Nicola Chalton, Meredith Macardle
Büyük Bilim İnsanları

Bir gün bilim insanı olmak isteyen Felix’e…

Önsöz

Bilim günümüzde iki şeyden oluşuyor: Etrafımızdaki dünyanın araştırılması ve bu araştırmanın nasıl yapıldığı, yani bilimsel yöntem. Bilimin çeşitli dalları evrenin doğuşundan en küçük parçacığına, insan bedeninden taşlar ve minerallere, şimşeklerin gücünden X ışınları, radyoaktivite ve yerçekimi gibi görünmez güçlere kadar her şeyi inceliyor.

Atalarımız büyük olasılıkla geceleri gökyüzüne bakıp dünyanın nasıl meydana geldiğini merak ediyor ve ilk şifalı bitkileri topluyorlardı; ancak bilimsel yöntem henüz oldukça yeni. Pek çok araştırmacı, farklı konularla ilgili varsayımlarını sunmuş, ancak bu varsayımları dikkatlice oluşturulmuş ve aynı sonuca ulaşmak için tekrarlanabilen deneyler aracılığıyla test etmeyi düşünmemişti. Günümüzde, bir bilim insanının yeni bir varsayım için etraflıca test edilmiş bir delil sunmaması düşünülemez. Gökbilim gibi bazı bilim dallarında deney yapmak her zaman olası değildir; ancak tahminler ve gözlemler bir varsayımı doğrulamak ya da reddetmek için kullanılabilmektedir.

Eski Yunan filozof-bilim insanları, optik üzerine çalışan Arap İbn-i Heysem, ortaçağ İngiliz keşişi Roger Bacon ve İtalyan gökbilimci Galilei, deneye dayanan bilimsel yöntemin ilk destekçileri arasında yer almaktadır. Ancak bilimsel tutumdaki önemli değişim on yedinci yüzyılda, en önemli bilim insanlarından biri olan Isaac Newton’ın yaklaşımı sayesinde yaşandı. Newton, önerme ve deneyleri kapsayan “bilimsel usavurma¹ kuralları”nı ileri sürdü ve kısa zamanda tüm araştırmacılar bu yöntemi benimsedi.

Çoğu bilim dalında, ispatlanmış bir varsayım, yeni bir varsayım aksini ispatlayarak yeni bir yaklaşım sunana kadar bilimsel bir “gerçek” olarak kabul edilir. Bilim bu şekilde, yeni fikirlerin eskilerin yerini almasıyla gelişir. Ancak matematik bir istisnadır; bir varsayım ispatlanıyorsa değişmez, asla aksi kanıtlanamaz. Sistemli ve formüle edilen bilgi birikimi içeren matematik tüm bilimselliğine rağmen, fiziksel evreni araştıran doğa bilimlerinden oldukça farklıdır. Doğa bilimleri, fiziksel evrenin tanımlarını ya da safhalarını anlayabilmek için deneysel bulgular toplarken matematik gerekli gerçekler için kanıt toplar. Ancak matematik, doğa bilimlerinin evreni tanımlamak için kullanacağı dili sağlar, bu bakımdan fen bilimlerine son derece bağlıdır.

Pek çok bilimsel buluş ve ilerleme, teknolojik değişimlere öncülük ettiği için bilim sık sık teknolojiyle birlikte anılır. Örneğin Thomas Edison’ın ampulü icadı, elektriğin icat edildiği zamanlara dayanıyordu; uzayın keşfi bize takvimleri ve uzay araçlarında kullanılan ileri teknoloji ürünü seramikleri verdi ve başka pek çok fayda sağladı. Bilim, günlük hayatımızı tıbbi teknolojiden bilgisayarlara ve onlarsız yaşayamadığımız akıllı telefonlara kadar her yönden etkiledi.

Şüphesiz, dünyanın nasıl işlediğini öğrenme konusunda tutkulu insanlar olmasaydı bilim var olmazdı. Bu kitap, evreni kavrayışımızı şekillendirmiş bazı önemli bilim insanlarını sizlere tanıtmayı amaçlamaktadır.

1. BÖLÜM
Gökbilim ve Evrenbilim: Evrene Bilimsel Bir Bakış

Eski çağlardan beri insanlar dünyamızın uzağındaki gökcisimlerini (Güneş, Ay, yıldızlar ve gezegenler) gözlemleyerek evreni anlamlandırmaya çalıştı. Gökbilimsel olayların tekrar ettiğini ve bu tekrarların belirli döngülerle gerçekleştiğini fark eden Babil ve Mısır uygarlıkları, yıldız haritaları çıkararak tutulmalar, kuyrukluyıldızlar, Ay ve en parlak yıldızların hareketleri gibi olaylarla ilgili öngörülerde bulundu. Onların bu kayıtları, zamanı ölçme ve yön bulma konularında kaynak teşkil etti.

Kendilerinden önceki yüzlerce yıllık gözlemden faydalanan antik Yunanlar, yıldız gruplarına, yani takımyıldızlara “Avcı Takımyıldızı (Orion)” ve “İkizler Takımyıldızı (Castor ve Pollux²)” gibi mitolojik figürlerin adlarını verdiler. 1. yüzyılda Batlamyus’un³ listelediği kırk sekiz Batı takımyıldızı, günümüzde bilinen seksen sekiz takımyıldızın arasında yer almaktadır. Aynı şekilde Romalılar da bazı gezegenleri adlandırdılar: Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn. Güneş ışığınıyansıtan bu gezegenler, “parlak yıldız”lar olarak görülüyordu.

On yedinci yüzyılda icat edilen optik teleskop, Dünya merkezli evren fikrini sonsuza dek değiştirdi. Kısa süre içinde evrenin hayal edilenden çok daha büyük olduğu anlaşıldı. Uzayı derinlemesine araştıran gökbilimciler, Güneş sistemimizde yeni gezegenler (Uranüs ve Neptün), küçük gezegenler, uydular, cüce gezegenler (Plüton gibi), gaz bulutları, kozmik toz ve yeni galaksiler buldular.

Günümüzün gökbilimsel araçları arasında uzaktaki kozmik cisimlerden yayılan radyasyonu algılayabilen uydu teleskopları ve diğer gezegenlerden bilgi sağlayabilen uzay sondaları⁴ bulunuyor. Bu araçlar sayesinde gökbilimciler evreni oluşturan parçacıklar ve güçler, yıldızlar, gezegenler ve galaksilerin evrim süreci ve evrenin oluşumu hakkında daha çok keşif yaptılar. Aynı zamanda, evrenin hiçbir teleskop aracılığıyla görülemeyen geniş bir kısmını da keşfettiler: “Karanlık madde”, gökbilimin en büyük gizemlerinden biri olmaya devam ediyor.

İlk Yıldız Kataloğu: Gan De

Çinli gökbilimci Gan De (MÖ 400?-MÖ 340?) ve çağdaşı Shi Shen, bir yıldız listesi ya da yıldız kataloğu oluşturan ilk gökbilimciler olarak biliniyor. Gan De, eski Çin’in kargaşalı savaş döneminde, yıl hesaplamasında düzenli olarak on iki yılda bir gökyüzünde beliren, Güneş sistemimizin en büyük gezegeni Jüpiter’in parlak ışığından yararlanılan dönemde yaşadı; bu yüzden gözlem ve tahminlerinin odağında Jüpiter vardı. Teleskopların yokluğunda Gan De ve arkadaşları çıplak göze güvenmek zorundaydı; ancak göksel gözlemlerin en iyi ne zaman yapılabileceği konusunda kendilerine yol gösterecek hesaplamalar yaptılar.

Gan De, gökyüzünde binden fazla yıldız gördü, bunları listeledi ve en az yüz takımyıldız keşfetti. Gan De’nin yıldız kataloğu 200 yıl sonra Yunan gökbilimci İparhos tarafından hazırlanan ve yaklaşık 800 yıldız içeren, Batı’nın bilinen ilk yıldız kataloğundan daha kapsamlıydı.

Gan De’nin, büyük olasılıkla Jüpiter’in dört büyük uydusundan biri olan uyduyu gözlemlemesi, Jüpiter’in bir uydusunun bilinen ilk gözlemidir. 1610’da Galilei yeni geliştirilmiş teleskobuyla uyduları resmi olarak “keşfettikten” çok daha önce gerçekleşmiştir.

Shi Shen ve Gan De, bir yılın hesaplanmasında doğru bir sonuca, yani 365¼’e yaklaşan ilk gökbilimciler arasındaydı. MÖ 46 yılında Yunan gökbilimci Sosigenes bu hesaplamayı Roma takvimine uyarlaması için Sezar tarafından işe alınacaktı. Ortaya çıkan Rumi takvim, günümüzde de geçerliliğini koruyan Miladi takvimin kullanılmaya başlandığı 1582’ye kadar Avrupa ve Kuzey Afrika’da kullanıldı.

Dünya Merkezli Kozmos Görüşü: Aristo

Milattan önce dördüncü yüzyılda, eski Çin devletleri egemenlik için savaşırken klasik Yunan kültürü Doğu Akdeniz’deki pek çok koloniye yayılıyor, Batı düşüncesini modern çağda destekleyecek temelleri oluşturuyordu.

Yunanlar, evrenin merkezinde olduklarını düşünüyor, gökyüzü de bu inançlarını güçlendiriyordu. Yıldızlar Dünya’nın etrafında yol alarak doğup batıyor gibi görünüyordu. (Bu yanılsama, Dünya’nın kendi ekseninde dönmesinin bir sonucudur: Dünya doğuya doğru döndüğü için yıldızlar batıya doğru hareket eder gibi görünür.)

Arka planda ışıldayan “sabit yıldızlar”la beraber konumları değişen “gezgin yıldızlar”ı tespit ettiler. Gezgin yıldızlar Güneş, Ay ve Güneş sistemimizin o dönemde bilinen beş gezegeni olan Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn’dü. Yunanlara göre evren, dairesel hareketlerle yörüngelerinde dönen gökcisimleri (Güneş ve gözle görünen gezegenler) ile beraber her şeyin merkezinde sabit bir şekilde duran, kusursuz bir küre olan (antik kültürlerin düşündüğü gibi düz olmayan) Dünya’dan oluşuyordu. “Sabit yıldızlar” ise dış gökkürede bulunuyordu; gökbilimciler on dokuzuncu yüzyıla kadar bu uzak yıldızların asıl hareketlerinin farkına varmadılar.

Büyük doğa filozofu ve bilim insanı Aristo, bu “Dünya merkezli kuram”a kendi fikirlerini kattı. Kurama göre, Dünya ve gökkubbe beş elementten oluşuyordu: Dört dünyevi element (toprak, hava, ateş, su) ve gökkubbeyi dolduran, dünyanın etrafını saran eşmerkezli katmanları oluşturan eter⁵. Her eşmerkezli eter katmanı gökcisimlerinden birini kapsıyor, Dünya’nın yörüngesinde sabit bir hızla ve kusursuz bir daire çizerek dönüyordu. En dıştaki katmanda bütün yıldızlar sabitti. Dünyevi elementler oluşuyor, bozuluyor ve ölüyordu; ancak gökkubbe kusursuz ve değişmezdi.

Aristo’nun gökbilimsel fikirleri Arap dünyasında kabul gördü ve ortaçağda Hıristiyan Avrupa’ya yeniden sunuldu.

Dünya merkezli gökbilimsel model görüşü antik Yunan’da yaygındı.

Aristo (MÖ 384-322)

Aristo klasik Yunan düşünce dünyasının çok önemli bir figürüydü ve fikirlerinin Batı’da daimi bir etkisi oldu. Tıpla ilgilenen Makedon bir ailenin çocuğu olan Aristo, Platon’un Atina’daki okulunun yıldızlarından biriydi.

Atina’yı büyük olasılıkla Platon’un ölümünden sonra Akademi’nin başkanı olarak görevlendirilmediği için veya belki de II. Filip’in yayılmacı politikası nedeniyle Makedonların sevilmemesi yüzünden terk etti. Ancak Büyük İskender (II. Filip’in oğlu, Aristo’nun öğrencisi) Yunanistan’ın tamamını fethettikten sonra, MÖ 335 ile 334 arasında bir tarihte şehre geri döndü.

Aristo, Atina’da kendi okulu Lyceum’u işletirken, kendisinden önce yapılmış tüm çalışmalar üzerine ayrıntılı araştırmalar yapmayı sürdürdü. Öğretme ve tartışma yöntemi, konuları gezerken tartışmaktı; Aristoculara bu yüzden “gezginler” denmiştir.

Büyük İskender’in ölümünden sonra Makedonlara karşı duyulan nefret tekrar alevlenince Aristo, tahminen Sokrates’in yetmiş yıl önceki infazına atıfta bulunarak “Atinalıların felsefeye karşı ikinci kez günah işlemelerine izin vermeyeceğim,” dedi ve kaçtı.

Ekinoksların Devinimi: Hiparkus

Büyük İskender’in izinden giden klasik Yunan kültürü Doğu’ya yöneldi ve bu, Nicaea’lı⁶ Hiparkus (MÖ 190?-MÖ 120?) gibi bilginlere ilham verdi.

Hiparkus, bir yıldız kataloğunu derlerken yıldızların konumlarının daha önceki kayıtlarla uyuşmadığını fark etti: Beklenmeyen sistematik bir değişim gerçekleşmişti. Buradan yıldızların değil de Dünya’nın hareket ettiği sonucuna vardı. Dünya’nın kendi ekseni etrafında dönerken “yalpaladığını” saptadı: Yuvarlak bir eksende dönen bir topacın yalpalayışını hayal edin. Bu yalpalayışın neden olduğu bir dönüşün gerçekleşmesi, Hiparkus’un hesaplamalarına göre yaklaşık 26.000 yıl sürüyor.

Ekinoksların devinimi: Dünya’nın ekseni 23,5 derece eğiktir ve dönerken bir topaç gibi yalpalar; ancak bir yalpalama (ya da “devinim çemberi”) 26.000 yılda bir görülür. Bu durum ekinoksları ya da mevsimlerin başlangıç ve bitişini etkiler.

Hiparkus bu yalpalamaya, ekinoksların (her yıl Mart ve Eylül aylarında gerçekleşen, gündüz ve gecenin eşit olduğu tarihler) beklenenden daha erken gerçekleşmesine neden olduğu için “ekinoksların devinimi” adını verdi.

Zamanla bu farklılık, mevsimlerin antik takvimlere göre farklı zamanlarda başlamasına neden oldu. Bunlar, “yıldız yılı hesaplaması”na⁷ dayanıyordu. Hiparkus bu sorunu yeni bir yıl hesaplaması geliştirerek çözdü. Güneş’in bir ekinokstan aynı ekinoksun bir sonraki tekrarına gelmesine kadar geçen zamana “tropik yıl” adını verdi. Yıldız yılından yaklaşık yirmi dakika daha kısa olan tropik yıl, modern miladi takvimimizin temelini oluşturmaktadır. Bu takvimde ekinokslar her yıl aynı aylarda gerçekleşir.

Hiparkus, yıldız yılı ve tropik yılın uzunluğunu Babilllerin bilgilerini kullanarak doğru bir şekilde hesapladı. Kendisinden iki yüz elli yıl sonra yaşamış olan Batlamyus’tan çok daha doğru hesaplamış olması, bize çağının ne kadar ilerisinde olduğunu gösteriyor.

Matematiksel Bir Evren: Batlamyus

Birinci yüzyılın sonuna doğru dünyaya gelen, önemli antik Yunan gökbilimcilerin sonuncusu olan Batlamyus da Dünya’nın evrenin merkezinde olduğu fikrini benimsemişti. Onun bilime katkısı Güneş ve gezegenlerin hareketlerini matematiksel denklemlerle açıklayıp öngörülebilen bir evren modeli yaratmaktı. Bu model, Yunanları yaklaşık bin dört yüz yıldır düşündüren “Evrenin merkezinde bulunan Dünya’nın etrafında dönen bir gezegen, neden bazen arkasındaki sabit yıldızların pozisyonuna göre geriye doğru hareket ediyor?” sorusuna cevap verebilmiş gibi görünüyordu.

Batlamyus, gökcisimlerinin hareketlerini matematiksel olarak açıklamak için, kendi kurallarını çiğneyerek Dünya’nın gezegenlerin merkezinde olmadığını varsaymak zorunda kaldı. Batlamyus ve destekçileri bunu, “Dünya merkezli kuramda küçük bir değişiklik” olarak kabul etti.

Batlamyus üç geometrik kurgunun birleşimini kullandı. Bu kurgulardan ne dış merkez ne de dış çember yeniydi. Dış çember kurgusuna göre gezegenler Dünya’nın etrafında geniş bir çember üzerinde değil, hem küçük bir çember hem de Dünya merkezli daha büyük bir çember üzerinde hareket ediyordu. Dış çember üzerindeki hareket, gezegenlerin neden bazen geriye doğru hareket edermiş gibi göründüğünü açıklıyordu.

Üçüncü kurgu olan denge noktası, devrim niteliğindeydi. Batlamyus bunu, gezegenlerin Dünya’dan gözlendiğinde neden aynı hızda hareket etmek yerine bazen daha hızlı ya da yavaş hareket ediyormuş gibi göründüğünü açıklamak için oluşturdu. Dış çemberin geniş çember üzerindeki hareket merkezinin Dünya’yla ya da geniş çemberin merkeziyle değil, üçüncü bir nokta olan denge noktasıyla aynı hizada olduğunu iddia etti. Denge noktası ve Dünya, karşıt yönlerde ve geniş çemberin merkezine aynı uzaklıkta bulunuyordu. Gezegenin, yalnızca denge noktası temel alınarak gözlemlendiğinde, düzenli bir şekilde hareket ettiği görülüyordu.

Bu üç matematiksel kurgu (dış çember, dış merkez ve denge noktası) gelenekçilere göre karmaşık ve yetersizdi. Ancak gezegenlerin geriye doğru hareketleri ve neden farklı zamanlarda daha parlak olup Dünya’ya daha yakın göründükleri sorusu gibi gökbilimin kafa karıştırıcı hususlarını açıklıyor gibi görünüyorlardı. Bu kurgular, modern Güneş merkezli (gezegenlerin Güneş etrafında elips yörüngelerde döndüğünü öne süren) görüşe yaklaşan tahminler yapılmasına olanak sağladı.

Batlamyus’un Dünya merkezli kuramı, Dünya’yı gezegenlerin yörüngelerinin tam merkezine konumlandırmamıştı ve gezegenlerin geriye doğru hareketlerini açıklayabiliyor gibi görünüyordu.

Batlamyus’un Dünya merkezli kuramı önce Ortadoğu’da, ardından Batı Avrupa’da kabul gördü. Kuram dini inançlarla uyuşuyordu; bundan şüphe etmeye cüret eden bilim insanları ise sert ve baskıcı Katolik kilisesinin idam cezasıyla yüzleşiyordu. Ancak 1008 yılında Arap gökbilimciler Batlamyus’un bilgilerini ve fikirlerini sorgulamaya başladı ve yüzyıllar sonra, kuramlarıyla uyuşması için bazı gözlemlerinin üzerinde oynamış olduğu ortaya çıktı.

Batlamyus (MS 83?-161?)

Batlamyus Mısır’da yaşadı. O dönem Mısır, Roma İmparatorluğu’nun bir eyaletiydi. İlk adı “Claudius” Romence olsa da Latince soyadı “Ptolemaeus”, Yunan kökenli olduğunu gösteriyordu. Makalelerini de Yunanca yazıyordu. Gözlemlerini bütün bilim insanlarını mıknatıs gibi çeken muhteşem bir kütüphaneye sahip İskenderiye’de yapıyordu.

Batlamyus yazmaya başlayana kadar Yunan gökbiliminde Hiparkus’tan itibaren iki yüzyıllık bir boşluk vardı; bugün Hiparkus’un çalışmalarını Batlamyus sayesinde biliyoruz. Batlamyus müthiş bir birleştiriciydi, evrenle ilgili sorulara yanıt vermek için eski kuramları kullanmayı kabul etti.

Arap Dünyasındaki Gökbilimsel Kayıtlar: Battani

Batlamyus’un gezegenlerin konumlarına dair tahminleri ortaçağın ilk yıllarında parlak bir Arap gökbilimci ve matematikçi olan Battani (MS 858?-929?) tarafından gölgede bırakıldı.

Tanınmış bir imalatçı ve gökbilimcinin soyundan gelen Battani, Müslüman imparatorlukların öğrenmeyi teşvik ettiği, antik Yunan ve Roma felsefesi ve bilimini canlı tuttuğu bir dönemde yaşadı. Doğu ve Batı’nın kesiştiği noktada, Müslüman bilim insanları Çin ve Hindistan gibi Asya uygarlıklarından da fikirler alıp kendi keşifleriyle bu fikirleri birleştirerek daha sonra Avrupa’ya da yayılacak olan bir bilgi birikimi oluşturdular.

Battani, Güneş, Ay ve gezegenlerin konumlarını içeren ve gelecekteki konumlarını öngörmek için kullanılabilecek ayrıntılı gökbilimsel tablolar hazırladı. “Sabian Tabloları”, o dönemde var olan en doğru tablolardı ve ileride Latin dünyasını da etkileyeceklerdi.

Battani, kendinden önceki gökbilimcilerin aksine geometrik yöntemler yerine trigonometri kullandı. Şaşırtıcı derecede doğru bir saptama yaparak bir güneş yılının 365 gün, 5 saat, 46 dakika ve 24 saniye uzunlukta olduğunu buldu ve bu, günümüzün hesabından (365 gün, 5 saat, 48 dakika, 45 saniye) yalnızca birkaç dakika eksikti. Dünya’nın Güneş’e, Ay’ın Dünya’ya olan uzaklıklarının yıl boyunca değişkenlik gösterdiğini keşfederek Batlamyus’un haksız olduğunu ortaya koydu. Bunun sonucunda, Ay’ın Güneş’in merkezinin hizasına gelerek kendi çevresinde bir “ateş çemberi” oluşturduğu dairesel Güneş tutulmalarını doğru bir şekilde hesapladı. Battani o kadar saygıdeğer biriydi ki, çığır açan matematikçi ve gökbilimci Kopernik, 600 yıl sonra bile onun çalışmalarını kabul edecekti.

Kutupyıldızı’na Göre Yön Bulma: Shen Kuo

On birinci yüzyılda denizciler, yön işaretlerine ve “Kuzey Yıldızı” gibi gök cisimlerine güveniyorlardı.

Kuzey Yıldızı, Dünya’nın ekseniyle yaklaşık olarak aynı doğrultuda, kuzey kutbundaysanız başınızın hemen üstünde bulunur. Dünya ekseni etrafında dönerken kuzey yarımkürede bulunan bir gözlemci Kutupyıldızı dışındaki yıldızların Dünya’nın etrafında döndüğü izlenimine kapılır. Kuzey Yıldızı olduğu yerde durur; kuzey kutbu için mükemmel bir işarettir. Ufka göre yüksekliği ölçülerek konumun enleminin saptanması için de kullanılabilir.

Antik çağlardan beri Polaris⁸, kuzey kutbuna işaret etmişti; ancak Dünya’nın ekseninde dönerken yalpalaması, yani ekinoksların değişmesi nedeniyle kuzey kutbu, yaklaşık olarak MS 3.000 yılında başka bir kuzey yıldızı olan Gamma Cephei’yi, MS 15.000 yılında ise Vega’yı gösterecektir. Uzak gelecekte kuzey kutbunu gösteren yıldız yeniden Polaris olacaktır.

Çinli bilge ve devlet memuru Shen Kuo (MS 1031-1095), meslektaşı Wei Pu’yla (MS 1075) birlikte beş yıl boyunca her gece Kuzey Yıldızı’nın konumunu hesapladı. Daha sonra Çin’de manyetik ibreli pusulayı icat etti; bu icadı Avrupa ve Ortadoğu’da denizciler tarafından kullanıldı. Shen Kuo, manyetik ibrelerin coğrafi kuzey ve güneyi değil, manyetik kuzey ve güneyi gösterdiğini keşfeden ilk kişiydi.

Dünya’nın yalpalaması (ekinoksların değişmesi) nedeniyle Polaris sonsuza kadar Kuzey Yıldızı olarak kalmayacak.

Arap Tabloları ve Usturlaplar ⁹ : Azarquiel

İbrahim el-Zerkali olarak da bilinen Azarquiel (1028-1100), Hıristiyan İspanyolların aralıksız saldırılarına maruz kalmış önemli bir ilim merkezi olan, İspanya’nın Müslüman kasabası Toledo’da doğdu. Müşterileri onu matematik ve gökbilim eğitimi alması yönünde cesaretlendirene kadar geçimini hassas bilimsel aygıtlar yaparak sağlıyordu. Daha sonra, o güne kadar üretilen en doğru gökbilimsel tablo olarak kabul edilen ve 20. yüzyılda tüm Avrupa’da kullanılan “Toledo Tabloları”nı oluşturdu.

Toledo Tabloları, “sabit” yıldızlara göre Güneş, Ay ve gezegenlerin hareketlerini, ileriki yıllarda gerçekleşecek Güneş ve Ay tutulmalarını öngörme konusunda gökbilimcilere yardımcı oldu. Bu tablolar Batı’da farklı yerlere uyarlandı ve Avrupa’da 16. yüzyıla kadar varlığını sürdürecek olan “Alfonsine Tabloları”na (MS 1252-1270) kaynaklık etti.

El-Zerkali geliştirdiği yeni bir usturlap türüyle araştırmalara büyük katkı sağladı. Hiparkus yaklaşık MÖ 150’de böyle bir aygıt icat etmişti; ancak El-Zerkali’nin usturlabı Güneş, Ay ve yıldızların yüksekliğini her enlemde ölçebiliyor, enlemi saptayabiliyordu. Ortaçağ Arap dünyasında usturlaplar namaz saatlerini belirlemek için önemliydi; ancak zamanla denizde yön bulmak için de geliştirilecekti.

Göksel Navigasyon ve Keşif Çağı: Abraham Zacuto

15. yüzyılda yaşamış Yahudi bilim insanı ve haham Abraham Zacuto İspanya’da, pek çok Avrupalı denizcinin yalnızca kıyı şeridi boyunca uzanan ve iyi bilinen rotaları takip ettiği bir zamanda doğdu. Zacuto, Avrupalı kâşiflerin okyanusları aşıp Amerika ve Güneydoğu Asya’ya gidebilmelerini sağlayan seyrüsefer aletleriyle bütün bunları değiştirecekti.

Zacuto’nun en önemli başarılarından biri, gündüzleri yön bulma amacıyla kullanılması için (geceleri bunun için Kuzey Yıldızı kullanılıyordu) Güneş tabloları geliştirmekti. Denizde kullanıma uygun hazırlanan bir usturlapla denizciler, bir geminin bulunduğu enlemi, Güneş’in gemiden yüksekliğini (yılın farklı zamanlarında değişiklik gösterir) temel alarak saptayabiliyordu. Metal usturlap dikey olarak tutuluyor; yuvarlak diskin üstündeki sıfır işareti ufukla aynı hizada olacak şekilde, hareketli görüş çizgisi de Güneş’e doğrultularak konumlandırıldığında yükseklik, derece ölçeğinden okunuyordu. Aynı zamanda denizciler, Güneş’in denizde herhangi bir noktadaki yüksekliğiyle bir liman noktasında (Lizbon gibi) kaydedilen bir yükseklik değerini karşılaştırıldığında, ne kadar yol aldıklarını hesaplayabiliyorlardı.

Bu yöntemler deniz haritalarını geliştirmek için kullanıldı ve aralarında Bartolomeu Dias, Vasco da Gama, Kristof Kolomb gibi kâşiflerin de bulunduğu, bilinmeyen sulara girmeye cesaret eden denizciler için paha biçilmez oldular.

Zacuto göksel olayların tablolarının bulunduğu, herkesçe bilindiği gibi Kristof Kolomb’un hayatını kurtaran bir takvim yayımladı. Yeni Dünya’ya yaptığı dördüncü yolculuk sırasında Kolomb ve mürettebatı bir grup yerli tarafından öldürülme tehlikesi altındaydı; ancak Kolomb, Zacuto’nun takvimi sayesinde 29 Şubat 1504’te tam Ay tutulması gerçekleşeceğini biliyordu. Bunu kendi yararına kullanarak Ay’ın yok oluşunun tanrının onlara kızgın olduğunu gösterdiğini söyledi. Ay tekrar göründüğünde bunun affedildiklerine dair bir işaret olduğunu açıkladı ki bu, yerlilerin tutumunu çok çabuk değiştirdi.

İki yüzyıl sonra, sekstant¹⁰ usturlabın yerini alacak, gökyüzüne bakarak yön bulma konusunda standart aygıt olacaktı; ancak denizcilerin boylamı ölçmek ve açık denizde konumlarını düzgün bir şekilde sabitleyebilmek için on sekizinci yüzyılda kronometrenin icat edilmesini beklemeleri gerekecekti.

Abraham Zacuto (1452?-1515?)

İber yarımadasındaki köklü Yahudi topluluklar, Arap kültürüyle olan irtibatlarından yararlanarak birçok önemli bilgin yetiştirdi. Geniş kapsamlı ilgi alanlarına sahip, birçok konuda bilgili biri olan Zacuto onlardan biriydi. Arkadaşı kâşif Kristof Kolomb’u Asya’ya yolculuk etme hayali konusunda cesaretlendirdi. 1492’de hükümdarlar Ferdinand ve Isabella, Yahudilerden Hıristiyan olmalarını, aksi takdirde İspanya’dan ayrılmalarını emredince Zacuto Portekiz’e gitti ve Lizbon’a yerleşti. Kısa süre içinde kraliyet gökbilimcisi ve tarihçisi oldu. Kral Manuel ve denizci Vasco de Gama’nın danıştığı Zacuto, Doğu’ya yapılacak bir keşif seferinin akla yatkınlığı konusunda hemfikir olduğunu belirtti. Aynı yıl Kral Manuel, Portekizli Yahudilere dinlerini değiştirmeleri, değiştirmezlerse ülkeyi terk etmeleri konusunda kesin bir emir verdi. Zacuto ve oğlu Samuel, zamanında kaçan az sayıda insandan ikisiydi; ancak sığınma amacıyla Kuzey Afrika’ya yaptıkları yolculuk sırasında korsanlar tarafından iki kez yakalanıp haraç vermeleri istendi. Sonunda Zacuto Tunus’a vardı; ancak daimi İspanyol istilası korkusu onu oradan ayrılmaya zorladı ve Kuzey Afrika’da gezindikten sonra Osmanlı topraklarına yerleşti.

Boylam Sorununu Çözmek: John Harrison

Denizcilerin beklediği gelişme 1770’lerde gerçekleşti; kendi kendini yetiştirmiş İngiliz bir saatçi olan John Harrison (1693-1776) “boylam sorunu”nu açık deniz kronometresini icat ettiğinde çözdü.

O zamana kadar denizciler bulundukları konumun boylamını (doğu-batı koordinatı) saptamakta zorlanıyordu. İtalyan kâşif Amerigo Vespucci (1454-1512) bu durumdan şöyle yakınıyordu:

Boylamı saptamak o kadar zor ki, katettiğim doğu-batı mesafesini belirlemek için çok uğraşmak zorunda kaldım. Çabalarımın sonunda geceleri bir gezegenin başka bir gezegene, özellikle de Ay’ın diğer gezegenlere kavuşmasını (izlediği yolda Ay daha seri hareket ediyordu) gözlemlemekten başka çarem kalmadı. Gözlemlerimi bir takvimle karşılaştırdım.

Vespucci’nin yöntemi boylama dair yaklaşık bir fikir verdi; ancak bu yöntem, sadece öngörülen göksel bir olay olduğunda ve kesin zaman bilinirken kullanılabilirdi ki, bu evlerinden çok uzaktaki denizciler için oldukça zordu.

Başka bir uygulama ise, geminin denizdeki konumunun yerel saatiyle (Güneş’in konumuna bakarak belirlenebiliyordu) bilinen bir yerdeki saatin karşılaştırılmasını içeriyordu. Örneğin geminin ne kadar doğuya ya da batıya gittiğini tahmin edebilmek için, yola çıkılan nokta gemideki bir saate kaydedilerek bu uygulama kullanılabilirdi. Boylam çizgilerinin nasıl çizildiği düşünüldüğünde bu hesap rahatça anlaşılabilir; on beş derecelik boylam farkı (doğuya ya da batıya yolculuk edilirken) yerel saate göre bir saat ileride ya da geride olunduğunu ifade eder. Sorun, doğru zamanı bilmektir.

Harrison’ın deniz kronometresi ya da taşınabilir “deniz saati” bir çözüm sunuyordu. Diğerlerinden daha doğru sonuçlar veren bu saat, denizdeki hava değişimlerine ve sallanan bir geminin devinimlerine direnebiliyordu. İngiliz kâşif Kaptan James Cook, 1772-1775 yılları arasında gemiyle dünyayı dolaşırken kullandığı bu saati çok beğenmişti. Kullandığı model günümüzde Londra’daki Ulusal Denizcilik Müzesi’nde sergileniyor.

1884’te İngiltere’deki Greenwich’te Başlangıç Meridyeni (0 derece boylamı) belirlendi; bu tarihten itibaren dünya üzerinde her yer, o noktadan doğu ya da batı yönünde uzaklığı temel alınarak ölçüldü. Modern gemiler kesin konumlarını kaydetmek için yön bulma sistemlerini kullanıyor; ancak acil durumlar için gemide bir kronometre de bulunduruyor.

Modern Gökbilimin Başlangıcı: Nikolas Kopernik

Kopernik’in Güneş merkezli kuramının 1543’te yayımlanması, yer merkezli kozmolojik sistemin ilk kez ciddi olarak sorgulanmasını sağladı. Johann Wolfgang von Goethe daha sonra “Tüm keşifler ve fikirler arasında insan ruhunun üzerinde en çok Kopernik’in öğretisinin etkisi olmuştur. Dünya yuvarlak ve kendi içinde eksiksiz olarak güç bela bilinir haldeyken, evrenin merkezi olma ayrıcalığından vazgeçmesi istendi,” demiştir.

Batlamyus’un Dünya merkezli modeli (Kutsal Kitap’ta bu modelin inandırıcılığını artıracak bölümler bulunuyordu) Avrupa’da son 1500 yıl boyunca üstün durumdaydı. Model, gökyüzünün rastgele bir izleyici için görünümüyle bağdaşıyordu ve her şeyin merkezine insanın koyulması insan tabiatına cazip geliyordu. Ancak Kopernik Güneş merkezlilikteki mantığı görmüştü: “Merkezde Güneş bulunuyor. Çünkü bu güzel mabedin ışığını, aynı anda her şeyi aydınlatabildiği bu yerden başka bir yere kim koyardı ki?”

Kopernik’in gökbilimsel sistemi basitlik gibi büyük bir avantaja sahipti. Çünkü Batlamyus’un anlayışının en temel özelliği olan ve gezegenlerin hareketini açıklarken kullandığı karmaşık geometrik yöntemleri gerektirmiyordu. Bu sistem gezegenlerin geriye doğru gerçekleştirdiği hareketlerin gerçek olmadığını, sadece öyle algılandığını ve bunun Dünya’nın hareketi nedeniyle gerçekleştiğini kabul ediyordu. Güneş’i her şeyin merkezinde kabul edip etrafında sırasıyla Merkür, Venüs, Dünya ve Ay, Mars, Jüpiter ve Satürn’ün döndüğünü ve bunların ötesinde sabit yıldızların bulunduğunu söylüyordu. Dünya her gün kendi ekseninde dönüyordu. Ay, Dünya’nın etrafındaki dönüşünü bir ayda ve Dünya, ekseninde eğik bir şekilde Güneş’in etrafındaki dönüşünü bir yılda tamamlıyordu.

Güneş merkezli kuram halkın reddiyle karşılaşacak, Kilise’yi sinirlendirecek, Bilimsel Devrim’in başlangıcının sinyalini verecekti.

Nikolas Kopernik (1473-1543)

Zengin bir Polonyalı ailenin oğlu olan Kopernik, gökbilim eğitimi aldığı Krakow Üniversitesi’nde Batlamyus’un kuramını öğrenebilirdi. 1501’de Frauenberg Katedrali’ne papaz olarak atandı, bu sayede “tıbbi astroloji” (Ortaçağ Avrupa’sında doktorlar, yıldızların insan ilişkilerinin gidişatını etkileyebildiğine inanarak astrolojiden yararlanıyordu) öğrenmeye fırsat buldu.

Kopernik çalkantılı dinsel devrim yıllarından etkilenmedi, saatlerini kasabanın surlarındaki küçük bir kuleden gökyüzü gözlemleri yaparak geçiriyordu. Teleskop yüz yıl sonra icat edileceği için o dönemde kullanabileceği bir aygıt yoktu.

1514’te Kopernik, Güneş merkezli kuramın gelişiminin başlarında bunu birkaç arkadaşıyla paylaştı. Kuramının ayrıntılı bir gösterimi Kopernik’in ölüm döşeğine konmuştu. Bunu gören Lüterci papaz, kuramı Dünya’yla ilgili bir gerçek değil, gezegenlerin hareketlerini çizime döken pratik, matematiksel bir aygıt olarak gösteren anonim bir önsöz ekledi. Kilise ancak on yedinci yüzyılın başlarında Güneş merkezliliğe karşı çıkmaya başladı.

Güneş Merkezli Kurama Destek: Johannes Kepler

Kopernik’ten sonra Güneş merkezli kuramı açık bir şekilde destekleyen ilk gökbilimci Alman matematik dehası Johannes Kepler oldu.

Kendini dine adamış bir Hıristiyan olan Kepler, Tanrı’nın geometrik bir plan kullanarak evreni yarattığını ve Tanrı’nın planını anlayabilirse yaratıcısına yaklaşacağını düşünüyordu. Öklit’in geometrisini kullanarak bilinen her gezegenin yörüngesi için bir model geliştirdi ve tüm gezegenlerin etrafında döndüğü noktanın Güneş olduğunu anladı. Güneş’in merkez olduğu ve diğer gezegenlerin hareketlerini kontrol ettiği sonucuna vardı. Modeli “Baba Tanrı, büyük ve güçlü Güneş gibi yaradılışın merkezinde durur,” görüşünü yansıtıyordu, aynı zamanda Güneş merkezli kurama da uyuyordu.

Ardından Mars’ın dengesiz yörüngesini (gezegenle ilgili bilgilere erişimi vardı) anlamak için yıllarını harcadı ve bu duruma “Mars savaşım” adını verdi. Daha sonra bu varsayımının yanlış olduğunu anladı. Bu kavrayışı için “Sanki uykudan uyanıp yeni bir ışığın üzerime doğduğunu gördüm,” cümlesini kullandı. Bilinen gezegenlerin Güneş etrafında izlediği yollar Kopernik’in modelindeki gibi kusursuz daireler değil, Güneş’in merkezde olduğu oval biçimli elipsler şeklindeydi. Bir gezegenin Güneş’e en yakın olduğu zaman en hızlı hareket ettiği, Güneş’ten en uzak olduğu zaman ise en yavaş hareket ettiği zamanlardı. Yine de Güneş’in merkezinden bir gezegenin merkezine doğru çizilen hayali bir çizgi, eşit zaman aralıklarında eşit uzay alanını kaplıyordu. Bu, Kepler’in ikinci gezegen hareketleri yasası haline geldi ve bir gezegenin yörüngesindeki herhangi bir noktada hangi hızda hareket ettiğini saptamak için kullanılabiliyordu.

Kepler’in İkinci Yasası: Gezegeni Güneş’le birleştiren çizgi, eşit zaman aralıklarında eşit uzay alanını kaplıyor.

Kepler’in üçüncü yasasında bir gezegenin Güneş’e olan uzaklığını hesaplamak için geometri ve gezegenin yörüngesindeki dönüş süresinin bilgisi kullanılıyordu.

Kepler’in gezegen hareketleriyle ilgili yasaları, evrenbilimde iki bin yıldan fazla bir süredir egemen olan göksel daireler inancını yenmeye yardımcı oldu. Seksen yıl sonra Isaac Newton, Kepler’in kuramları için matematiksel açıklamalar üretecek ve bunları evrensel yerçekimiyle ilgili çalışmasını oluşturmak için kullanacaktı.

Kepler, Güneş sisteminin işleyişini kavrayışımızın temelini oluşturdu ve bize pratik yasalar bıraktı. Bu yasaları, örneğin yapay uyduların (Kepler’in kullanıma soktuğu bir sözcük) ve uzay araçlarının yörüngelerini hesaplamak için kullanabiliyoruz.

Gökbilimciler, Güneş sisteminin kullanışlı bir modeli olmasına rağmen Güneş merkezli kuramın tam olarak doğru olmadığını anlamaya başladı; çünkü Güneş evrenin değil, yalnızca bazı yıldızın merkezi konumundadır.

Johannes Kepler (1571-1630)

Kepler beş yaşındayken paralı askerlik yapan babasını kaybetti ve bir yıl sonra annesi onu kuyrukluyıldız izlemek için bir tepeye götürdüğünde gökbilime ilgi duymaya başladı.

Hayatı boyunca Lüterci olan Kepler papaz olmak istiyordu; ancak başka dersler de alması gerekiyordu. Böylece yeni Güneş merkezli kuramı öğrendi, sonunda da bu kuramın destekçisi oldu. Graz’daki (modern Avusturya’da bir şehir) Protestan bir okulda matematik ve gökbilim dersleri verdi. Ancak Avrupa’da artan dinlerarası mücadele nedeniyle ara vermek zorunda kaldı; hayatı boyunca birkaç kez bu durumla karşılaşacaktı. Protestanlar Graz’dan sürüldü; ailesiyle birlikte yeni gökbilimsel tablolar hazırlama konusunda Danimarkalı gökbilimci Tycho Brahe’ye (1546-1601) yardım ettiği Prag’a sığındı. Brahe’nin 1601’deki ani ölümünden sonra Kepler onun yerine Kutsal Roma İmparatoru II. Rudolf’un matematikçisi oldu ve tabloları bitirme görevini üstlendi.

Annesi Katharina’nın hapsedilip cadılıkla suçlandığı ve işkenceyle tehdit edildiği 1620 yılında Kepler, on yedinci yüzyılın dini baskılarının her türlüsünü yaşadı. Annesinin davasına yardımcı oldu ve Katharina uzun süren bir hukuk savaşı sonunda serbest bırakıldı. Kepler, Linz’e (modern Avusturya’da bir şehir) taşınmak zorunda kaldı, ardından 1626’da Katolik güçler Linz’i Otuz Yıl Savaşı sırasında kuşattığında tekrar taşındı. Çalışmaları, dinsel çatışmalardan dolayı kesintiye uğradı; tedirgin yaşayış biçimi yüzünden yorgun düşen Kepler, ateşlenerek Regensburg’da (Almanya’nın güneydoğusunda bir şehir) öldü. Mezarı kayboldu; ancak geriye mezar taşı yazısı kaldı:

Eskiden gökyüzünü ölçerdim,
Şimdi dünyanın gölgelerini ölçüyorum.
Ruhum cennettendi
Ancak bedenimin gölgesi burada yatıyor.

