(1791-1867) Bilimin öncüleri arasında,
modern yaşam koşulları üzerindeki etkisi bakımından, Faraday ile boy
ölçüşebilecek bir başka ad kolayca gösterilemez. "Deneysel Bilimin
Prensi" Faraday, bir ömüre sığmayacak sayıda önemli pek çok çalışma ortaya
koydu: Kimya, elektro-kimya, metalürji alanlarında pratik sonuçlarından bugün
de yararlandığımız deneyler yaptı. Maden ocaklarında kullanılan Davy lambasını
geliştirmede katkıları oldu. Elektro-kimyadaki deneyleriyle kendi adıyla
bilinen elektroliz yasalarına ulaştı.
Deneysel olarak, bir maddeden geçen belli miktarda elektrik akımının, o
maddenin bileşenlerinde belli miktarda bir çözülüme yol açtığını gösterdi. Bu
sonuç ilk elektrik sayaçlarının üretimine olanak verir. Faraday'ın bir başka
önemli katkısı da "amper" denilen akım biriminin kesin tanımım vermiş
olmasıdır. Elektrolizde geçen "elektrot", "anot",
"katot", "elektrolit", "iyon" vb. terimleri de
ona borçluyuz.
Faraday'ın yetişme koşullarına baktığımızda başarıları gözümüzde daha da
büyümektedir.
Michael Faraday, Londra'da yoksul bir ailenin çocuğu olarak dünyaya gelmişti.
Babası demirci, annesi ev hizmetçisiydi. Kısa süren öğreniminde okuma, yazma,
bir miktar aritmetik öğrenmekle kalmıştı.
Henüz onüç yaşında iken bir kitapçının yanında çırak olarak çalışmaya
başlamıştı. Ancak çok geçmeden kitap ciltleme becerisini kazanır. Bu iş ona
yaşamının büyük fırsatını sağlar. Boş bulduğu zamanlarım kitap okumakla,
ilgilendiği konularda not almakla dolduran Michael, ustasının sempati ve
anlayışından da yararlanarak, eksik kalan eğitimini kendi kendine tamamlama
çabası içine girer.
Daha sonra yazdığı anılarında, "O sıra okuduklarım arasında ilgimi en çok
iki kitap çekmişti," der. "Bunlardan biri elektrik konusunda bana ilk
bilgileri sağlayan Britannica Ansiklopedisi, diğeri Jane Marcet'in Kimya
Üzerine Söyleşiler adlı kitabıydı". Bu kaynakların, onun düşünce yapısının
kurulmasındaki önemi kesin, çünkü kimya ile elektrik yaşamı boyunca ilgilendiği
başlıca iki konu olmuştur.
Faraday ondokuz yaşına geldiğinde, bilim merakı bir tutkuya dönüşmüş, kendi
olanakları içinde ciddi deneylere bile koyulmuştu. 1812'de bir müşterinin
sağladığı biletle, dönemin seçkin bilim adamı Sir Humphrey Davy'nin Kraliyet
Enstitüsünde düzenlenen konferanslarına katılma olanağı bulur. Burada
dinledikleriyle öğrenme tutkusu daha derinleşen Faraday'ın bilimden kopması
olanaksızdı artık.
Konferansta tuttuğu notlarla deneyleri ilişkin şekilleri bir kitapta toplayarak
asistanlık için Davy'ye başvurur. Davy'den beklediği yanıtı hemen alamazsa da
ciltçilik işinde de daha fazla kalamazdı, artık! Kısa bir süre için de olsa
Faraday işsiz kalmıştı, ama umutsuz değildi. Bir süre sonra şans yüzüne güler:
Kraliyet Enstitüsü'nden uzaklaştırılan bir asistanın yerine bir başkası
alınacaktır. Davy, daha önceki başvurusunu hatırlayarak, Faraday'ı göreve
çağırır.
