldu. Üniversitede bir asistanlık pozisyonu bulmak istiyordu, böylece doktorası için araştırma yapabilecekti. Fakat üniversite yıllarında pek çok profesörünü isyankar tavırları ile kızdırmıştı. Profesörleri ayrıca Einstein’ın derslere girmemiş olmasından, kendi istediği konuları çalışmasından hoşlanmamıştı. Profesörler tavsiye mektuplarını yazdıktan sonra Einstein Politeknik’te bir pozisyon bulamadı. Başka üniversitelerde, kendi araştırma makalelerini göndererek pozisyonlar aradı ama hiç olumlu cevap alamadı. 18 ay boyunca bir sürü denemeden sonra üniversite pozisyonları aramayı bıraktı ve Marcel Grossman'ın yardımı ile Bern, İsviçre’de bir patent ofisinde iş buldu.
Mezun olduktan sonra Einstein iki yılını sıkıntılı bir şekilde bir öğretmenlik işi bulmak için harcadı. Eski bir sınıf arkadaşının babası kendisine Bern’de bir patent ofisinde, asistan müfettiş olarak iş buldu. Elektromanyetik cihazlar için patent başvurularını inceledi.
Patent ofisinde işinin büyük kısmı elektrik sinyallerinin aktarımı ve elektriksel-mekanik zaman eşgüdümü ile ilgili sorular hakkındaydı. İki teknik soru hakkında yaptığı düşünce deneyleri, Einstein’ın ışığın doğası ile zaman uzay ve zamanın ilişkisi hakkında radikal sonuçlara varmasını sağlamıştır.
Bern’de tanıştığı birkaç arkadaşı ile, ismini mizahi bir şekilde “The Olympia Academy” koydukları küçük bir tartışma grubu oluşturmuş, bilim ve felsefe hakkında tartışmak için düzenli olarak buluşuyorlardı. Okudukları arasında Henri Poincare, Ernst Mach ve David Hume vardı, bu isimler kendisinin bilimsel ve filozofik bakış açısını oldukça etkilemişlerdir.
1909'da patent ofisindeki işinden ayrılmış ve Zürih Üniversitesi'nde kuramsal fizik profesörü olmuştur.
Akademik kariyeri
1908’de artık oldukça tanınmış, büyük bir bilim adamı olarak tanınıyordu ve Bern Üniversitesinde öğretmen olarak atanmıştı. Sonraki sene patent ofisindeki işinden ve öğretmenlikten ayrıldı ve Zürih Üniversitesinde fizik doçentliğine başladı. 1911 yılında Prag’da Karl-Ferdinand Üniversitesinde profesörlük ünvanı aldı. 1914 yılında Almanya’ya döndü, Kaiser Willhelm Fizik Enstitüsü'nde yönetici, Berlin Humboldt Üniversitesinde profesör oldu. Bu işlerindeki sözleşmelerinde öğretmenlik görevlerini oldukça azaltan maddeler vardı. Prusya Bilim Akademisinin bir üyesi olmuştur. 1916 yılında Einstein Deutsche Physikalische Gesellschaft (Alman Fizik Derneği)'ın başkanı olmuştur.(1916-1918)
1911 yılında, yeni genel görelilik kuramına göre, başka bir yıldızın ışığının güneş tarafından kırılacağını hesaplamıştır. Bu tahmini sonradan Arthur Eddington’un 1919’daki güneş tutulması gözleminde doğrulanmıştır. Bu olayın uluslar arası basında haberleşmesi, Einstein’ı dünyaca ünlü yapmıştır.
1921 yılında Einstein Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülmüştür. O dönemde görelilik hala tartışmalı görüldüğü için, ödül fotoelektrik etkisini açıklaması nedeniyle verilmiştir. 1925 yılında da Royal Society tarafından Copley Medal almıştır.
Amerikan vatandaşlığı ve Princeton
Nisan 1933’te Amerikan üniversitelerini ziyaret ederken, Alman hükümetinin Yahudileri üniversitelerde öğretmenlik dahil bütün resmi konumlardan men ettiğini öğrendi. Bir ay sonra Naziler kitap yakma kampanyalarına başladı ve Einstein’ın eserleri de yakılanlar arasındaydı. Einstein bu gezisinde Almanya'ya bir daha geri dönmeyeceğini söyledi.
Mart 1933’te Avrupa’ya döndüğünde birkaç ay Belçika’da kaldı, sonrasında geçiçi olarak İngiltere’ye geçti. Aynı yıl ABD’ye göç etmeye karar verdi. Princeton, New Jersey’de, Institute for Advanced Study’de görev aldı ve 1955’te ölümüne kadar burada kaldı. Burada kendisi bir birleşik alan kuramı geliştirmeye ve kuantum fiziğinin kabul edilmiş yorumlarını çürütmeye çalıştı. Bu iki girişimi de başarısız oldu.
Manhattan Projesi
1939 yılında, fizikçi Leo Szilard dahil bir grup Macar bilim adamı Nazilerin atom bombası araştırmaları konusunda Washington’u uyardı. Grupun uyarısı ciddiye alınmadı. 1939 yazında, Avrupa’da İkinci Dünya Savaşı başlamadan birkaç ay önce, Einstein prestijini kullanarak Leo Szilard ile birlikte, başkan Roosevelt’e, Nazi Almanya’sının atom bombası tehlikesine karşı uyarı mektubu gönderdi. Aynı mektupta Amerikan hükümetinin uranyum araştırmaları ve zincir reaksiyonları ile ilgili araştırma yapması tavsiye ediliyordu. Einstein ve diğer mülteci arkadaşları “Alman bilim adamlarının atom bombası yarışını kazanabileceği ve Hitlerin bu silahı kullanmak için oldukça istekli olacağı” konusunda uyarıyordu.
Albert Einstein, 1947
Mektubun ABD hükümetinin savaş öncesi nükleer silahlar hakkında yoğun araştırma yapmasının önemli bir tetikleyicisi olduğu düşünülmektedir. Başkan Roosevelt, Hitlerin önce atom bombasına sahip olması riskini üstlenemezdi. Einstein’ın mektubu ve buluşmaları sonucu ABD bombayı geliştirme yarışına girdi. Savaş sırasında ABD bombayı geliştirebilen tek ülke oldu.
1954 yılında, ölümünden bir yıl önce, bu konuda arkadaşı Linus Pauling’e şunları söylemiştir. “Hayatımda tek bir büyük hata yaptım. Başkan Roosevelt’e atom bombası tavsiyesini yapmak. Ama yine de bir nedeni vardı. Almanların daha önce yapması tehlikesi”.
Ölümü ve beyninin çalınması
18 Nisan 1955’te, Albert Einstein iç kanama geçirdi. İsrail’in kuruluşunun yedinci yıl dönümü nedeniyle bir televizyon konuşmasının taslağını hazırlıyordu ama bitiremeden hayatını kaybetti. Einstein ameliyatı şu sözlerle reddetti, “İstediğim zaman gitmek istiyorum. Hayatı yapay bir şekilde uzatmak tatsız. Ben payımı kullandım, şimdi gitme zamanı ve bunu zarif bir şekilde yapmak istiyorum”. 76 yaşında, Princeton Hastanesi’nde gece saat 01.55'te yaşamını yitirdi.
Otopsisi sırasında Princeton Hastanesi patolojisti Thomas Stoltz Harvey o gece nöbetteydi ve Einstein'ın ölüm nedenini belirlemesi gerekiyordu. Beyni kafatasından çıkardıktan sonra kendi kendine "Bu dünyamız hakkında herşeyi değiştiren beyindir" demiştir. Einstein öldükten sonra vücudunun putlaştırılarak tapılmasını istemiyordu. Fikirlerine ve bilime olan katkısına odaklanması gerektiğine inanıyordu. Bunun için ailesi tarafından öldükten sonra yakılması fikri ortaya atıldı. Harvey bedeni yakılması için hazırladı. Beyni ise kendi sefer tasına koydu ve evine götürdü. Böylece Einstein'ın beyni çalınmış oldu.
Beyni çalınan Einstein'ın ailesi şoktaydı. Hükumet yetkileri ve Harvey'in meslektaşları ise çileden çıkmıştı. Herkes beynin iade edilmesini istiyordu ancak Harvey bunu kabul etmedi. Bu nedenle de işinden oldu. Ancak Harvey beyni bilimsel araştırmalarda kullanılacağına yemin edince, ailesi bu isteğinden vazgeçti. Daha sonra Einstein’ın kalıntıları ailesi tarafından yaktırıldı ve külleri bilinmeyen bir yere serpildi. Beyni ise Harvey tarafından 1985 yılına kadar hayatının anlamı oldu ve bu yılda beynin bir kısmını o yıllarda beyinle uğraşan bir uzmana gönderdi. Gönderdiği uzman tarafından bulunanlar ise basında bir sansasyona neden oldu. Çalışmalar Einstein'ın beyninde bulunan ve beyin nöronlarını besleyen glial hücrelere odaklanmıştı. Einstein'ın beyninde normal bir insana nazaran daha fazla glial hücre bulunuyordu. Fakat bu konuda bilim adamları farklı fikirler ortaya attılar.
Einstein'ın beyni 53 yıl sonunda çalındığı Princeton Hastanesi’ne geri döndü. Harvey bundan 3 yıl sonra hayatını yitirdi.
Bilimsel çalışmaları
Özel görelilik kuramı
Ana madde: Özel görelilik kuramı
19. yüzyılın sonlarında Michelson-Morley deneyi, ses ve başka dalga olaylarının tersine, ışık hızının referans sistemine göreceli olmadığını göstermişti. O dönemde sesin hava aracılığıyla yayıldığı gibi ışığın da esir denen gizemli bir ortamda yayıldığı düşünülüyordu.
Einstein, ışık hızının sabit olduğunu ve ışığın yayılması için esir ortamının gerek olmadığını ve mekan zaman ve hareketin izafi olaylar olduğunu düşündü. Çalışmalarının sonucuna varırken iki ilkeyi varsaydı: görelilik ilkesi sabit hızla hareket eden bütün gözlemciler için geçerlidir ve ışığın hızı bütün gözlemciler için c'dir. Einstein'ın kuramı ile sabit hızla hareket eden iki gözlemcinin matematik hesap ile aynı olayın gözlemcilere göre yer ve zamanı belirlenebiliyor. Bu kuram, Newton'un her yerde aynı işleyen, herkes için aynı "mutlak zaman" fikrini yıkıyordu. E=mc² düşüncesinin kökeni bu kuramdır.
Genel görelilik kuramı
Ana madde: Genel görelilik kuramı
Özel görelilik kuramı düzgün, doğrusal ve ivmesiz hareket eden sistemlerle sınırlıydı. Genel görelilik kuramı ise birbirine göre ivmeli hareket eden sistemleri de kapsıyordu. Birinci kuram, kapsamı daha geniş olan ikinci kuramın özel bir hali sayılabilir.
Genel görelilik, gravitasyon kavramına yeni bir bakış açısı getirdi. Klasik mekanikte gravitasyon, kütlesel nesneler arasında çekim gücü olarak algılanıyordu. Örneğin dünyayı yörüngede tutan, kütlesi daha büyük Güneş'in çekim gücüydü. Genel görelilik kuramına göre ise gezegenleri yörüngelerinde tutan, yörüngenin yer aldığı uzay kesiminin Güneş'in kütlesel etkisinde kavisli bir yapı oluşturmasıdır.Genel kuram ayrıca gravitasyon ile eylemsizlik ilkesini "gravitasyon alanı" adı altında birleştirdi.
Kütle-enerji eşitliği
Ana madde: Kütle-enerji eşitliği
Walk of Ideas, Almanya
Albert Einstein, enerjinin ışık hızının karesiyle maddenin kütlesinin çarpımına eşit olduğunu bularak kendisine kadar süregelen bir yargıyı yıkarak bilim dünyasında yeni bir çığır açmıştır. Ondan öncesinde kütle ile enerji arasında bir bağlantı kurulmamıştır ve ayrı olgular oldukları varsayılmıştır. 19.yüzyılda kimyagerlerin hassas aygıtları olmadığı için kimsenin dönüşüm sonrası kütle kaybından haberleri yoktu. Basit tepkimeler sonrası oluşan kütle kaybı fark edilememişti. Einstein ise bütün bilinenleri yıkarak çağdaş bilimin temel taşlarını atmıştır. Ona göre her şey enerjidir, yani maddeler de çok yoğun enerjilerdir. Kimyasal reaksiyonlar sonrası küçük de olsa kütlenin bir kısmı enerjiye dönüşmektedir. Bu durumu açıklamak için eşitliğin az farklı formülasyonu E=mc² ilk defa Albert Einstein tarafından 1905'de ünlü makalelerinde yayımlanmıştır. Aynı yıl önermiş olduğu özel görelilik kuramının bir sonucu olarak türetmiştir.