Gökbilimde Devrim Yaratan Teleskop: Galilei

Galilei, Güneş sistemini ayrıntılı olarak gözlemleyebilecek kadar güçlü ilk teleskobu geliştirmesiyle tanınır.

1609’da teleskobun tasarımında yaptığı değişikliklerle gökkubbenin gözlemi için etkili bir büyütme cihazı oluşturmuş ve bu sayede Ay’ın krater ve dağlarını gördüğünü kaydeden ilk insan olmayı başarmıştı. 1610’da Güneş sistemiyle ilgili yeni bilgiler sağlayan başka özgün gözlemler yaptı. Örneğin Jüpiter’in etrafında dönen en büyük dört ayı, bazı gökcisimlerinin Dünya’nın etrafında dönmediğini, Venüs’ün Güneş’in etrafında dönüşünün evrelerini ve evrenin daha önceleri hayal edilenden çok daha büyük olduğunu gösteren çok sayıda yıldızı keşfetti.

Sonuçta Galilei kilisenin Güneş ve diğer gezegenlerin Dünya’nın etrafında döndüğünü düşünmekte haksız olduğu sonucuna vardı. 1615’te yazdığı bir mektubunda şöyle diyordu: “Güneş ve Dünya’nın hareketine gelince; kutsal kitapların kendilerini insanların kavrayışına uyarlamaları gerekiyor.”

“Modern bilimin babası” olarak da bilinen Galilei, daha sonra standart bilimsel yaklaşım haline gelen, sayısal bir deneysel yöntem kullandı. Bu yöntemde doğal dünyayla ilgili belli bir varsayım dikkatlice kontrol edilir ve tekrar edilebilen deneylerlerle teyit edilir, sonrasında sonuçları matematiksel olarak ifade edilir, varsayımdan yola çıkarak oluşturulan tahminlerin test sonuçlarıyla ne kadar örtüştüğüne bağlı olarak varsayım daha derin şekilde incelenir ya da yanlış olduğu sonucuna varılır. Yanlış olduğu sonucuna varılırsa süreç yeniden başlar ve kanıtlarla desteklenen bir kurama ulaşılana kadar bu işleme devam edilir.

Galileo Galilei (1564-1642)

Galilei soylu ancak yoksul bir ailenin oğlu olarak İtalya’nın Pisa şehrinde dünyaya geldi. Babası iyi para kazanan bir doktor olacağını umarak onu üniversiteye gönderdi. Ancak matematiksel problemler ve doğal felsefe dışındaki her şeyden sıkılan Galilei diploma almadan okuldan ayrıldı.

Bir matematikçi olarak ün kazandı ancak tam da babasının korktuğu gibi parasız kaldı. Yatırım yapmaya karar verdi ve serveti, hiç görmediği bir Hollanda icadını örnek alarak yarattığı teleskop sayesinde önemli ölçüde arttı. Aygıtı mükemmelleştirdi ve sonunda Dünya ve diğer gezegenlerin Güneş’in etrafında döndüğünün kanıtı dahil olmak üzere pek çok şaşırtıcı gökbilimsel keşif yapmasına olanak sağlayan bir teleskop ortaya çıkardı. Yeni kazandığı ün, Toskana grandükü Cosimo de Medici’nin matematikçisi olmasını sağladı.

Galilei’nin Güneş merkezli sisteme olan desteği kilisenin ilkelerine uymuyordu. 1600’de Engizisyon, filozof ve kozmolog Giordano Bruno’yu yakarak öldürmüştü; dolayısıyla Galilei belki de bu örneği düşünerek iddialarından vazgeçti. Din ve bilimsel bilgi arasındaki gerginliğin simgesi haline geldi.

Satürn’ün Halkaları: Christiaan Huygens ve Giovanni Cassini

Güneş sistemimizin en büyük ikinci gezegeni Satürn, bin yıl boyunca geceleri gökyüzünde parlak ve güzel sarı yıldız olarak izlendi.

1610’da Galilei teleskobunu ilk olarak bu gezegeni gözlemlemek için denediğinde Satürn’ün her iki tarafında ikişer ay olduğunu keşfettiğini düşündü. Kırk beş yıl sonra daha güçlü bir teleskoba sahip olan Hollandalı gökbilimci Christiaan Huygens (1629-1695) gezegenin etrafında “ince, düz bir halka” ve bir ay (bu, Satürn’ün en büyük uydusu olan Titan’dı) gözlemledi. Ardından 1675’te İtalyan gökbilimci Giovanni Cassini (1625-1712) halkalar arasında boşluk olduğunu (“Cassini ayrımı”) ve dört tane daha ay olduğunu gözlemledi.

2004’e gelindiğinde Cassini adlı robotik uzay aracı Satürn’ün yörüngesine ilk kez ulaştı ve gaz dolu dev Satürn’ün özel halkalarını oluşturan karmaşık taş ve buz şeridinin fotoğraflarını gönderdi. Halkanın yapısının nasıl ve neden oluştuğunu anlamaya çalışan ve hâlâ devam eden görev, Güneş sistemimizin kökenini ve evrimini kavrayabilmeyi amaçlıyor.

Söz konusu görev, Satürn’ün aylarından biri olan (altmıştan fazlalar) Enceladus’ın güney kutbundaki gayzerlerden buz fışkırdığını ve burada su buharı olduğunu da keşfetti. Bilim insanları bu durumu ayın buzlu tabakasının altındaki bir yeraltı okyanusunun varlığına bağlıyor. Islak bir ortam elbette mikrobik hayat için uygundur. Bu keşif, Güneş sistemimizde yaşamın olabileceği yerlerle ilgili bakış açımızı genişletmiş oldu.

Evreni Birleştiren Madde: Isaac Newton ve Albert Einstein

İngiliz matematikçi ve fizikçi Isaac Newton evrenin fiziksel olarak nasıl bir arada durduğu sorusuna ilk bilimsel açıklamayı getirdi.

1684’te gökbilimci Edmond Halley (1656-1742), Newton’a gezegenlerin yörüngeleri konusunda danıştı ve Newton’ın eksiksiz bir bilimsel kuramının olduğunu duyunca çok şaşırdı. Newton kuramında, yerçekiminin evreni bir arada tutan evrensel bir güç olduğunu söylüyordu.

Newton aynı gücün (yerçekiminin) hem kısa hem de çok uzun mesafelerde etkili olduğunu, bir elmayı yeryüzünde, gezegenleriyse Güneş’in etrafındaki yörüngelerinde tutması örnekleriyle anlattı. Daha çok maddeye ya da kütleye sahip cisimler daha büyük çekim kuvvetine maruz kalmaktadır. Newton çalışmasını 1687’de Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri – Principia adıyla yayımladı. Kitap, yerçekimi ve hareket yasalarını kapsıyordu ve kabul edilen tek evrene dair bilimsel görüş haline geldi.

İki yüzyıl sonra Yahudi fizikçi Albert Einstein, Newton fiziğini geliştirecek; uzay, zaman ve yerçekimi kavrayışımızı değiştirecekti. Einstein görelilik kuramında (1916) yerçekiminin Newton’ın tanımladığı gibi bir güç değil, kütlenin varlığından kaynaklanan eğri bir alan olduğunu anlattı. Madde ve enerjinin ağır bir bedenin bir yatağı eğmesine benzer bir şekilde uzayın geometrisini eğdiğini, yerçekimi dediğimiz etkinin de işte bu olduğunu açıkladı. Işınlarının bile yerçekimi tarafından bükülüp Güneş gibi çok büyük cisimlerin etrafında bükülmüş bir yörünge izlemesi bunun sonucudur. 1919’daki Güneş tutulması sırasında İngiliz gökbilimci Arthur Eddington’ın (1882-1944) Dünya’dan bakıldığında Güneş’in arkasında kalan uzak bir yıldızın ışığının Dünya’ya gelirken Güneş’in etrafında büküldüğünü (kesildiğini) gözlemlemesiyle Einstein’ın kuramı önemli ölçüde doğrulanmış oldu.

Büyük Patlama ve Evrenin Kökeni: Georges Lemaître ve Edwin Hubble

Belçikalı Cizvit rahip ve gökbilimci Georges Lemaître (1894-1966) 1927’de daha sonra evrenin kökenini açıklayan “Büyük Patlama” kuramına dönüşecek olan “genişleyen evren” fikrini oluşturdu. Lemaître, evrenin genişlemesinin zamanda tek bir âna (modern hesaplamayla 13,8 milyar yıl önceye), yani aşırı derecede sıkışmış ve yoğun bir “İlk Atom” ya da “Kozmik Yumurta”nın patlamasına kadar izlenebileceği varsayımında bulundu. Yayımlanan bulguları, çevirisine yardımcı olan İngiliz gökbilimci Arthur Eddington 1931’de bu fikri “muhteşem” diyerek tanımlayana kadar Belçika dışında çok okunmadı.

Ancak evrenin genişlemesi kuramı ve Büyük Patlama modelinin kanıtlanmasına yardımcı olan kişi, Lemaître’in daha iyi bilinen çağdaşı Amerikalı gökbilimci Edwin Hubble (1889-1953) idi; bu sayede evrenbilimin kurucusu unvanını kazandı.

Hubble, profesyonel kariyerine heyecan verici bir dönemde başladı. Henrietta Leavitt (1868-1921), Büyük Macellan Bulutu ve Küçük Macellan Bulutu’nun (Samanyolu’nun kenarına yakın, günümüzde cüce galaksiler olarak bilinen cisimler) değişken parlaklıklara sahip binlerce yıldızı kapsadığını fark etti. Gözlemleri evren algımızı kökten değiştiren, yıldızların arasındaki uzaklıkları ölçmeyi sağlayan bir yöntemin geliştirilmesini sağladı. Gökbilimciler evrenin önceden düşünülenden çok daha büyük olduğunu fark etmeye başladı. Ardından Albert Einstein’ın genel görelilik kuramı, değişen, genleşen ya da daralan evren fikrini ortaya koydu. Einstein da dahil olmak üzere birçok insan bu yeni görüşün inanılması zor olduğunu düşünüyordu.

1936’da Hubble’ın yaptığı galaksi sınıflandırması. İçinde bulunduğumuz Samanyolu Galaksisi, gökyüzünde parlak bir şerit halinde görünür ve çubuklu sarmal galaksi kategorisindedir. 100.000 ışık yılı genişliğinde gaz, toz ve tahminen 100 milyar yıldızı barındıran yassı, dönen bir daireden oluşur. Güneş sistemimiz, galaksinin ortasında değil, küçük bir sarmal kolunda yer alıyor.

Hubble’ın katkıları sarmal nebula olarak bilinen ve gökyüzünde görülebilen puslu ışık benekleriyle başladı. Bu gaz bulutları bizim galaksimizde miydi yoksa çok uzaktaki yıldız gruplarında mıydı? Gözlemlerini California’da, dünyanın o tarihteki en büyük teleskobu olan 254 santimetrelik Hooker teleskobunun bulunduğu Wilson Dağı Gözlemevi’nde yapıyordu. İncelemelerini gökyüzünün Andromeda Nebulası denen bölümü üzerinde yoğunlaştırdı. İlk kez resimlerde belli belirsiz yıldızlar görünüyordu. 1923’te bu yıldızların galaksimizin bir parçası olamayacak kadar uzak oldukları, dolayısıyla Samanyolu Galaksisi’ndeki en uzak yıldızlardan en az on kat daha uzak, tümüyle yeni bir galaksiye (günümüzde Andromeda Galaksisi olarak biliniyor) ait oldukları sonucuna vardı. Daha derin araştırmalar başka galaksilerin keşfini beraberinde getirdi. Şüphesiz, daha önce hayal edilenden çok daha büyük bir evrenin parçasıydık. Hubble galaksileri karşılaştırdı ve galaksi sınıflandırması için günümüzde de hâlâ kullanılan bir yöntem oluşturdu.

Başka bir önemli keşif 1929’da, Hubble düzenli evren genişlemesiyle ilgili verilerini yayımladığında gerçekleşti. Kırk altı galaksiyi inceleyerek galaksilerin arasındaki uzaklık arttıkça birbirlerinden uzaklaşma hızlarının da arttığını keşfetti. Bu, Hubble’ın bir galaksi Dünya’dan ne kadar uzaksa, uzaklaşma hızının da o kadar artacağını ifade eden (galaksiler arasındaki mesafe durmaksızın artar, dolayısıyla evren genleşir) yasasının temeliydi. Ardından Hubble yenilenmiş haliyle günümüzde de kullanılan evren genişlemesi denklemini oluşturdu. Evrenin genişleme oranını megaparsaniye¹¹ başına saniyede 500 kilometre olarak hesapladı. Bu, Dünya’dan 3,26 milyon ışık yılı uzakta bir galaksinin saniyede 500 kilometre uzaklaştığı anlamına geliyordu. Bu tahmin evrenbilimde en önemli sayılardan biri olan, evrenin genişliği ve yaşını hesaplamaya yarayan “Hubble sabiti” olarak biliniyor.

Günümüzde Hubble’ın galaksiler arasındaki uzaklığı eksik hesapladığı, böylece genişleme oranı hesabının da çok büyük olduğu düşünülüyor. Gökbilimciler, söz konusu sayıyı megaparsaniye başına saniyede 70 kilometre olarak tahmin ediyorlar; ancak Hubble sabiti değerinde hâlâ önemli ölçüde belirsizlik mevcut.

1990’da yapılan ve bu önemli gökbilimcinin adı verilen Hubble Uzay Teleskobu, Hubble sabitini doğrulamak ve mükemmelleştirmek için daha fazla veri sağlamayı amaçlıyor. Şimdiye dek teleskop, evrenin sadece genişlemediğini, “karanlık enerji” adı verilen gizemli bir güç yardımıyla genişleme hızının da artmakta olduğunu gösterdi.

1964’te kozmik mikrodalga arka plan ışıması keşfedildi ve Büyük Patlama’nın bir “yankısı” olduğu düşünüldü.

Büyük Patlama Kuramı günümüzde halen hâkim kozmolojik görüş durumunda.

Süpernovalar, Nötron Yıldızlar ve Karanlık Madde: Fritz Zwicky

1935’te İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky (1898-1974) dağ başındaki gözlemevinde Schmidt teleskobunu kullandı. Geniş görüş alanına sahip bu teleskop, Zwicky’nin süpernova adını verdiği çok parlak yıldızları bulmak için idealdi.

Zwicky’nin varsayımına göre bir süpernova, büyük bir yıldızın olağanüstü ölümünü (kısa süreliğine gözlemlenebilen ve nova denilen, normal patlayan yıldızlardan çok daha büyük yoğunluğa sahip bir yıldızın tahrip edici patlaması) temsil ediyor. Yıldız, içinde bulunduğu galaksinin tamamından daha fazla parlamasını sağlamaya yetecek seviyede enerjiyi serbest bırakıp yeni gezegenlerin temellerini oluşturacak parçacıkları püskürtüyor ve ardında nötron yıldız denilen bir kalıntı bırakıyor. Neredeyse tamamen nötronlardan ya da elektriksel yükü olmayan atomaltı parçacıklardan oluşan bu yıldız kalıntısı, evrende varlığı bilinen en yoğun ve küçük yıldız.

Günümüzde süpernova olarak adlandırdığımız yıldızlar ilk olarak MÖ 185’te, Çin’de gözlemlendi. Başka birkaç süpernova, teleskobun geliştirilmesinden önce görülmüş, sonrasında da yüzlercesinin gözlemi kaydedilmişti. Zwicky 120 tane keşfetti. Günümüzde ise süpernova avı bilgisayar kontrolündeki teleskoplar kullanılarak sürüyor. Her galakside bir yüzyılda sadece iki ya da üç süpernova görülüyor; ancak yüz milyar galaksiye sahip bir evrende kuramsal olarak saniyede otuz süpernova gerçekleşiyor olabilir.

Galaksimizin en büyük yıldızlarından biri olan Betelgeuse ömrünün sonuna yaklaştı; bir milyon yıl içinde süpernova olarak patlaması bekleniyor. İlkel çağlardan beri gözlemlenen ve Avcı Takımyıldızı’nın bir parçası olan bu parlak, turuncu-kırmızı “dev yıldız”, hidrojenini tüketti. Çekirdeği sıkıştı, dış katmanları büyüdü ve çıplak gözle görülebilen çok büyük bir yıldıza dönüştü.

Kozmik ışınlar ya da yüksek enerjili radyasyon, yapay uydulardaki elektronik aletleri etkileyebilen süpernovaların yan etkisi. Aynı zamanda yolcu uçaklarının uçuş kontrol sistemlerinin bozulmasının da olası nedenleri arasında. Eğer etkili koruma yöntemleri geliştirilemezse, gelecekte insanlı uzay araçlarıyla yapılabilecek gezegenler arası yolculuklar için de önemli bir engel teşkil ediyor. 1933’te Zwicky, modern astrofiziğin en büyük gizemlerinden biri olan karanlık maddeyi keşfetti. Adından anlaşıldığı gibi karanlık madde, teleskoplarla gözlemlenemiyor ancak yıldızlar ve diğer görünür madde üzerindeki yerçekimi etkisi sayesinde varlığı anlaşılabiliyor. Zwicky, Coma galaksi kümesindeki yıldız kütlelerinin, yerçekimi gücüyle bu galaksileri bir küme halinde tutamayacağını fark ettiğinde bu sonuca ulaştı. Karanlık maddenin evrendeki “kayıp kütle”ye karşılık geldiğini gördü. 1970’lerde Vera Rubin, tuhaf bir tutarsızlık (galaksilerin kenarlarındaki yıldızların yerçekimi yasası kullanılarak hesaplanandan daha hızlı hareket etmesi) keşfettiğinde Zwicky’nin kuramına kanıt sağlamış oldu. Günümüzde karanlık maddenin, evrenin madde-enerji yapısının yaklaşık yüzde 26’sını, karanlık enerjinin (evrenin genişlemesinin hızlanmasına neden olan bilinmeyen güç) yüzde 68, görülebilen maddenin ise sadece yüzde 5’ini oluşturduğu düşünülüyor.

Beyaz Cüceler ve Karadelikler: Chandra

Sömürgelik yıllarında Lahor’da (günümüzde Hindistan sınırları içinde bulunuyor) doğan Chandra ya da Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995), belki de 1930 yılında fizik alanında Nobel Ödülü kazanan bilim insanı Sir C. V. Ramen’dan ilham almıştı. Lisansüstü eğitimi için İngiltere’ye giden Chandra devrimsel fikirleri karşıtlık ve şüpheciliğe neden olunca Amerika’ya taşındı.

Chandra’nın en ünlü kuramı bir yıldızın (Güneş gibi) kalbindeki nükleer enerji kaynağı tükendiğinde ve yıldız böylece evriminin son evresine yaklaştığında beyaz cüce denilen küçük, dengeli, yavaş yavaş soğuyan maddeye dönüşmeyebileceğini öne sürüyor. Eğer kütlesi belli bir limitin (“Chandrasekhar limiti” denen, bir nötron yıldızı meydana getiren kütleden daha yüksek bir değer) üstündeyse süpernova şeklinde patlayacak, ardından karadelik oluşturmak için içine doğru çökecektir. Bir karadeliğin yerçekimi öyle güçlüdür ki, ona çok yaklaşan ışık dahil her şeyi içine çeker.

Karadelik, yakınına gelen her şeyin içine çekilmesine neden olacak kadar güçlü bir yerçekimine sahip, sıkışıklığı sonsuz bir noktadır.

Chandra bu sonuca varmak için beyaz cüce halindeki yıldızların bilinen özellikleri üzerinde matematik, kuantum mekaniğinin yeni fikirleri ve özel görelilik kuramını uyguladı.

Büyük kütlelere, 1925’te Wolfgang Pauli tarafından oluşturulan ve elektron bozunum ilkesi olarak da bilinen Pauli Dışlama İlkesi’nin uygulanabileceği kanısına vardı. Bu, iki elektronun aynı kuantum alanını işgal edemeyeceğini ifade eder. Chandra’ya göre bunun bir sonucu büyük, çöken bir yıldızın büzüşen basıncının elektronları ışık hızına yakın hızlarda, yüksek enerji seviyelerine doğru hareket etmeye zorlaması olacaktır. Bu durum bir patlamayı beraberinde getirecek, ölmekte olan yıldızı çevreleyen elektron gazlarının kabuğunu sürükleyecek ve geride sıkışık, çökmeye devam eden bir parça bırakacaktır.

Chandra’nın yıldızların yapısı, kökeni ve dinamikleri üzerine yaptığı çalışmalar ve karadeliklerle ilgili tahminleri daha sonra doğrulandı.

Pulsarlar, Kuasarlar ve Küçük Yeşil Adamlar: Susan Jocelyn Bell

Kuasarlar ilk olarak 1950’lerde, radyo dalgaları araştırılırken keşfedildi. Görülebilen evrenin kenarında, yaklaşık 10-15 milyar ışık yılı uzağımızda bulunmaktadırlar. Kuasarlardan yayılan radyo dalgaları, ışık ve radyasyon Dünya’ya ulaştığında aslında 10-15 milyar yıl öncesine bakmış oluyoruz.

Bir kuasarın düz, sarmal, diske benzer bir gaz yapısıyla (yıkılma diski) çevrelenmiş süper kütleli bir karadelik olduğuna inanılıyor. Çok güçlü bir yerçekimi kuvvetine sahip ve yıldızları, hatta küçük galaksileri bile karadeliğin içine çekebiliyor; çok büyük bir radyasyon enerjisine ve ışığın belirgin bir alev halinde ortaya çıkmasına (ki kuasarların konumu bu şekilde bulunabiliyor) neden oluyor.

