ESİR HİPOTEZİ


GÜNDÜZLERİ GÖKYÜZÜNDEKİ MAVİLİK NEREDEN GELİR ? KARANLIK MAVİLİĞE HAKİM GELDİĞİNDE ETRAFI AYDINLATAN O ŞEYLER DE NEYİNNESİ ? PEKİ YA ONLAR NASIL OLUYOR DA BOŞLUKTA TEPEMİZE DÜŞMEDEN DURABİLİYORLAR ? YOKSA YUKARILARDA BOŞLUĞU DOLDURAN BİR ŞEYLER Mİ VAR?

İnsanoğlu varolduğundan bu yana içinde yaşadığı doğaya hayrandır. Doğanın kusursuz işleyişi insanda merak uyandırır. Meraklı gözlerle etrafını seyreder ve çevresinde olup bitenleri anlamaya çalışır. Hele başını .şöyle bir kaldırdığında, gündüzleri gökyüzünün o büyüleyici maviliği, geceleri karanlığı aydınlatan gökteki esrarengiz cisimlerin o güzelim duruşları insanı her zaman hoşnut etmiştir. İlk insanlar gökyüzünü hayretle seyrederken düşünmeye başlamışlardı. Gündüzleri gökyüzündeki mavilik nereden gelir? Karanlık maviliğe hakim geldiğinde etrafı aydınlatan o şeyler de neyin nesi? Peki ya onlar nasıl oluyor da boşlukta tepemize düşmeden durabiliyorlar? Yoksa yukarılarda boşluğu dolduran bir şeyler mi var?

Bizlerdeki bu araştırma merakı beraberinde öğrenme ve bilme arzusunu getirir. Bunun sonucunda ise bilgi ortaya çıkar. Tarih boyunca insanlık bilgisini sürekli artırdı ve arttırmaktır. Bu artış kimi zaman yavaş, kimi zaman hızlı oldu. Özellikle bilimsel yöntemin oluşturulması, Galileo ve Newton'un tabiat olaylarına getirdikleri belirleyici yorumlar bilim tarihinin dönüm noktalarından birisidir. Newton mekaniğinin bütün haşmetiyle belirdiği yüzyılda bilimsel bilgiye giden yolun temel tasları da belirlenmiş oldu. Bunlar: akılcılık, deneycilik ve nedenselliktir. Bilim adamları bu taşlara basarak evrenin sırlarını çözmeye çalışıyor.


Çözülen sırların, daha doğrusu tahmin edici açıklamaları yapılan olayların yanında kurulan sistemde giderilemeyen eksiklikler de vardı. Bunlardan biri de kainatta madde ile boşluk arasında aklen olması savunulan bir özün bulunmasıydı. Gerçekten de maddeler dünyası olarak bildiğimiz kainat içinde mükemmel bir boşluk olabileceği pek akla yatkın bir düşünce değildir.

Modern felsefenin kurucusu sayılan Descartes, evrende olabilecek vakumu (boşluk) reddediyor, bunu maddenin ve mekanın manasına ters buluyordu. Ona göre madde olması için uzanım (yer kaplama) şarttır. Diğer yandan, yer kaplayan bir madde olmadan da uzanım, mekanda olamaz. Bu nedenle evrende en küçük bir boşluk yoktur, her yer su gibi düşünülebilecek bir maddeyle kaplıdır.

Newton 1687'de belirlediği hareket kanunlarıyla dünya ve gökyüzündeki tüm cisimlerin hareketlerini de açıklamış oldu. Fakat bu hareketler mutlak manada nasıl tespit edilebilirdi? Bir hareketi kesin bir şekilde açıklamak için sabit bir referans noktasına ihtiyaç vardır. Uzaydaki bütün gök cisimleri ise hareket halindedir. Bu sebeple uzayda referans noktası olarak alınabilecek bir nokta yoktur. Uzayda sabit bir nokta bulamayan Newton, referans olarak uzayın kendisini seçti. Yani hareketin arka planında durağan bir uzayın bulunduğunu benimsedi. Buna zamanı da ekleyerek mutlak zaman ve mekan görüşüyle kendi sistemini tamamlamış oldu. Daha sonraları Newton'un referans uzayı, takipçileri tarafından ışık dalgalarının kaynağı olduğu savunulan maddeyle doldurulacaktı.

Evreni doldurduğu düşünülen bu maddeye "Esir" (Ether) dendi. "Ether veya aether kelimesi Grekçe göğün maviliği anlamındadır; Ortaçağ dönemlerinde ise Aristo'nun göksel cisimleri maddileş-tirdigini söylediği, element cevher öz ile aynı manada kullanılmaya başlandı."(1)

Esirin bilimsel araştırmalarda gündeme gelmesi ışığın doğasının açıklanmaya başlamasıyla olmuştur.