Fotoelektrik etki
Ana maddeler: Foton ve Fotoelektrik etki
Einstein öncesinde ışık, kimi bilim adamları tarafından tanecikler akımı, kimileri tarafından da dalga devinimi olarak nitelendirilmişti. 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 tersine çevirmiş, hem de Planck’ın 1900’de ortaya sürdüğü kuantum teorisini de çarpıcı bir biçimde doğrulamıştır.
Üzerine ışık düşen bazı maddeler elektron salıyorlardı. Parlak ışıklar daha fazla elektron salıyor fakat enerjileri artmıyordu. Sarı ve kırmızı ışıklar pek az elektron salıyorlardı. Klasik fizik bu durumu dalga kuramı ile açıklayamıyordu. Einstein bu soruna Planck kuramını uyguladı. Sonradan foton adı verilen belirli enerjili bir kuanta, maddenin atomu tarafından soğrulmakta, böylece belirli enerjide bir elektron atomdan alınmaktadır.
Einstein bu çalışması nedeniyle 1921 yılında Fizik Nobel Ödülünü kazanmıştır.
Brown hareketi ve istatistiksel fizik
Ana maddeler: Brown hareketi ve İstatistiksel fizik
1850’lerde İngiliz botanikçisi Robert Brown, mikroskoplarla polenleri incelerken, taneciklerin su içinde rastgele sıçramalarla devinim içinde olduğunu gözlemledi; fakat bu gözlem 1905’e dek açıklamasız kaldı. Molekül kavramı yeni değildi; ancak en güçlü mikroskop altında bile görülemeyecek kadar küçük olan moleküllerin varlığı, ilk kez bu açıklamayla kanıtlanmış oldu.
Brown'a göre asıltının içinde bulunduğu su, Maxwell ve Boltzman kinetik kuramı çerçevesinde hareket eden moleküllerden oluşuyorsa asıltı parçacıklar gözlendiği gibi titreşirler. Su içindeki bütün cisimler her yönden ve sürekli olarak moleküllerle itilirler.
Einstein hareket ile molekül büyüklüğü arasındaki matematik ilişkiyi saptamış ve böylece molekül ve atomların büyüklüğünü hesaplamak mümkün olmuştu. Bu açıklamadan üç yıl sonra Perrin, Brown hareketi üzerinde deneyler yaparak Einstein’ın hesaplarını doğruladı.
Bose-Einstein istatistiği
Ana madde: Bose-Einstein yoğunlaşması
Einstein ve Hintli fizikçi Nath Bose, 1925'te yoğun bir gaz kütlesinin mutlak sıfır sıcaklığına düşürüldüğünde, atomlar kendi özelliklerini kaybedecek, bir bütün halinde dev bir tek atoma dönüşecekleri sonucuna vardılar. Bose’un fotonlar için kullandığı metotları ayırt edilemez parçacıklar için genelleştiren Einstein, yaptığı çalışmalarda etkileşmeyen parçacıklardan oluşan bozon gazının tek bir kuantum durumuna yoğuşabileceğini göstermiştir.
Kuantum fiziği ve belirsizlik ilkesi
Ana madde: Kuantum mekaniği
1930 yılında belirlenemezlik ilkesinin zaman ve enerjinin aynı anda ve doğru olarak saptanamayacağı anlamına geldiğini fakat bunun bir deney ile geçersizliğinin gösterilebileceğini açıklıyordu. Bunu dinleyen Bohr, uykusuz bir geceden sonra Einstein’ın düşünüşündeki hataları bularak “belirlenemezlik ilkesinin” yaygın olarak kabulünü sağlıyordu.
Niels Bohr ile tartışmaları
Fotoelektrik olayını açıklayan Einstein kuantum kuramının gelişimine büyük katkıda bulunmuştu ama kuramın geliştiği yönden hiç memnun değildi. Heisenberg’in belirlenemezlik ilkesini kabul etmiyor, tanrı zar atmaz diyordu. Niels Bohr da kuantum kuramının gelişmesinde önemli rol oynamış fizikçilerden birisiydi ve Einstein'ın bu fikirlerine katılmıyordu. Einstein ve Bohr arasında birbirine saygılı bir biçimde, dostça bir tartışma sürdü. Einstein çeşitli düşünce deneyleri ile kuantum kuramının belirlenemezlik ilkesini çürütmeye çalışıyordu fakat Bohr bu eleştirilere tutarlı cevaplar vererek Einstein'ı ve dünyayı ikna ediyordu. Einstein sonradan belirsizlik ilkesini çürütmeye çalışmaktan vazgeçmiş ve kuantum mekaniğinin fiziksel gerçekliği anlatmakta yetersizliği fikrini savunmaya başlamıştır.
1927 yılında Solvay Konferansında Einstein ile Bohr arasında geçen o sıcak tartışmaların özünde temel kuram ve yasalar bulma saplantısı, yani son bilgi saplantısı yatıyordu. Bu çaba mutlak olanı bulma çabasıydı.
Kozmoloji
Einstein evrenin sabit olduğunu düşünüyordu ve parametreler arasındaki çelişkiyi çözmek için kuramına kozmolojik sabit eklemişti. Einstein sonradan belirsizlik ilkesini çürütmeye çalışmaktan vazgeçmiş ve kuantum mekaniğinin fiziksel gerçekliği anlatmakta yetersizliği fikrini savunmaya başlamıştır. Sonrasında evrenin sürekli genişlediği anlaşılınca Einstein bu sabiti "en büyük hatam" olarak nitelemiş ve denklemlerinden çıkarmıştır.
Birleşik alan kuramı
Einstein, Princeton'da fizik çalışmalarını sürdürürken, genel göreliliği elektromanyetik kuramına bağlayan bir birleşik alan kuramı üzerinde çalışmış ama başarılı olamamıştır....
Niels Henrik David Bohr (7 Ekim 1885, Kopenhag - 18 Kasım 1962, Kopenhag), Danimarkalı ünlü fizikçi.
Kuantum kuramının atom yapısının belirlenmesinde ilk kez kendi adıyla anılan atom modelini oluşturdu. Kuantum fiziğinin gelişmesinde 50 yıla yakın bir süre öncü rol oynadı. Ayrıca atom çekirdeğinin "sıvı damlacığı modeli"ni geliştirdi.
Söylentiye göre, Danimarka halkının övünç duyduğu dört şey vardır: Gemi endüstrisi, süt ürünleri, peri masalları yazarı ve fizik bilgini Niels Bohr. Bohr, bilgin kişiliği ve insancıl davranışlarıyla, büyük hayaller peşinde koşan gençlere örnek ve esin kaynağı olan bir öncüydü. O, ne Rutherford gibi dış görünümüyle ürkütücü ne de Einstein gibi "arabaya tek başına koşulan at" idi.
Daha önce Rutherford'un olağanüstü yeteneğini farketmiş olan Thomson, nedense Danimarkalı gence sıradan biri gözüyle bakıyordu. Tartışmalı bir toplantıda Bohr'un ileri sürdüğü bir çözümü irdelemeden yanlış diye geri çevirir, daha sonra aynı çözümü kendisi dile getirir. Bu olayı içine sindiremeyen Bohr yeni arayışlar içine girer.
Bu sırada bilim dünyasının parlayan yıldızı Rutherford'tur. Katıldığı bir konferansında Rutherford'un coşkusuyla büyülenen Bohr, Cavendish'i bırakır, Manchester'de onun ekibine katılır. Rutherford deneyciydi, Bohr ise kuramsal araştırmaya yönelikti. Ama iki bilimadamı arasındaki ilişki ömür boyu süren bir dostluğa dönüştü. Öyle ki, Bohr biricik oğluna hocanın adını (Ernest') verdi. Oysa, bursunun tükenmesi nedeniyle Manchester'de yalnızca altı ay kalabilmiştir.
Bohr oluşturduğu atomun kuantum kuramını yayımlamadan önce Rutherford'un incelemesine sunmuştu. Rutherford her şeyde basitliği arayan titiz bir kişiydi. Bohr'un yazısı karmaşık, uzun ve gereksiz yinelemelerle doluydu. Rutherford düzeltilmesini gerekli gördüğü noktalara değindi.
Bohr ve Einstein (1925)
Bohr'un kuramı 1913'te İngiltere'de yayımlanır. Ne var ki, bilimadamlarının bir bölümünün tepkisi olumsuzdur. Onlara göre ortaya konan, bir kuram olmaktan çok rakamlarla oluşturulmuş bir düzenlemeydi. Oysa, başta Einstein olmak üzere kimi bilimadamları, çalışmanın büyük bir buluş olduğunu farketmişlerdi. Kuramın, spektroskopi biliminin atomik temelini kurduğu çok geçmeden anlaşılır. Bir yandan da kuramı doğrulayan deneysel kanıtlar birikmeye başlar.
Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsü başkanlığına getirilen Bohr, 1922'de Nobel Ödülü'nü alır. Artık kısaca "Bohr Enstitüsü" diye anılmaya başlayan Enstitü'ye dünyanın pek çok ülkesinden genç fizikçilerin akını başlar. Gelenler arasında Heisenberg, Pauli, Gamow, Landau gibi sonradan ün kazanan genç araştırmacılar da vardır. Kısa sürede dünyanın en canlı bilim merkezine dönüşen Enstitü bir grup üstün yetenekli genç için bulunmaz bir eğitim ortamı olmuştu.
Bohr çalışma yaşamında sergilediği istenç gücünün yanı sıra neşe ve mizahıyla gönülleri fethetmesini de biliyordu. Bir teori üzerine tartışırken, sözlerini şöyle bağlamıştı: "Bu teorinin çılgınca bir şey olduğunu biliyoruz. Ama ayrıldığımız nokta, teorinin, doğru olması için yeterince çılgınca olup olmadığıdır."
Son önemli çalışmasını, 1939'da yaptı. Yeni keşfedilmiş olan çekirdek bölünmesinin neden bazı çekirdeklerde olup diğerlerinde olmadığını açıklamak için, bir büyük çekirdek ile bir sıvı damlası arasındaki benzerliği kullanmıştı. II. Dünya Savaşı sırasında Bohr, New Mexico'daki Los Alamos'ta (ABD) atom bombasının geliştirilmesine katkıda bulundu. Savaştan sonra Kopenhag'a döndü ve burada 1962'de öldü.
Michael Faraday, (d. 22 Eylül 1791, Newington, Surrey – ö. 25 Ağustos 1867, Londra), İngiliz kimya ve fizik bilgini.
19. yüzyılın en büyük bilimadamlarından biridir. Elektromanyetik indüklemeyi, manyetik alanın ışığın kutuplanma düzlemini döndürdüğünü buldu. Elektrolizin temel ilkelerini belirledi. Klor gazını sıvılaştırmayı başaran ilk kişidir ve elektrik motorunu icat etmiştir.
Deneysel olarak, bir maddeden geçen belli miktarda elektrik akımının, o maddenin bileşenlerinde belli miktarda bir çözülüme yol açtığını gösterdi. Bu sonuç ilk elektrik sayaçlarının üretimine olanak verir. Faraday'ın bir başka önemli katkısı da "amper" denilen akım biriminin kesin tanımını vermiş olmasıdır. Elektrolizde geçen "elektrot", "anot", "katot", "elektrolit", "iyon" vb. terimleri de ona borçluyuz.
Çocukluğu
İngiltere' kuzeyinden 1791 başında Newington köyüne iş aramak amacıyla gelmiş bir demirci ile bir köylünün dört çocuğundan biri olan Faraday ekonomik nedenlerle uzun süreli bir eğitim alamadı. Ailesi Sandemancılar adı verilen bir tarikatın üyesiydi. Faraday daha ziyade kendi kendine yetişmiş bir bilim adamıdır. Kilisenin pazar okulunda okuma yazma ve hesap öğrendi. Küçük yaşta gazete dağıtıcısı olarak çalışmaya başladı.
On dört yaşında bir ciltçiye çırak olarak girdi. 1813 Mart ayına kadar devam ettiği bu işte ciltlenmek üzere getirilen kitapları okuyarak bilgisini genişletmeye başladı. Bu sayede gençliğinde pek çok kitap okudu. Bilhassa fizik kitaplarını büyük bir heves ve arzuyla okuyordu. Encyclopedia Britannica'nın üçüncü baskısındaki elektrik maddesinden özellikle etkilendi. Eski şişeler ve hurda parçalardan yaptığı basit bir elektrostatik üreteçten yararlanarak deneyler yapmaya başladı. Gene kendi yaptığı zayıf bir Volta pilini kullanarak elektrokimya deneyleri gerçekleştirdi.
Bilimsel Kariyerinin Başlaması
Londra'da bulunan Kraliyet Enstitüsü'nde kimyacı Sir Humphrey Davy tarafından verilen kimya konferanslarına katılma olanağı buldu. Konferanslarda tuttuğu notları ciltleyerek iş isteyen bir mektupla birlikte Davy'ye gönderdi ve 1813'te Davy'nin desteğiyle kimya asistanı oldu. Ekim 1813 ile Nisan 1815 tarihleri arasında Fransa, İtalya ve İsviçre gezisinde Davy'ye refakat etti. 1820'de Davy'nin yanından yardımcılık görevinden ayrıldı. 1825'te laboratuvar müdürlüğüne getirildi. 1833'te enstitüye ders verme mecburiyeti olmaksızın kimya profesörü olarak tayin edildi. Hayatının tümünü enstitünün çalışmalarına adadı.
