1844 yılında, filozof Auguste Comte, sonsuza dek gizli kalacak bilgiye ilişkin örnek ararken, yıldızların ve gezegenlerin yapısını gösteriyordu. Yıldızlara ve gezegenlere hiçbir zaman gidilemeyeceğine göre onların içinde ne olup bittiğini, onların hangi maddeler taşıdığını da hiçbir zaman öğrenemeyecektik.
Comte’un ölümünden daha 3-5 sene geçmeden yüksek sıcaklıklarda atomların belli dalga boylarında ışın yaydıkları anlaşıldı. Bu sayede, bir cisim, ne kadar uzakta olursa olsun, parmak izi niteliğindeki bu ışınların, o cisme ait sayısız bilgiyi edinmemize yardımcı olabilecekleri keşfedildi. Bugün derin uzay hakkında bildiğimiz her şey, ışınları emerek görüntü oluşturan cihazlar sayesinde elde edilmektedir.
Evrenin uzak ve gizli köşelerini tanımada ışınlar bize yol gösterirken, en küçüklerin içine, atomların esrarlı dünyasına da yine ışınlarla nüfuz edebildik.
Her maddenin ışık tayfına attığı özel bir imzasının bulunması, öyle büyük bir buluştu ki, onları teknolojide kullanmakta gecikmedik. Bugün, hastanelerde kullanılan bir röntgen cihazından tutun da, cebimizdeki telefonlara, radyolara, başından kalkamadığımız televizyonlara, gece görüş cihazlarına kadar pek çok alet, ışınların bu olağanüstü yapılarından faydalanılarak keşfedilmiştir. Onların üzerindeki türlü türlü metal ya da plastik yapıyı açıp baktığınızda, karşınıza, bir yığın formülle isim koymaya çalıştığımız, ama gerçek yapıları ve işleyişleri hakkında hiçbir insanoğlunun yeterli bilgiye sahip olmadığı bir yaratılış mucizesi çıkar: IŞINLAR. Bizler, ya bu yazımızda adından bahsedeceğimiz ünlü fizikçi Hertz’in itiraf etmekten kendini alamadığı gibi “İnsan bunların kendilerini bulanlardan daha akıllı olduklarını düşünmeden edemiyor.” diyeceğiz, ya da onları yaratan Yaratıcıya hayret ve şükürlerimizi sunacağız.
AMPÜL NASIL YANAR?
Atomu oluşturan elektronlar atom çekirdeği çevresinde içten dışa doğru tabaka tabaka yerleştiklerinden ısı ya da elektrik deşarjı ile uyarılan elektronlar dıştaki boş tabakalara sıçrıyorlardı. Sonra da bu enerji ile yüklenmiş kararsız elektronlar alt tabakalara ya da eski yuvalarına tekrar dönüyorlardı. İşte bu esnada yüklendikleri enerjiyi dalga boylarında ışınlar olarak dışarıya salıveriyorlardı.
Şimdi, kullandıkça tükenen petrol lambaları ya da mum yerine artık kendisi tükenmeyen ama elektrik tüketen elementler, metaller kullanıyoruz. Hızlı kimyasal reaksiyonun oluşturduğu ısı yerine ise elektrik gücünün oluşturduğu deşarjla yapıyoruz aynı işi. Demek ki atomlardaki elektronların tabakalar arasındaki seyahati olmasaydı ampül gibi aydınlatma araçlarını kullanarak, gecelerimizi aydınlatmamız mümkün olmayacaktı.
ÖNCE ELEKTİRİK
1800 yılının başında iki kritik keşif bilim dünyasının gündemine damgasını vurmuştu. Birincisi, büyük gök bilimci Sir William Herschel’in kızılötesi ışınımı, hemen ardından da 1801’de Johann Wilhelm Ritter’in morötesi ışınımı bulmalarıydı. Bu gelişmelerle görünmeyen ışınlara ilk defa ulaşıyorduk. Bu aynı zamanda algılarımız dışındaki dünyaya bilimce atılan ilk adım sayılırdı.
1800 yılında ikinci önemli bir olay daha oldu. Bilim dünyası “Volta Pili” ile ilk defa bu yıl tanışacaktı. Bu öylesine önemli bir icattı ki, ilk kez temel deneyleri uygulamaya koyabilecek güvenilir bir enerji kaynağı ele geçiyordu. Elektrik akımı ile çok geçmeden, su molekülü kendisini oluşturan hidrojen ve oksijen elementlerine ayrıldı ve kimya sahasında da önemli adımlar atılmaya başlandı. Elektrik keşfedilmişti ama elektrikten ışık elde etmesi çok daha sonraki yıllara nasip oldu. 1885’te Heinrich Hertz elektrik deşarjları kullanarak, daha sonra “radyo dalgaları” adı verilen yeni tip bir ışıma elde etti. Bu ışımanın uzak mesafeler arasında “telsiz” iletişiminde kullanılabileceği anlaşılıyor, ses, görüntü vs mesajların elektromanyetik dalgalar halinde ve ışık hızında hareket ettiği fark ediliyordu. 1895’te X (Röntgen) ışınlarının keşfi o yılların en ilginç olaylarından birisi oldu. Röntgen, bir cam tüpte oluşturulmuş vakumun (boşluğun) içinden geçen elektrik akımlarıyla deney yaparken, bir tür ışımanın yalnız camdan değil opak ve katı maddelerden de geçtiğini gördü. Victoria döneminin insanları iç organları, kemikleri gösteren resimler karşısına âdeta şoka uğradılar. Bu ışınlarının tıptaki değeri hemen anlaşılıyor daha 1900’e gelindiğinde tıpta kullanımı iyice yaygınlaşmış bulunuyordu.
James Clerk Maxwell, gazlar, akışkanlar, elektrik, manyetizma, optik, vb fiziğin hemen her alanında çalışma yürütüyordu. Güçlü bir fizik sezgisi, olağanüstü bir matematik yeteneği vardı Maxwell’in. Çok çeşitli fizik olayları tasvir eden kesin denklemler elde edebiliyordu. Belki de en önemli başarısı elektrikle manyetizma olaylarını tek bir denklem seti çerçevesinde birleştirmesiydi.
Maxwell’in denklemlerinde, bütün elektrik ve manyetik olguları kapsama gücü vardı. Tıpkı iki yüz yıl önce çoğu Newton tarafından açıklanan klasik mekanik denklemlerin gezegen hareketlerinden tutun da yeryüzündeki mekanik her türlü olayı açıklaması gibi... Bu denklemlerde ayrıca yeni ve öngörülmemiş hadiseleri haber verme yeteneği de vardı ki, bunların en önemlisi, elektriksel ve manyetik titreşimlerden oluşan “elektromanyetik dalga” kavramıydı. Maxwell, hem elektrikten hem de manyetizmadan deneysel olarak belirlenmiş nicelikler kullanarak, bu dalgaların yayılma hızını hesaplamayı da başardı. Sonuç, ışığın bilinen hızına çok yakın çıktı. Dolayısıyla ışığın da bir tür elektromanyetik ışınım olduğunu bulmuş oluyordu. Buna ek olarak, aynı hızla yayılan fakat farklı frekanslarda titreşen başka elektromanyetik dalgalar da olması gerektiği sonucuna vardı. Bu öngörüsü yirmi yıl sonra Hertz tarafından deneysel olarak doğrulandı. Hertz, Maxwell’in denklemlerinin ortaya koyduğu fizik dünyadaki düzen ve anlam karşısında hayretini gizleyememiş ve şöyle demişti:
“İnsan bu formüllerin bağımsız bir hayatları ve kendilerine has bir zekaları olduğu; hatta kendilerini bulandan daha akıllı olduğu duygusuna kapılmaktan kendini alamıyor.”
Işınların keşfine götüren çalışmalarda ilginç bir nokta, bir kısım ışınlar daha fiziksel gerçekler olarak bulunmazdan evvel matematiksel hesaplamalarla ulaşılmasıydı. Bu sonuç, evrenin matematikle planlanmış, geometri ile şekillendiğine dikkatimizi çekiyordu aslında. Bir fizikomatematiksel yasalar topluluğu olan bu evren diğer bir ifade ile kader kalemiyle yazılmış ve Kudret çekici ile fizik sahasına çıkmış İlahi bir eserdir. Evet, “tabiattaki düzenin ifadesi olan her formül Allah’ı öven bir ilahidir.” diyen düşünür gibi aslında keşfedilen formül ve kanunlar da kendilerinden ziyade o formülleri ve kanunları koyan ve işleten Kudrete bakmamız gerektiğini söylüyordu.
Bu arada X ışınlarının da bir tür elektromanyetik dalga olduğu fark ediliyordu. Bilim adamları yavaş yavaş mikrodalgalar ve gamma ışınları gibi başka elektromanyetik dalga biçimleri de üretmeyi öğrendiler. Bütün elektromanyetik dalga türleri ile sarılı olduğumuz ve bu ışınlar dış uzaydan gelip Dünya’nın atmosferini geçerek bizi bombardıman ettikleri halde bunların varlığını ancak 20. yüzyılın içlerinde fark etmeye başladık.
Ne Maxwell ne Hertz ne de herhangi birisi o sıralarda, bu birkaç denklemden geleceğin radyo, televizyon ve radar gibi sanayileriyle sayısız başka bilimsel ve teknolojik uygulamalarının doğup gelişeceğini rüyalarında bile göremezlerdi herhalde. Gök cisimlerinin ebediyen meçhulumuz olarak kalacağını söyleyen August Comte’den daha üç yıl sonra görünen bölgedeki ışık tayfı ile yıldızların hangi elementlerden ibaret olduğu belirlenebileceği ortaya çıkmıştı. Halbuki astronomi herhangi bir galaksi, kuasar, karadelik ya da başka derin uzay cismini yalnızca görülen ışıkta gözlemlemek zorunda kalsaydı, bilim adamları gözlerini bağlı hissederdi.
Gökbilimin, yirminci yüzyılın ikinci yarısındaki öyküsü, kızılötesi, morötesi ve X ışınlarını, mikrodalgaları ve bütün öteki ışınım biçimlerini “görmeye” yarayan ve bize evren hakkında yepyeni bir görüntü sunan yeni teleskopların ve diğer aletlerin geliştirilme sürecine sıkı sıkıya bağlı kaldı. Kimbilir gelecekte daha ne gibi tecellilere mazhar olacağız?