Fizik : En Eski Doğa Bilimi

Okuma Süresi: 5 Dakika  | Yazdır

Fizik,

Yunanca “doğa” (phusis) ve doğa bilgisi (phusike) sözcüklerinden gelen, maddeyi, maddenin hareketini ve davranışını, mekan ve zaman, enerji ve kuvvet gibi ilgili kavramlarla birlikte inceleyen bir doğa bilimidir. Temel doğa bilimi disiplinlerinden biri olan fizikte ana hedef evrenin nasıl davrandığını anlamaktır.

Fizik, akademik disiplinlerin en eskilerinden biridir, ya da astronominin içinde düşünüldüğünde en eski bilimdir. Fizik, iki bin yıl süresince kimya, biyoloji ve bazı matematik dallarıyla birlikte felsefenin bir parçasıydı. Ancak 17. yüzyıldaki bilimsel devrim sırasında doğa bilimleri kendi başlarına birer araştırma alanı olarak ayrıldı. Fizik, biyofizik ve kuantum kimyası gibi çeşitli disiplinler arası alanlarla kesişir ve sınırları kesin bir şekilde tanımlanmamıştır. Fizikteki yeni fikirler, çoğunlukla diğer bilimlerdeki temel mekanizmaları açıklarken, matematik ve felsefe gibi alanlarda da yeni araştırma yolları açar.

Fizik, ayrıca teorik atılımlarla ortaya çıkan yeni teknolojilerdeki ilerlemelerle de hayatımıza önemli katkılar sağlamaktadır. Örneğin, elektromanyetizm veya nükleer fizikteki ilerlemeler, televizyon, bilgisayarlar, ev aletleri ve nükleer silahlar gibi günümüz toplumlarını çarpıcı bir biçimde dönüştüren yeni ürünlerin geliştirilmesine yol açtı. Termodinamikteki gelişmeler sanayileşmenin gelişmesine ve mekanikteki gelişmeler diferansiyel hesaplamanın gelişmesine öncülük etti.

Astronomi, doğa bilimlerinin en eskisidir. Sümer, Mısır ve İndus Vadisi Uygarlığı gibi M.Ö. 3.000 yılının ötesine uzanan en eski uygarlıkların hepsi, Güneş, Ay ve yıldızların hareketlerini tahmin bilgisine sahipti. Yıldızlar ve gezegenler genellikle tanrılarını temsil ettiğinden bu hesaplamalar adeta bir ibadet biçimiydi. Bu fenomenlere ilişkin ilk açıklamalar genellikle bilimsel olmamalarına ve kanıtlara sahip olmamalarına rağmen, bu gözlemler daha sonraki bilimsel astronomi için temel oluşturdu.

Asger Aaboe’ya göre, Batı astronomisinin kökenleri Mezopotamya’dadır ve tüm bilimlerin temelleri geç Babil astronomisinden gelmektedir. Mısır gökbilimcileri, gökyüzündeki cisimleri, takımyıldızları açıklayan ve hareketlerini gösteren yapılar inşa ettiler. Daha sonra Yunan gökbilimcileri, kuzey yarımkürede görünen takımyıldızların bugün hala kullanılmakta olan isimlerini verdiler.

Bilimsel felsefe ve bilim felsefesi Thales gibi filozofların doğal fenomenler için doğal olmayan açıklamaları reddettiği ve her olayın doğal bir nedene dayandığını savundukları arkaik dönemde (M.Ö. 650 – M.Ö. 480), Yunanistan’da doğdu. Filozoflar, akıl ve gözlemle doğrulanmış fikirler önerdiler ve hipotezlerinin bir kısmını deneylerle kanıtladılar. Kendi kanıtlayamadıkları ise sonradan doğrulandı. Örneğin, atom, Leukippos ve öğrencisi Demokritos tarafından ilk kez önerildikten yaklaşık 2.000 yıl sonra doğrulandı.

İslam bilginleri Yunanlılardan Aristoteles fiziğini miras almıştı ve İslam Altın Çağı’nda bunu daha da ilerlettiler, özellikle gözlem ve a priori – a posteriori düşünceye odaklanarak bilimsel yöntemlerin erken formlarını geliştirdiler.

En önemli yenilikler, İbn Sahl, El-Kindi, İbn-i Heysem, El Farisi ve İbn-i Sina vb. bilim insanlarının eserlerinde görüldüğü gibi optik alanlarında oldu. En dikkat çekici eser, İbn-i Heysem’in yazdığı Kitab el-Manaẓir olarak da bilinen “Optik Kitabı”ydı. Diseksiyonlarla ve önceki bilim insanlarının araştırma sonuçlarını kullanarak, ışığın göze nasıl girdiğini, gözün nasıl odaklandığını ve görüntünün gözün arkasına nasıl yansıdığını açıkladı. Modern fotoğrafçılığın ortaya çıkışından yüzlerce yıl önce dünyanın ilk “kamera obscura”sını yaptı.

Yedi ciltlik “Optik Kitabı”, görsel algı teorisinden ortaçağ sanatındaki perspektife kadar disiplinler arası düşünceyi hem doğuda hem de batıda 600 yıldan fazla etkiledi. Robert Grosseteste ve Leonardo da Vinci’den Descartes’e, Johannes Kepler’e ve Isaac Newton’a kadar bir çok deha ona çok şey borçludur. Nitekim, İbn-i Heysem’in etkisi, 700 yıl sonra yayınlanan Newton’un kitabının aynı adı taşımasında da görülür.

“Optik Kitabı”nın çevirisi Avrupa üzerinde büyük bir etki yarattı. Avrupalı bilim insanları, İbn-i Heysem’in yaptığı cihazları kopyalayarak ışığı çözümlemeyi başardılar. Böylece, gözlükler, büyüteçler, teleskoplar ve kameralar üretildi.

Klasik fiziğin doğuşu araştırmacıların bugün fizik yasaları olarak kabul edilen kuralları keşfetmek için deneysel ve niceliksel yöntemler kullanmaları ve fiziğin ayrı bir bilim haline gelmesiyle oldu.
Başlıca gelişmeler arasında, güneş sisteminin yer merkezli modelinin güneş merkezli Kopernik modeliyle yer değiştirmesi, Kepler’in 1609-1619 yılları arasında gezegenlerin hareketlerini düzenleyen yasaları bulması, Galileo Galilei’nin teleskoplar ve gözlemsel astronomi alanındaki çalışmaları, Isaac Newton’un adını taşıyan evrensel yer çekimini keşfetmesi sayılabilir.

Kimya, termodinamik, ve elektromanyetik alanlarında yeni kanunların keşfi, Endüstri Devrimi’yle birlikte enerji ihtiyaçlarının artmasıyla olağanüstü hız kazanan araştırma çabalarından kaynaklandı. Klasik mekaniğin çok küçük nesneler ve çok yüksek hızlar için yetersiz kalışı ise 20. yüzyılda modern fiziğin gelişmesine yol açtı.

Modern fizik, 20. yüzyılın başında Max Planck’ın kuantum teorisi ve Albert Einstein’ın görelilik kuramıyla başladı. Bu teorilerin her ikisi de, bazı durumlarda klasik mekaniğin hatalı sonuçlara yol açması nedeniyle ortaya çıktı. Klasik mekanikçiler, Maxwell’in elektromanyetizm denklemleri tarafından öngörülen sabit hızla çözülemeyen çeşitli ışık hızlarını öngörüyorlardı. Bu tutarsızlık Einstein’ın, hızlı hareket eden cisimler için klasik mekaniğin yerini alan ve sabit bir ışık hızıyla işleyen özel görelilik kuramı ile düzeltildi.[bozon.jpg]

Kuantum mekaniği, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger ve Paul Dirac’ın öncülüğünde gelişti. Onların çalışmalarıyla parçacık fiziğinin standart modeli oluşturuldu. 2012’de CERN’de Higgs bozonuyla uyumlu özelliklere sahip bir parçacığın keşfedilmesinin ardından, standart model tarafından öngörülen tüm temel parçacıkların var olduğu anlaşıldı. Standart modelin ötesinde, fizik, süper simetri gibi teorilerle çok aktif bir araştırma alanıdır. Olasılıklar ve grupların incelenmesi gibi konularda da matematiğin bu alandaki katkıları önemlidir.

Kaynakça:
-P. Godfrey Smith, “Theory and Reality: An Introduction to the Philosophy of Science”,(2003).
-A. Aaboe, “Mesopotamian Mathematics, Astronomy, and Astrology”, The Cambridge Ancient History, Cambridge University Press.
-Florian Cajori, “A History of Physics in Its Elementary Branches: Including the Evolution of Physical Laboratories”, Macmillan.
-A. Cho, “Higgs Boson Makes Its Debut After Decades-Long Search”, Science, (2012), 337 (6091).

Yazar: Oben Güney Saraçoğlu

 

Editör : Suna Korkmaz