DENNIS GABOR

Macar asıllı İngiliz fizikçisi, 1900 yılında Budapeşte'de doğdu, 1979 yılında öldü. Budapeşte ve Berlin Politeknik okullarında yüksek öğrenimini tamamladı. Sonra Alman teknik araştırma laboratuarında özellikle Berlin Siemens ve Halske firmalarında çalıştı. 1933'de İngiltere'ye gitti çeşitli firmalarda araştırmacı olarak çalıştı.

1949'da Londra'da ki İmperial College of Science adn Technology'de uygulamalı elektronik fizik profesörü oldu. Ayrıca Stamford'da ki araştırma laboratuarlarında çalıştı. 1948'de bulduğu ve daha sonra geliştirdiği holografi yöntemiyle 1971 Nobel fizik ödülünü elde etti.

Gabor'un katot osilografisi, manyetik mercekler, gazlarda boşalma ve bilgi kuramı ile ilgili çalışmaları vardır. Ayrıca 1963 yılında "Geleceği Yaratalım " adında bir kitap yazmıştır. Hologram İlkesi: 1947 yılında D. Gabor tarafından ortaya atıldı. Uygulamaya geçişi ancak 1963 yılında başlayabildi. Hologram bir cisim tarafından yayılan veya dağıtılan bir dalganın, bu cisimle ilgisi olmayan ve karşılaştırma dalgası denilen bir dalga ile üst üste gelmesinden doğan girişimleri kaydeden bir fotoğraf plağından meydana gelir.

Bu iki dalganın girişim yapması, bunun için de aynı ışık noktasından çıkması ve kaynağın mümkün olduğu kadar tek renkli olması gereklidir. Bu sebeple tek renkli ve ışık şiddeti yüksek olan lazer, bu yeni teknikte hızlı ilerlemeler sağladı. Bir hologram elde etmek için, bir lazer demeti yarı saydam bir ayna ile ikiye bölünür; aynadan yansıyan ışınlar merceklerden geçmeden, bir fotoğraf klişesini aydınlatır; aynanın içinden geçen ışınlar ise fotoğrafı çekilecek nesnenin üzerine düşer. Nesne bu ışıkların bir kısmını kırar ve kırılan ışınlar da aynı şekilde fotoğraf klişesini aydınlatır. Gelen bu iki demetin fazları aynı değildir ve klişe üzerinde, girişim saçaklarından, çok ince ve küçük bir ağ meydana gelir.

Çıplak gözle incelendiğinde bu saçaklar görülmez. Buna karşılık mikroskopta girişim saçakları görülür. Bu saçakların dağılışı cismin şekline bağlıdır. Fotoğrafın alınması sırasında kullanılan karşılaştırma dalgası ile hologramı aydınlatarak cisim tekrar meydana getirilebilir. O zaman cismin fotoğraf anındaki konumunu tam olarak veren bir görüntü gözlemi yapılabilir. Bunun için hologram yarı saydam bir aynaya çarpan bir lazer demetinin yansıyan kısmıyla aydınlatılır.

Hologramın içine bakılarak aynadan geçen ışınların girişimi sonucunda cismin kabartılı bir görüntüsü elde edilebilir. Burada gerçek bir kabartı söz konusudur; Çünkü gözlemi yapan kişi başını hafifçe oynatarak paralaks etkilerini meydana çıkarır; yani cisim, çıplak gözle görülmesinde olduğu gibi, bir fon üzerinde yer değiştiriyormuş gibidir. Hologramların gerçekleştirdiği cisimler, düzlem cisimler, yani bir fotoğraf emülsiyonu üzerinde maddeleştirilmiş cisimler veya üç boyutlu cisimler olabilir.

Hologramın sayısız uygulamaları arasında en önemlileri, bir yandan hologramların üst üste konulmasıyla hareket halindeki cisimlerin veya bazı cisimlerin küçük şekil değiştirmelerinin meydana çıkarılması, öte yandan hesap makineleri ile harflerin yeniden tanınmasıdır.

DENNIS PAPIN

Suları boşaltma işi madenler bakımından önemli olduğu kadar, daha birçok alanlarda da (kuyudan su çekme, bahçe sulama, çeşmeleri besleme, sarnıçları kurutma) çözüm bekleyen bir sorundu. Tulumbalar tekniği, antik çağdan bu yana, ta 1637'ye kadar, hiç güçlük çıkarmadan işlemişti. Ancak o tarihte Floransa dukasının kuyucuları, bütün çabalarına rağmen suyun yükselmediğini hayretle görünce Galile'ye baş vurdular. Bilgin onlara, suyun 10.33 metreden daha çok yükselemeyeceğini söyledi.