Genç araştırmacı çok geçmeden giriştiği deneyleriyle yeteneğini ispatlar. Daha
işe başladığı ilk yıl içinde deney sonuçlarım yayımlamaya, Enstitü'de ders
vermeye başlar. Bu arada yeni evlendiği eşine hazırladığı sürpriz de ilginçtir:
Bir Noel sabahı Faraday eşini Kraliyet Enstitüsü'ne götürür.
Bayan Faraday kendisini bekleyen Noel armağanının merak ve heyecanı içindedir.
Ama bulduğu yalnız kendisine değil tüm dünyaya verilen bir armağandır: elektrik
akımıyla sürekli mekanik devinim sağlayan basit bir düzenek! Oyuncak trenlerden
büyük elektrik lokomotiflerindeki makinalara değin bildiğimiz elektrik
motorlarının ortaya konmuş ilk örneği.
Bilim çevrelerinde pek rastlanmayan bir hızla ün kazanan Faraday, 1823'te
Kraliyet Bilim Akademisi üyeliğine seçilir; bir yıl sonra da çalıştığı
enstitüde laboratuvar direktörlüğüne atanır.
Faraday enstitünün başına geçtikten sonra da deneylerini sürdürmekten geri
kalmaz; "Faraday yasaları" diye bilinen ilişkileri ortaya koyar.
Bunlardan en önemlisi, bir maddeden geçen elektrik miktarıyla o maddeden
ayrılan bileşenlerin miktarı arasındaki ilişkidir. Bunun ortaya koyduğu bir
sonuç atomların yalnızca belli miktarlarda elektrikle bağıntılı olduğu olayıdır
ki, bilimsel açıklaması ancak yüzyılımızın başında Rutherford'un atomun
yapısını belirlemesiyle verilebilmiştir.
Faraday elektro-kimya alanındaki çalışmasıyla yetinseydi bile bilim tarihinde önemli
bir yeri olacaktı. Ama onu bilimin öncüleri arasına sokan asıl başarısı
elektromanyetik konusundaki buluşlarıdır.
19. yüzyılın başlarına gelinceye dek elektriğe gizemli bir olay gözüyle
bakılıyordu. Elektrik Benjamin Franklin için bir tür akışkandı. Kimisine göre
ise, elektrik pozitif ve negatif olmak üzere iki değişik akışkandı. İlk kez
Faraday elektriği bir "kuvvet" diye niteler. Elektrik gibi manyetizma
da ilgi çeken, tartışılan bir konuydu; ama ikisi arasındaki ilişki henüz
bilinmiyordu.
1820'de Danimarkalı bilim adamı Hans Oersted, elektrik akımı taşıyan bir telin
yakınındaki bir pusula ibresini devindirdiğini saptamıştı. Bu gözlem pek çok
deneylere, bu arada elektrik akımının manyetik etkilerine ilişkin Amper
kuramına yol açar. Ancak bu konudaki asıl açıklama Faraday'ın mıknatısın
elektriksel etkisini sezinlemesiyle gerçekleşir. Buna göre, bir tel bobinde
oluşan manyetik etki, ikinci bir bobinde elektriksel etki olarak ortaya
çıkmalıdır. "Elektromanyetik indüksiyon" denen bu olayı Faraday deneysel
olarak 1831'de belirler.
Şekilde de görüldüğü üzere, ip ya da kumaş parçasıyla yalıtılmış demir bir halkanın karşıt yanlarına bakır telden iki bobin yerleştirilmiş olsun. Bobinlerden birinin uçları bir batarya ve şaltere, diğerinin uçları ise altında mıknatıslı bir ibre olan kuzey - güney doğrultusundaki bir tele bağlandığında, birinci bobinden elektrik akımının geçmesiyle mıknatıslı ibrenin devindiği görülür.
Bu, bir anlık olan akımın ikinci telde mıknatısın etkisiyle oluştuğu demektir. Oysa akım sürekli olursa ikinci telde öyle bir akım oluşmaz, ancak akım kesildiğinde mıknatıslı ibrenin bu kez ters yönde devindiği görülür. Bu da ikinci bobinde bir anlık ama tersine bir akımın oluştuğu demektir. Birinci bobinden geçen akım demir halkayı mıknatıslamakta, bu ise ikinci bobinde elektrik akımına yol açmaktadır.