Manyetik Etki Çalışmaları
1820 yıllarında fen alimleri çalışmalarına daha ziyade elektriğe ait konularda ağırlık vermişlerdi. Bunlardan en önemlileri Volta'nın elektrik pili ve Hans Christian Ørsted'in elektrik akımından üretilen manyetik mıknatıslı güç kaynağı idi. Ørsted 1820'de bir telden geçen elektrik akımının tel çevresinde bir manyetik alan oluşturduğunu bulmuştu. Fransız fizikçi Andre Marie Ampere de tel çevresinde oluşan manyetik kuvvetin dairesel olduğunu, gerçekte de tel çevresinde bir manyetik silindir oluştuğunu göstermişti. Bu durumda soyutlanmış bir manyetik kutup elde edilebilir ve akım taşıyan bir telin yakınına konursa telin çevresinde sürekli olarak bir dönme hareketi yapması gerekecekti.
Elektrik enerjisinden manyetizma üretildiğinden bu yana fen adamlarının en büyük düşüncesi, "Manyetizmadan elektrik enerjisi elde edilebilir mi?" sorusu olmuştu. Bu, fen ilimleri tarihinde en büyük mesele haline geldi. Faraday, zaman zaman bu mesele üzerinde çalıştı. Bu arada ilk ilmi keşfini de gerçekleştirmiş oldu. Bir mıknatıs etrafında, tersine karşılıklı dönebilen bir kablo sistemi geliştirdi ve böylece ilk defa elektrik enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülmüş oldu. Bu keşif, elektrik motorlarının esası kabul edildi.
Elektrik Çalışmalarına Dönüş
1831'de yeniden kimyadan elektriğe döndü. Bundan sonraki deneylerinin en önemlisi galvanometreye bir kablo bobini bağlayarak küçük elektrik akımlarını ölçmeye yarayan bir alet yapmasıydı. Bu kablo, bir mıknatısa değdirildiğinde galvanometrenin iğnesi hareket ediyor, kabloyu ayırdığında iğne ters yöne hareket ediyordu. Böylece Faraday manyetizmadan elektrik enerjisi elde etmenin yolunu bulmuş oldu. Mekanik enerjiyi bir mıknatıs yardımıyla elektriğe dönüştürdü. Bu, elektrik jeneratörlerinin esası oldu.
Faraday manyetik etkiyle ilgili deneyleri gerçekleştirip sonuçlarını bilim dünyasına sunarken elektriğin farklı biçimlerde ortaya çıkan türlerinin niteliği konusunda kuşkular belirmişti. Elektrikli yılan balığının ve öteki elektrikli balıkların saldığı, bir elektrostatik üretecin verdiği bir pilden ya da elektromagnetik üreteçten elde edilen elektrik akışkanları birbirinin aynı mıydı? Yoksa bunlar farklı yasalara uyan farklı akışkanlar mıydı? Faraday araştırmalarını derinleştirince iki önemli buluş gerçekleştirdi.
Elektriksel kuvvet kimyasal molekülleri, o güne değin sanıldığı gibi uzaktan etkileyerek ayrıştırmıyordu, moleküllerin ayrışması iletken bir sıvı ortamdan akım geçmesiyle ortaya çıkıyordu. Bu akım bir pilin kutuplarından gelse de ya da örneğin havaya boşalıyor olsa da, böyleydi. İkinci olarak, ayrışan madde miktarı çözeltiden geçen elektrik miktarına doğrudan bağımlıydı. Bu bulgular Faraday 'ı yeni bir elektrokimya kuramı oluşturmaya yöneltti. Buna göre elektriksel kuvvet, molekülleri bir gerilme durumuna sokuyordu.
1839'da elektriğe ilişkin yeni ve genel bir kuram geliştirdi. Elektrik madde içinde gerilmeler olmasına yol açar. Bu gerilmeler hızla ortadan kalkabiliyorsa gerilmenin ard arda ve periyodik bir biçimde hızla oluşması bir dalga hareketi gibi madde içinde ilerler. Böyle maddelere iletken adı verilir. Yalıtkanlar ise parçacıklarını yerlerinden koparmak için çok yüksek değerde gerilmeler gerektiren maddelerdir.
Faraday, ayrıca mıknatıs kutupları arasında döndürdüğü bir bakır yuvarlak ile devamlı bir akım elde etmeyi de başardı. 1832 ve 1833'te elektrolizin iki temel kanununun formüllerini buldu. 1840 yılında ışık enerjisi ile elektromanyetik enerjinin birbirine çok benzer, hatta aynı olduğu kuramını geliştirdi.
Son Yılları
Sekiz yıl boyunca aralıksız süren deneysel ve kuramsal çalışmaların sonunda 1839'da sağlığı bozulan Faraday bunu izleyen altı yıl boyunca üretici bir etkinlik gösteremedi. Araştırmalarına ancak 1845'te yeniden başlayabildi. 1855'ten sonra Faraday'ın zihinsel gücü azalmaya başladı. Ara sıra deneysel çalışmalar yaptığı oluyordu. Kraliçe Victoria bilime büyük katkılarını göz önüne alarak Faraday'a Hampton Court'ta bir ev bağışladı.
25 Ağustos 1867 de ölmüştür
Sir Joseph John "J. J." Thomson (FRS*, OM**) (18 Aralık 1856 – 30 Ağustos 1940), Britanyalı fizikçi. Elektronları, izotop kavramını keşfetmesi ve kütle spektrometresini icat etmesiyle bilinir. Gazların elektriksel iletkenliği üzerindeki çalışmaları ve elektronları keşfinden dolayı 1906’da Nobel Fizik Ödülü’yle ödüllendirilmiştir.
Joseph John Thomson 1856’da, Cheetham Hill, Manchester, İngiltere’de doğmuştur. Annesi, Emma Swindells, yerel olarak tekstille uğraşan bir aileden geliyordu. Babası, Joseph James Thomson, İskoç büyük-büyükbabası tarafından kurulmuş olan bir antik kitap dükkanı çalıştırıyordu. Frederick Vernon Thomson adında, kendinden iki yaş küçük bir erkek kardeşi vardı. Eğitiminin ilk yılları küçük özel okullarda geçti. Bu okullarda fenne olan büyük ilgi ve yeteneğini gösterdi. 1870’te Owen Koleji’ne kabul edildi. O zamanlarda, okula kabul edildiğinde, sıra dışı bir şekilde gençti, sadece 14 yaşındaydı. Ebeveynleri onu Sharp-Stewart & Co.’da, bir lokomotif üreticisi, yardımcı mühendis olarak işe sokmak istiyorlardı ancak 1873’te babası öldüğü için bu planlar uzun sürmedi. 1876’da Trinity Koleji, Cambridge’e geçti. 1880’de iki ödülle birlikte matematik lisans diplomasını ve 1883’te bir ödülle birlikte matematik yüksek lisans diplomasını aldı. 1884’te Cambridge Üniversitesi’nde kıdemli fizik profesörü oldu. Öğrencilerinden biri daha sonra çok başarılı olacak Ernest Rutherford’du. 1890’da bir fizikçi ve tıp profesörü olan Sir George Edward Paget’in kızı Rose Elisabeth Paget’le evlendi. Bir erkek, George Paget Thomson, ve bir kız çocukları, Joan Page Thomson, oldu. Thomson’ın modern bilime en büyük katkılarından biri de oldukça yetenekli bir öğretmen olarak onun yedi araştırma asistanının ve önce adı geçen oğlunun Nobel Fizik Ödülü kazanmalarındaki rolüdür. Oğlu elektronların dalga-benzeri özelliklerini kanıtlamasıyla 1937’de Nobel Ödülü’nü kazanmıştır. 1906’da "gazların elektriksel iletkenliği üzerine teorik ve deneysel çalışmalarından dolayı" Nobel Ödülü’yle ödüllendirildi. 1908’de şövalye unvanı aldı ve 1912’de Liyakat Nişanıyla Ödüllendirildi. 1914’te "Atom Teorisi"yle ilgili Oxford’da halka açık ücretsiz ders verdi. 1918’te ölümüne kadar kaldığı Trinity Koleji’nin dekanı oldu. 30 Ağustos 1940’ta öldü ve Westminster Abbey’e, Sir Isaac Newton’un yakınına gömüldü. Thomson, 12 Haziran 1884’te Kraliyet Topluluğu’na üye olarak kabul edildi ve sonradan 1915 ile 1920 arasında Kraliyet Topluluğu’na başkanlık yaptı.
Elektronu Keşfi
Bazı bilim adamları, William Prout ve Norman Lockyer gibi, atomların daha temel bir parçadan oluştuğunu öne sürdüler. Ancak bu parçanın en küçük atom olan hidrojen olduğunu öngördüler. Thomson, 1897’de, bu temel parçacığın şimdi elektronlar olarak bilinen atomaltı parçacıklar olduğunu ve bir atomdan 1000 kat daha küçük olduğunu öne süren ilk kişiydi. Thomson, bunu katot ışınlarının (elektron demetleri) özellikleri üzerine yaptığı çalışmalar sayesinde keşfetti. Bu fikirlerini 30 Nisan 1897’de, Lenard ışınlarının havada atomik boyuttaki bir tanecikten beklenenden çok daha ileri gittiğini keşfetmesinden hemen sonra öne sürdü.
Thomson Atom Modeli: Joseph John Thomson, değişik gazlarda yapmış olduğu deneylerle her atomun elektron yükünün kütlesine oranını hesaplayarak elektronu keşfetmiştir. Elektron veren atomun artı yüklü olacağını ispatlamış, atom içerisinde proton ve elektronun homojen olarak dağıldığını söylemiştir. Bu yüzden bu modele üzümlü kek modeli de denilmektedir. Rutherford Atom Modeli ile proton ve elektronun homojen dağıldığı ilkesi çürütülmüştür.
Thomson Atom Modeli’ndeki açıklamalardan bazıları şunlardır: 1- Atom artı yüklü maddeden oluşmuştur. 2- Elektronlar bu artı yüklü madde içinde gömülüdür ve hareket etmezler. 3- Elektronların kütleleri çok küçüktür bu yüzden atomun tüm kütlesini bu artı yüklü madde oluşturur. 4- Atom küre şeklindedir.
Diğer çalışmaları
1905’te potasyumun doğal radyoaktivitesini keşfetti 1906’da hidrojenin bir elektronu olduğunu gösterdi. Önceki teoriler birden fazla olduğunu söylüyordu.
Isaac Newton, (Gregoryen takvimi için: d. 4 Ocak 1643 – ö. 31 Mart 1727)(Jülyen takvimi için: 25 Aralık 1642-20 Mart 1726), İngiliz fizikçi, matematikçi, astronom, mucit, filozof, ilahiyatçı.
1687’de yayınlanan kitabı Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, klasik mekaniğin temelini yaratmıştır ve tarihte en önemli bilimsel kitaplardan biridir. Bu çalışmasında Newton evrensel kütle çekimini ve hareketin üç kanununu ortaya koymuş ve sonraki üç yüzyıl boyunca bu bakış açısı bilim dünyasına egemen olmuştur. Newton dünyadaki nesnelerin hareketleri ile gökyüzündeki nesnelerin aynı doğal yasalar ile yönetildiklerini kendi kütle çekim kanunu ile Kepler’in gezegen hareketleri kanunu arasındaki tutarlılıklar ile göstermiştir. Newton ilk yansıtmalı teleskobu geliştirmiş, beyaz ışığın bir prizmaya tutulduğunda farklı renklerden bir tayf yaratması gözlemi sonucu bir renk kuramı oluşturmuştur.
Newton bilim adamları tarafından tarihin en etkili insanlarından biri kabul edilmektedir.
İlk yılları (1642 - 1661)
Isaac Newton 1642 yılının Noel gününde, İngiltere'nin Grantham şehrinin yakınlarındaki Woolsthorpe’da bir erken doğum sonucu dünyaya geldi. Newton oldukça zayıf bir çocuktu ve hatta ilk günlerinde hayatta kalacağı beklenmiyordu. Babasını doğumundan önce kaybetmişti. Newton 4 yaşındayken annesi başka biri ile evlendi ve yeni kocasının yanına yerleşti. Annesi Newton'u anneannesine bıraktı ve Newton yedi yıl anneannesinin yanında kaldı.
Annesi kocası yedi yıl sonra ölünce, kendisine oldukça yüklü bir miras kalarak geri döndü. 12 yaşında Grantham'da King's School'da (Kralın Okulu) eğitime başladı ve 1661'de bitirdi. Bir dönem annesi onu çiftçi yapmak için okuldan aldı ama Newton çiftlik işlerine hiç ilgi duymuyordu. Annesi Newton'u çiftlik işleri ile uğraşıyor zannederken Newton aslında sürekli gökyüzünü inceliyor, kitaplar okuyor ve notlar alıyordu. Sonunda annesini okula gitmesi ve üniversiteye hazırlanması gerektiğine ikna etti ve okula geri döndü.
