Fizik Nedir, Fiziğin Doğuşu, Bilimsel Yöntem, XVII. Yüzyıl, XX. Yüzyıl Fiziği
 

Fizik, doğayı yöneten yasaları (başka bir deyişle, MADDE ve ENERJİ) inceleyen bilim dalıdır. Maddelerin bileşimlerini ve birbirleriyle etkileşimini konuedinen KİMYA, ayrı bir daldır; ancak, maddeyi oluşturan bileşenlerin ve bunların kimyasal düzeydeki et- kileşimlerinin açıklığa kavuşturulmasına, fizikteki ilerlemeler sonucu olanak bulunmuştur. Biyoloji ve biyokimya için de aynı şey geçerlidir. Gerçekten fizik, evreni ve yaşamı anlayabilmemizi sağlayan bilim dallarından biridir.

Fiziğin doğuşu: Yaklaşık yarım milyon yıl önce ilk insanlar, elde yapılmış yalın araçlar kullanıyor ve ateşi biliyorlardı. Bundan 20 000 yıl önce yaşayan Taş devri insanı, mağara duvarlarına resimler yapabiliyor, ok ve yay kullanabiliyordu (günümüzde bile, hâlâ Taş devri teknolojisiyle yaşamını sürdüren topluluklara Taşlanmaktadır). Günümüzden 10 000 yıl önce insanlar, toprağı işlemeye başlamışlardı. Bilimin ilk temel işaretleri ise, bundan 5 000 yıl Önce Babil'de ortaya çıkmaya başladı. Ancak Ortaçağ teknolojisi. Roma teknolojisinden pek farklı değildi; hattâ Romalıların su sistemleri daha iyiydi. Günümüzdeki anlamıyla bilim, XVII. yüzyılda ortaya çıktı. XVIII. ve XIX. yüzyıllarda endüstri devrimi gerçekleştirildi. XX. yüzyılda ise fizik, günlük yaşamda büyük bir yer tutmaya başladı. Günümüzde, bu bilim dalına dayanmayan bir yaşam düşünülemez.

Klasik fiziğin temelleri, XVII. yüzyılda, GALİLEİ, KEPLER, BÖYLE, NEWTON, HOOKE, HUYGENS, GUERİCKE, TORRİCELLİ gibi bilginler tarafından atıldı. Günümüzdeki uygarlık düzeyi varlığını, bu temellere borçludur.

XVII. yüzyılda, aynı zamanda, felsefe ile fiziğin birbirinden ayrılması da gerçekleşti. XVIII. yüzyıldan önce fiziğe, «doğal felsefe» adı verilirdi. Galilei'nin savları nedeniyle kiliseyle çatışmasına karşılık, Kuzey Avrupa'daki bilim adamları, buluşlarının felsefeye uyup uymadığını pek önemsemiyorlardı.

Bilimsel yöntem: Bilimsel yöntem, gerçeğin ortaya çıkarılmasını sağlayan «yanılmaz» bir yöntem değildir. Bazen bütünüyle yanlış sonuçlar verip, konunun yeniden ele alınmasını gerektirebilir. Yöntemin temeli, deney ve gözlemde yatar. Ancak, sonuçların doğru biçimde kaydedilmesi, neden ve sonuç ilişkisinin araştırılması (çünkü, her doğal olayın araştırmaya değer bir nedeni vardır), kuramın geliştirilmesi ve bu kuramın başka amaçlar için kullanılması da çok önemlidir.

Neden-sonuç ilişkisi, çağımızda çok açık görünmesine karşılık, her zaman kabul edilmemiştir. Eskiden doğal olayların açıklanması, tanrıya bağlanmaktaydı. Günümüzde fizik, anlayış düzeyimizi biraz daha derine götürmeye ve olayların altında yatan gerçek nedenleri ortaya çıkarmaya çalışmaktadır.

Çevrelerindeki olayları kaydeden ilk insanlar İ.Ö. 3000 yıllarında yaşayan Babillilerdi (Mezopotamya). Yazıyı bilen bu insanlar, gökcisimlerinin hareketlerini kataloglara geçirdiler. Aynı dönemde Kuzeybatı Avrupa'da yaşayanlar ise, yazıyı bilmemelerine karşılık, taşları kullanarak, gökcisimlerinin hareketlerini toprak üstünde belirtmeye çalıştılar.

