Bilim Tarihinin Işığında Modern Bilim - I

Tarih boyunca pek çok medeniyet bilimsel bilginin üretilmesi ve kullanılmasında önemli katkılar sundular. Antik Mısır ve Antik Yunan medeniyetlerini bilim tarihi açısından incelediğimizde, buralarda tıp ve anatominin, astronomi, matematik ve geometrinin en çok gelişen bilim dalları olduğunu görürüz. Mezopotamya’da, Antik Mısır ve Antik Yunan medeniyetlerindeki çeşitli bilimsel keşif ve gelişmeler buradaki medeniyetlerin yıkılmasıyla birlikte sona erdi.

Bu yıkıcı dönemin ardından Müslüman coğrafyasında başlayan tercüme hareketleri, bilimin bu topraklara yerleşmesini ve gelişmesini sağladı. Özellikle Eski Yunanistan’da ortaya konan eserlerin tercüme edilmesi sayesinde İslam dünyası, 8. ve 12. asırlar arasında bilimin meşalesini taşıma görevini üstlenmiş oldu. Yine bu dönemlerde, matematik, geometri, astronomi ve tıp alanında önemli buluşlara imza atıldı.

Antik Çağ, İlk Çağ ve erken Orta Çağ olarak kabul edebileceğimiz bu ilk üç dönemin ardından, bilimsel gelişmelerin Müslüman dünyasında da son bulması ile birlikte skolastik düşünce (inancın düşünsel olarak temellendirilip sistematize edilmesi felsefesi) uzunca bir süre egemen düşünce halini aldı. Bilimsel araştırma ve bilimsel temelli düşünce gerileyerek inanca ve teolojiye dayalı felsefi fikirler gelişti. Ta ki Avrupa’da yaşanan Rönesans ve Reform hareketlerine kadar…

Augustinus’un “Anlamak için inanıyorum” sözünün tam karşılığı olarak görülen Orta Çağ düşüncesi, bilimsel aydınlanmanın yaşanması ile sarsılmaya başladı ve doğayı kavramamızı sağlayan gözlemlerin yapılabilmesine ve bilginin yayılmasına olanak tanıdı. Bu çalışmada, modern bilimleri bilim tarihinin ışığında inceleyecek ve Orta Çağ’ın zorluklarının aşılmasında bilim insanlarının ortaya koyduğu fedakârlıkları göreceğiz. Ayrıca bilim insanları tarafından yapılan çalışmaları kronolojik olarak ortaya koyacak ve bu sayede bilimin kendisini de çok daha iyi kavrayabileceğiz.

Skolastik Düşüncenin Etkisinde Bilim Yapmak: Kopernik ve Kepler

Latince kökenli schola (okul) kelimesinden türetilmiş olan scholasticus teriminden gelen skolastik düşünce, okul felsefesi anlamına gelmektedir. Orta Çağ düşüncesi üzerinde etkili olan skolastik düşünce, doğrunun zaten mevcut olduğunu savunur ve felsefenin okullarda okutularak öğretilmesine dayanır. Peki, bu ne anlama geliyor?

Skolastik düşünürlere göre bilgi, deney ve gözlem yoluyla değil; büyük otorite kabul edilen kimselerin eserlerine müracaat edilerek elde edilebilir. Bu otoritelerden birisi olan Aristo, aynı zamanda skolastik düşüncenin de temelini oluşturur. Doğrunun zaten mevcut olduğu düşüncesi Aristo gibi büyük düşünürlerden gelmektedir.

Skolastik düşünceye göre felsefenin konusu dindir ve bu nedenle felsefe teolojiyi desteklemeye çalışır. Doğa ise din ve akıl ile açıklanabilir bir olgudur. Bu sebeple skolastik düşüncede gözlem ve deneye önem verilmez. Yalnızca gözlemin sonuç vereceği (yeterli olacağı) yerlerde dahi usavurmaya (aklı temel almaya) başvurulmaktadır.

Hareket Etmeyen ve Evrenin Merkezinde Bulunan Gezegen: Dünya

Aristoteles’ten Batlamyus’a oradan Vatikan’a uzanan bu anlayış, beraberinde “ilahi ve değişmez bir düzen” anlayışını getirmektedir. Bu anlayışı yansıtan en önemli unsurlardan birisi ise statik Dünya inancıdır.