19 yaşındayken yerel bir eczacının üvey kızı olan Miss Storey ile nişanlanmış, fakat Newton'ın yoğun dersleri nedeniyle ilişkileri sonlanmıştır. Newton hayatı boyunca hiç evlenmemiştir, başka bir ilişkisi bilinmemektedir ve bu ilişkiyi hep hatırladığı söylenir.
Cambridge'deki yılları (1661 - 1665)
Newton 1661 yılında Cambridge'de Trinity College'e girdi. Okula "sizar" olarak girmişti, hem okulda çalışıyor hem de okuyordu. Cambridge'de Copernicus ve Kepler'in teorileri göz ardı ediliyor, Galileo'nun çalışmaları tanınmıyordu ve Aristoteles felsefesi hakimdi. Cambridge'deki üç yıl boyunca cebir, geometri ve trigonometri dersleri aldı, Latince ve Eski Yunanca'yı öğrendi. Bu dönemde Galileo ve Kepler'in eserleri ile tanıştı ve oldukça etkilendi. Ayrıca Descartes, Gassendi, Hobbes ve özellikle Boyle'ın felsefi çalışmalarını okudu. Fikirlerini yazdığı Quaestiones Quaedam Philosophicae (Bazı Felsefi Sorular) adlı defterinin başına Latince şu notu düşmüştür: "Plato arkadaşım, Aristoteles arkadaşım, ama en iyi arkadaşım gerçek."
Newton Cambridge'de geçirdiği yıllarda diğer öğrenciler arasında başarı olarak sıyrılmamıştı ve dahiliğini veba salgını nedeniyle çiftlikte geçirdiği iki yılda göstermişti.
Çiftlikteki çalışmaları (1665 - 1667)
1665 Ağustos'ta Londra'da başlayan veba salgını nedeniyle Cambridge kapatıldı ve Newton 1667 Mart'a kadar Woolsthorpe'taki çiftlikte kaldı. Çiftlikte geçirdiği bu iki sene oldukça verimliydi ve bu dönemde kütle çekimi üzerinde düşünmeye başlamıştı. Çiftlikteki çalışmalarında diferansiyel ve integral hesaplamalarının temelini attı. Geçmişte alan, yay uzunluğu, tanjant bulma gibi eskiden kullanılan yöntemleri diferansiyel hesaplamayı temel alarak birleştirdi. Çiftlikte karanlık bir odada güneş ışığını bir prizmaya tutarak ışık tayfı oluşturmuş ve beyaz ışığın tek başına bir birim olmadığını fark etmiştir.
Cambridge'e dönüşü (1667 - 1696)
1667'de Newton üniversite tekrar açılınca Cambridge'e geri döndü ve iki yıl sonra matematik profesörü oldu.[11] Newton yaklaşık 30 yıl Cambridge'de kaldı ve mektuplar yoluyla diğer bilim adamları ile konuşarak tek başına çalışmalarına devam etti. Bu yıllar boyunca en büyük eseri olan Principia kitabını hazırladı ve tamamladı. Işık ile ilgili çiftlikte yaptığı deneyler sonucu mercekli teleskopların kusurlar yarattığını fark etti ve kendisi bir yansıtmalı teleskop geliştirdi. 1668'de bu teleskop ile bilim dünyasının ilgisini çekti ve 1672'de Royal Society'nin üyesi oldu.
Principia'nın ilk basımı (1687)
Principia (1687)
Ana madde: Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica
Newton tarihin en önemli bilim eserlerinden biri olan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) kitabını Latince yayınladı. Kitapta ispatlar geometri ile yapılmış, evrensel kütle çekimi açıklanmış ve cisimlerin kütleleri ile doğru orantılı, mesafeleri ile ters orantılı birbirlerini çektiklerini açıklamıştır.
Kitap Newton tarafından üç ana bölüme ayrılmıştır Birinci bölümde Galileo'nun deneylerinden övgü ile söz eder ve Kepler kanunlarını matematiksel olarak ispatlar. Bu bölümde kendi ismi ile anılan Newton hareket yasalarını açıkladı. İkinci bölümde akışkan içindeki hareketleri incelemiştir ve en iyi gemi tasarımı için öneriler koymuştur. Bu bölümde dalga hareketlerini matematiksel incelemesi ilgi çekmiştir.
Newton'ın 1689'da yapılmış portresi (Godfrey Kneller)
Londra'daki yılları ve ölümü (1696 - 1727)
1696'da Newton'a Kraliyet darphanesinin müdürlüğü teklif edildi ve Newton kabul ederek Londra'ya yerleşti. Bu işini çok ciddiye almıştı ve özellikle sahte paralara karşı büyük bir mücadele başlattı. Newton Londra'daki yaşamı sevmişti ve artık akademik çalışmalar ile çok ilgilenmek istemiyordu. 1703'te Royal Society'nin başına getirildi ve ölümüne kadar bu görevde kaldı. 1705'te şövalyelik unvanı aldı. Newton 31 Mart 1727'de hayatını kaybetti ve Westminister Manastırı'nda gömüldü.
Opticks (1704)
Ana madde: Opticks
1704'te ışık ve renkleri konu alan The Opticks kitabını yayınladı. Kitap Principia'da olduğu gibi Latince değil, İngilizce basılmıştır. Böylece Newton kitabı aracılığıyla daha geniş kitlelere ulaşabilmiştir. Kitapta yansıma ve kırınım hesapları, beyaz ışığın tayfın renklerine ayrılması, gözün çalışma yöntemi, merceklerle görüntü oluşumu, gökkuşağının renkleri, yansıma, teleskopunun yapımı gibi konulardan bahseder.
Newton'ın büyük bir eleştirilme ve yadırganma korkusu vardı; bu nedenle buluşlarını ilk düşündükten yıllar sonra yayınladığı düşünülmektedir. Bu yönü bazı bilim adamları ile sert tartışmalara girmesine de neden olmuştur. Leibniz'i kendi fikirlerini çalmak ile suçlamış, ününü ve gücünü kullanarak Leibniz'in kendisini savunmasına engel olmaya çalışmıştır. Başka bir fizikçi Robert Hooke ile çeşitli konularda tartışmaları olmuştur. Newton'ın Principia kitabını yayınlamak için Hooke'ın ölümü beklediği de söylenir çünkü Hooke'ın ölümünden bir sene sonra yayınlamıştır.
Bilimsel yöntemi
Newton, Galileo'nun deneyciliğini örnek almış ve deneyi doğayı araştırmanın ve bilimin tek yöntemi olarak görmüştür.[14] Principia kitabının giriş kısmında bilimin olması gereken amacını şu şekilde belirtmiştir: “Olgulardan doğanın kuvvetlerini keşfetmek, sonra da bu kuvvetler yardımıyla diğer olayları açıklamak." Önce olgular gözlemlenmeli, bu gözlemler sonucu doğanın yasaları keşfedilmeli ve oluşturulan kuram olayları açıklayabilmelidir.
Newton'a göre doğa matematiksel niteliklere sahip bölünemez küçük parçacıklardan yapılmıştır ve doğada her olay bu parçacıkların birleşmesi ve dağılması ile oluşmuştur. Ona göre bilimin amacı deneyler ile birlikte bu olayları matematiksel kuramlar ile genelleştirmektir.
Bilimsel çalışmaları
Matematik
Newton'ın matematikte neredeyse her dalda katkıları olmuştur. Özellikle analitik geometride eğrilerin teğetleri (diferansiyel) ve eğrilerin oluşturduğu alanları (integral) hesaplamada yöntemler geliştirmiştir. Bu iki işlemin birbirlerine ters olduğunu bulmuş, eğimler ile ilgili çözümler geliştirmiş ve bunlara akış (fluxion) metotları ismini vermiştir çünkü niceliklerin bir boyuttan diğerine aktığını hayal etmiştir.
Matematikte (a+b)ª ifadesinin üstel seriye açınımını veren genel iki terimli teoremini buldu.
Leibniz ile kalkülüs tartışması
Newton, "akış" yöntemlerini 1666 yılında geliştirmişti ve sadece birkaç matematikçiye özel olarak göstermişti.[15] 1675'te Paris'te Gottfried Wilhelm Leibniz da tamamen bağımsız olarak kendi diferansiyel yöntemini geliştirdi.[15] Leibniz 1684'te kendi yöntemini yayınlayınca, bilim dünyasında bu yöntemi önce kimin bulduğuna dair sert bir tartışma başladı ve 1716'da Leibniz hayatını kaybettikten sonra bile tartışma devam etti.[15] Günümüzde tarihçiler Newton ve Leibniz'in birbirlerinden tamamen habersiz bu yöntemleri geliştirdiklerini düşünüyorlar.
Mekanik
Newton'un bilime en büyük katkısı mekanik alanındadır. Merkezkaç kuvveti yasası ile Kepler yasalarını birlikte ele alarak kütle çekim yasasını ortaya koydu. Newton hareket yasaları olarak bilinen eylemsizlik ilkesi, kuvvetin kütle ile ivmenin çarpımına eşit olduğunu ifade eden yasa ve etki ile tepkinin eşitliği fiziğin en önemli yasalarındandır.
Evrensel kütle çekimi formülü
Kütle çekimi
Newton denilince ilk akla kütle çekimi gelir çünkü fizik tarihinde bu fikir bir devrim yaratmıştır. Newton'dan önce Joannes Kepler, gezegenlerin eliptik hareketlerini salt matematiksel olarak açıklamıştı ama gezegenlerin neden yörüngede kaldıklarına dair bir açıklama getirmemişti.
Newton kütle çekimini ilk kez 1665 yılında düşündü ama Principia kitabını 1687 tarihine kadar yayınlamadı.
Newton öncelikle Kepler yasalarının doğru olması durumunda Güneş ve gezegenler arasında bir çekim kuvveti olması gerektiğini düşündü. Bu tür bir kuvvet olması durumunda gezegenlerin Kepler'in tarif ettiği şekilde hareket edeceğini düşündü ve kütle çekiminin matematiksel ifadesini verdi.
Newton mekaniği
Newton mekaniği yakın çevremizdeki hareketleri açıklayan bir bakış açısıdır, atom altı parçacıkları için kuantum mekaniği, galaktik hareketler için ise görelilik kuramları uygulanır. Newton mekaniği büyük yıldız ve gezegenlerin yörüngelerini hesaplarken bazı küçük sapmalara neden olmaktadır fakat dünyadaki küçük cisimler ve mühendislik hesaplamalarında bunlar tamamen göz ardı edilebilecek kadar küçüktür.
Newton hareket yasaları [değiştir]
Newton hareket yasaları olarak bilinen üç yasa şu şekildedir:
Hareketli bir cisim dışarıdan bir kuvvete maruz kalmazsa doğrusal hareketini sürdürür.
Kütlesi m olan bir cisme uygulanan F kuvveti ile a ivmesi arasında F=ma bağıntısı vardır.
Her etkiye karşı ona eşit bir tepki vardır.
Newton'ın hareket yasaları, evrenin bir düzen içinde ve deterministik olduğu sonucuna varmış ve sonrasında felsefeyi oldukça etkilemiştir.
Beyaz ışık prizmadan geçtikten sonra tayf oluşturuyor
Optik
Newton bir ışık kaynağından çıkan ışığın bir cisme çarpıp aydınlatması olayına farklı bakmış, ışığın hareket ettiğini ve sonlu bir hızı olduğunu düşünmüştür. Mercek ve prizmalar kullanarak bu ışık tayfını tekrar beyaz ışığa çevirmeyi de başarmıştır.
Newton karanlık bir odada küçük bir delikten gelen güneş ışığını bir prizmadan geçirerek bir renk tayfı oluşturmuş ve gökkuşaklarının nasıl oluştuğunu açıklamıştır.
Başlıca eserleri
Method
De Motu Corporum in Gyrum (1684)
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687)
Opticks (1704)
Arithmetica Universalis (1707)
The System of the World, Optical Lectures, The Chronology of Ancient Kingdoms, (Amended) and De mundi systemate (published posthumously in 1728)
An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture(1754)
Yerçekimi
Johannes Kepler (27 Aralık 1571 - 15 Kasım 1630), Alman gökbilimci, fizikçi, ve matematikçi.
Çağdaş astronominin kurucusu sayılan Kepler 1571 yılında Almanya'nın güneyinde bulunan Weil'da doğdu. Çocukluğunda çok hasta olmasından dolayı ellerinde ve gözlerinde kalıcı bozukluk olmuştu. Buna rağmen Tübingen Üniversitesi'ne girdi ve öğrenim gördü. 1591'de yüksek lisans derecesi aldı. Graz'da matematik profesörlüğü yaptı. Bu dönemde yazdığı Mysterium Cosmographicum (Evrenin Gizleri, 1596) adlı yapıtında açıkladığı gezegen sistemiyle ünlü astronomlar arasına katıldı. 1598'de Graz'daki protestanların kenti terk etmelerinin istenmesi üzerine Kepler dönemin ünlü astronomu olan ve Prag'da devlet matematikçisi olarak çalışan Danimarkalı astronom Tycho Brahe'nin çağrısıyla Prag'a yerleşti. Tycho'nun ölümü üzerine İmparator II. Rudolf tarafından onun yerine atandı. Tycho Brahe'nin derlediği değerli astronomik gözlemlerden yararlanan Kepler, gezegenlerin hareketleriyle ilgili çalışmaları sırasında Mars'ın yörüngesini incelerken kendi adıyla anılan yasaların ilk ikisini buldu. II. Rudolf'un yerine geçen kardeşi, Kepler'i Yukarı Avusturya devletleri matematikçisi olarak atadı. Linz'de kaldığı 14 yıl içinde iki kitap yazan Kepler, burada üçüncü yasasını keşfetti. 1. yasası: Bütün gezegenler, odaklarından birinde Güneş'in bulunduğu elips biçimli yörüngeler üzerinde hareket eder. 2. yasası: Bir gezegeni Güneş'e bağlayan doğru parçası eşit zaman aralıklarında eşit alanlar tarar. 3. yasası: Gezengenlerin dolanım sürelerinin karesi ile Güneş'e olan uzaklıklarının küpünün oranı tüm gezegenler için aynıdır.
1626'da Avusturya'da Protestanlara karşı başlayan yıldırma ve baskı, Kepler'in önce Ulm, daha sonra Regensburg kentlerinde zor bir hayat sürmesine neden oldu.
1627'de Tabulae Rudophinae (Rudolf Cetvelleri) başlığı altında gezegenlerin temel tablolarını yayınladı. Kepler, astroloji gibi mistik olaylara inanmasına karşın astronomi bilimine olan büyük katkılarıyla bu bilimin çehresini değiştirdi.
1629'da Silezya'ya çağrıldı. Orada bir yıl çalıştıktan sonra, 1630 yılında Almanya'nın Regensburg kentinde öldü.
Arşimet (Antik Yunanca: Ἀρχιμήδης; (y. MÖ 287, Siracusa - y. MÖ 212 Siracusa), Yunan matematikçi, fizikçi, astronom, filozof ve mühendis. Bir hamamda yıkanırken bulduğu iddia edilen suyun kaldırma kuvveti bilime en çok bilinen katkısıdır. Bu kuvvet cismin batan hacmi, içinde bulunduğu sıvının yoğunluğu ve yerçekimi ivmesinin çarpımına eşittir. Ayrıca, pek çok matematik tarihçisine göre integral hesabın kaynağı da Arşimet'tir.
Roma generali Marcellus, Siraküza'yı kuşattığında, Arşimet mühendisin yapmış olduğu silahlar nedeniyle şehri almakta çok zorlanmıştı. Bunların çoğu mekanik düzeneklerdi ve bazı bilimsel kurallardan ilham alınarak tasarlanmıştı. Örneğin, makaralar yardımıyla çok ağır taşlar burçlara kadar çıkarılıyor ve mancınıklarla çok uzaklara fırlatılıyordu. Hatta Arşimet'in aynalar kullanmak suretiyle Roma donanmasını yaktığı da rivayet edilmektedir. Ancak bütün bunlara karşın M.Ö. 212 yılında Romalılar Sirakuza'yı zapt ettiler ve şehrin diğer ileri gelenleriyle birlikte Arşimet'i de öldürdüler.
Kum Sayacı çalışmasına göre; "bu sırada Arşimet kum üzerine çizdiği çemberlerle hesaplar yapmaktadır. Elinde boynuna vurulmak üzere kaldırılan bir kılıçla yaklaşan romalı askere aldırmaz bile. Başını hesaplarından kaldırmadan "çemberlerime dokunma" der. Arşimet'in kesik başı çemberlerin arasına düşer."
Arşimet hem bir fizikçi, hem bir matematikçi, hem de bir filozoftur. Gençliğinde bir süre İskenderiye'de bulunmuş, burada Eratosthenes ile arkadaş olmuş ve daha sonra da onunla mektuplaşmıştır. Arşimet'in mekanik alanında yapmış olduğu buluşlar arasında bileşik makaralar, sonsuz vidalar, hidrolik vidalar ve yakan aynalar sayılabilir. Bunlara ilişkin eserler vermemiş, ancak matematiğin geometri alanına, fiziğin statik ve hidrostatik alanlarına önemli katkılarda bulunan pek çok eser bırakmıştır.
Geometriye yapmış olduğu en önemli katkılardan birisi, bir kürenin yüzölçümünün 4r2 ve hacminin ise 4/3 r3 eşit olduğunu kanıtlamasıdır. Bir dairenin alanının, tabanı bu dairenin çevresine ve yüksekliği ise yarıçapına eşit bir üçgenin alanına eşit olduğunu kanıtlayarak pi değerinin 3 +l/7 ve 3 +10/71 arasında bulunduğunu göstermiştir.başka bir değişle bu formulleri suyun hacim kullanma esnasında alabileceği özkütle çapıdır...
Arşimet'in en parlak matematik başarılarından biri de, eğri yüzeylerin alanlarını bulmak için bazı yöntemler geliştirmesidir. Bir parabol kesmesini dörtgenleştirirken sonsuz küçükler hesabına yaklaşmıştır. Sonsuz küçükler hesabı, bir alana tasavvur edilebilecek en küçük parçadan daha da küçük bir parçayı matematiksel olarak ekleyebilmektir. Bu hesabın çok büyük bir tarihi değeri vardır. Sonradan modern matematiğin gelişmesinin temelini oluşturmuş, Newton ve Leibniz'in bulduğu diferansiyel denklemler ve integral hesap için iyi bir temel oluşturmuştur.
Arşimet parabolün Dörtgenleştirilmesi adlı kitabında, tüketme metodu ile bir parabol kesmesinin alanının, aynı tabana ve yüksekliğe sahip bir üçgenin alanının 4/3'üne eşit olduğunu ispatlamıştır.
İlk defa denge prensiplerini ortaya koyan bilim adamı da Arşimet'tir. Bu prensiplerden bazıları şunlardır:
Eşit kollara asılmış eşit ağırlıklar dengede kalır.
Eşit olmayan ağırlıklar eşit olmayan kollarda aşağıdaki koşul sağlandığında dengede kalırlar: f1 · a = f2 · b
Bu çalışmalarına dayanarak söylediği "Bana bir dayanak noktası verin Dünya'yı yerinden oynatayım." sözü yüzyıllardan beri dillerden düşmemiştir.
Arşimet, kendi adıyla tanınan sıvıların dengesi kanununu da bulmuştur. Söylendiğine göre, bir gün Kral II Hieron yaptırmış olduğu altın tacın içine kuyumcunun gümüş karıştırdığından kuşkulanmış ve bu sorunun çözümünü Arşimet'e havale etmiş. Bir hayli düşünmüş olmasına rağmen sorunu bir türlü çözemeyen Arşimet, yıkanmak için bir hamama gittiğinde, hamam havuzunun içindeyken ağırlığının azaldığını hissetmiş ve "evreka, evreka" diyerek hamamdan fırlamış. Arşimet'in bulduğu şey; su içine daldırılan bir cismin taşırdığı suyun ağırlığı kadar ağırlığını kaybetmesi ve taç için verilen altının taşırdığı su ile tacın taşırdığı su mukayese edilerek sorunun çözülebilmesi idi.
Arşimet'in bu kanunu doğada tesadüflere yer olmadığını, her zaman aynı koşullarda aynı sonuçlara ulaşılacağını göstermiştir. Arşimet, 26 yüzyıl önce, modern bilimsel yöntem anlayışına çok yakın bir anlayışla, bugün de geçerli olan statik ve hidrostatik kanunlarını bulmuş ve bu katkılarıyla bilim tarihinin en büyük üç kahramanından biri olmaya hak kazanmıştır.
Fizik'te Gelecekten Geçmişe Atılmış En Güzel Gol: Görelilik
20. yüzyıl'a girilirken, birçok insan (bu insanların için bazı bilim insanları da vardı) artık bilimin işinin bittiğini; keşfedilecek hiçbirşeyin kalmadığını düşünür olmuştu. Yadırgamamak gerekir; elektron mikroskoplarının, X-ışını mikroskoplarının, CERN, FERMILAB gibi parçacık laboratuvarlarının olmadığı bir dünya; kısacası kuantumdan mahrum bir dünya, herkes için sıkıcı gelecektir. Ancak tabii ki de bu, onlar için bir mazeret olamazdı. Kalelerinde görmek zorunda kalacakları bir son dakika golü vardı ve o golün ismi de artık hepimizin tahmin edebileceği üzere, Albert Einstein olacaktı.
Kuantum devriminin ilk zamanlarında, üç kilometre taşı fizikçinin öne çıktığı dikkat çekmektedir. Bu bilim insanları, ufukta belirmekte olan bilimsel paradigmanın ilk perspektiflerini olağanüstü bir sezgiyle sunan Max Planck, bu düşünsel maceraya en az görelilik kuramı kadar derin bir sadakatle sarılan Albert Einstein ve devrimi en kritik dönüm noktasına taşıyan, Niels Bohr'dur. Bu üç kilometre taşı da, aynı kavşakta karşılaşmışlardı; yeni fiziğin gerektirdiği açıklanamayan sonuçları, klasik fizikle bağdaştırma görevi. Aslında her birinin özgün ve kısmen başarısızlıkları vardı denilebilir. Bohr ve Einstein, yeni fiziğin en dikkat çekici özellikerini hızlı bir şekilde benimseyerek, fiziksel gerçekliğin daha derinlerine dalma cesaretini gösterdiler. 20. yüzyıl'ın ilk çeyreğinde yapılan bu çalışmaların hiçbiri tam başarıya ulaşamadı ve devrimi tamamlamak, başka bir kuşağa düştü. Bu ikinci kuşakta, Werner Heisenberg, Ervin Schrödinger, Wolfgong Pauli ve Louis de Broglie gibi büyük isimler yer alır. Onlardan sonraki kuşağa kalan en önemli alan ise kuantum mekaniğidir. Ancak biz, bu yazımızda, Albert Einstein ile beraber görelilik kuramının yol ayrımına gireceğiz.
Kütlesi büyük olan cisimler (örneğin gökcisimleri), ışığı yolundan saptırıp gözlemciye doğru odaklayarak uzak cisimlerin büyümüş ve bozulmuş gibi; bazen de birden fazla cisim şeklinde görünmesine sebep olurlar. Einstein'ın genel görelilik kuramı bize, ışık ışınlarının mercek gibi davranan bir gökadanın ya da bir yıldız kümesinin etrafındaki bükülmüş uzaydan geçerken nasıl etkileneceğini söyler.
1.Görelilik Nedir, Ne değildir? Nasıl Gelişmiştir?
En ünlü çalışmalarını, elektromanyetik üzerine yapan İngiliz fizikçi, James Clerk Maxwell, kendisinden bir önceki kuşaktan, Michael Faraday gibi, ''uzaktan etki'' kavramını kabul etmiyordu.1800'lerde bazı fizikçilerin mutlak gözlem çerçevesini oluşturan ve onlar tarafından, ışığın ve sesin yayılmasını sağlayan ortam olarak düşünülen esire değinmek, burada faydalı olacaktır. Esir, eski stoacıların ''ether'' dedikleri, maddenin, insanın beş duyusu ile algılayamadığı; katı, sıvı ve gaz hallerine oranla yoğunluğu daha az, vibrasyonel hızı daha yüksek, daha akışkan haline verdikleri isimdir. Maxwell de, bütün elektriksel ve manyetik olayları fiziksel olarak açıklayabilen maddi bir ortam olan esiri içeren bir sistem oluşturdu. Bir telden geçen elektrik akımının hızının, uzaydaki ışık hızıyla eşit olduğu bulgusunu, deneylerle doğruladı. Evren'in tümünü dolduran bu homojen, elastiki yapıya esir veya eter adı verilmişti. Üstelik bu kavram, Maxwell alan kuramıyla klasik fizik arasında bir köprü kurarak, fizikteki birliği de sağlıyordu. Maxwell alan kuramına göre, iki elektrik yükü, sadece birbirlerini görünce ortaya çıkan, Newton'un uzaktan etkisi cinsinden bir kuvvetle etkileşmiyorlardı. Bir elektrik yükü ya da bir manyetik akım, etrafta başka bir yük ya da akım olmasa bile uzayın tüm noktalarında bir elektromanyetik alan yaratıyor, orada bulunan diğer yük ya da akımlar da bu alan aracılığıyla ilk yük ya da akımla etkileşiyorlardı. Ayrıca bu kuram, elektromanyetik alanın uzayda ışık hızı ile giden dalgalarla yayılabileceğini gösteriyordu. Maxwell bundan, doğru olarak ışığın belli bir dalga boyu aralığındaki elektromanyetik dalgalardan ibaret olduğu sonucuna vardı.