Babillilerin ve eski Mısırlıların tuttuğu kayıtlar, Yunanlıların eline geçti. Yunanlılar bunları yeniden düzenleme çabalarına girişti. Mekanik ve statikte bazı ilkol kavramlar (ARKHİMEDES'in banyo deneyi ve kaldıraç yasaları gibi) ortaya kondu. Yunanlıların en büyük katkısı, fiziğin gelişmesinde önemli payı bulunan bazı MATEMATİK ilkelerini bulmalarıdır. İ.S. III. yüzyılda Diophantos bazı fizik temellerini ortaya koymuştur, ama fiziğin bugünkü dayanağını oluşturan cebir daha sonra geliştirilmiştir.
Bilimin geliştirilmesi, Yunanlılardan sonra Araplar tarafından yürütüldü. Bazı yeni buluşlar, sözgelimi İbni Heysem'in OPTİK konusuna ve matematik simgelere ilişkin düşünceleri, önceleri İtalya, daha sonra da Kuzey Avrupa'da ortaya çıkan bilimsel anlayışın ilk kıvılcımı oldu.

Cevap : Fizik Nedir, Fiziğin Doğuşu, Bilimsel Yöntem, XVII. Yüzyıl, XX. Yüzyıl Fiziği
 

XVII. yüzyıl: İlk önemli fizikçi, Galilei'dir (1564-1642). Dinamikteki bazı temel deneylerinin yanı sıra, TELESKOP, MİKROSKOP, termometre gibi bazı temel aygıtları ilk kez kullanması, Aristoteles mantığına karşı açılan savaşın ilk adımlarını oluşturmuştur.

Kütlelerin hareketinin kuvvet cinsinden ölçülebileceğine ilk değinen Galilei oldu. Ayrıca, Aristoteles gibi, «taşlar toprağa düşer, ağır taşlar ise hafiflerden daha hızlı düşer» demekle yetinmek yerine, bu niceliklerle ilgili kuralları saptamaya çalıştı. Aristoteles'in yanıldığını kanıtladı ve taşın düşme biçiminin nasıl hesaplanabileceğini gösterdi.
Galilei'den sonra Newton, Huygens, Böyle, vb. bilim adamları çalışmaları sürdürdüler. Newton^. dinamik, matematik ve optik konusundaki çalışmalarıyla, fizik yasalarını ortaya koydu. Kütle çekimi ile ilgili her bağıntıda, değişmez bir katsayının bulunması ge rektiğini açıkladı: Günümüzde buna, çekim değişmezi ya da yerçekimi ivmesi (G) denir. G değişmezi, maddenin özelliklerini anlamada temel sayılan üç değişmezden birincisidir.

XVIII yüzyıl: XVIII. yüzyılda bilim adamları, Newton fiziği çevresinde birleşerek, mekanik ile dinamik konularını içeren ve aşağı yukarı günümüzdeki-lerin aynı olan ders kitapları çıkarmaya başladılar. XVIII. yüzyılda araştırmalar, daha çok, ısı ve ısının etkileri üstünde yoğunlaştırıldı. Bilim ile teknoloji arasındaki ilk köprü, buhar makinasının bulunmasıyla gerçekleşti. FRANKLİN ve COULOMB, statik elektrik konusunda ilk deneyleri gene bu yüzyılda yaptılar.

XIX. yüzyıl: XIX. yüzyılın başlarında çok önemli bir buluş gerçekleşti: Elektrik enerjisi elde edildi. Bu enerji, VOLTA, OERSTED, AMPERE ve OHM tarafından araştırıldı. FARADAY, elektrik ile magnetizma arasındaki ilişkiyi bulmakla ün kazandı. Bu bağıntılar, 1860'ta MAXWELL denklemlerinde bir araya getirildi ve böylece ELEKTRİK, MAGNETİZMA ve IŞIK olayları arasındaki ilişkiler ortaya kondu. Maxwell denklemleri, önemli bir değişmezin, yani ışık hızının (c) varlığını ortaya koydu.

XIX. yüzyılda buhar makinalarının yaygın kullanımı, ısı, iş ve enerji arasındaki bağıntının ayrıntılı biçimde incelenmesine yolaçtı. Sadi CARNOT, ilk kez iş ve ısı arasındaki bağıntıyı bularak, TERMODİ-NAMİK'in temellerini attı. Isının mekanik eşdeğeri, önce JOULE, daha sonra da Helmholtz ve Lord KEL-VİN tarafından araştırıldı.