Bu olayın Toricelli'nin de dikkatini çektiğini ve suyun bu düzeyden daha yükseğe çıkamadığına göre, bu yükseklikteki bir su sütununa eşit olan hava basıncının onu dengelediği sonucuna vardığını biliyoruz Bu düşüncenin doğruluğunu, Pascal'ın Puy-de-Döme tepesindeki deneyi de kanıtladı. Buna dayanan Otto von Guericke, Robert Böyle ve Mariotte gaz dinamiğini kurdular. Kısacası, XVII. yüzyılın sonunda bütün fizikçiler, hava basıncının önlemesi sonucu suyun 10.33 metreden daha çok yükselmeyeceğini biliyorlardı. Bu durumda, suyun daha çok yükselmesini istiyorlarsa, hava basıncını kaldırmaları, yani bir piston aracılığıyla suyun üstünde boşluk sağlamaları gerekiyordu.

Daha doğrusu bu, Denis Papin'in teklif ettiği çözüm yoluydu. (1671).

Denis Papin, 22 Ağustos 1647'de Blois'da doğmuş genç bir hekimdi, ama hekimlikten çok fizikle ilgilenmekteydi. Bir yolunu bulup Huygens'le tanıştı ve asistanı oldu.

Büyük dâhi Huygens, Colbert'in dostuydu. XIV. Louis'nin Versay sarayını inşa ettirdiği ve parkına şahane havuzlar, şelâleler yaptırdığı dönemde, ünlü bahçe mimarı Le Nötre, Seine'in sularını önce Marly arkına, oradan da bu parka akıtmanın yollarını arıyor, bu çalışmalarında karşılaştığı bazı pompalama sorunlarını 'Çözümlemesi için Huygens'e baş vuruyordu.

Bilgin bir yandan, sarkaçlı ve zemberekli saatlerin icadına, mekaniğin temel yasalarını bulmaya, öte yandan Cassini'nin ısmarladığı dev astronomik dürbünleri imal etmeye çalışıyordu. Bunlar, onun gözünde, Versay sarayındaki pompalama güçlükleriyle kıyaslanamayacak derecede önemli ve heyecan verici konulardı. Kendini bütünüyle bu çalışmalara adamak için Versay sarayının sularıyla ilgili pratik sorunlarının çözümlenmesini asistanına bıraktı. Böylece Denis Papin, suyu 10.33 metreden daha yükseğe çıkarmanın çarelerini araştırmaya koyuldu.

Papin'e göre, suyu yükseltmek için borudaki havayı boşaltmak gerekiyordu ve boruyu, bu işe uygun olarak imal edilmiş bir hava boşaltma makinesine bağlamak yeterdi. Ne var ki, sadece laboratuvar deneylerinde başarılı olmaktan öteye gitmeyen bir yolla, bu kadar büyük çapta bir işe girişmenin, parlak sonuçlar veremeyeceğini, Denis Papin de biliyordu.

Bu bilgin ömrü boyunca huzursuz, geçimsiz bir insan olarak yaşadı; hiç bir şeyden hoşnut olmaz, koruyucularını gücendirir, hayallerin ardına takılıp sağlam ve onurlu görevleri geri çevirirdi. Böyle olduğu halde, suyu 10.33 metreden yükseğe çıkarma işinde ömrünün sonuna kadar sebat göstermesi şaşılacak bir şeydir. Ufak-tefek bazı icatların dışında Papin'in belli başlı kaygısı Versay sarayının suları oldu. Sorun çözümlendiğinde bile Papin hâlâ inatla başka çözümler arıyordu.

1687'de Londra'da bulunduğu sıralarda yeni bir tip tulumba düşündü. Pistonları hidrolik çarkla işleyen bu araç, iki silindirden meydana gelmişti. Pistonlar yukarı kalkınca altında hava boşluğu yaratıyor, hava basıncı bunları yeniden hızla aşağı itiyordu. Uçlarına asılan yükleri de kaldırabiliyordu. Ama ne yazık ki bu tulumba bilim adamlarından oluşan İngiliz Krallık Bilim Akademisinin (Royal Society) önünde işlemedi. Papin bunun nedenini bulmakta gecikmedi: Yeterince hava boşluğu sağlanamamıştı.

Papin, 1688'de Almanya'da Marbourg Üniversitesi profesörü olduğu sıralarda başka bir şey düşündü: Silindirdeki hava boşluğunu, içinde barut patlatarak sağlayamaz mıydı? Böyle bir tasarıyı, 1678'de Paris'te Abbe Jean ve Hautefeulle de ileri sürmüş, Huygens de bunu denemişti. Tulumbanın içine barut keseleri yerleştirecek, bunlar patlayınca çıkacak ateş, supaplar aracılığıyla havayı dışarıya atacaktı. Hava dışarı atıldıktan sonra piston, hava basıncının etkisiyle aşağıya inecekti. Papin, silindir 0.33 metre çapında olursa, 871 kg.'lık bir basınç elde edileceğini hesapladı.