Skolastik düşünceye göre Dünya, evrenin merkezindedir ve hareket etmemektedir. Güneş, yıldızlar ve diğer gezegenler Dünya’nın çevresinde ‘ahenkle’ dolanmaktadır. Dönemin astronomisinin odağında gök cisimlerinin (Dünya’nın yakın çevresindekiler dâhil) hareket örüntülerinin matematiksel olarak modellenmesi uğraşı vardır ancak bu uğraşın teolojik koşulunun sağlanması gerekliliği de tartışılmaktadır. İşte bu teolojik koşul hareket etmeyen, her şeyin merkezinde yer alan statik Dünya inancıdır.

Eski Yunanistan’da Dünya’nın, Güneş’in etrafında döndüğü modeller de tartışılmıştır ancak bu düşünce Orta Çağ’da kabul görmemiştir. Fakat zamanla daha fazla astronomik gözlem verisinin ve matematik bilgisinin birikmiş olmasının etkisi ve doğaya bakışın değişmesi gibi koşullar neticesinde statik Dünya modeli terk edilmeye başlanmıştır.

Modern Astronominin Başlangıcı: Kopernik

Prusya İmparatorluğu’nda yaşayan ve amatör bir bilim insanı olan Kopernik (Nicolaus Copernicus) gezegenlerin, Güneş’in merkezde olduğu sabit yörüngeler üzerinde hareket ettiğini kabul eden Güneş Merkezlilik yasasını savunmuştur. Modern astronominin başlangıç noktası olarak kabul edilen bu kavrayış bilim tarihi için bir dönüm noktasıdır.

Kopernik, Güneş Merkezli teorisinin ilk taslağını, kısaca Commentariolus (Küçük Açıklama) olarak bilinen çalışmasında yazdı. Commentariolus, matematiksel aygıtlar (denklemler) olmadan yapılan Dünya’nın Güneş merkezli mekanizmasının kısa bir teorik açıklamasıydı. Yapıtı ve düşünceleri olumlu karşılanınca De Revolutionibus Orbium Coelestium (Göksel Kürelerin Devinimleri Üzerine) adlı başyapıtını hazırlamaya başladı.

Göksel Kürelerin Devinimleri Üzerine adlı kitabında Kopernik, Dünya’nın günde bir kez kendi ekseninde döndüğünü, Dünya’nın değil Güneş’in merkezde olduğunu, Dünya’nın da tıpkı öteki gezegenler gibi onun çevresinde döndüğünü, yalnızca Ay’ın Dünya’nın çevresinde döndüğünü ve gezegenlerin dizilişinin değişmediğini (Batlamyus’un* modelinde Merkür, Venüs ve Güneş’in sıraları belirsizdi) ileri sürer ve dönme periyotlarını verir. Bu yenilikçi düşüncelerin yanı sıra, kitapta Aristotelesçi bir yaklaşımla gezegenlerin ve yıldızların hâlâ göksel kürelerin içine gömülü olduğu ve dolayısıyla hareketlerinin de dairesel olduğunu belirtir. Ne var ki yörüngelerin dairesel oluşu gezegenlerin gözlemlenen hareketini tam olarak açıklamaz. Bunun için Ptolemy’nin (Batlamyus) kullandığı bazı başka araçları Kopernik de kullanmak zorunda kalır. Kopernik’in bu eseri bazı araştırmacılara göre Orta Çağ biliminin sonu, modern bilimin başlangıcıdır.

Güneş’in evrenin merkezinde olduğunu savunan ve yıldızların hareketsiz olduğunu düşünen Kopernik’in teorisinde elbette birçok eksik bulunmaktaydı. Ancak bu teoriyi devrimci kılan özellik, adeta dogma haline dönüştürülen astronomiyi tartışmaya açmış olması ve kendisinden sonra gelecek olan Kepler, Galileo ve Newton tarafından çözülecek olan sorular ortaya atmasıdır.

