Albert Einstain
Albert Einstein
(1879 -1955)
- "Okula gitmem neden gerekiyor, babacığım?" Sert görünüşlü baba, sekiz yaşındaki oğlunu tepeden süzdü.
- "Albert, kara cahil biri olarak mı büyümek istiyorsun, yoksa?"
- "Kara cahil de ne demek?"
İyi döşenmiş geniş salonun öbür ucundan bir kahkaha yükseldi. Baba ile
oğul, birlikte, büyük piyano başındaki anneye döndüler.
- "Ah Hermancığım, bilmiyor musun, o oyunda Albert'le başa
çıkamayacağını?" "Doğrusunu istersen, ne demek istediğini
anlayamıyorum." diye kekeledi kocası.
Eski bir Macar halk şarkısını çalmayı sürdüren bayan Einstein,
- "Haydi, haydi, bilmezlikten gelme. Bilmiyor muyum sanki, Albert'i
soru sormaktan vazgeçirmek için sorusuna soruyla yanıt vermek
taktiğini!" Ama görüyorsun ya, yürümüyor!" dedi.
Albert seğirterek annesinin yanına gitti; tuşlar üzerinde kayan usta
parmaklar ona bir anda ne sorduğunu unutturmuştu. Piyano şarkı
söylüyordu, adeta! İki tuşa sert bir vuruşla çalmasını noktalayan anne,
taburesinde döndü, oğlunu kolları arasına aldı. Albert'in koyu gür,
dalgalı saçlarının üstünden kocasına gülümsedi: - "Görüyorsun ya,
Albert'i soru sormaktan alıkoymanın bir yolu vardır: benim müziğim!"
Baba da gülümsedi; bir şey demeğe kalmadan, oğlan annesinin kucağında dönerek,
- "Soru sormak kötü bir şey mi?" diye sordu. Bu kez gülme sırası babasındaydı:
- "İşte sana! Boşuna övünme, senin müziğinin de onu durduracağı yok."
Anne kocasını duymazlıktan gelerek, oğluna döndü:
- "Soru sormanın hiçbir kötü yanı yok, tatlım. Yeter ki, soruların
karşındakini küçük düşürmeye ya da kırmaya yönelik olmasın!"
- "Ama ben öyle bir şey yapmıyorum, anneciğim. Bilmediğim o kadar çok
şey var ki, sorarak öğrenmek istiyorum; her şeyi öğrenmek istiyorum."
Anne gururla gülümsedi; baba ise biraz duraksamalı,
- "Peki, dediğin gibi gerçekten her şeyi öğrenmek istiyorsan yavrum,
okula neden gitmen gerektiğini nasıl sorabilirsin? Okul soruların
yanıtlandığı yer değil midir?" diye araya girdi.
- "Değildir, babacığım!" dedi çocuk. "Yanıtlamak şöyle dursun, soru
bile sordurmuyorlar, insana. Okuldan hoşlanmıyorum. Hapishanedeymişim
gibi sanki. Öğretmenler gardiyanlardan farksız; sıralar arasında gidip
gelen gardiyanlar!"
Karı koca birbirlerine tedirgin gözlerle bakıştılar. Albert'in bu suçlamalarına ne diyebilirlerdi ki...
İşte her şeyi sorgulayan bu çocuk, ilerde büyük bilimsel atılımların
yanı sıra özentisiz, erdemli bilge kişiliğiyle de tüm dünyanın ilgi
odağı olacaktı.
Albert Einstein, Güney Almanya'nın Ulm kentinde dünyaya geldi. Küçük
bir elektrokimya fabrikasının sahibi olan babası başarılı bir iş adamı
değildi. Annesinin dünyası müzikti; özellikle Beethoven'in piyano
parçalarını çalmak en büyük tutkusuydu. Aile Musevî kökenliydi, ama
dinsel bağnazlıktan uzak, açık görüşlü, kültürel etkinliklerle zengin
bir yaşam içindeydi. Ne var ki, çocuğun ilk yıllardaki gelişmesi kaygı
vericiydi. Özellikle konuşmadaki gecikmesi aileyi telaşa düşürmüştü.