Işığın Doğası

Işık, bilimadamlarını her zaman cezbetti. Eskilerde filozof, ışığı doğru bir şekilde tanımlayabilmek için çok uğraşmışlardır. Çünkü dünyadaki hayatın temel unsurlarından biri de ışıktır. Yasam herşeyiyle ışığa bağımlıdır.

Bilimsel olarak açıklanmaya başlanmadan önce, kaynaktan çok küçük parçacıklar halinde çıkarak gözlemcinin gözüne ulaşan ve göze çarpma sonucu meydana getirdiği uyarıyla nesne ve olayların algılanmasını sağlayan bir ışık düşüncesi hakimdi. Newton temelde yukarıdakiyle aynı olan ışık tanecikleriyle ışığın yansıması ve kırılmasını açıkladı ve ışığın parçacık modelini geliştirdi. 1678'de Christan Huygens, yansıma ve kırılma olaylarını ışık dalgalarıyla açıklamayı basardı. Böylece parçacık teorisinin karşısına dalga modeli ortaya çıktı. Fakat dalga modelinde bazı zorluklar vardı. Bunların başında maddi bir ortam şarttır. Örneğin su dalgaları suyun bulunduğu bir yerde oluşabilir, ses dalgaları ise havanın bulunduğu bir ortamda yayılabilir vb. Durum böyle olunca ışığında bir ortama olan ihtiyacı mantıken beliriyordu. Fakat Güneş'ten bize gelen ışınlar boş uzayı kat ederek dünyamıza ulaşmaktadır. Bu durum ise dalgalarla açıklanamazdı. Huygens teorisinden vazgeçemedi, sistemindeki zorluğu da ışık esiriyle giderdi. Bütün evreni dolduran, saydam bir ortam olarak esirin varlığını kabul ediyor ve ışık ışınlarının esirde: dalgalanmalar olduğunu savunuyordu. Bu varsayımla dalga modelinin en büyük sorunu, zihinse. olarak giderilmiş oldu. Fakat Newton'lu tanecik modelinin karsısında dalga teorisi pek taraftar toplayamadı. Çünkü bilim, Newton'la özdeşleştirildiğinden fizikçiler parçacık teorisinden şüphe etmiyorlardı.

Newton esiri tümüyle reddetmiyordu. Boş olarak düşünülen uzayda gök cisimlerinin hareketlerini kısıtlamayacak kadar az yoğunluğa sahip maddecikler olabileceğin, ihtimal dahilinde görüyordu. Ama ışık için parçacık teorisine inancı tamdı.

19. yüzyılın başında durun: tersine döndü.Homas Young, girişim olayının dalga modeliyle uygunluğunu gösterdi. Fakat parçacık modeli girişim olayını açıklayamıyordu. Girişim ve kırınımı dalga teorisiyle ayrıntılı bir şekilde açıklayan ise Fransız fizikçi Augustin Fresnel oldu. 1850'de Jean Fouceult ışığın sıvılardaki hızının havadakinden az olduğunu gösterdi. Bu olay dalga modeliyle doğru bir şekilde açıklanabilirken tanecik teorisine göre ışığın hızının artması gerekiyordu. Bu gelişmeler neticesinde ışığın doğası dalgalarla açıklanmaya başladı.

Mekanikte büyük başarılar elde eden fizikçiler 1750 yılıyla birlikte elektrik ve mağnetizma konularına yöneldiler. İlk defa Benjamin Franklin yük ve yük etkileşimlerin tanımladı. Yükler arasındaki bu etkileşmeyi mekanikteki kütle-çekim formülüne bire bir eşleşebilen bir ifadeyle kanunlaştıran Charles Coulomb olmuştur. Coulomb'u Gauss, Volta Amper, Lo-rentz, Bio, Savart, Faraday ve Maxwell takip etti. Elektriksel olaylarla birlikte manyetik olaylar da açıklandı ve aralarındaki ilişki formülleştirildi. 19. yüzyılın, son yarısında. Maxwell'in optik ve elektrik kanunlarını birleştiren elektromanyetik dalgalar teorisi. ışığın aslında elektromanyetik salınımlar olduğunu ortaya koydu.

MAXWELL ESİRİ ELEKTRO MANYETİK IŞIK TEORİSİNİN İÇERİSİNE YERLEŞTİRDİ

 Maxwell esiri elektromanyetik ışık teorisinin içine yerleştirmeyi ihmal etmedi. O zaman için, esirsiz magnetizma. hele ışık dalgaları düşünülemezdi. Ama esir eski konumunu yitirmeye başladı. Çünkü esirsiz bir Maxwell teorisi de ışığın davranışlarını açıklamaya yetiyordu.