Batlamyus (85-165), Dünya merkezli evren modelini ortaya atan İskenderiyeli Yunan astronomdur.*

Gezegenlerin Yörüngelerinin Eliptik Olduğunu Söyleyen Bilim İnsanı: Kepler

Kopernik, gezegenlerin Güneş’in etrafında döndükleri varsayımından hareket eden bir model önermiş, fakat gezegenlerin çembersel yörüngeler üzerinde hareket etmesi gerektiği fikrine sadık kalmıştır (Kopernik, dairenin evrendeki en mükemmel şekil olduğu görüşünü muhafaza ediyordu). Galileo ile aynı dönemde yaşamış olan Alman gökbilimci Kepler, 17. yüzyılın bilimsel devrimine Kepler'in Gezegensel Hareket Yasaları ile katkıda bulunmuştur. Bu hareket yasaları, Güneş Sistemi’nde bulunan gezegenlerin hareketlerini açıklayan üç matematiksel yasadır ve ileride Newton tarafından yapılacak olan açıklamaların gözlemsel temelini oluşturmuştur. Bu yasalar aşağıdaki gibidir:

1. Yasa
Her gezegen, odak noktalarının birinde Güneş’in bulunduğu bir elips yörünge üzerinde hareket eder (Bu yasa ile doğal hareketin dairesel olmadığını belirterek, 2000 yıllık bilgiyi çöpe atmıştır).

2. Yasa
Gezegeni Güneş’e bağlayan yarıçap vektörü, eşit zamanlarda eşit alanlar tarar (Gezegen’in elips etrafında dönerken hızı sabit değildir; yavaşlayıp hızlanma söz konusudur).

3. Yasa
Bir gezegenin yörüngesel periyodunun karesi (dolanma zamanının karesi), dolandığı elipsin ana eksen uzunluğunun küpü ile doğru orantılıdır.

Kepler yasaları, Aristocu ve Batlamyusçu astronomi ve fiziğe meydan okumuştur. Batlamyus modelinden tamamen farklı olarak, gezegenlerin değişken hızlarının, tüm gezegenlerin Güneş çevresindeki eliptik yörüngelerde dolandığını iddia ederek doğrulukla açıklanabileceğini söylemiş, astronomi ve fiziği kökten değiştirmiştir.

Günümüzde Kepler yasaları yapay uyduların ve Güneş yörüngesinde dolanan kimi cisimlerin (uzak gezegenler ve küçük asteroitler gibi) yaklaşık yörüngelerini hesaplamakta kullanılmaktadır. Bu yasalar, atmosfer sürtünmesi, görelilik ve diğer cisimlerin etkisi göz önünde bulundurulmadığında, göreli olarak küçük cisimlerin daha büyük ve daha kütleli cisimler etrafında yaptığı hareketleri açıklamada oldukça kullanışlıdır.

Kopernik’in ortaya koyduğu devrimsel düşünceler ve Kepler’in salt astronomik hesaplamaları, nicelik ve dinamik üzerine ileride Newton tarafından yapılacak olan açıklamaların gözlemsel temelini oluşturmuşsa da insanların kafalarında tamamen yeni bir evren tablosu oluşturamamıştı. Çünkü Kopernik ve Kepler, ilahi nedensellikten yola çıkmayan doğa yasaları kavrayışından yoksun durumdaydılar. Fakat yine de eski bilimin içine yeni bilimin tohumlarını ekmişlerdi.

Doğa Felsefesinden Doğa Bilimine: Galileo ve Newton

İtalyan astronom ve fizikçi Galileo Galilei, gözlemsel astronominin kurucusu olarak kabul edilir. Gözlemsel astronomiye katkılarının arasında Venüs'ün evrelerinin teleskobik kanıtı, Jüpiter'in en büyük dört uydusunun keşfi ve Güneş lekelerinin gözlemi analizi bulunmaktadır. Galileo ayrıca teleskop teknolojisini geliştirmiştir.

Galileo'nun kilise ile münakaşasından önce Katolik dünyasında çoğu eğitimli insan ya Aristoteles'in Dünya merkezli görüşünü veya Tycho'nun Güneş ve Dünya merkezli teorilerin karışımı olan görüşlerini kabul etmekteydi. Güneş merkezli teorilerin ana sorunu, doğru olması durumunda yıllık bir yıldız paralaksı (yıldızların farklı periyotlarda kaymış gibi görünmesi) gözlemlenmesi gerektiği, ancak bunun var olmadığıydı. Doğrusu, bir yıldızın uzaklığıyla bu gözlemin zorluğunun doğru orantılı olması nedeniyle 19. yüzyıla kadar bu gözlemi yapabilecek hassasiyette aletler bulunmuyordu.

Güneş merkezci teoriler eski çağlardan beri var olsa da yakın zamanda Kopernik tarafından canlandırılmışlardı. Kopernik, yıldızların çok uzak olması nedeniyle paralaksın önemsiz olduğunu savundu. Ancak Tycho Brahe yıldızların ölçülebilir bir görünür büyüklüğü olması nedeniyle eğer Güneş merkezcilerin savunduğu kadar uzak olsalardı çok büyük olmaları gerektiğini ve Güneş’ten veya herhangi bir gökcisminden daha büyük gözükmeleri gerektiğini savundu. Tycho'nun sisteminde yıldızların Satürn'ün hemen gerisinde olduğunu ve Güneş’le aynı boyda olduklarını düşünüyordu.

Dogmaların Yıkılışı

Galileo, başka bir evren tablosuna temel teşkil edecek olan fikirler öne sürmüştü. Bunlardan bir tanesi, “doğanın işleyişine dair kanıtların yine doğaya bakarak sınanması” olarak özetlenebilir ve bugün kullandığımız anlamıyla “deney” kavramının ortaya çıkmasını sağlamıştır. Galileo, hareket olgusunu kavramak için deneyler yapmış ve deneylerinin sonuçlarını matematiksel olarak yorumlamıştır. Yani, hareketin hangi teolojik gereklilikleri sağlaması gerektiğinden yola çıkıp gözlediği nesnelerde bunları aramamış, gözlediği durumları çeşitli nicelikler arasındaki matematiksel ilişkiler biçiminde ifade ederek hareket olgusuna dair çıkarımlarını bunun üzerine kurmayı tercih etmiştir.

Galileo, Kepler ve Kopernik’in aksine, ilahi nedensellikten yola çıkmayan doğa yasaları kavrayışına sahipti. Bunun en belirgin ifadesinin “doğanın işleyişine dair kanıtların yine doğaya bakarak sınanması” fikri olduğunu az önce belirtmiştik. Galileo ayrıca, skolastik görüşün aksine, evrenin mükemmel olmadığını düşünüyordu çünkü Ay’a ilişkin yaptığı gözlemlerde, Ay yüzeyinin Aristo’nun dediği gibi pürüzsüz olmadığını, kraterlerle dolu olduğunu görmüştü. Doğanın mükemmel olmadığı fikri ve doğa yasalarının kutsal kitaplar ya da otoritelerin yazdıkları kitaplara değil; doğanın kendisine bakılarak anlaşılabileceği görüşü tüm dogmaların yıkılışı anlamına geliyordu.

Doğanın Dili: Matematiksel İlkeler

İngiliz fizikçi Sir Isaac Newton, 16. yy'nin ilk yarısında ufak ufak başlayan bu değişimleri 17. yy'nin ikinci yarısında son bir büyük hamleyle tamamlamayı başarmıştır. Bu büyük hamle hareket yasalarının ve kütle çekim hipotezinin ortaya konmasıdır. Newton da Galileo’nun çıkış noktasını benimsemiş ve doğaya dair çıkarsamalarını oluştururken öncelikle gözleneni anlamaya çalışmıştır. Newton, “Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri” adlı büyük eserinde, kendi ifadesiyle şöyle diyor: “Bu eseri felsefenin matematiksel ilkeleri olarak sunuyorum, çünkü felsefenin tüm yükü buradan kaynaklanmaktadır –hareketler fenomeninden yola çıkarak doğa güçlerinin araştırılması ve bu güçlerden de diğer fenomenlere varılması.– Doğa fenomenlerinin geri kalanını mekanik ilkelere dayalı aynı uslamlama yöntemiyle çıkarsayabilmeyi umardım; çünkü cisimlerin parçacıklarını henüz bilmediğimiz nedenlerle birbirlerine doğru itip her zamanki biçimlerini almalarını sağlayan veya birbirlerinden uzaklaştırıp cisimlerin parçalanmasına yol açan bir takım kuvvetlerin diğer doğa fenomenlerinin de temelinde yattığını düşünmemi gerektiren pek çok neden var. Bu nedenlerin neler olduğu bilinmediğinden filozofların ve bilginlerin doğa araştırmaları bugüne kadar sonuçsuz kalmıştır; ancak, burada ortaya konan ilkelerin buna ya da daha doğru bir felsefe yöntemi bulunmasına ışık tutacağını umuyorum.”