Esirin varlığını kanıtlamak amacıyla, 1887 yılında Albert Michelson ve Edward Morley, bugün Michelson-Morley deneyi olarak adlandırılan bir deney yaptılar. Deneyin basit mantığını açıklamak gerekirse, örneğin, bir gemi ile yolculuk yaptığımızı varsayalım. Güvertede bulduğumuz bir taşı alır ve geminin ilerleme doğrultusunda fırlatırsak, bu taşın hızı, kıyıdaki bir gözlemciye göre (geminin hızı + bizim taşı fırlattığımız hız) olacaktır. Eğer taşı ters yönde fırlatırsak, taşın hızı, kıyıdaki gözlemciye göre (taşın hızı - bizim taşı fırlattığımız hız) olacaktır. Bunu günlük yaşantımızda denemek için, hızla hareket etmekte olan otomobilin açık olan penceresinden ileri doğru birşey fırlatabilirsiniz (tabii ki de trafiğe kapalı bir alanda). Eğer fırlattığınız cismin hızı, otomobilin hızından küçük ise cisim size geri gelecektir. Michelson ve Morley de yaptıkları deneyde aynı şeyi düşündüler. Eğer Dünya, bir esir denizi içinde yüzüyorsa, ışığın hızı, Dünya'nın yörünge doğrultusunda, (ışığın kendi hızı + Dünya'nın Güneş etrafındaki hızı; yani 300.000 km/sn + 30 km/sn) olacaktır. Ters yönde ise (ışığın kendi hızı - Dünya'nın Güneş etrafındaki hızı; yani 300.000 km/sn - 30 km/sn) olacaktır. Çok hassas ölçümlerini, interferometre (girişimölçer) adlı aygıtı da kullanarak yaptılar. Fakat bilim, o son dakika golü için kontra-atağa kalkmıştı bile; büyük bir şaşkınlıkla, ölçümlerin aynı olduğunu gördüler. Bu deneyi onlarca kez, farklı mevsimlerde, farklı yüksekliklerde; kısaca farklı şartlarda tekrarlamalarına rağmen, sonuç hep aynıydı. Işığın hızı, her zaman, nasıl hareket edilirse edilsin, 300,000 km/sn idi. Hangi ilkeden vazgeçilebilirdi? Ya esir yoktu, ya da ışık esirden etkilenmiyordu. Bu problem, son dakika golünün geldiği 1905 yılına kadar çözülemedi.
Solda Michelson ve Morley'in kullandığı girişimölçer görülürken, sağda deney sonuçları verilmiştir. 5 deneyde de siyah çizgilerin, ana kırmızı çizgi üzerinde kalması, ışık hızının değişmediğini göstermektedir.
Diplomalı işsizler ordusundan bir gencin, yazdığı beş makaleyle bütün fizik kavramlarını altüst edişine tanık olan 1905 yılı, fiziğin dönüm noktasıdır. 1905 yılı, bir devrimler yılıdır. Tam da bu yılda, Freud, ''Cinsiyet Üzerine Üç Deneme''sini yazmış; Picasso, artık Picasso gibi resim yapmaktan vazgeçmiş; kendisine uygun bir iş bulamadığı için, Bern Patent Dairesi'nde memur olarak çalışan Albert Einstein ise, fiziği, 20 yıldır içinde bulunduğu kısır döngüden kurtarmıştır. Einstein'ın, bu tarihte yayımlanan ve fizikte çığır açan beş makalesinden ilkinin giriş bölümünde belirttiği gibi, fizik kuramında, kavram çatışmasından kaynaklanan, ciddi bir sorun vardır o tarihlerde. Gerçekten de fiziğin temeli, birbirine karşıt iki kavrama dayanıyordu: bir yanda mekaniğin konusu olan ''parçacıklar'', diğer yanda ise Maxwell'in geliştirdiği ışık kuramının temel kavramı olan ''dalgalar''. Geometrik noktalar olarak kabul edilen parçacıklar, zaman içinde belirli bir yörünge izleyerek yer değiştirirken, dalgalar bütün uzayı kaplıyor ve zaman içinde, bir deniz dalgası gibi yayılıyordu. Temel bir olguyu göz ardı etmediğimiz sürece, bu durumun bir sakıncası yoktu: bu temel olgu, karşıt iki kavramın, kaçınılmaz olarak birlikte rol oynadığı ışık üretimidir; çünkü kesintisiz olan ışık dalgaları, kesintili olarak yayılan madde parçacıklarından, yani atomlardan kaynaklanır. Bu olayı kavrayabilmek için, kavramlardan birini tercih edip diğerini dışlamak, doğru olmaz. Tam tersine, Einstein'ın da söylediği gibi, ortak bir tanımda birleştirmek gerekir.
Bu iki kavram üzerindeki çalışmalarını yoğunlaştıran Einstein, iki ayrı yoldan giderek, çok önemli iki sonuca ulaştı: alan kavramına ilişkin çalışmaları, onu özel görelilik kuramına yöneltirken; parçacıklar alanındaki çalışmalarıyla da ışığın parçacık yapısını açıklayarak bilim dünyasını sarstı. Einstein'ın alan kavramına yaklaşımı, şöyle özetlenebilir: alan, bütün uzayı kapladığına göre, uzayla mutlaka bir bağlantısı olmalıydı; ama uzayın, bizim sezgisel olarak algıladığımız gibi olduğunu gösteren hiçbir ipucu yoktu; özellikle birbirinden çok uzakta olup biten olayların, aynı anda gerçekleştiğini gösterecek tek bir kanıt bile bulunamıyordu. Günlük hayatta eş zamanlılığın nasıl tanımlandığını inceleyen Einstein, sonunda uzay ve zaman arasındaki bağı ortaya koydu. Einstein, uzay ile zamanın birbirinden ayrı düşünülemez olgular olduğunu keşfetti. Parçacıklar konusundaysa, parçacık kavramının sadece maddeyle kısıtlanmaması gerektiğini öne sürdü; ışığın ısıl özelliklerinden yola çıkarak, parçacık kavramını doğrudan ışıma olayına bağlamayı önerdi. Kuantum fiziği ve bu yeni alanın, bugünkü teknoloji dünyamızı biçimlendiren bütün uygulamaları, işte bu çalışmaların ürünüdür.
Einstein'ın 4. makalesi olan çalışma, bütün öbür çalışmaları arasında kuşkusuz en önemlisidir. Bu makalesinde açıkladığı ''Özel Görelilik Kuramı''nı, 1916'da daha da genelleştirerek, ''Genel Görelilik Kuramı''na ulaşmıştır. Bu kuram, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden bir cismi, durağan ya da aynı hızla hareket etmeyen bir gözlemcinin nasıl algılayacağına ilişkindir. Einstein'ın kuramına göre, cisimin kütlesi, uzunluğu, hatta olay süresince zamanın akış hızı, cismin hızına bağlı olarak değişir. Bunlar, o dönem için insana inanılmaz gibi gelen, devrimci düşüncelerdi ve benimsenmesi oldukça uzun zaman aldı. Şimdi, iki kuramı da derinlemesine ele alalım. Kemerleri bağlayacağımız yer burasıdır.
2.Özel Görelilik Kuramı
Klasik fiziğin babası, Sir Isaac Newton, ''Eylemsizlik İlkesi'' adını verdiği ilkeye göre, cisme etkiyen net bir kuvvet yok ise durgun cisimlerin durmaya, hareketli cisimlerin de hareketine devam edeceğini söylemişti. Newton'un bu 1. yasası, cismin hareketli olup olmadığını belirlemez. Mekanik olarak cismin durgun kalması veya düzgün hareketine devam etmesi arasında bir fark yoktur. Bir koordinat sisteminin hızı sabit; yani ivmesi yok ise ona ''Eylemsiz Koordinat Sistemi'' denir. Hız değişken ise ''Eylemli Koordinat Sistemi'' denir. Özel görelilik kuramı da, bu eylemsiz koordinat sistemlerin göreli hareketiyle ilgilenir. Newton'un 2. prensibi ise ivmenin kuvvet ile doğru, kütle ile ters orantılı olduğudur (F = m.a). 3.sü ise etki-tepki yasasıdır. Son olarak da kütleçekim kuvvetini belirleyen yasadır. Newton'un hareket yasaları durağan; bütün gözlemlerimizde başvurduğumuz referans sistemi olarak Dünya'yı esas almamızı gerektirir. Bu koordinat-referans sistemine Newton-Galileo referans sistemi denir. Bu sisteme göre, ''A cismi durağan ve B sabit hızla ilerliyor.'' denilebileceği gibi, ''B cismi duruyor, A cismi hareketli.'' de denilebilir. Her iki durumda da deneyler, Newton'un yasalarına uyan sonuçlar verir. Birini diğerine tercih etmek için bir neden yoktur.
Düzgün biçimde hareket eden bir tren vagonunun penceresinden, yere fırlatmadan, serbest düşmesi için bir taş bıraktığımızı varsayalım. Hava direncini hesaba katmadan, taşın düz bir çizgi çizerek üştüğünü görürüz. Kenarda bizi izleyen bir yaya ise, taşın bir parabol çizerek yere düştüğünü görüyor. Soru şu: acaba taşın düşerken geçtiği konumlar gerçekte bir düz çizgi mi; yoksa bir parabol mü oluşturuyor? ''Uzayda hareket'' kavramının anlamı, işte burada önem kazanıyor. Her noktası hareket halinde olan bir Evren'de, herkes için değişmez; mutlak bir referans sistemi bulamayız. Biz kendimizi sabit bir referans-başvuru noktası olarak görebiliriz. Bizim yaşadığımız anın herkes için aynı olduğunu düşünürüz. Oysa, bizim koordinat sistemimiz de başkaları için görecelidir.
Evet; bu noktada okumamızı durduralım ve buraya kadar okuduklarımıza istinaden, öyle iki soru soralım ki; ''Newton-Galileo referans sistemi'' ve bu sistemin dinamikleri boşa çıksın. Aşağıda bu soruları vereceğiz; ne kadar doğru tahminlerde bulunacağınız, sizler için önemli olmalıdır.
Eğer fiziksel bir olayın tanımlanması, başka bir koordinat sistemine transfer edilirse, bu olayı tanımlayan denklemler ve dinamikler nasıl değişir?
Newton'un hareket yasaları, bütün hız aralıklarındaki sistemlerin hareketlerini tanımlayabilir mi?
En donanımlı ve güçlü sorular, bunlar olmalıdır. Şimdi de bu sorulara, o tarihlerde alınan cevaplara bakalım:
Elektromanyetik kuram denklemlerinde doğru bir dönüşüm mümkün değildir.
Bu dönüşümler, Newton mekaniğinde çok yüksek hızlarda hareket eden sistemler için; örneğin ışık hızına yaklaşan cisimlerde doğru sonuç vermemektedir. Işık hızının 0,9 katı hızla hareket eden cismin enerjisini 4 katına çıkarttığımızda, klasik mekaniğe göre cismin hızı, ışık hızının 1,8 katı olması gerekir. Ancak, en küçük parçacıkların bile bu hıza yaklaşabildiği gözlenmemiştir.
Eylemsiz bir referans sisteminden diğerine geçildiğinde, Newton yasalarının değişmez (invaryant) kalacağını gösterebiliriz. Fakat aynı şey, elektromanyetik kuram yasaları için doğru değildir. Elektromanyetizma yasaları, ışığın her yönde ilerleme hızının, kaynaktan bağımsız olarak:
olmasını gerektirir. Burada, kök içindeki ifadeler, boşluğun dielektrik ve manyetik geçirgenliği adı verilen sabitlerdir. Buna göre, elekromanyetizma yasaları, eylemsiz referans sisteminde geçerli ise ışığın heryöndeki hızı sabit olmalıdır. Hollandalı astronom Willem De Sitter, ışığın yayılma hızının, kaynağın hızından bağımsız olduğunu göstermiştir.
Newton yasaları, Galileo dönüşümleri altında değişmez olarak kalırken, Maxwell denklemlerinin bu dönüşümler altında değişmez olmadığı görülür. O halde, Galileo dönüşümlerinden farklı bir dönüşüm ile hem mekaniksel, hem de Maxwell denklemleri değişmez olarak elde edilmelidir. Bu nedenle Newton mekaniğinin yeniden gözden geçirilmesi gerekmektedir. Einstein, bunlara cevap verebilmek amacıyla kuramına iki önerme ilebaşladı. Bunlar:
1. Birbirine göre sabit hızlarla hareket eden iki referans sisteminde, bir referans sisteminden diğerine geçildiğinde, fizik yasaları değişmez kalır. Bu önerme, evrensel, mutlak bir referans sisteminin bulunmadığını ifade eder. Yani ''mutlak hareket'' diye bir şey söz konusu değildir.
2. Tüm eylemsiz referans sistemlerinde, ışığın boşlukta yayılma hızı, ışık kaynağının ve gözlemcinin hareketinden bağımsız ve sabittir. Bu önerme, Michelson-Morley deneyinin kuramsal ifadesidir.
Klasik fizikçi, yalnız üç boyutu, uzay dönüşümünü dikkate alır; zaman dönüşümünü dikkate almaz. Çünkü, zaman nasıl olsa mutlaktır. ''Her gözlemci için, aynı zaman vardır.'' diye düşünür. Oysa, görelilik kuramına göre, zaman da uzay gibi değişir. Newton'un mutlak zaman kavramını, daha o yıllarda, kavgalı olduğu Alman matematikçisi ve filozofu, Wilhelm Leibniz eleştirmiş; zamanın başlı başına var olmayıp, olaylarla birlikte ortaya çıktığını ileri sürmüştür. İnsanın, ''şu an'', ''şimdi'', ''aynı anda'' dediği şeylerin tüm Evren için geçerli olmadığı anlaşılır. Böylelikle, her cismin ya da koordinat sisteminin kendi özel zamanı olacaktır. Görelilik kuramı, elektrodinamiğin dayandığı, önceleri birbirinden bağımsız varsayımların; şaşırtıcı varsayımların şaşırtıcı bir şekilde basitleştirilmesi ve genelleştirilmesi yoluyla, elektrodinamikten geliştirilmiştir.
K ve K', iki eylemsiz koordinat sistemi olsun ve K' sistemi, K'ya göre sabit v hızıyla, Ox doğrultusunda hareket etsin. Bir P topunun, bu iki sisteme göre koordinatları, sırasıyla, (x,t) ve (x',t') olsun. Bu koordinatlar arasında,
x' = x - vt , t'=t
bağıntısı vardır. Burada, her iki sistemde zaman koordinatlarının (saatlerin) aynı olduğunu varsayıyoruz (t = t'). K sistemi içindeki bir gözlemciye göre, bir t anında topun yatay eksendeki konumu x = x' + vt'dir. K' sistemi içindeki bir gözlemciye göre ise aynı t = t' anında, topun yatay eksendeki konumu x'dür. Yukarıdaki bağıntıdan;
x = x' + vt , t = t'
yazabiliriz. Galilei dönüşümü denilen bu bağıntıları kullanarak, cismin bir eylemsiz sistemdeki konumunu biliyorsak, öteki sistemdeki konumunu daima bulabiliriz. Yukarıda değindiğimiz kuramı, şöyle de ifade edebiliriz: ''Fizik kuralları Galilei dönüşümü altında değişmezler.'' Ancak, özel görelilik kuramı, özetle şunu söyler: ışığın hızının her eylemsiz sistemden aynı (sabit hız) görünmesinin nedenini anlamak için, bir sistemden ötekine geçerken kullandığımız dönüşümleri değiştirmeliyiz. Galilei dönüşümleri dediğimiz dönüşümler, ışık hızı için yetersizdir. Onun yerine, Lorentz dönüşümleri denilen
dönüşümleri kullanılmalıdır. Buradan görüldüğü gibi, bir sistem, ötekine göreli olarak sabit, v hızıyla gidiyorsa ve v ise Lorentz dönüşümü, Galilei dönüşümüne indirgenmiş olur. O halde, Galilei dönüşümü, Lorentz dönüşümünün özel bir halidir. Gerçekten, Maxwell'e kadar Galilei dönüşümüyle bir sorun yaşanmamış olmasının nedeni, ele alınan v hızlarının ışık hızından çok çok küçük olmasıdır.
3. Genel Görelilik Kuramı
Newton fiziğinin, her ne kadar 2 asır boyunca fiziksel bilimlerin vazgeçilmez aracı olsa da, 19. yüzyıl'ın bitimine doğru, bazı olguları açıklayamadığına değinmiştik. Newton fiziğini küçümsemek anlamında değil; o dönemlerde, ona dayalı bir bilim ve teknoloji çağı yaratıldı. Şu anda da bu çağın nimetlerinden yararlanmaktayız. Ama fizikçiler, değindiğimiz gibi, daha 19.yüzyıl'a girilirken, Newton fizğinin bazı doğa olaylarını açıklamakta yetersiz kaldığını sezmeye başlamışlardı. Hatta, 1884'te, Lord Kelvin, bir konferans sırasında, ''Fizik üzerinde dolaşan 19.yy bulutarı'' ndan söz ederek, söz konusu olgulardan bazılarını sıralamıştı. Newton fiziğinin açıklayamadığı doğa olaylarından bazılarını şöyle sıralayabiliriz:
Işığın bir dalga hareketiyle yayıldığı genel kabul görmüştü; ama o dalgayı taşıdığı varsayılan ve uzayı dolduran ortamın (eter) var olduğunun kabul edilmesi çelişki yaratıyordu (Michelson-Morley deneyi; değindik).
Elektrik ve magnetizma denklemleri, Newton fiziğinin temeli olan ''mutlak uzay'' ve ''mutlak zaman'' kavramlarıyla çelişiyordu (değindik).
Newton hareket yasalarıyla, Merkür gezegeninin yörüngesi çok büyük bir duyarlılıkla hesaplanabiliyordu. Ancak, gözlem sonuçlarıyla hesap sonuçları arasında beliren küçük ama rahatsız edici bir fark ortaya çıkıyor, buna rağmen nedeni açıklanamıyordu.
Çözüm yolunda ilk doğru adımı, Lorentz attı. İkinci önemli adım ise, zamanın ünlü matematikçisi, Henri Poincaré'den geldi. Bu ikisi, birbirlerinden bağımsız olarak, görelilik kuramları için gerekli bütün matematiksel araçları ortaya koymuşlardı. Ama onlar, ortaya koydukları matematiksel formüllere fiziksel anlam veremediler. Onları yorumlayıp, Evren'e bakışımızı değiştiren teoriyi ortaya atan, Albert Einstein oldu. 1915'te, genel görelilik kuramını ortaya koydu. Einstein'ın çıkardığı iş, 1800 yıllık Aristo evren modelini, 1543 yılında Copernicus'un yıkışından çok daha görkemli oldu.
Öncelikle şunu belirtmeliyiz: özel görelilik kuramı, yalnızca eylemsiz konuşlanma sistemlerine uygulanır. Genel görelilik kuramı, eylemli sistemlere de uygulanır. Özel Görelilik Kuramını 1905 yılında ortaya atan Albert Einstein, genel görelilik kuramı için tam 10 yıl harcamış ve kuramını 1915 yılında yayınlamıştır. Genel görelilik kuramını açıklamak için farklı matematiksel yapılar kullanılabilir. Einstein, Riemann geometrisine* ve tensör cebirine (vektör cebiri) dayalı bir yöntem izlemiştir. Aradan geçen bir asır boyunca, genel görelilik kuramını açıklamak için çok daha elverişli cebir ve geometri yapıları ortaya konulmuştur. İki kuram arasındaki farkı ortaya koymak için, aşağıdaki tabloya göz atabiliriz:
Genel görelilik kuramı, özünde ivmeli hareket ile kütleçekimi açıklamasını özel göreliliğe birleştiren, genelleyen kuramdır. Genel görelilikten önce ise, yazımızın başlarında bahsettiğimiz, Newton'un son yasası, kütleçekim kuramı geçerli kabul ediliyordu. Newton'un formülleri (yatay atış, dikey atış, vs.) bugün de duyarlılık gerektirmeyen uygulamalarda geçerlidir. Ancak Ay'a ya da uzaya roket göndermek gibi duyarlı işlerde, Einstein formülleri kullanılmaktadır. Genel olarak Newton mekaniğinde Kuvvet (F), Görelilik kuramında ise Kütle (m) önemli ve önceliklidir.
Uzay ve zamanın göreliliği, şaşırtıcı bir sonuçtur. Bunu 6 yıldır biliyor olmama karşın, ne zaman oturup düşünsem, hayret verici bulurum. Işık hızının sabit olduğunu belirten basmakalıp cümleden yola çıkıp, uzay ve zamanın, ona bakan gözlemcinin nazarında olduğu sonucuna varıyoruz. Her birimiz kendi saatimizi taşır, zamanın akışını oradan izleriz. Her saat aynı derecede hassas, ama birbirimize göre hareket ettiğimiz zaman, aynı zamanı göstermiyorlar. Eşzamanlı olmuyorlar; seçilen iki olay arasında geçen zamanı farklı gösteriyorlar. Aynı şey, mesafe için de geçerli. Her birimiz kendi ölçüm aracımızı yanımızda taşır, uzayda mesafeyi onunla ölçeriz. Her ölçüm aracı aynı derecede hassas, ama birbirimize göre hareket ettiğimiz zaman aynı mesafeyi göstermiyorlar. Seçilen iki olayın konumları arasındaki mesafeyi farklı ölçüyorlar. Eğer uzay ve zaman böyle davranmasaydı, ışığın hızı sabit olmayacak, gözlemcinin hareket durumuna bağlı olacaktı. Ama ışığın hızı sabit; uzay ve zaman da böyle davranıyor. Uzay ve zaman, kendilerini ışığın hızı (gözlemcinin hızından bağımsız olarak) her zaman, kesinlikle sabit olacak şekilde ayarlıyorlar.
Cisimlerin uzayda hareket ettiği fikrine alışmışızdır; ama aynı derecede önemli bir hareket türü daha vardır: cisimler zamanda da hareket eder. Şu anda, kolumdaki ve duvardaki saat, benim ve çevremdeki herşeyin, zamanda hiç durmadan bir biçimde hareket ettiğimi, hiç durmadan bir saniyeden diğerine gittiğimi gösteriyor. Newton, zamanda hareketin uzayda hareketten tümüyle ayrı olduğunu (bu iki tür hareketin birbiri ile hiç ilgisi olmadığını) düşünmüştü. Ama Einstein, bunların birbirleri ile çok yakından ilişkili olduğunu buldu.
Einstein'ın genel görelilik kuramının devrimci önerisine göre, kütleçekimi kuvveti diğer kuvvetler gibi değildir; ama önceden sanıldığının tersine, uzay-zamanın düz olmayışı gerçeğinin bir sonucudur. Genel görelilikte uzay-zaman ya eğridir ya da içindeki kütle ve enerjinin dağılımı yüzünden "bükülmüş"tür. Dünya gibi cisimler, kütleçekimi denilen kuvvet yüzünden çok eğrilmiş uzayda, jeodezik denilen, doğru çizgiye en yakın yolu izlediklerinden, eğik yörüngeler üzerinde harekete ederler. Teknik olarak söyleyecek olursak jeodezik, iki komşu nokta arasındaki en kısa (ya da en uzun) yoldur.
Bir geometrik düzlem, iki boyutlu uzaya örnektir ve düzlemin çizgileri jeodeziktir. Dünya'nın yüzeyi, ikiboyutlu eğik uzaydır. Yeryüzündeki jeodeziğe büyük çember denir. Ekvator büyük bir çemberdir. Yerkürede, Dünya'nın merkeziyle çakışan her çember, büyük çemberdir (''Büyük çember'' tanımı, bunun yerkürede çizebileceğiniz en büyük çember olması gerçeğine dayanmaktadır). Jeodezik iki havalimanı arasındaki en kısa yol olduğundan, havayolu uçuş görevlileri pilota bu rotada uçmasını söyleyecektir. Örneğin, New York'tan Madrid'e uçarken pusulanız genel enlem çizgisine göre dümdüz doğuyu gösterirken, 3707 mil kat edersiniz. Ancak büyük çember boyunca uçarsanız, yani kuzeydoğuya yönelip, sonra yavaş yavaş dönüp güneydoğuya yönelirseniz, kat ettiğiniz mesafe 3605 mil olacaktır. Bu yolun, yerküreyi düz gösteren harita üzerindeki görüntüsü aldatıcıdır. ''Doğrudan'' doğuya giderken, aslında doğrudan yol almıyorsunuz ya da en azından en doğrudan yol olan jeodezik anlamında değil.
Kürenin üzerindeki uzaklıklar. Kürenin üzerindeki en kısa uzaklık, büyük çember boyunca olandır; düz bir haritaya baktığınızda gördüğünüz düz çizgiden farklıdır.
Genel görelilikte cisimler, dört boyutlu uzay-zaman içerisinde daima jeodezikleri izler. Madde olmadığında, dörtboyutlu uzay-zaman içindeki bu jeodezikler, üçboyutlu uzaydaki doğru çizgilere tekabül eder. Maddenin var olduğu durumda, dörtboyutlu uzay-zaman eğrilir, üç boyutlu uzaydaki cisimlerin yollarını, bir anlamda kütleçekimi kuvvetinin etkileriyle açıklanan eski Newton'cu kuramdaki gibi eğriltir. Bu, tepelik bir arazinin üzerinde uçan uçağı izlemek gibidir. Uçak, üçboyutlu uzayda düz bir çizgide ilerliyor olsa da, üçüncü boyutu (yüksekliği) kaldırdığınızda, uçağın gölgesinin iki boyutlu arazide eğri bir yol izlediğini görürsünüz. Ya da uzayda düz bir çizgi üzerinde yol alan, doğrudan Kuzey Kutbu'nun üzerinden geçmekte olan bir uzay gemisi düşünelim. Onun yolunu aşağıya, yerkürenin iki boyutlu yüzeyine yansıttığınızda, Kuzey Yarımküre'de uzanan bir boylamı izleyerek bir yarım daire çizdiğini görürsünüz. Düşünmesi çok güç bir fenomen olmakla birlikte, Güneş'in kütlesi uzay-zamanı öylesine eğer ki, Dünya dörtboyutlu uzay-zamanda düz bir yörünge izliyor olsa da, üçboyutlu uzayda neredeyse dairesel bir yörünge izliyormuş gibi görünür.