Albert, içine kapanıktı; çocukların arasına katılmaktan, oyun
oynamaktan hoşlanmıyordu. Okulu sıkıcı buluyor, ezbere dayanan eğitim
disiplinine katlanamıyordu. "Gimnazyum"da geçen orta öğrenimi mutsuz ve
başarısızdı. Mühendis amcasının özel ilgisi olmasaydı, belki de
öğrenimden tümüyle kopacaktı. Amca, yeğene cebir ve geometriyi
sevdirdi. Geometri özellikle Albert'i bir tür büyülemişti.
Einstein, yıllar sonra amcasına borcunu şöyle dile getirir:
"Çocukluğumda yaşadığım iki önemli olayı unutamam. Biri, beş yaşımda
iken amcamın armağanı pusulada bulduğum gizem; diğeri on iki yaşımda
iken tanıştığım Öklit geometrisi. Gençliğinde bu geometrinin büyüsüne
girmeyen bir kimsenin ilerdi kuramsal bilimde parlak bir atılım
yapabileceği hiç beklenmemelidir!"
Einstein, yüksek öğrenimini güç koşullara göğüs gererek Zürih Teknik
Üniversitesi'nde yapar. Mezun olduğunda iş bulmak sorunuyla karşılaşır.
Üniversitede asistanlık bir yana orta okul öğretmenliği bile bulamaz.
Sonunda bir okul arkadaşının yardımıyla Bern Patent Ofisi'nde sıradan
bir işe yerleşir; ama asıl dünyası olan bilimden kopmaz; çok geçmeden
büyüsü bugün de süren devrimsel atılımlarıyla yaratıcı dehasını
kanıtlar. 1905'te Annalen der Physik dergisinde yayımlanan üç
çalışmasının her biri, fizik tarihinde bir dönüm noktası sayılabilecek
nitelikteydi.
Bunlardan biri, şimdi "fotoelektrik etki" dediğimiz bir olaya
ilişkindi. Newton, ışığı tanecikler akımı, kimi bilim adamları ise
dalga devinimi diye nitelemişti. Aslında ışığın davranışını açıklamada
iki kuramın birbirine bir üstünlüğü yoktu; ancak, Newton'un adı
parçacık kuramına bir tür ağırlık sağlamaktaydı.
Ne var ki, 19. yüzyılın başlarında Young'la başlayan, Fresnel ve daha
sonra Faraday ve Maxwell'in çalışmalarıyla pekişen deneyler dalga
kuramına belirgin bir üstünlük sağlamıştı. Einstein'ın fotoelektrik
çalışması bu gelişmeyi bir bakıma tersine çevirmekle kalmaz, Planck'ın
1900'de ortaya sürdüğü kuantum teorisini de çarpıcı bir biçimde
doğrular.
Daha az bilinen ikinci çalışma "Brown devinimi" denen bir olayı
açıklıyordu. 1850'lerde İngiliz botanikçisi Robert Brown, mikroskopla
polenleri incelerken, taneciklerin su içinde gelişigüzel sıçramalarla
devinim içinde olduğunu gözlemlemişti. Ancak bu gözlem 1905'e dek
açıklamasız kalır.
Einstein'ın bugün de geçerliliğini koruyan açıklaması oldukça basittir:
Son derece hafif olan polenlerin ani kımıltıları, su moleküllerinin
çarpmalarıyla oluşuyordu. Gerçi molekül kavramı yeni değildi; ancak en
güçlü mikroskop altında bile görülemeyecek kadar küçük olan
moleküllerin varlığı ilk kez bu açıklamayla kanıtlanmış oluyordu.
Yüzyılımızın başında Ernst Mach gibi kimi seçkin fizikçilerin bile
gözlemsel kanıt yokluğu gerekçesiyle atom teorisine uzak durdukları
bilinmektedir. Öyle ki, bu olumsuz tutum, gazların kinetik teorisinin
kurucusu Boltzman'ı intihara sürükleyecek kadar ileri gitmişti.
Einstein'ın açıklaması, bu tutuma son vermekle fiziğin içine düştüğü
bir tıkanıklığı giderir.
1905'in bilim dünyasına yeni bir ufuk açan üçüncü ve en önemli
çalışması, Özel Görecelik (Special Relativity) kuramıdır. Bu kuram,
Einstein'ın genç yaşında kendini gösteren bir merakına dayanır. Daha on
dört yaşında iken Einstein, "Bir ışık ışınına binmiş olsaydım, dünya
bana nasıl görünürdü, acaba?" diye sormuştu.
19. yüzyılın sonlarında ışığın hızına ilişkin Michelson-Morley deneyi,
bu merakı derinleştiren bir sorun ortaya koymuştu: Ses ve başka dalga
olaylarının, tersine ışık hızının referans sistemine görecel olmayışı!
Saatte 100 km hızla ilerleyen bir lokomotifin, iki istasyon arasında
düdük çaldığını düşünelim. Sesin ön ve arka istasyonlara değişik
hızlarla ulaşacağını biliyoruz: Öndeki istasyona normal ses hızından
saatte 100 km daha fazla, arkada kalan istasyona ise saatte 100 km daha
yavaş bir hızla ulaşır. Oysa trendeki insanlar için sesin hızında bir
değişiklik yoktur; ön ve arka uçlara normal hızıyla aynı anda ulaşır.
Sesin hızı gözlemcinin hızına göreceldir.
Işığa gelince Michelson Morley deneyleri, ışığın öyle davranmadığını
göstermekteydi. Işık kaynağı ile gözlemcinin birbirine görecel
hareketlerine ne olursa olsun ışık hızında bir değişiklik
gözlemlenmemekteydi. Bu beklenmeyen bir sonuçtu; çünkü, sesin hava
aracılığıyla yayıldığı gibi, ışığın da "esir" denen gizemli bir ortam
aracılığıyla yayıldığı ve gözlemcinin hareketine bağlı olduğu
sanılıyordu. Esir gözlemlenebilir bir nesne değildi; ama öyle bir
kavram olmaksızın optik olgular nasıl açıklanabilirdi? Kaldı ki,
Maxwell'in elektromanyetik teorisi de esir türünden bir ortam
varsayımına dayanıyordu.
Einstein'ın getirdiği çözüm, deney sonuçlarını yansıtan şu iki temel ilkeyi içermektedir.
1) Doğa yasaları ivmesiz hareket eden tüm sistemler için aynıdır;
2) Işığın hızı, kaynağına göre hareket halinde olsun veya olmasın, her gözlemci için aynıdır.
Özel Görecelik Kuramı'nın öncüllerini oluşturan bu iki temel ilke,
yeterince anlaşılmadıkça, Einstein devrimini kavramaya olanak yoktur.
Kuramın içerdiği tüm önermeler, bu öncüllerin mantıksal sonuçlarıdır.
Aslında deneysel nitelikte olan bu iki ilkenin yol açtığı kuramsal
devrim, ilk bakışta şaşırtıcı görünebilir. Ama sonuçlarına bakıldığında
şaşkınlık, yerini büyük bir hayranlığa bırakmaktadır.
Sonuçlardan biri, bir gözlemciye bağıl olarak nesnelerin hareketleri
yönünde uzunluklarının kısaldığı, kütlelerinin arttığı öndeyişidir.
Örneğin, bir topu ışık hızına yakın (yakın, çünkü kurama göre ışık
hızını yakalamaya ve aşmaya olanak yoktur) bir hızla uzaya
fırlattığımızı varsayalım: Hareket dışındaki bir gözlemci için top bir
tepsi gibi yassılaşırken, kütlesi büyük ölçüde artar. Hızı kesildiğinde
top, önceki biçim ve kütlesine döner.
Kurama göre hızı ışık hızına erişen bir nesnenin oylumu sıfır, kütlesi
sonsuz olur. Ancak öyle birşey düşünülemeyeceğinden, hiçbir nesnenin
ışık hızıyla hareketi beklenemez. Başka bir deyişle, kütle eyleme
direnç demek olduğundan, kütlenin sonsuzlaşması hareketin yok olması
demektir.