Sonuç yine hayal kırıcı oldu; çünkü barutun patlaması da tam bir hava boşluğu yaratamıyordu. Papin olağanüstü bir inatla deneylerini sürdürdü. 1690'da yeni bir fikir ortaya attı: Tulumbayı su buharıyla doldurmak... Buhar, sıvı haline geldiğinde hacmi çok küçüleceğinden silindirin içinde tam bir hava boşluğu bırakacaktı.

Böylece buhar makinesinin belli başlı ilkesi ortaya atılmış oluyordu. Gerçi buharlaşan suyun hacminin çok arttığı ve bu artışın yarattığı güçten yararlanılabileceği daha önce de savunulmuştu, ama nasıl yararlanılacağı tutarlı bir şekilde ortaya konmamıştı. İtalyan Porta (1538-1615) ve Fransız Salomon de Caus (1576-1626), Buharın, kaplardaki suların boşaltılmasında kullanılmasını teklif ettiler. 1626'da İtalyan mimarı Giovanni Branca (1571-1640) buhar püskürtülmesiyle çarkları çevirmeyi, İngiliz Marquis Edward da (1601-1667), kaynamış suyla dolu bir topu patlatmış olduğunu ileri sürdü.

Bütün bunlar, teklif ya da deney aşamasında gerçekten işleyebilir makineler olmaktan uzaktı. Buna karşılık. Denis Papin'in 1690'da Actes de Leipzkj'de tanıttığı makine bambaşkaydı ve yepyeni ufuklar açıyordu, içinde bir pistonun buhar gücüyle gidip geldiği bir silindirdi bu. Silindirin dibinde bir miktar su bulunmakta, piston da suyun düzeyinde durmaktaydı. Yapılacak işlem şuydu: Silindir, su buharlaşıncaya kadar ısıtılacak; o zaman buhar pistonu kaldıracak; bu safhada ateş uzaklaştırılacak; su soğuyunca yerine hava boşluğu bırakacağından, piston hava basıncının itişiyle aşağı inecekti. Hem öylesine bir güçle inecekti ki, bu güç rahatlıkla bir yükü kaldırabilecek ya da bir tulumbayı işletebilecekti.

Ancak, bu makinenin aksayan yanı apaçık ortadaydı. Silindir kapalı olduğundan su bitince yeniden doldurulamayacaktı. Üstelik buhar iyice soğumadan piston inemeyeceğinden, soğumasını beklemek gerekecekti. Yani bu makine sabırları tüketecek kadar yavaş işlemeye mahkûmdu. Buluş parlak olmakla birlikte, kullanışlı bir makine halini alabilmesi için geliştirilmesi gerekiyordu. Mucit biraz ilgi görmüş olsaydı kendisini bu işe verirdi, ama icadı tam bir kayıtsızlıkla karşılanmış, Actes de Leipzig'deki makalesi yayımlandıktan hemen sonra unutulmuştu.

DIOFANTOS

Diofantos (3. yüzyıl), Roma Dünyası'nda başlayan bilimsel gerileme döneminde istisna teşkil eden bir bilim adamıdır. Aritmetik adlı kitabının bir bölümünü cebir konusuna ayırmış, ilk defa burada cebirsel ifadeler için semboller kullanmıştır.

İkinci derece denklemlerini, ax2 + bx = c, ax2 = bx + c, ax2 + c = bx olmak üzere üç gruba ayırmış ve her birinin çözüm formüllerini vermiştir. Bu formüller, yalnızca bir pozitif kökü verir; negatif ve irrasyonel bir sayı çözüm olarak kabul edilmez. Bilinmeyen sayısının denklem sayısından fazla olduğu, ax2 + bx + c = y2 gibi belirsiz denklemleri de çözmeye çalışmıştır. Bu konuya bugün "Diophantoscu Analiz" adı verilir.

Mezar kitabesinde yaşamının 1/6'ini çocukluk çağında, 1/12'ini gençlik çağında ve 1/7'ini ise bekârlık çağında geçirmiş olduğu, evlendikten 5 yıl sonra bir oğlunun doğduğu, oğlunun kendisinin yarı yaşında bulunduğu ve kendisinden dört yıl önce öldüğü yazılıdır. Bu hesaba göre, 84 yaşına kadar yaşadığı anlaşılmaktadır.

DONALD ARTHUR GLASER

1926 yılında Cleveland'da doğan Rus asıllı Amerikan fizikçisi Donald Arthur Glaser, Cleveland teknoloji enstitüsünde okudu. Burada öğrenim gördükten sonra 1949 yılında Michigan üniversitesine girdi. Bundan sonra da 1959 yılında Kaliforniya üniversitesine profesör olarak girdi.