Newton, 1687’de yayınlanan kitabı Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) ile klasik mekaniğin temelini atmıştır ve tarihin en önemli bilimsel kitaplarından biri olmuştur. Bu çalışmasında Newton, evrensel kütle çekimini ve hareketin üç kanununu ortaya koymuş ve sonraki üç yüzyıl boyunca bu bakış açısı bilim dünyasına egemen olmuştur. Newton dünyadaki nesnelerin hareketleri ile gökyüzündeki nesnelerin aynı doğal yasalar ile yönetildiklerini kendi kütle çekim kanunu ile Kepler’in gezegen hareketleri kanunu arasındaki tutarlılıklar kurarak göstermiştir. Newton ayrıca ilk yansıtmalı teleskobu geliştirmiş, beyaz ışığın bir prizmaya tutulduğunda farklı renklerden bir tayf yapması gözlemi sonucu bir renk kuramı oluşturmuştur.

Newton’a göre doğanın kendi yasaları vardır (Bu görüş, içinde bulunduğu dönem için son derece yeni ve devrimci bir görüştür). Bu yasalar gözlemler yoluyla kavrandıktan sonra matematiksel olarak modellenir, yani bir anlamda bunların soyut bir taklidi üretilir. Daha sonra bu soyut taklidin kendisi çalışılarak, henüz gözlenmemiş olgularla ilgili fikirler önerilebilir ve bunlar da yine deney ve gözlemler yoluyla sınanabilir. Bu yaklaşım Newton’un, yeryüzünde ve göklerde aynı doğa yasalarının geçerli olduğu varsayımıyla hareket ettiği şeklinde de anlaşılabilir (Örneğin makinelerin de doğa yasalarına uyması gerektiğin fikrini doğurur –ki bu fikir sayesinde makineler geliştirilebilmiştir). Zira Newton hareket olgusuna dair ilkelerini ortaya koyarken, gök cisimlerinin hareketleri ile yeryüzündeki cisimlerin hareketleri arasında bir ayrım gözetmemektedir. Bu nedenle Newton’un hareket yasaları, gök cisimlerinin hareketlerinin açıklanmasının ötesinde, yönteminin de katkısıyla, mevcut mekanik bilgisini ilerletme potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir.

İşin bir miktar daha tekniğine girmek, Newton’un yarattığı değişimi ortaya koyabilmek adına anlamlıdır. Bu nedenle Newton’un bilime katkıları arasında en büyük yeri kaplayan hareket yasaları ve kütle çekimi yasalarından bahsetmemiz gerekiyor. Newton, merkezkaç kuvveti yasası ile Kepler yasalarını birlikte ele alarak kütle çekim yasasını ortaya koydu. Kütle çekimi yasası fizik tarihi için bir devrimdir; çünkü her ne kadar Joannes Kepler, gezegenlerin eliptik hareketlerini salt matematiksel olarak açıklamış olsa da gezegenlerin neden yörüngede kaldıklarına dair bir açıklama getirmemişti. Newton işte bu açıklamayı getirdi: Kütlesi olan her cisim boş uzayda birbirlerine bir çekim kuvvetiyle (çekilir) bağlıdır. Böyle bir kuvvetin varlığını düşünen Newton, kütle çekiminin matematiksel ifadesini verdi ve hatta bu matematik sayesinde, 23 Eylül 1846'da Neptün keşfedildi.