Bundan sonra fizikçiler esirin mekanik tesirlerini tespit etmek için çeşitli deneylere giriştiler. Ama bir türlü deneylerle esire destek bulamıyorlardı. En son teknoloji ile oluşturulan vakum tüplerinde bile ışık ilerleyebiliyordu. Fizikçiler bu deneylerden esirin yokluğundan çok başka bir şekilde olabileceği sonucunu çıkardılar. Bunlardan biri de esirin elastiki olabileceği fikriydi. Ama bu seferde gök cisimlerinin bu manadaki bir esir içindeki hareketi tam manasıyla açıklanamıyordu. Başka bir öneri ise düşünülenin aksine esirin maddesel değil maddenin esir bağlamında bir yapıya sahip olabileceğiydi. Bu ve benzeri spekülasyonlar bilimsel olmaktan çok metafizikseldi.

BİR TÜRLÜ ESİRİ İSPAT EDEMEDİLER

Bu konuda İngiliz astronom Sir James Jeans şöyle diyor "Bir mıknatısın bir çelik çubuğu çekmesi ya da arzın düşen elmayı çekmesi gibi mekanik etkiyi taşıyacak materyal bulunmadığı takdirde, her tarafı istila eden bir esir fikrine saplanmaktan başka çare kalmaz ve esir iptilası ilmi istila etmiştir denilebilir.”(2)

Michelson-Morley Deneyin Esir(Ether) Deneyi:

Bilimadamları bütün uzayı dolduran esirin hareketsiz olduğunu düşünüyorlardı. Dünyamız evreni kaplayan esir içinde sanki su dolu bir kavanozdaki bir bilyeye benzetilebilir. Bilyemizi hareket ettirdiğimiz zaman suda bir dalgalanma olur. Aynı şekilde gök cisimlerinin hareketlerinden dolayı esirde dalgalanmalar olması gerekir. Bu dalgalanmalar yüzünden ışığın hızında değişmeler meydana gelmelidir. Fakat yapılan deneylerde ışığın hızı, daha önceleri bulunan hızla (300.000 km/s) aynı çıkıyor.

Esirin varlığını deneysel olarak ispatlamak için yapılan deneylerin en çok ses getireni Michelson-Morley deneyi oldu. Albert Michelson ve Edward Morley 1887 yılında esirin varlığını ispatlamak için deneylerini gerçekleştirdiler. Düşünceleri ise şuydu: Denizde giden bir gemide elimizi denize soksak bir akıntı, direnç hissederiz. Aynı şekilde Güneş etrafındaki yörüngesinde ilerleyen dünyamız hareketsiz esirde bir akıma sebep olacaktır. Bu akımda dünyanın hareket yönünde gönderilen ışığı geciktirecektir. Bu gecikmenin tespit edilmesiyle esirin varlığı deneysel olarak kanıtlanmış olacaktı.

Interferometre adlı bir aygıtla gerçekleştirdikleri deneyde ışık kaynağından çıkan ışınlar,45 derecelik açıyla duran yarı gümüşlenmiş ayna tarafından ikiye ayrılıyor. Bu iki ışının biri dünyanın hareketi yönünde, diğeri bu doğrultuya dik bir yönde ilerliyor. Daha sonra bu iki ışın yarı gümüşlenmiş aynadan eşit uzaklıktaki Özdeş aynalardan yansıyarak geri dönüyorlar. Dünyamız güneş etrafında ortalama 30 km/s hızla yol aldığı için dünyanın hareket yönünde gönderilen ışığın hızı (300.000-30) 299.970 km/s olarak ölçülmesi gerekiyordu. Dik doğrultuda gönderilen ışın ise esir akımından etkilenmez. Sonuçta iki ışık ışınlarının hızlan arasında çok az bile olsa bir farkın olması gerekir. Fakat deney sonunda beklenen olmadı. Çok hassas aietler kullanıldığı halde bir fark tespit edilemedi. Deney tekrarlandı. Günün değişik saatlerinde, yılın farklı mevsimlerinde dahi sonuç değişmedi. Işık hızında en ufak bir sapma gözlenemedi.

Deneyin sonucuna göre: esirin varlığında şüphe edilmediğinde ya dünya hareket etmiyordu ya da esir dünya ile birlikte aynı hareketi yapıyordu. Tabiki dünyanın hareketinden şüphe edilemezdi. Esirin, belirli bir gezegenin hareketini izlediğine inanmak da pek tatminkar değildi. Michelson esiri tespit etmek için araştırmalarını uzun yıllar sürdürdü.

Michelson -Morley deneyinin beklenmeyen sonucu bilim adamlarını harekete geçirdi. Lorentz ve Fitzgerald, hareketli cisimlerin hızlarıyla doğru orantılı bir şekilde boylarının kısaldığını matematiksel olarak gösterdiler. Buna göre interferometre aygıtında dünyanın hareket yönünde ilerleyen ışığın aldığı yolun da kısalması gerekir. Bu kısalma hesaba katıldığında ise hızların birbirine eşit çıktığı görüldü. Böylece esir varolmamaktan kurtuldu. Ama bu seferde deneysel olarak ortaya konması imkansız hale geldi. Çünkü büzülme, bir sigorta görevi yapar gibi ışık hızının değişmesine izin vermiyor, sanki evren esirin belirlenmesini istemiyordu.