Sıvı hidrojenli veya helyumlu kabarcıklar odasını icat etti. Bu alet yüksek enerjili partiküllerin varlığını tespite ve incelemeye yarayan Wilson odasının gelişmiş bir şeklidir. Bununla 1960 Nobel fizik ödülünü kazandı. Bir kabarcığın veya başka bir sıvı içinde yüzen bir sıvı damlasının yüzeyinin bütün noktalarda yüzey gerilimi aynı olduğu için kabarcık veya damla küresel bir şekil alır. Sıvı zarları esnek olduğu için uygun tutucular ve karkaslar kullanılarak damlaya sonsuz değişken şekiller verilebilir.

İçinde, mesela oksijen gibi bir gaz bulunan bir kabarcığı bir elektro mıknatısın kutupları arasına koyarak kabarcığın alacağı şekilden gazın ne çeşitli bir manyetik (para veya diyamanyetik) olduğu anlaşılır. Kabarcıktaki renklenme olayı bir ince tabaka içine girişim olayıdır.

ENRICO FERMI

(1901-1954) Enrico fermi, İtalyan asıllı Amerikalı bir fizikçidir. 1922 yılında Pisa Üniversitesi’nden mezun olmuştur. Lisansüstü çalışmalarında Max Born yönetiminde Almanya’da yapmıştır. 1924 yılında İtalya’ya dönmüş ve 1926 yılında Roma Üniversitesi’nde fizik profesörü olmuştur. Nötron bombardımanı ile radyo aktif transuranyum elementlerinin elde edilmesi ile ilgili çalışmalarından dolayı, 1938 yılında nobel fizik ödülünü kazanmıştır.

Fermi, fizikle ilk olarak 14 yaşında iken, Latince eski bir fizik kitabını okuduktan sonra ilgilenmeye başladı. Fermi çok iyi bir hafızaya sahipti. Dante’nin İlahi Komedi’sini ve Aristo’nun pek çok eserini ezbere bilirdi. Teorik fizik problemlerini çözmede büyük yeteneğe sahipti. Çok karışık problemleri çözmedeki bu başarısı nedeniyle kendisine kahin gözüyle bakanlar bile vardı. Kendisi aynı zamanda, deneysel fizik ve fizik eğitiminde büyük beceriye sahipti. İlk Amerika seyahatlerinden birinde satın aldığı otomobil bozulunca, büyük bir üzüntüye düşmüş ve otomobilini en yakın benzin istasyonunda kendisi tamir etmiştir. Bunu gören benzin istasyonu sahibi ona iş teklif etmiştir.

Fermi ve ailesi, 1944 yılında Amerika’ya göç ederek orada Amerikan vatandaşı olmuştur. Fermi, Amerika’da önce Colombia Üniversitesi’ne kabul edilmiş sonrada Chicago Üniversitesi’ne profesör olarak atanmıştır. Manhattan projesinin başlatılmasından sonra, Fermi zincir reaksiyonun kendi kendine devam edebileceği bir tertibin tasarımı ve imal edilmesinde görevlendirilmiştir.

Söz konusu tertip nötronları, termik hızlarla yavaşlatan grafit blokları ile bir araya getirilmiş uranyum içerecek şekilde Chicago Üniversitesinin bahçesinde kurulmuştur. Nötronları soğurmak ve böylece reaksiyonun hızını kontrol etmek amacıyla, atom piline kadmiyum çubuklar yerleştirildi. Kadmiyum çubuklar yavaş yavaş çekildi ve kendi kendine devam eden zincir reaksiyon gözlendi. Ferminin bu başarısı, dünyada ilk nükleer reaktörün imali ve atom çağının başlangıcı olmuştur. Fermi 53 yaşında iken kanserden öldü. Bir yıl sonra yüzüncü element keşfedildi ve kendisinin onuruna bu element Fermium olarak adlandırıldı.

ERATOSTHENES

(M.Ö. 273-192) Bilim tarihinde Helenistik dönem (M.Ö. 300 -M.S. 100), özellikle ilk aşamasında, bilimsel yöntemin gerçek anlamda işlerlik kazandığı yaratıcı bir ortamdır. Daha önceki bilimsel çalışmalar ya Mısır ve Mezopotamya'da olduğu gibi daha çok pratik amaçlara yönelik gözlem ve ölçme düzeyinde kalan bir etkinlikti, ya da, Antik Grek döneminde olduğu gibi gözlemden çok kuramsal düşünmeye ağırlık veren, varlığın doğasını anlamaya yönelik metafiziksel türden bir uğraştı.

Thales'den Aristoteles'e uzanan üçyüz yıllık düşünsel arayışın başlıca hedefi gerçekliğin asal niteliğini belirlemekti. Grek düşünürleri arasında olgusal araştırmaya belki de en yatkın olan Aristoteles bile, temelde, kimi metafiziksel ilkelere dayanan bütüncül bir açıklama arayışı içindeydi. Ussal düşünme ile gözlemsel verilerin etkileşimini içeren bilimsel yöntemin ilk yetkin örneğini Helenistik dönemin başta Archimedes (Arşimet) olmak üzere sayılı seçkin bilginlerinin çalışmalarında bulmaktayız.

Arşimet, bundan önceki yazıda ayrıntılı olarak belirttiğimiz gibi buluşlarıyla klasik çağın bilimde en büyük öncüsüdür. Çağdaşı Aristarkus, Kopernik'ten 1700 yıl önce, güneş-merkezli sistem hipotezini ilk ortaya süren büyük bir astronomdu. Onun öngördüğü sistem çerçevesinde güneş ile yıldızların gökyüzünde sabit konumlarda olduğu, arzın ise güneş çevresinde çembersel bir yörünge çizerek devindiği, dahası kendi ekseni çevresinde de günlük dönüş içinde olduğu türünden, dönemin yerleşik anlayışına ters düşen savlar ortaya koymuştu.

Ayrıca, yazdığı bir kitapta Güneş ile Ay'ın oylumlarını, dünyadan uzaklıklarını hesaplamaya, ulaştığı sonuçları geometri yöntemiyle ispatlamaya çalıştığı görülmektedir.

Eratosthenes'e gelince, bu çok yönlü bilgin için hiç kuşkusuz dönemin Arşimet'ten sonra en büyük öncüsü diyebiliriz. Geniş bilgisi, pek çok konularda yazdığı kitaplarıyla daha yaşam döneminde ün kazanan Eratosthenes, İskenderiye büyük kütüphanesinin yöneticisiydi. Arzın küresel olduğunu ileri süren, güneşin dünyadan uzaklığını 92 milyon mil olarak hesaplayan (doğrusu 93 milyon mildir), Eratosthenes, özellikle coğrafya alanındaki çalışmalarıyla tanınmaktaydı. Ama onu bilim tarihinde unutulmazlar arasına sokan asıl başarısı, arzın çevrel çemberinin uzunluğunu belirleme çalışmasıdır. Deniz ve kara ulaşımının bir kaç bin millik açılmayla sınırlı kaldığı bir dönemde arzın büyüklüğünü belirleme kolayca ulaşılabilecek bir başarı değildi.

Daha önce bu yönde uğraş veren pek çok kimse olmuştu; ama hiç biri Eratosthenes'in ulaştığı sonuç ölçüsünde gerçeğe yakın bir sonuç ortaya koyamamıştı. Asıl amacı güneş ile Ay'ın boyutlarını belirlemek, dünyadan uzaklıklarını saptamaktı. Ama bunun için öncelikle arzın büyüklüğünü hesaplaması gerekiyordu. Elde yararlanabileceği hiç bir optik araç yoktu.

Güç kaynağını, uyguladığı yöntem sağlıyordu. Basit bir orantıya dayanan yöntemin kullanımı bazı varsayım, gözlemsel bilgi ve geometrik kurallar gerektiriyordu. Örneğin, arzın küreselliği, daire çemberinin 360 derece olduğu, güneş ışınlarının yer yüzüne paralel düştüğü, vb. Bilindiği gibi, yer yüzeyi düz değil, eğmeçlidir. Bu nedenle gün ortasında güneş değişik enlemlerde bulunan kişilere, ufuktan değişik yüksekliklerde görünür. Bu gözlemi dikkate alan Eratosthenes yaklaşık aynı boylam üzerine düşen iki yer seçer. Bunlardan biri Syene (bugünkü Asvan barajına yakın küçük bir kasaba), diğeri dönemin ünlü bilim merkezi İskenderiye kenti idi.

Syene'de yaz ortasında güneş öğle vakti tam tepede bir konumdadır; öyle ki, dik duran bir direk gölge düşüremediği gibi, derin bir kuyu dibinden bakıldığında güneş görülür. İskenderiye'de ise durum değişiktir; Syene'nin yaklaşık 514 mil kuzeyinde bulunan bu kentte güneş ışınları hiç bir zaman dik düşmez.

Eratosthenes bu verilere dayanarak aşağıdaki şekilde gösterildiği üzere, İskenderiye'de güneş ışınlarının, arzın merkezine dik inen bir doğru üzerinde oluşturduğu açıyı (şekilde a ile gösterilen açıyı) ölçer. Adı geçen iki yerin arzın merkezinde oluşturdukları açıya eşit olan ve iki yer arasındaki mesafeyi temsil eden bu açı yaklaşık 7.5 derecedir. Her daire çemberi gibi yer kürenin çevrel çemberinin de 360 derece olduğunu varsayan Eratosthenes basit bir orantı işlemiyle bu çemberin 24.670 mil olduğunu (doğrusu 24.870 mildir) hesaplar. Bu kadarla kalmaz, 60 millik bir hatayla arzın çapını da belirler.

Teknolojinin henüz bazı basit el araçlarının ötesine geçmediği bir dönemde bu türden sonuçlara ulaşma gerçekten olağanüstü bir zekâ ve imgelem gücü demekti.

Eratosthenes'in azımsanamayacak bir başarısı da o zaman bilinen dünyanın haritasını çıkarması. Harita İngiliz adaları dahil Avrupa, Afrika ve Asya anakaralarını kapsıyordu. Küresel bir yüzeyi düz kağıt üstünde göstermek kolay bir iş değildi. Tıpkı bir portakal kabuğunu masa üzerine dümdüz yerleştirmek gibi. Eratosthenes enlem paralelleriyle boylam meridyenlerini kullanarak oldukça duyarlı ve güvenilir bir projeksiyonla güçlüğün üstesinden gelmişti. Yaptığı harita yüzyıllarca denizcilikte ve başka alanlarda kullanıldı.

Eratosthenes, geliştirdiği bir yöntemle, güneşin öğle vaktindeki yüksekliğine bakarak herhangi bir yerin enlemini hesaplayabiliyordu (Boylamın hesaplanması aradan ikibin yıllık bir sürenin geçmesini beklemiştir). Onun ilginç bir savı da fiziksel coğrafya ile ilgilidir. Hint ve Atlas okyanuslarındaki gel-git devinimleri arasındaki yakın benzerliği göz önüne alarak, iki okyanusun aslında birleşik olduğunu, üç anakaranın (Avrupa, Asya ve Afrika) da bir ada oluşturduğunu ileri sürer.

Dahası, kimi kaynaklara göre, Eratosthenes daha ileri giderek Atlantik ötesi yeni bir anakaranın varlığından bile söz etmiştir. Ona göre, okyanusun öte yakasında bilinen dünyayı dengeleyen bir başka dünyanın varlığı büyük bir olasılıktı.

Roma yönetiminde zamanla İskenderiye'deki parlak bilim meşalesi sönmeye yüz tutar. O dönemin bilim öncülerinin son temsilcisi Hero'nun matematik, fizik ve teknolojideki başarılarını, kendisinden 300 yıl önce yaşamış Eratosthenes'e borçlu olduğunu söylemiş olması büyük bilginin bilim dünyasındaki kalıcı etkisini yansıtmaktadır.

Eratosthenes 81 yaşında öldüğünde en küçük bir mal varlığı yoktu; ama bıraktığı dünya doğduğundaki dünyadan bilgi birikimi ve araştırma yöntemi bakımından çok daha zengindi.

ERNEST RUTHERFORD

(1871 -1937) Yüzyılımızın başında bilimde yer alan büyük devrimsel atılımlar genellikle "Planck" ve "Einstein'ın adlarıyla bilinir. Oysa onların kuramsal atılımlarının yanısıra, sonuçları bakımından son derece önemli deneysel çalışmalar da vardır. Bunların başında, Marie Curie ve Ernest Rutherford'un radyoaktivite üzerindeki çalışmaları gelir.

Rutherford, dış görünümüyle bir bilim adamından çok bir "çiftlik kâhyası" ya da bir "aşiret reisi"ni andırmaktaydı. Esmer, irikıyım yapısı, gür sesi ve pos bıyığıyla yabanıl ve ürkütücü; her yönüyle heybetli bir kişiydi. Laboratuvarında bir şey tersine gitmesin; kükreyen sesi ortalığı sarsar, asistanlar suspus olurlardı. Oysa bu kızgınlık gelip geçiciydi; onun hiç bir yapmacığa kaçmayan anlık sert davranışlarının gerisinde sıcak, sevecen yaradılışı saklıydı.

Ernest, Yeni Zelanda'da küçük bir çiftlikte dünyaya gelmiştir. İskoç göçmeni olan babası, araba tamircisiydi. Ernest, yoksul ve kalabalık bir ailenin içinde büyüdü. Ne var ki, daha küçük yaşta sergilediği olağanüstü öğrenme merakı ona çevredeki en iyi okulların kapısını açtı. Özellikle üniversitedeki parlak başarısıyla dikkatleri çekti ve kazandığı burs, bilim ateşiyle yanan delikanlının yaşamında yeni bir dönemin başlangıcı oldu. 1894'de, Cambridge Üniversitesi ünlü fizik bilgini J.J. Thomson'un yanında çalışmak üzere İngiltere'ye geldi.

Üniversiteye bağlı Cavendish Laboratuvarı'ndaki ilk yılını radyo dalgaları, ikinci yılını yeni keşfedilmiş olan X-ışınları üzerindeki çalışmalarla geçirdi. Sonra, yaşam boyu uğraş konusu olan radyoaktivite üzerindeki araştırmalarına koyuldu. Adı kısa zamanda bilim çevrelerinde duyulan Rutherford'u 1898'de, Kanada'da McGill Üniversitesi, fizik profesörlüğüne çağırdı. Genç bilimadamı beklenmedik bu çağrı karşısında bir ikilem içine düştü: Bir yanda erişilmesi güç, saygın bir unvan, öte yanda araştırma ortamı olarak bulunmaz nimet saydığı Cavendish Laboratuvarı.

Rutherford 27 yaşındaydı. Kısıtlı bursu ile nişanlısını İngiltere'ye aldırtamaması bir yana; kendi yolculuğu nedeniyle yaptığı borcu bile ödeyemiyordu. Aldığı öneri ona bu olanakları da sağlayacaktı. Rutherford, sonunda ister istemez çağrıyı kabul etti. Karar isabetliydi: McGill'de geçirdiği yaklaşık on yıl içinde hem radyoaktif atomların kendiliğinden değişik nitelikte atomlara dönüştüğünü ispatlayarak Nobel Ödülü'nü kazandı; hem de atomun yapısına ilişkin olarak aranan açıklığı getiren çekirdek buluşunu ortaya koydu.

Birbirini izleyen başarılarına değinen bir meslekdaşı, "Sen gerçekten çok şanslı birisin: hep dalganın tepesinde seyrediyorsun," diye takıldığında, Rutherford'un yanıtı kısa ve çarpıcı olmuştur: "Unutma, o dalgayı ben kendim yarattım." Alçakgönüllülük bir yana, Rutherford çoğu kez insanları küçümserdi. Ona göre, bilim ya fizikti, ya da pul koleksiyonculuğu. Ama Nobel Ödülü'nü fizikten değil, küçümsediği kimyadan almıştı. Hatırlatılınca, elementler gibi kendisinin de transmutasyona uğradığını söyleyerek, işi şakayla geçiştirirdi.

1887'de J.J. Thomson'un elektronu keşfetmesiyle, bilim dünyası yeni bir problemle karşı karşıya kalmıştı. Negatif elektrik yüklü elektronlar, hidrojen atom kütlesinin ikibinde biri kadardı; oysa hidrojen, en basit madde türü olarak biliniyordu. Üstelik Thomson, hangi elemente ait olursa olsun, atomların özdeş parçacıklar saldığı görüşündeydi. Bu da elektronların, sözü geçen parçacıkların bir bölümü olduğu anlamına gelmekteydi. Yanıtlanması gereken soru şuydu: Atomlar eskiden sanıldığı gibi basit, bölünmez birimler değilse, atomun yapısal özelliği ne olabilirdi?

Thomson, atomun, içinde elektron taşıyan pozitif elektrik yüklü top biçiminde bir madde olduğunu ileri sürmüştü. Başka bir deyişle, atom basit değildi; ama katı, yoğun bir madde olmanın ötesinde birşey de değildi.

Rutherford'un radyoaktiviteye ilişkin ilk önemli buluşu, "alfa" ve "beta" dediği iki değişik ışının varlığını belirlemesiydi. Ayrıca, asistanı Soddy ile birlikte bir elementin bir başka elemente dönüşümünde radyoaktivitenin rolünü, deneysel olarak kanıtlamıştı.

1907'de McGill'den Manchester Üniversitesi'ne geçtiği zaman ilk ele aldığı problem atomun yapısıydı. Araştırmasında, beta parçacıklarından sekizbin kat daha yoğun olan alfa parçacıklarının işe yarayacağını düşündü. Hans Geiger ve Ernest Marsden adlı iki asistanını, alfa parçacıklarının ince bir altın yaprağına çarptığı zaman nasıl dağıldıklarını incelemekle görevlendirdi. Alman sonuç beklentiye hiç de uygun değildi. Parçacıkların büyük çoğunlukla altın yapraktan doğrudan geçtiği gözlenmişti. Sanki altın yaprağın yapısında geçişi engelleyen hiç bir atom yoktu! Ama gözden kaçmaması gereken durum, yaprağa çarpan alfa parçacıklarının yaklaşık 20.000'de birinin geri sapmasıydı. Bu ne demekti?

Uzun bir bocalamadan sonra Rutherford bu gözlemin, atomun yapısına ilişkin ipucu verdiğini gördü: Atomun kütlesi neredeyse tümüyle, kapsamında son derece küçük bir yer tutan pozitif elektrik yüklü bir çekirdekte toplanmış olmalıydı. Çekirdeğin çevresinde hızla dönen elektronlar ise pozitif yükü dengeleyen negatif yüklü daha küçük parçacıklardı. Kısacası atom güneş sistemine benzer bir düzen sergilemekteydi. Alam büyük ölçüde boş bir atom gözönüne alındığında, alfa parçacıklarının neden büyük bir çoğunlukla, hiç bir engelle karşılaşmamış gibi altın yapraktan geçtikleri açıklık kazanmaktaydı.

Mikroskopla görülebilen nesnelerden bile küçük olan atomdan daha da küçük olan çekirdek ve elektron gibi parçacıkları hayalde canlandırmak kolay değildir. Rutherford'un modelini çizdiği atomu bir futbol stadyumu büyüklüğünde düşünürsek, çevresinde birkaç sineğin döndüğü çekirdek, bu alanda bir golf topu büyüklüğünde olacaktır.

Rutherford, kuramcı bir bilimadamı değildi: Ona göre, her problemin çözümü deney sonuçlarıyla sınırlı tutulmalıydı. Öyle ki, ortaya koyduğu atom modelinin kuramsal açıklama gerektiren önemli bir sonucuna duyarsız kalmıştı. Üstelik atom modeline ilişkin deneysel kanıtları, yerleşik fizik yasalarıyla da tam bağdaşır değildi.

Örneğin, negatif yüklü elektronlar belirtildiği gibi gerçekten çekirdek çevresinde hızla dönüyorlarsa, bunların da devinen diğer elektrik yükleri gibi, radyasyon oluşturmaları gerekirdi. Bir elektrik yükünün, antende yukarı ve aşağı hareket ettirildiğinde radyasyon üretmesi buna bir örnektir. Çekirdek çevresinde dönen elektron, gerçekten radyasyon çıkarsaydı, çok geçmeden yavaşlayıp çekirdeğe kapanması ve atomun tümüyle çökmesi beklenirdi (Soruna kuramsal açıklamayı ortaya koyan kişi, daha sonra Rutherford'un seçkin öğrencisi olan Niels Bohr'dur).

Rutherford 1908'de Nobel Ödülü'nü, 1914'de "Lord" unvanını aldı. 1919'da Cavendish Laboratuvarı'nın başına geçti. Cavendish onun yönetiminde çok geçmeden dünyanın başta gelen deneysel fizik merkezi oldu. Burada giriştiği ilk çalışmalardan biri, yine alfa parçacıklarını kullanarak bir elementin başka bir elemente yapay dönüşümünü gerçekleştirmek oldu.

Deneyde, alfa parçacıklarının, nitrojen atomları gibi daha hafif atom çekirdeklerine çarptırıldıklarında, geriye sapmaksızın çekirdekle kaynaştıkları ve nitrojen atomunun oksijen atomuna dönüştüğü görülür. Bu süreçte başka bir parçacığın ortaya çıktığını saptayan Rutherford, çekirdeğin temel taşı saydığı pozitif yüklü bir parçaya "proton" adını verdi.

Kütlesi bakımından diğerlerine benzeyen, ama elektrik yükü olmayan üçüncü bir parçacık daha söz konusuydu ("Nötron" denen bu parçacığı Rutherford'un asistanı James Chadwick 1932'de bulur). Bu, bilimsel araştırmaya bol paranın henüz akmadığı bir dönemdi. Cavendish'te bile deneyler, "derme çatma" denebilecek basit araçlarla sürdürülüyordu.

Rutherford'u ziyarete giden tanınmış bilim yazarı Ritchie Calder, gördüklerini şöyle anlatmıştı: "Konuşmamız sürerken bir ara, işlerin nasıl yürüdüğünü görmek ister misiniz?' diyerek kolumdan tuttu, beni laboratuvarın yüksek voltaj bölümüne götürdü. Karanlık denilebilecek bir odaya girmiştik; yapay bir şimşek çakıp duruyordu. Sonra parçalanan atomları kaydeden bir sayacın tıkırtı seslerini duyduk. 'Atom parçalayıcı' dedikleri bir makinenin önündeydik; günümüzdeki yüksek voltaj akseleratörleriyle karşılaştırıldığında son derece ilkel kalan bir makine!

Rutherford ve ekibi işte bu araçlarla çalışıyorlardı. 'Paramız olmadığı için kafamızı kullanmak zorundayız,' diyordu Rutherford. O, yalnız araçlarının basitliğiyle değil, bilime yaklaşımındaki basit tutumuyla da övünç duymaktaydı. 'Kendim çok basit olduğum için,' diyordu, 'doğanın da temelde basit olduğuna inanıyorum' ".

Rutherford, bir dizi seçkin fizikçi yetiştirmekle kalmadı, onlara büyük bir esin kaynağı da oldu. Nükleer fizik onun dünyasıydı. Bu alandaki öndeyilerinden pek azı yanlış çıkmıştır. Yanılgılarından biri, çekirdekteki saklı enerjinin sürgit kilitli kalacağı inancıydı. Ölümünden çok değil iki yıl sonra bu enerjinin atom bombasına dönüştürülebileceğine artık kesin gözüyle bakılıyordu. Neyse ki, şansı bir kez daha yüzüne gülmüştü: Hiroşima'daki korkunç patlamayı duymayacaktı.