Bu çalışmaların sonunda, fizik biliminin artık tam olarak bilindiğine, yalnızca birkaç anlaşılmaz konu dışında, öğrenilecek pek birşey kalmadığına inanıldı. Kuşkusuz, anlaşılmaz olduğu düşünülen konuların, gerçekte yabana atılacak ayrıntılar olmadığı daha sonra anlaşılmıştır.

XX. yüzyıl fiziği: Klasik kurama göre, elektro-magnetik tayfın morötesi bölgesinin dışına çıkıldığında, yayılan enerji miktarının da orantılı olarak artması gerekir. Gerçekte ise durum böyle değildir. Bilinmeyen bir etmen, yayılan kısa dalgaları sınırlamakta ve bir bakıma olası «morötesi yok olması»nı engellemektedir.

Max PLANCK, sınırlayıcı etmenin, enerjinin küçük paketler ya da kuvantumlar halinde yayılmasından kaynaklandığını ileri sürmüştür (tıpkı madr denin sürekli yapıda olmayıp, atomlardan ve aralarındaki boşluklardan oluşması gibi, enerji de sürekli değil, kesik kesik enerji paketleri halinde yayılmak tadır). Kısacası ışınımın kuvantum özelliği, sınırlayıcı bir etmen olmaktadır. Einstein, bu etmenin, fotoelektrik olay gibi başka belirsiz sorunları da açıkladığını göstermiştir.

BOHR ile RUTHERFORD ise, sınırlayıcı etmen etkisini, atom fiziği alanında da araştırdılar ve elektronların, üçüncü temel değişmez olan Planck değişmezinin (h) denetiminde, ancak belirli enerji düzeylerinde bulunabileceğini gösterdiler. Maxwell'in çalışmaları bütünüyle bir kenara bırakılmadı, ama büyük ölçüde düzeltildi.

Bu buluşlar, «yeni fizik» çağını açtı. Yeni fiziğin konuları içine BECQUEREL ve CURÎE'lerce yapılan RADYOAKTİFLİK çalışmaları ile, j. j. THOMSON'un elektrona ilişkin buluşu girer. Bu çalışmaların bir araya getirilmesi ve Newton fiziğinden bilinen ışık hızı kavramının Einstein'ın görecelik kuramıyla bağdaştırılması sonucu, ünlü atomsal güç denklemi (E = mc2) bulundu.

Gerçekleşmesi beklenen ilerlemeler: Fizikçiler, günümüzün temel fizik kurallarında önemli değişmeler olacağına inanmamakla birlikte, fiziğin birtakım işlemleri, virgülden sonra ondalık sayılara kadar hesaplayan bir bilim dalı olmadığı gerçeğini kavramışlardır. Temel fizik araştırmaları artık birbirinden bütünüyle ayrı iki konuya yönelmiştir: TANECİK FİZİĞİ; gökbilim.

Tanecik fiziği, bütün maddeleri oluşturan temel tanecikleri ve bunların birbiriyle etkileşimini bulmaya çalışmaktadır. Gökbilim alanında ise, çok daha büyük ölçekteki kütleler araştırma konusu edilmektedir. Bu kütleler, dünyada yaratılması olanaksız koşullar altında bulunmaktadır; ama ışık hızından yararlanılarak, evrenin başlangıcına ve evrelerine ilişkin bilgi edinme çalışmaları yapılmaktadır.

Yıldızlardan gelen ışık, termonükleer tepkimeler sonucu oluşur. Yerçekimi, bilinen en zayıf kuvvet alanıdır, bununla birlikte, çok uzaktaki kütleler arasında bile kendini belli eder. Dört kuvvet alanı (Bk. ALAN VE KUVVETLER) bağdaştırılarak tek bir alan kuramı geliştirilmeye çalışılmaktadır. Böylece, G, c ve h'nin neden özel değerleri olduğunun açıklanabilmesi beklenmektedir.

Bunun sonucunda, yeni değişmezlerin ve şu anda düşünülemeyen yeni fizik konularının da ortaya çıkması beklenebilir.

Cevap : Fizik Nedir, Fiziğin Doğuşu, Bilimsel Yöntem, XVII. Yüzyıl, XX. Yüzyıl Fiziği