Aynı ilişkiyi değişik deneylerle de ortaya koyan Faraday, bir başka deneyinde çok büyük bir mıknatısın kutupları arasında bir bakır disk döndürür. Diskin kenarlarıyla dingili arasındaki akımın sürekli olduğu görülür. Bu sonuçta da ilk basit dinamo örneğini bulmaktayız.
Faraday'a bilimde üstün konum sağlayan bir diğer önemli katkısı da bilime alan kavramını kazandırmış olmasıdır. Bu kavram yalnız elektromanyetik kuramın değil, Einstein'ın genel görecelik kuramının da içerdiği bir kavramdır.
Faraday'ı kavramı belirlemeye yönelten basit deneye bakalım: üzerinde demir kırıntıları olan bir kartı mıknatıs üstünde tutup hafifçe fiskelediğimizde kırıntıların mıknatısın kuzey -güney kutuplarını birleştiren birtakım çizgiler oluşturduğu görülür.
Faraday bu çizgilere, "manyetik güç çizgileri" demişti. Bu şekilde oluşan çizgiler, mıknatısı çevreleyen manyetik alanı temsil etmekte, çizgilerin yönü ise manyetik alanın yönünü göstermektedir. Ayrıca, çizgilerin biribirine yakınlığı manyetik alanın güçlü, çizgilerin biribirine uzaklığı manyetik alanın zayıf olduğu demektir.
Manyetik güç çizgilerinin bir devre tarafından kesilmesiyle elektrik akımının indükleneceğini belirten Faraday, uzayda da elektrik yüklü bir nesneyi çevreleyen manyetik güç çizgilerine benzer elektrik güç çizgilerinin olduğu kanısındaydı. Üstelik, elektrik güç çizgisinin bir pozitif yükten ona denk bir negatif yüke uzandığını düşünüyordu. Deneysel olarak da, bir tür elektrik indüklenirken, ona denk bir başka tür elektrik indüklenmesinin kaçınılmaz olduğunu göstermişti.
Örneğin, ipekle ovulan kuru bir cam parçası pozitif yük kazanır, elektrik güç çizgileri de camdan eşit negatif yük taşıyan çevresine uzanır.
Faraday bir atılım daha yaparak mıknatısın ışık üzerinde etki oluşturabileceği hipotezini ortaya koymuş, uzun deneylerden sonra ışığın gerçekten etkilendiğini kanıtlamıştı. Bilindiği gibi polarize ışık bir manyetik alan aracılığıyla döndürülebilmektedir. Ancak Faraday'ın belirlediği bu olguyu dönemin fizikçileri bir tür görmezlikten gelmişlerdi.
Faraday buluşlarının pratik sonuçlarıyla pek ilgilenmiyordu. Ama bu onun o sonuçların önemini kavramaktan uzak kaldığı demek değildi. Nitekim dönemin, başbakanı ona dinamonun ne işe yarayabileceğini sorduğunda, "Bilmiyorum, ama hükümetinizin bir gün ondan vergi sağlayabileceğini söyleyebilirim," demişti.
Faraday'ın övgüye değer bir özelliği de bilimi halkın anlayacağı dil ve düzeyde yayma çabasıdır. Kraliyet Enstitüsü'nde halk için düzenlediği yıllık konferans ve dersler bugüne dek sürüp gelmektedir. Faraday büyük ilgi toplayan konferanslarından bir bölümünü yaşamının son yıllarında Mumun Kimyasal Tarihi adı altında bir kitapta toplayarak çocuklar için yayımlama yoluna bile gider.
Faraday'ın matematik bilgisi buluşlarını matematiksel olarak dile getirmek için yeterli değildi; ama nitel de olsa deney sonuçlarını açıklayan bir kuramı vardı. Bu kuramın matematiksel olarak işlenmesi geçen yüzyılın büyük fizik bilgini James Clerk Maxwell'i bekleyecektir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder