buzlu.org

(1831 -1879) Dünya tarihi bir bakıma büyük insanların tarihidir. Bilim tarihine de öyle bakabiliriz. Galileo, Newton, Darwin, Einstein… “bilim” dediÄŸimiz görkemli yapının büyük mimarları! Adı bilim çevreleri dışında pek duyulmayan J. C. Maxwell’in de onlar arasında yer aldığı söylenebilir.

Maxwell için 19. yüzyılın en büyük fizikçisi denmektedir. Aslında onu tüm çaÄŸların sayılı bilim adamlarından biri saymak daha yerinde olur. Maxwell kısa süren yaÅŸamında her biri onu unutulmaz yapan önemli buluÅŸlar ortaya koydu. Radyo, radar, televizyon vb. icatlara yol açan elektromanyetik ve ışık alanlarındaki devrimsel atılımlarının yanı sıra, renk bileÅŸimleri ile Satürn gezegeninin halkaları üzerindeki açıklamaları, gazların kinetik teorisi ile enerji korunum iliÅŸkisi konularındaki katkıları… çalışmaları arasında baÅŸlıcalarıdır.

Daha ondört yaşında iken, yetkin elips çizme yöntemine ilişkin matematiksel buluşu Edinburg Kraliyet Akademisinde görüşülerek ödüllendirilmişti.

Maxwell, Faraday’ın “elektromanyetik indüksiyonu” diye bilinen buluÅŸunu ortaya koyduÄŸu yıl dünyaya gelir. Bu ilginç rastlantının sonraki geliÅŸmelerle nasıl bir anlam kazandığını göreceÄŸiz. Seçkin bir ailenin olanakları içinde büyüyen çocuk, yaÅŸamının ilk yıllarında bile kendine özgü ilgileri ve bağımsız düşünebilme yeteneÄŸiyle dikkat çekmekteydi.

Annesi kız kardeÅŸine yazdığı bir mektupta iki yaşındaki oÄŸlundan övgüyle söz eder: “Çok canlı, mutlu bir çocuk. …En çok kapı, kilit, anahtar, zil gibi ÅŸeyler merakını çekmekte. AÄŸzından hiç eksik olmayan sorusu, ‘Anne, nasıl bir ÅŸeydir bu, göster bana.’ Bir baÅŸka merakı da, kırlarda dolaÅŸtığımızda suların akışını, derelerin çizdiÄŸi yolları izlemek!”

“Mutlu çocuk” yedi yaşında iken annesini yitirmenin mutsuzluÄŸunu yaÅŸar; ama öğrenme, araÅŸtırma tutkusuyla yeni ufuklara açılmaktan hiç bir zaman geri kalmaz. Son derece duyarlı ve aydın bir kiÅŸiliÄŸi olan babası, giydiÄŸi elbiseden oturduÄŸu evine dek kullandığı hemen her ÅŸeyi kendi elleriyle yapan “garip” bir insandı. Öyle ki, oÄŸlu sekiz yaşında okula baÅŸladığında, babasının özenle hazırladığı gösteriÅŸli giysi içinde bir süre okul arkadaÅŸlarının alay konusu olmuÅŸtu. Maxwell’in yaÅŸam boyu süren çekingenlik ve dil tutukluÄŸunda, belki de küçük yaşında başından geçen bu olayın etkisi olmuÅŸtur.

Maxwell’in baÅŸarısını üstün yetenek ve sezgi gücüne borçlu olduÄŸu yadsınamaz; ama, bilimsel ilgilerinin geliÅŸmesinde babasının payı büyüktür. Baba üyesi olduÄŸu Edinburg Kraliyet Akademisinin toplantılarına oÄŸluyla birlikte katılıyordu. Bu arada çocuk gene babasının saÄŸladığı olanakla her fırsatta Edinburg Gözlemevi’ne uÄŸrayarak gezegen ve yıldızların devinimlerini izlemekteydi. Bu gözlemlerin ilerde Satürn gezegeninin halkaları üzerindeki ödüllendirilen matematiksel çalışmasına zemin hazırladığı söylenebilir.

Bilim tarihinde 19. yüzyılın ilk yarısı özellikle elektrik, manyetizma ve ışık konularındaki çalışmaların ön plana çıktığı bir dönemdir. Işığın dalgalar biçiminde ilerlediÄŸi görüşü yaygınlık kazanmış; ayrıca, kristal aracılığıyla istenen yönde kutuplaÅŸtırabileceÄŸi deneysel olarak gösterilmiÅŸti. Ne var ki, elektrik, manyetizma ve ışık arasındaki bağıntı henüz yeterince bilinmediÄŸinden bu olaylar bağımsız araÅŸtırma konuları olarak ele alınmaktaydı. Maxwell’in 1850′de bu olayların iliÅŸkilerini belirlemesiyle fizikte bir bakıma Newton’unki çapında yeni bir devrimin temeli atılmış oldu.

Newton’un gravitasyon kuramı, evreni mekanik bir modele indirgeyerek açıklıyordu. Bu modelde, deÄŸiÅŸik büyüklükteki kütlesel nesnelerin, elektrik yükleri gibi, biribirini etkilediÄŸi temel varsayımdı. Faraday bir adım ileri giderek elektrik yüklerinin yalnız biribirini deÄŸil çevrelerini de etkilediÄŸi görüşüne ulaşır, “elektromanyetik güç alanı” dediÄŸi yeni bir kavram oluÅŸturur. Ona göre bu alan uzayda diÄŸer fiziksel nesnelerden bağımsız, kendine özgü bir gerçeklikti.

DeÄŸiÅŸen manyetik alanın bir iletkende elektrik ürettiÄŸini saptayan Faraday, bu olayı “elektromanyetik indüksiyon” diye nitelemiÅŸti. Faraday’ın deneysel buluÅŸlarıyla bir tür büyülenmiÅŸ olan Maxwell, daha ileri giderek, söz konusu etkinin yalnız iletkende deÄŸil, uzayda da oluÅŸtuÄŸunu; üstelik, deÄŸiÅŸen elektrik alanın da manyetizma ürettiÄŸini gösterir. 1873′de yayımlanan Elektrik ve Manyetizma Ãœzerine inceleme adlı kitabında ortaya koyduÄŸu denklemlerden, elektrik ve manyetik etkilerin uzayda ışık hızıyla yol aldığı sonucu da çıkmaktaydı.

Işığın yapı ve niteliÄŸi bilim adamları için sürgit bir “bilmece” konusu olmuÅŸtu. Işık kimine göre dalgasal nitelikteydi, kimine göre parçacıklardan oluÅŸmuÅŸtu. Maxwell ise ışığı uzayda dalgasal ilerleyen hızlı titreÅŸimli bir elektro-manyetik alan diye niteliyordu. Her biri deÄŸiÅŸik titreÅŸim frekansıyla ilerleyen deÄŸiÅŸik renklerin oluÅŸturduÄŸu ışık, ona göre, elektromanyetik titreÅŸimler skalasında yer alan olaylardan yalnızca biri olmalıydı. Işığın yanı sıra baÅŸka elektromanyetik radyasyon formlarının varlığı da araÅŸtırılmalıydı.

Maxwell’in kuramsal olarak varsaydığı olaylar ölümünden az sonra deneysel olarak belirlenir. Hertz’in düşük frekanslı radyo dalgaları ile Röntgen’in yüksek frekanslı X-ışınları Maxwell’in öndeyiÅŸini doÄŸrulayan bulgulardır. Åžimdi bildiÄŸimiz gibi, radyasyon spektrumundaki dalga sıralaması, bir uçta, radyo dalgalarından; öbür uçta, gama ışınlarına uzanan mikro-dalga, kızıl-altı, ışık, ultra-violet, X-ışınları gibi titreÅŸim frekansı giderek yükselen formları içermektedir.

Maxwell de Faraday gibi evreni dolduran son derece ince ve esnek bir ortamı varsayıyordu. Daha sonra vazgeçilen yerleÅŸik görüşe göre elektromanyetik etkilerin dalgasal yayılımı ancak “esir” denen öyle bir ortamla olasıydı. Elektromanyetik dalgaları ilk sezinleyen Faraday olmuÅŸtur. Ancak ışığın tüm özelliklerim bu dalgalarla açıklayan matematiksel kuramı Maxwell’e borçluyuz.

Maxwell’in bu amaçla formüle ettiÄŸi “vektör analizi” diye bilinen matematiksel teknik ile çok sayıda olayı kapsayan ve ÅŸimdi “Maxwell denklemleri” diye geçen dört denklem modern elektromanyetik kuramın özünü oluÅŸturur. Bu denklemler, kuantum ve relativite teorileriyle dalga mekaniÄŸini gerektirmeyen olgular için bugün de geçerliÄŸini sürdürmektedir.

BaÅŸlangıçta, Maxwell’in getirdiÄŸi kuramsal açıklamalara karşı çıkıldığını biliyoruz. Bir kez, denklemlerine dayalı öndeyileri olgusal olarak henüz yoklanıp doÄŸrulanmamıştı. Sonra kuramı, ışığa özgü yansıma ve kırılma olaylarını açıklamada yetersiz görülüyordu. Ne var ki, bu yetersizlikler çok geçmeden aşılır, elektromanyetik kuram açıklama gücü ve doÄŸrulanan öndeyileriyle yerleÅŸik bir teori, bir “paradigma” konumu kazanır.

Maxwell’in baÅŸarısı ne denli vurgulansa yeridir. Temelde kuramsal olan çalışması daha sonra yol açtığı uygulamalı geliÅŸmelerle göz kamaÅŸtırıcı bir önem kazanır. Maxwell bilim tarihinde sayılı devler arasında yer almışsa, bunu çıkar gözetmeyen katıksız entellektüel çabasıyla gerçekleÅŸtirmiÅŸtir.

Faraday içine doğduğu olumsuzlukları, öğrenme merakının sağladığı direnç ve uğraşla aşarak bilimin öncüleri arasına katılmıştı. Maxwell ise içine doğduğu varlığın çekici rehavetine düşmeksizin, bilimin uzun ve yoğun uğraş gerektiren çetin yolunda kendini yüceltti.