Uzay gemisinin gölgesinin yolu. Uzayda düz bir çizgi boyunca uçan uzay gemisinin gölgesi ikiboyutlu küreye yansıdığında, eğri görünecektir.
Farklı olarak ele alınsa da, aslında gezegenlerin genel göreliliğe göre hesaplanan yörüngeleri, Newton'cu kütleçekimi kuramına göre yapılan hesaplamalara göre de hemen hemen aynıdır. En büyük sapma, Güneş'e en yakın gezegen olan Merkür'ün yörüngesinde görülür; gezegen, Güneş'in kütleçekimi kuvvetinden en fazla etkilendiğinden uzatılmış elips bir yörüngeye sahiptir. Genel görelilik kuramına göre elips yörüngesinin uzun ekseni Güneş'in etrafında yaklaşık on bin yılda bir derece dönüyor olmalıdır. Küçük olmasına rağmen bu etki, 1915'ten çok önce fark edilmiş, Einstein'ın kuramını ilk doğrulayan gözlemlerden biri olmuştur. Sonraki yıllarda, diğer gezegenlerin yörüngelerinde de Newton'cu hesaplara göre daha küçük sapmalar radarla ölçülmüş ve bu sapmaların genel görelilik hesaplamalarına uygun olduğu anlaşılmıştır.
Merkür'ün yörüngesinin kayışı. Merkür tekrar tekrar Güneş'in etrafında dönerken, elips biçimli yolu uzun ekseni yavaşça döner ve 360 000 yılda bir tam daire çizer.
Işık ışınları da uzay-zaman içerisinde jeodezikleri izlemek zorundadır. Aynı şekilde, uzay eğridir dediğimizde bu, ışığın uzayda doğru bir çizgi üzerinde yol aldığım artık göremeyeceğiz anlamına gelir. Bu durumda genel görelilik, kütleçekimi alanlarının ışığı eğeceği kestirimin-de bulunur. Örneğin bu kurama göre, Güneş'in yakınındaki ışık yollan, Güneş'in kütlesinin etkisi yüzünden hafifçe eğrilir. Bu, uzak bir yıldızdan gelen ışığın Güneş'in yakınından geçerken küçük bir açıyla sapması, Dünya'daki bir gözlemcinin bu sapma yüzünden yıldızı farklı bir konumda görmesi demektir. Elbette, yıldızın ışığı her zaman Güneş'in yakınından geçseydi, ışık sapıyor mu, yoksa yıldız gerçekten gördüğümüz yerde mi, anlayamazdık. Ancak Dünya Güneş'in etrafında dönerken, Güneş'in arkasından geçiyormuş gibi görünen farklı yıldızların ışıkları sapmaya uğramıştır. Bu nedenle görünürdeki konumları diğer yıldızlara göre değişiyormuş gibidir.
Normalde bu etkiyi görmek çok zordur, çünkü Güneş'in ışığı kendisine yalan olan yıldızlan gözlemlemeyi olanaksız kılar. Ancak Güneş tutulması sırasında, Ay, Güneş ışığını engellediğinde, bu etkiyi görebilmek mümkündür. 1915'te Birinci Dünya Savaşı sürdüğünden, Einstein'ın ışığın sapmasına dair öngörüsü hemen sınanamadı. 1919'da bir İngiliz araştırma grubu, Batı Afrika kıyılarında Güneş tutulmasını izleyerek, kuramın öngördüğü gibi ışığın gerçekten Güneş tarafından saptırıldığını gözlemledi. Bir Alman'ın kuramının İngiliz bilimciler tarafından kanıtlanması, iki ülke arasında savaş sonrası büyük bir uzlaşma olarak övgülerle karşılandı. İşin tuhafı, araştırma sırasında çekilen fotoğraflar sonradan incelendiğinde, yapılan hataların ölçülmeye çalışılan etki kadar büyük olduğu ortaya çıktı. Ölçümlerin sonuçları, bilimde sıkça rastlandığı gibi, alınmak istenilen sonucun önceden bilinmesiyle ilgiliydi. Neyse ki, daha sonra yapılan pek çok gözlemle ışığın sapması tam olarak doğrulandı.
Genel göreliliğin bir başka kestirimi, Dünya gibi büyük cisimlerin yanında zamanın daha yavaş akıyor gibi görünmesidir. Einstein bunu ilk kez 1907'de, kütleçekimi kuvvetinin aynı zamanda uzayın biçimini de değiştirdiğini fark etmesinden beş yıl, kuramını tamamlamasından sekiz yıl önce anlamıştı. Bu etkiyi, özel görelilik kuramının temel varsayımı olan ve genel görelilik kuramında önemli bir yer tutan eşitlik ilkesini kullanarak türetti.
Boş uzayda bir asansörde olduğunuzu düşünün. Kütleçekimi yok, "aşağı" yok, "yukarı" da yok. Özgürce boş uzayda yüzüyorsunuz. Şimdi asansör sabit bir ivmeyle hareket etmeye başlasın. Birden ağırlığınızı hissedersiniz. Yani, size asansörün tabanıymış gibi gelen tarafa doğru bir anda çekildiğinizi hissedersiniz! Şimdi elinizde bir elma olsun; elmayı bıraktığınızda yere düşer. Aslında, ivme kazandığınız için asansörde olanlar, asansör hiç hareket etmediği ve tekbiçimli kütleçekimi alanı içindeyken olanlarla tıpatıp aynıdır. Trendeyken tek biçimli bir şekilde hareket ediyor musunuz, etmiyor musunuz; söyleyemeyeceğiniz gibi, asansördeyken tek biçimli bir şekilde ivme kazanıyor musunuz, yoksa tekbiçimli kütleçekimi alanının içinde mi duruyorsunuz, söyleyemezsiniz. Einstein'ın fark ettiği de buydu. Sonuçta eşitlik ilkesini buldu.
Işığın, Güneş'in yakınında eğilmesi. Güneş doğrudan Dünya ve uzak bir yıldız arasında olduğunda, Güneş'in kütleçekimi alanı, o andaki konumuna bağlı olarak yıldızın ışığının yönünü değiştirir.
Eşitlik ilkesi ve yukarıda verdiğimiz örnek ancak, eylemsiz kütle (Newton'un ikinci yasasında, bir kuvvetin etkisine tepki olarak ne kadar ivme kazanılacağını belirleyen kütle) ile kütleçekimli kütlenin (Newton'un kütleçekimi yasasında, kütleçekimi kuvvetinin ne kadar hissedileceğini belirleyen kütle) aynı olması durumunda doğrudur. Her iki kütle de aynı olduğunda, kütleçekimi alanındaki bütün nesnelerin düşme hızlan, kütleleri ne olursa olsun, aynı olacaktır. Eğer bu eşitlik gerçek değilse, kütleçekimi kuvvetinin etkisinde kalan bazı nesneler diğerlerinden daha hızlı düşecektir; bu da, kütleçekiminin çekiş gücünü, her şeyin aynı hızda düştüğü tekbiçimli ivmeden ayırt edebiliriz demektir. Einstein'ın eşitlik ilkesini ve nihayetinde genel görelilik kuramını oluşturmak için eylemsiz kütle ile kütleçekimli kütlenin eşitliğini kullanması, düşünce tarihinde eşi görülmemiş, amansız mantık tartışmalarının çıkması demekti.
Yine de ''Kütleçekimi zamanı mı değiştiriyor, yoksa sadece saatleri mi bozuyor?'' diye sorabilirsiniz. Zemindeki gözlemcinin saatleri karşılaştırmak üzere tavandaki gözlemcinin yanına çıktığını düşünelim. Saatler aynıdır ve iki gözlemci de saniyenin uzunluğu konusunda kesinlikle hemfikirdir. Zemindeki gözlemcinin saatinde herhangi bir sorun yoktur; nerede olursa olsun, yerel zamanın akışını ölçebilmektedir. Tıpkı, göreli hareketlerinde gözlemciler için zamanın farklı aktığını söyleyen özel görelilik kuramı gibi, genel görelilik kuramı da, bir kütleçekimi alanı içinde farklı yüksekliklerdeki gözlemciler için zamanın farklı aktığını söyler. Genel görelilik kuramına göre, yeryüzüne yakın olunduğunda zaman daha yavaş akacağından, zemindeki gözlemci sinyaller arasındaki zamanı ölçtüğünde bu, 1 saniyeden kısa olacaktır. Alan güçlü olduğu oranda etki güçlüdür. Newton'un hareket yasası, uzaydaki mutlak konum düşüncesinin sonu olmuştu. Şimdi de görelilik kuramının mutlak zaman kavramının işini bitirdiğini görüyoruz.
Bu kestirim, bir su kulesinin tepesine ve dibine yerleştirilen çok duyarlı saatlerle denendi. Kulenin dibine yerleştirilen ve yeryüzüne yakın olan saatin, genel görelilik kuramına tamamen uygun olarak daha yavaş çalıştığı gözlendi. Uydulardan gelen sinyallere bağlı çalışan çok duyarlı seyir sistemlerinin geliştirilmesiyle, yeryüzünün değişik yüksekliklerinde bulunan saatlerin hızları arasındaki fark büyük bir önem kazandı. Genel görelilik kuramının kestirimleri göz ardı edildiğinde, konum hesaplarında millerle ölçülen yanlışlar yapılabilir.
Biyolojik saatlerimiz de zamanın akışındaki değişikliklerden aynı ölçüde etkilenir. Örneğin, ikizlerden biri deniz seviyesinde kalırken, diğeri yaşamak üzere bir dağın tepesine gönderilsin. Dağın tepesinde yaşayan, deniz seviyesinde kalan ikizinden daha hızlı yaşlanacaktır. Yani bir daha karşılaştıklarında ikizlerden biri daha yaşlı olacaktır. Bu durumda yaş farklılığı çok azdır, ama ikizlerden biri ışık hızına yakın bir hızla yol alan bir uzay gemisiyle uzun bir yolculuğa çıkarsa, yaş farkı çok daha büyür. Döndüğünde, Dünya'da kalan ikizinden çok daha genç olacaktır. Bu durum, ikizler paradoksu olarak bilinir, ancak bu, zihninizin bir köşesinde mutlak zaman düşüncesi varsa bir paradokstur. Görelilik kuramında eşsiz bir mutlak zaman yoktur; bunun yerine her bireyin bulunduğu yere ve hareket edişine bağlı kişisel zaman ölçüleri vardır. 1915'ten önce uzay ve zaman, olayların gerçekleştiği, ama içinde olup bitenlerden etkilenmeyen değişmez bir arena olarak düşünülüyordu. Özel görelilik kuramı için bile bu düşünce geçerliydi. Cisimler hareket ediyor, kuvvetler birbirlerini çekiyor ve itiyor, ama zaman ve uzay bunlardan hiç etkilenmeden, öylece sürüp gidiyordu. Uzay ve zamanın sonsuza kadar süreceğini düşünmek doğaldı. Genel görelilik kuramında ise durum oldukça farklıdır. Uzay ve zaman artık dinamik niceliklerdir; bir cisim hareket ettiğinde ya da bir kuvvet etkisini gösterdiğinde uzay ve zamanın eğriliği değişir ve karşılığında uzay-zamanın yapısı cisimlerin hareketini ve kuvvetlerin işleyişini etkiler. Uzay ve zaman evrende olan her şeyden etkilenmekle kalmaz, olan her şeyi etkiler de. Uzay ve zaman kavramları olmadan, Evren'de gerçekleşen olaylardan söz edemeyeceğimiz gibi, genel görelilik içinde de Evren'in sınırları dışında kalan uzay ve zamandan söz etmek anlamsızdır. 1915'i izleyen onlarca yıl içinde bu yeni uzay ve zaman anlayışı evren hakkındaki düşüncelerimizde köklü değişikliklere yol açtı. Aslında değişmeyen, hep var olan ve sonsuza kadar varlığım sürdürecek olan Evren kavramının yerini dinamik, genişleyen, geçmişte sonlu bir zamanda başlamış ve gelecekte sonlu bir zamanda bitecek olan bir Evren kavramı aldı.
*Riemann geometrisi: Paralel doğruların birbirine yakınlaştığı bir uzay; bir küre yüzeyi geometrisi de diyebiliriz. Örneğin, Ekvator'un üzerinde alınacak iki noktanın ve kuzey kutbunun oluşturduğu devasa bir üçgen düşünüldüğünde, üçgenin iç açıların toplamının 180 dereceden büyük olduğu görülür; zira aslında bir Ekvator yayı olan taban ile diğer iki kenarı oluşturan meridyenlerin yaptığı açıların her ikisi de 90 derecedir; Kuzey Kutbu köşesindeki açı ne olursa olsun, toplamda 180 derece aşılır.