Newton’un bir diğer önemli keşfi olan hareket yasaları (eylemsizlik ilkesi olarak da bilinir), kuvvetin kütle ile ivmenin çarpımına eşit olduğunu ifade eden yasa ve etki ile tepkinin eşitliği fiziğin en önemli yasalarındandır. Newton hareket yasaları olarak bilinen üç yasa aşağıdaki şekildedir:

1. Hareketli bir cisim dışarıdan bir kuvvete maruz kalmazsa doğrusal hareketini sürdürür.
2. Kütlesi "m" olan bir cisme uygulanan "F" kuvveti ile "a" ivmesi arasında F=ma bağıntısı vardır.
3. Her etkiye karşı ona eşit bir tepki vardır.

Newton'ın hareket yasaları, evrenin bir düzen içinde ve deterministik (evrenin işleyişinin fizik yasalarıyla belirlendiği düşüncesi) olduğu sonucuna varmıştır. Bu çıkarsama önemlidir; çünkü sonraki yazılarda göreceğimiz üzere deterministik ilke, örneğin Einstein’ın Kuantum fiziğini kabul etmeme, Kuantum fiziğinin eksik bırakıldığını düşünme sebeplerinden birisidir.

Tüm bu yazılanları bağlayacak olursak, Orta Çağ’ın Aristocu biliminden (!) kopuş, aslen Galileo ve Newton ile mümkün olmuştur. Kopernik ve Kepler’in geliştirdiği yaklaşımlar, Galileo ve Newton ile gerçekleşen kopuşun nüvesi halini almışlardır. Çünkü Galileo ve Newton, Kopernik ve Kepler’in ilahi nedensellik arayan yöntemleri yerine, yeni deneyci bilimi geliştirmiş ve doğa yasalarının ancak doğanın kendisinin izlenmesiyle anlaşılabileceğini savunmuşlardır.

Bir sonraki yazıda görüşmek üzere…

Kaynakça

Prof. Dr. Talip Alp, Antik Yunan Ve Roma'dan İslam Medeniyetine, Bilim Tarihi Ve Felsefesi, SD Platform, Erişim: 24 Ağustos 2020 http://www.sdplatform.com/Dergi/943/Antik-Yunan-ve-Romadan-Islam-medeniyetine-bilim-tarihi-ve-felsefesi.aspx
Vikipedi, Skolastik Felsefe, Erişim: 24 Ağustos 2020 https://tr.wikipedia.org/wiki/Skolastik_felsefe
Dr. Mehmet Ali Olpak, Kopernik, Kepler, Galileo, Newton: Bilimsel Dünya Görüşünün Oluşumunu Nasıl Etkilediler? bilimveaydinlanma.org, Erişim: 24 Ağustos 2020 http://bilimveaydinlanma.org/kopernik-kepler-galileo-newton-bilimsel-dunya-gorusunun-olusumunu-nasil-etkilediler/
Skolastik Düşünce ve Önemli Skolastikler, şirazduvarı, Erişim: 24 Ağustos 2020 https://sirazduvari.com/skolastik-dusunce-ve-onemli-skolastikler/
Mustafa Yıldırım (2019), 17. Yüzyılda Avrupa’da Kurulan Bilim Akademileri ve Bilimsel Gelişmelerdeki Rolleri, ÇKÜ Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 10 (Özel) sf. 109- 112 https://atif.sobiad.com/index.jsp?modul=makale-goruntule&id=AW8U95reyZgeuuwfBdPN
Doç. Dr. İraz Akış, Darwin'in Evrim Kuramının Bilimsel Dünya Görüşünün Doğuşuna Katkısı, bilimveaydinlanma.org, Erişim: 25 Ağustos 2020 http://bilimveaydinlanma.org/darwinin-evrim-kuraminin-bilimsel-dunya-gorusunun-dogusuna-katkisi/
Kopernik’in Hayatı ve Buluşları, leblebitozu, Erişim: 25 Ağustos 2020 http://www.leblebitozu.com/kopernikin-hayati-ve-buluslari/
Galileo Galilei, Vikipedi, Erişim: 25 Ağustos 2020 https://tr.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei
Nicolaus Copernicus, Vikipedi, Erişim: 25 Ağustos 2020 https://tr.wikipedia.org/wiki/Nicolaus_Copernicus

Yazar: Yusuf Emre Atasayar
MMO İstanbul Şubesi Basın, Yayın ve İletişim Birimi