Bu son gelişmelerle fizikçiler kaçınılmaz olarak ihtilafa düştüler. Kimileri esirin varlığını savunurken kimileri de hiç bir fayda sağlamayan bu hipotezin terk edilmesi gerektiğini söylüyorlardı. Ama fiziğin o günkü yapısıyla esir hakkında doğruyu bulmak pek mümkün gözükmüyordu.

Modern Fizik ve Esir
Lorentz dönüşümleri fizikte yeni bir şeylerin habercisiydi. Yıl 1905'e geldiğinde hiç beklenmeyen biri fiziğin temellerini sarsmaya başladı. Bu kişi Albert Einstein'dı. İlk önce "Hareketli Cisimlerin Elektrodinamiği Üzerine" ve daha sonra da "Özel ve Gene! Görelilik Teorisi" ile bilim tarihinde bir devrim gerçekleştirdi. Klasik fiziğin mutlak uzay ve mutlak zaman fikri artık tarihe karıştı. Çünkü Einstein, mutlak zaman ve mutlak uzay olmayacağını açıkça gösterdi. Cismin hızına bağlı olarak bir mekan ve zamanı yaşadığı düşüncesini ortaya koydu. Buna göre; evrende hiçbir ayrıcalıklı hareket yoktur, her cisim kendi hızına bağlı bir mekanda ve zamanda hayat sürmektedir. Bunların bir sonucu olarak da mutlak referans çerçevesi, mutlak durağanlık ve mutlak hareket kavramlarının yersiz olduğunu belirtti. Ayrıca esir kavramının da lüzumsuz olduğunu söyledi. Esir yoktur demiyordu. Sadece tespit edilebilir hiç bir sonucu olmayan esirin gereksizliğini vurguluyordu.

Einstein ile değişen zaman ve mekan anlayışı, esire duyulan gereksinimi ortadan kaldırdı. Çünkü Einstein'ın sisteminde böyle bir hipoteze gerek yoktur. Zaten yapılan deneyler de bunu doğrulamıştır.

Bilim ve Metod

Başlangıçta bir dalga olmanın gereği olarak ışığında maddesel ortama olan ihtiyacını görmek ve bunu araştırmak bilimseldir. Ama yapılan onca çalışma sonucunda bir türlü tespit edilemeyen bir tezin varlığını savunmak bilimin metoduna ters düşmektedir.

Çünkü fizikte doğrulanamayar. hipotezlere yer yoktur. Bu durumda yapılması gereken uzayın dalgalan ileten bir özelliği olduğunu kabul etmek ve bundan sonraki düşüncelerimizi bu kabul üzerine bina etmektir.

Einstein'ın deyimiyle fiziksel tözler ailesinin haşarı çocuğu, gereksizliğini koruduğu sürece ilgimizin uzağında kalacaktır. Uzayda dolaşan çeşitli ışınlar olabilir w bunların bazılarının varlığı kanıtlanmıştır. Ama bunlar maddesel etkileşmelerde rol almadıkları sürece esir tanımından çok uzaktadırlar.

Işığın serüveni bununla bitmedi Fotoelektrik olayla birlikte genişlemiş bir parçacık teorisi kadar gündeme geldi. Bu ve bundan sonraki gelişmelerle artık ışığı iki teoriden biriyle tam olarak açıklayabilmek imkansızlaştı. Çünkü ışık bazen tanecik bazen de dalga Özelliği gösteriyordu. Bu durumda fizikçiler en uygun kabulü yaptılar. "Işık hem tanecik hem de dalga özelliğine sahiptir."dediler. Işığın bu ikili doğası, fizikçileri mikroskobik aleme taşıyacaktı.

18.yüzyılın ikinci yarısıyla başlayan fizikteki evrim, bilimin metodunda bir genişleme meydana getirdi. Ayrıca fizik, sabit bir sistem anlayışından ve gereksiz hipotezlerden kurtuldu. Bilim, bu yeni metodun rehberliğinde makroskobik ve mikroskobik evrenlerin derinliklerinde kendisiyle olan yarışını sürdürmektedir.

Kaynakça:

1.Fizik ve Metafizik Jennİfer Trus-ted Cev. Seval Yılmaz.

2. Esrarlı Kainat Sir James Jeans Çev. Murat Uzdilek.

Bu yazı Popüler Bilim Dergisi’nin Nisan 1997 sayısında yayınlanmıştır

http://www.populerbilim.com.tr/a04.htm