İngiliz gökbilimci Susan Jocelyn Bell (d. 1943), Cambridge Üniversitesi’nin yakınlarında bir alanda kazıklara bağlanmış tellerden oluşan basit bir anten kullanarak yeni keşfedilen kuasarları gözlemlerken zayıf ama düzenli radyo sinyalleriyle karşılaşınca şaşırdı. Araştırma ekibi “Küçük Yeşil Adamlar”ın uzaydan iletişim kurmaya çalışıp çalışmadıklarını merak etti; ancak sinyallerin dönen nötron yıldızlardan (1935’te Fritz Zwicky’nin bir süpernova patlamasından sonra yıldızdan geriye kalanlar olduğu varsayımında bulunduğu, nötronlardan yani elektrik yüküne sahip olmayan atomaltı parçacıklardan oluşan çok yoğun küçük yıldızlar) geldiğini fark etti. Bunlara “puslar” adı verildi. Bell, o dönem öğrenci olduğu için keşfiyle Nobel Ödülü alma şansını kaçırdı ve bu onu öfkelendirdi.

Galaksimizde yaklaşık 30.000 nötron yıldızı bulunduğu düşünülüyor. Dev radyo teleskopları, nötron yıldızlarının sinyallerini yakalamaya çalışmaktadır.

Tekillik: Stephen Hawking

Yaşayan en ünlü bilim insanlarından biri olan Stephen Hawking yaradılış, evrim ve evrenin şu anki yapısını kavrayışın kolaylaşması için birçok şey yaptı.

1960’larda genel görelilik üzerinde çalışan Hawking ve Roger Penrose (d. 1931) geçmişte bütün galaksilerin üst üste olduğu ve evrenin yoğunluğunun sonsuz olduğu bir evre ya da “Büyük Patlama tekilliği” olması gerektiğini göstermek için yeni matematiksel formüller geliştirdi.

Hawking’den önce bilim insanları hiçbir şeyin karadelikten kaçamayacağına inanıyordu. Hawking, belirli şartlar altında bir karadeliğin belli atomaltı parçacıklarını salabildiğini keşfetti, bu “Hawking Işınımı” olarak biliniyor. Karadeliklerin bir ısısının olduğunu ve tümüyle kara olmadıklarını da gösterdi. Karadelikler termodinamik yasalarına uyuyor ve eninde sonunda buharlaşıyorlar.

Stephen Hawking (d. 1942)

Tropikal hastalık uzmanı babasından kısmen ilham alan Hawking, genç yaşlardan itibaren temel bilimsel sorulara ilgi duymaya başladı. Oxford Üniversitesi’nde fizik okuduktan sonra Cambridge Üniversitesi’nde evrenbilim alanında doktora adayı oldu; ancak şehre varışından kısa bir süre sonra kendisine amiyotrofik lateral skleroz (güçsüzlük ve kas erimesine yol açan motor nöron hastalığı) teşhisi kondu. Doktorlar ona birkaç yıl ömür biçti. Hawking kaderine teslim olmaktansa yeteneğinden faydalanma güdüsünün ve evrenin gizemlerini keşfetme tutkusunun peşinden gitti.

Durumunun yol açtığı fiziksel bozulma Hawking’i tekerlekli sandalyeye mahkûm etti. Yıllar içinde konuşması anlaşılmaz hale gelmeye başladı, araştırma öğrencileri derslerde notlarını onun yerine okumak zorunda kalacaktı. Geçirdiği bir operasyondan sonra konuşma yetisini tamamen kaybetti. 1985’te elektronik bir sesle konferanslar vermesini sağlayan bir konuşma sentezleyici ve bilgisayar sistemi hazırlandı.

2. BÖLÜM
Matematik: Sayı Bilimi

Basit toplamlardan karmaşık kriptografiye evren, sayıların işleyişi, şekillerin nasıl tanımlandığı ve modellerin nasıl oluşturulduğunu kapsayan matematiksel bulmacalarla dolu. Birçok bilim dalının aksine matematiksel bir varsayımın gerçekliği ispatlanabilir ve bir kez kanıtlandığında asla aksi ispatlanamaz. Dolayısıyla matematik tarihi eski modellerin yenilenmesinden ziyade tamamen yeni fikirlerin gelişiminden oluşur.

Hâlâ çözülecek çok bulmaca ya da çoğu durumda daha tam anlamıyla belirlenemeyen sorular bulunuyor.

Geometrinin Elementleri: Öklid

“Geometrinin Babası” diye bilinen Mısırlı-Yunan Öklid (MÖ 325-265) dünyanın en çok satılan kitaplarından birini yazdı. Yalnızca kutsal kitaplar onun yazdığı Elementler’den daha fazla satılmıştı. Bu kitap yaklaşık 2000 yıl boyunca Avrupa ve Ortadoğu’da temel matematik ders kitabı olarak kullanıldı; kitap, matematiğin o dönemde bilinen tüm unsurlarını açık ve anlaşılır bir şekilde anlatıyordu. Bazı matematiksel ispat ve önermelere kimse Öklid’den daha iyi açıklama sağlayamadı.

On üç ciltlik Elementler, tanımlar, önermeler, ispatlar ve kanıtlanmamış varsayım ya da aksiyomları (herhangi bir kanıt olmamasına rağmen açık bir şekilde doğru olduğu kabul edilen önermeleri) kapsıyor. Çalışmaları hem kuram hem uygulama içeriyordu ki bu özellikle öğrendikten sonra matematiksel uygulama yapmak isteyenler için değerliydi.

O dönemde ilimin merkezi olan İskenderiye’de öğretmenlik yapması dışında hakkında hiçbir şey bilmememize rağmen ortak bir varsayımlar grubu altında topladığı noktalar, doğrular, düzlemler ve diğer şekillerle ilgili çalışmalara adını verdi (Öklid geometrisi). Elementler, altın oran (güzelliğin geometrik temeli), Platonik cisimler olarak bilinen beş düzgün cismin nasıl oluşturulacağı ve Pisagor teoremi (bir dik üçgenin kenarlarının karesi) gibi ilkeleri içeriyor. Yunan Pisagor (MÖ 6. yüzyıl) adının verildiği teoremi oluşturmamıştı; ancak bunu kanıtlayan ilk kişi o olabilir.

Firavun, matematiği anlamanın kısa yolunu sorduğunda Öklid; “Geometrinin kolay yolu yoktur,” yanıtını vermişti.

Makinelerin Matematiği: Arşimet

Siraküzalı Arşimet, Yunan çağdaşları tarafından özgün matematiksel düşünce biçimiyle değil, mekanik aygıtlarıyla biliniyordu. “Arşimet burgusu” olarak bilinen su pompası ve birleşik makara gibi aygıtları önemli işlerde kullanılabiliyordu. Büyük olasılıkla en kötü şöhrete sahip icatlarıysa, dev bir mancınık ve gemi sarsıcı olarak da bilinen “Arşimet pençesi” gibi savaş makineleriydi. Heybetli bir tutma kancasına sahip bir vinç gemileri paramparça edebilir, hatta denizden çekip çıkarabilirdi.

Kaldıraçlar, makinelerinin önemli bir parçasıydı ve onun icadı olmamasına rağmen Arşimet, nasıl çalıştıklarına dair ilk açıklamayı denge ilkesini kullanarak yaptı. En ünlü teoremi olan Arşimet ilkesi, sıvıya batırılmış bir cismin hacminin, yer değiştiren suyun hacminin hesaplanmasıyla nasıl bulunacağını anlatır. Bu sonuca, Siraküza kralının yeni altın tacının ucuz metallerle karıştırılıp karıştırılmadığını nasıl kanıtlayacağını düşünürken varmıştı.

Arşimet aynı zamanda bir dairenin alanını bulmak için “tüketme yöntemi”ni kullandı. Bu yöntemde dairenin etrafına düz kenarlı poligonlar (en az üç düz kenar ve açıya sahip şekiller) çizilir ve dairenin kavisine yakın bir duruma gelene kadar kenar eklenir. (Bir poligonun özelliklerinin hesaplanması bir dairenin özelliklerinin hesaplanmasından çok daha kolaydır.) Aynı zamanda, küreler ve silindirler arasındaki ilişki, karekök ve şekillerin (üçgen, dikdörtgen, daire vb.) özellikleri gibi matematiğin diğer konularında da fikirler ortaya koymuştur.

Arşimet (MÖ 287-212)

Bir gökbilimcinin oğlu olan Arşimet, Sicilya Adası’ndaki bağımsız Yunan şehir devleti Siraküza’da doğdu. Sadece mekanik aygıtlarıyla değil, Arşimet ilkesi diye bilinen önermeyi ilk keşfettiğinde hamamdan dışarı fırlayıp koşarak eve giderken “Evreka!” (Buldum!) diye bağırmasıyla ünlüdür. Matematiksel kuramlarının mekanik icatlarından daha önemli olduğunu düşünmüştür. Mekanik Teoremlerin Yöntemi adlı kitabında (MÖ 250), “Benim için belli şeyler önce mekanik yöntemle anlaşılır oldu, ancak sonrasında bunları geometriyle ispatlamak gerekiyordu,” demiştir.

MÖ 218’de, Siraküza İkinci Kartaca Savaşları’na (MÖ 218-201) Kartaca’nın Roma’ya karşı müttefiki olarak dahil oldu. (Bu savaş, Hannibal’ın Roma’ya saldırmak amacıyla Alpleri geçmek için filleri kullandığı savaştı.) Arşimet’in savaş makineleri Romalı istilacıları birkaç yıl boyunca geri püskürtmeye yardımcı oldu; ancak MÖ 212’de Siraküza istila edildi ve Arşimet öldürüldü. Matematiğin tecrübeli ismine güvenli geçiş vaat edilmişti, ancak bir efsaneye göre, bir matematik problemine kendini öyle kaptırmıştı ki onu Romalı generale götürmek için gönderilen lejyonerleri görmezden geldi ve sinirlenen lejyonerler onu öldürdü. Başka bir öyküde ise Arşimet bilimsel malzemeler taşırken Romalı askerlerin değerli ganimet taşıdığını umut ederek onu öldürdükleri söylenir.

Pi Sayısının Yedi Basamağı: Zhang Heng ve Zu Chongzhi

Büyük olasılıkla dünyanın en ünlü sayısı, tüm dünyada Yunancadaki ismiyle bilinen pi sayısıdır.

Yaklaşık olarak yirmi iki bölü yedi ya da çoğunlukla 3,14 olarak kullanılan pi, bir dairenin özelliklerini tanımlar. Bir dairenin yarıçapını r olarak kabul edersek, dairenin büyüklüğü ne olursa olsun çevresi her zaman 2πr, alanı da πr² olacaktır. Dolayısıyla pi uygulamalı geometride oldukça kullanışlıdır, öyle ki Gize’deki antik Mısır piramitlerinin yükseklikleri, pi oranı ve piramitlerin çevresi hesaplanarak saptanmıştır. Aynı zamanda pi süregelen matematiksel bir problemi (cetvel ve pusula gibi temel araçlar kullanılarak belli bir daireyle eşit alana sahip bir kare oluşturulabilir mi?) çözmeye çalışma konusunda çok önemli bir unsurdur.

Pi sayısı, tek bir kişinin keşfi değildir. Matematikle uğraşan her eski uygarlık (Babil, Mısır, Yunanistan, Hindistan, Çin, Orta Amerika’daki Mayalar ve diğerleri) birbirlerinden bağımsız olarak bu sayıyı hesaplıyordu. Pek çok eski matematikçi birkaç farklı geometrik yaklaşımı kullanarak 3,12 ve 3,16 arasında bir değere ulaştı. Çinli bir mucit olan Zhang Heng (MÖ 78-139) pi sayısının 10’un karekökü, yani 3,162 olduğunu ileri sürdü.

Ancak pi sayısını yedi basamağa kadar doğru olarak hesaplayan ilk kişi Zhang’ın yurttaşı, astrolog, mühendis ve matematikçi Zu Chongzhi (MÖ 429-500) idi. Chongzhi’nin bulduğu sonuç 3,1415926 ve 3,1415927 sayıları arasındaydı. Bu doğru hesaplamanın Avrupa’da yapılması bin yıl sonra mümkün olacaktı.

Zu’nun asıl ilgi alanı takvimlerdi; ekinoksların devinimini hesaba katan ilk Çinli takvimci oydu. Takvimi şaşırtıcı bir şekilde doğruydu; bir yılı 365,24281481 gün olarak, yani günümüzün hesaplamalarından sadece 50 saniye eksik hesaplamıştı.

Zu, takviminin Çin’de benimsendiğini yaşarken göremedi; ancak at arabası ve yandan çarklı vapur gibi icatlarıyla tanındı. Bir diğer mirası matematik üzerine bir kitaptı; ancak bu kitap büyük olasılıkla imparatorluk müfredatından geliyordu, çünkü çoğu bilgin için bile çok zordu.

Pi sayısı, matematiksel çalışmalar için yararlı olmaya devam etti. Ferdinand von Lindemann (1852-1939) 1882’de pi’nin aşkın sayı, yani sonsuz ve tahmin edilebilir bir düzene sahip olmayan bir sayı olduğunu gösterdi. Ve 2011’de bir bilgisayar programı 191 günde pi sayısının 10 trilyon basamağını hesapladı. Şüphesiz bir gün bir bilgisayar bize 10¹⁰⁰’ün değerini de gösterecek.

Sinüs Tabloları: Aryabhata

Antik Hindistan’ın genç dahi Aryabhata (476-550) tarafından canlandırılmış, gelişmiş bir matematik kültürü vardı. Önemli eseri Aryabhatiya’yı sadece yirmi üç yaşındayken yazmıştı.

119 mısra halinde yazılan bu kitapta Aryabhata bir karekök bulma yöntemi oluşturan ve trigonometrinin temel öğelerini (daha sonra sinüs tabloları olarak adlandırıldı) özetleyen ilk insan oldu. Tablolarını oluşturmak için kullandığı yöntemlerden birinde Pisagor teoremi kullanılıyordu. Aynı zamanda bir kürenin yüzeyindeki nokta ve çizgilerin bir düzlemin üzerine nasıl yansıtılacağını gösterdi; dolayısıyla düzlem trigonometrisini bir kürenin geometrisi üzerinde uygulamış oldu.

Aryabhata cebir ve gökbilim için yenilikler sundu; ancak en önemli katkısı ondalık sistemi kullanması ve sıfır sayısının matematiksel ifadesini kavrayışıydı. İlk medeniyetlerin tamamı hasat olmamasının açlıkla sonuçlanacağını tahmin edebilmesine rağmen, matematiksel bir fikir olarak “sıfır”, negatif sayıların gelişmesini, temel aritmetik ve matematiğin entelektüel bir uğraş haline gelmesini sağlar. Aryabhata’nın çalışmaları aracılığıyla bu kavramlar Ortadoğu’ya aktarıldı, orada temel alındı, geliştirildi ve Avrupa’ya ulaştı.

Ondalık İşareti Avrupa’ya Geliyor: Fibonacci

1202’ye kadar Batı Avrupa’da sıfır kavramının olmaması garip görünüyor. 1202 yılında genç İtalyan muhasebeci Fibonacci (1170-1250) çeşitli can alıcı Hint-Arap fikirlerini Avrupa’ya tanıtan ve çığır açan çalışması Liber abaci’yi yayımladı. Bu fikirler Arap rakamlarını, matematiksel bir fikir olarak sıfırı ve ondalık sayı sistemini içeriyordu.

Aslında Fibonacci “Pisalı Leonardo” olarak tanınıyordu; ancak en çok “Bonacci’nin oğlu” anlamına gelen adı biliniyor. Bir ticari temsilci olan Bonacci, oğlunun Kuzey Afrika’daki iş eğitiminin bir parçası olarak Arapların kullandığı matematiksel kavramları öğrenmesini tavsiye etti. İtalya’ya döndüğünde Fibonacci Avrupalıları Arap sisteminin Roma rakamlarından çok daha basit olduğu konusunda ikna etti ve onlara daha doğru hesaplamalar sundu. Matematiksel anlamda sıfırın kullanımı, negatif sayı (ya da sıfırdan küçük olan sayılar) kavramını getirdi; dolayısıyla Fibonacci aynı zamanda Avrupa’da sayılar kuramının ilerideki gelişiminin zeminini oluşturdu.

Soyut kuramlar için pratik uygulamalar keşfeden bilgili matematikçi Fibonacci, örneklerinin çoğu ticaretle ilgili (maliyet ve kârın hesaplanması ya da Akdeniz bölgesinin başlıca para birimlerinin birbirlerine dönüştürülmesi gibi) olduğu için özellikle tüccarlara yönelik kitaplar yazdı. Aynı zamanda arazi ölçme sorunlarına da çözümler üretti.

Fibonacci en çok belirli şartlar altında kaç tane tavşanın üreyeceği sorusuyla hatırlanır. Bu soruya yanıtı her ardışık sayının birbiriyle toplanmasıdır ve “Fibonacci Dizisi” olarak bilinir. Bu yöntem bilim, matematik ve doğanın birçok alanına uygulanabiliyor. Liber abaci’de ilk terimi dahil etmemiş olsa da bu dizi 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 şeklinde başlar (en baştaki durum haricinde) ve her sayının kendisinden önceki iki sayının toplamı olmsı koşuluyla devam eder. Bu sayılardan kareler oluşturulduğunda ve her karenin karşısındaki noktalar birleştirildiğinde bir sarmal elde edilebiliyor. Bunun gibi sayılardan oluşturulan modeller matematikçiler tarafından çok sevilir; ancak Fibonacci dizisinin aynı zamanda bazı matematik problemlerini çözme konusunda pratik kullanımları da olmuştur. Bu dizi diğer bilim insanlarının da ilgisini çeker; çünkü bazı bilgisayar yazılımlarında kullanılır, ekonomik büyüme modelinin bir parçasını tanımlar ve bazı doğal nesnelerde (bazı yaprakların gövdeden çıkış şekli, ananas ve kozalakların halkaları, ayçiçeklerinin taçyapraklarının düzeni ve ahududuların içindeki tohumların dağılımı gibi) bulunur.

Fibonacci Dizisi’nin görsel anlatımı.

Kartezyen Koordinatlar: René Descartes

Nesiller boyunca okul çocuklarının grafikler üzerindeki x ve y eksenlerini çözmeye çalışmalarının sorumlusu, Kartezyen koordinat buluşunun sahibi Fransız filozof ve matematikçi René Descartes’tır.

Descartes, duvarlarda ve tavanda dolaşan sineği boş bir şekilde izlerken, sineğin ilerleyişinin hem geometrik olarak -ilerlediği yolun yarattığı çizgi ve o çizginin oluşturduğu şekiller- hem de cebirsel olarak bir noktalar dizisi halinde resmedilebileceğini fark etti. Ardından noktaların konumunu göstermek için düz bir yüzeye numaralı dikey ve yatay çizgiler ya da eksenler kullanarak bir Kartezyen (bu sözcük, René Descartes’ın adının Latince yazımı olan Renatus Cartesius’tan geliyor) düzlemi çizdi.

Bu fikri Fransız Pierre de Fermat’yla yaklaşık olarak aynı zamanlarda buldu ve bu durum bir çekişmeye yol açtı. Bunun sonucunda matematiksel zekâya sahip iki büyük bilim insanı asla işbirliği yapmadı.

Kartezyen koordinatlarının dört köşeli sistemi. İki sayı doğrusu birbirine dik açılı şekilde konumlanır ve orijin denilen bir noktada birleşirler. Orijinin sağ üstündeki bölgede bulunan noktalar pozitif, sol altındakiler ise negatif kabul edilir. Sistemdeki noktaların eksenlere olan uzaklıkları iki koordinatı ifade eder ve dikey eksene ait değer önce yazılır. Tüm koordinatlar parantez içinde yazılır ve orijin (0,0) olarak kabul edilir.

Basit grafikler haricinde Descartes’ın bu icadı harita dizinleri şeklinde yaygın ve günlük olarak kullanılmaktadır; öte yandan analitik geometriye sağlanan bu katkı, cebir ve geometri arasında çığır açan bir bağ oluşturmuştur. Cebirsel terimlerin koordinat ya da doğru olarak ifade edilmesini ve geometrik şekillerin cebirsel eşitlikler şeklinde ifade edilmesini sağlamıştır. Bu, Descartes’ın fikirlerinden derin bir şekilde etkilenen Isaac Newton’ın daha sonra keşfettiği sonsuz küçükler hesabının temelini oluşturuyordu.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

1

Bilinen ya da doğru olarak kabul edilen belli önermelere dayanarak başka önermeler çıkarma, önermeden önermeye geçerek düşünme. (e.n.)

dönüş

2

Yunan mitolojisinde Leda’nın ikiz oğulları. (ç.n.)

dönüş

3

Yunan matematikçi, coğrafyacı ve gökbilimci. (ç.n.)

dönüş

4

Uzay boşluğuna gönderilerek veri toplamaya yarayan robotik uzay aracı. (ç.n.)

dönüş

5

Antik çağ ve ortaçağ bilimine göre, evrenin gökkubbenin ötesindeki bölümünü dolduran, cevher ya da öz de denen element. (ç.n.)

dönüş

6

Bugünkü İznik. (ç.n.)

dönüş

7

Dünya’nın Güneş etrafındaki dönüş süresi. (ç.n.)

dönüş

8

Kutup Yıldızı. (ç.n.)

dönüş

9

“Yıldız-yakalar”: Astronomi ölçümlerinde kullanılmış, Güneş, Ay, gezegen ve yıldızların konumlarını belirlemeye de yarayan tarihi bir ölçüm cihazı. (ç.n.)

dönüş

10

İki cismin arasındaki açıyı ölçmeye yarayan aygıt. (ç.n.)

dönüş

11

Yaklaşık 3,26 milyon ışık yılı.

dönüş