Daha az şaşırtıcı olmayan bir sonuç da, zamanın görecelliği. Örneğin,
birbirine tam ayarlı iki saatten birini çok hızlı bir roketle uzaya
yolladığımızı düşünelim. Bu saatin yerdeki saate göre daha yavaş
çalıştığı görülecektir. Roket saniyede yaklaşık 260,000 km hızla yol
alıyorsa, yerdeki saatin yelkovanı iki tam dönüş yaptığında roketteki
saatin yelkovanı ancak bir tam dönüş yapacaktır. Oysa rokette bulunan
gözlemci için öyle bir yavaşlama söz konusu değildir; saat normal
hızıyla çalışmaktadır. Ne var ki, bu kişi dünyaya döndüğünde kendisini
karşılayan ikiz kardeşini daha yaşlanmış bulacaktır.
Kuramdan matematiksel olarak çıkan bu sonuçlar daha sonra deneysel olarak doğrulanmıştır.
Kuramın belki de en önemli (atom bombası nedeniyle en çok bilinen) bir
sonucu da madde ve enerji eşdeğerliliğine ilişkin denklemdir: (Denklemde E enerji, m kütle, c ışık hızı olarak kullanılmıştır).
Başlangıçta bu ilişkinin önemi yeterince kavranmamıştı. Einstein'ın
denklemi içeren yazısını yayımlamakta güçlükle karşılaştığını
biliyoruz. Oysa küçük bir kütlenin büyük bir enerji demek olduğunu
ortaya koyan bu denklem yıldızların (bu arada Güneş'in) ışığı nasıl
ürettiğini de açıklamaktaydı.
Kuramın evren anlayışımız yönünden de kimi sonuçları olmuştur. Bunlar
arasında en önemlisi, hiç kuşkusuz uzay ve zaman kavramlarını
birleştiren dört boyutlu uzay zaman kavramıdır.
Özel Görecelik kuramı düzgün doğrusal (ivmesiz) hareket eden
sistemlerle sınırlıydı. Einstein'ın 1915'te ortaya koyduğu Genel
Görecelik kuramı ise birbirine göre hızlanan veya yavaşlayan (yani
ivmeli hareket eden) sistemleri de kapsıyordu. Öyle ki, birinci kuramı,
kapsamı daha geniş ikinci kuramın özel bir hali sayabiliriz.
Özel Görecelik, Newton'un mekanik yasalarını değiştirmişti. Genel
Görecelik daha ileri giderek "gravitasyon" kavramına yeni ve değişik
bir içerik getirmekteydi. Klasik mekanikte gravitasyon, kütlesel
nesneler arasında çekim gücü olarak algılanmıştı. Buna göre, örneğin
bir gezegeni yörüngesinde tutan şey, kütlesi daha büyük Güneş'in çekim
gücüydü.
Oysa, Genel Görecelik kuramına göre, gezegenleri yörüngelerinde tutan
şey Güneş'in çekim gücü değil, yörüngelerin yer aldığı uzay kesiminin
Güneş'in kütlesel etkisinde oluşan kavisli yapısıdır. Öyle bir uzay
yapısında, nesnelerin başka türlü hareketine fiziksel olanak yoktur.
Genel kuram, ayrıca gravitasyon ile eylemsizlik ilkesini "gravitasyon
alanı" adı altında tek kavramda birleştiriyordu.
Bu noktada Einstein'ın, Maxwell'in "elektromanyetik alan" kavramından
esinlendiği söylenebilir. Nitekim tanınmış bilim tarihçisi I.B.
Cohen'in bir anısı bunu doğrulamaktadır: "Ölümünden iki hafta önce
Einstein'ı ziyarete gitmiştim. Sekreter beni çalışma odasına aldı. İki
duvar döşemeden tavana kitaplıktı. Bir duvar geniş penceresiyle bahçeye
bakıyordu; diğerinde iki tablo asılıydı: Elektromanyetik teorinin
kurucuları Faraday ile Maxwell'in portreleri!
Genel Görecelik kuramının tüm mantıksal yetkinliğine karşın, hemen
benimsenmesi bir yana anlaşılması bile kolay olmamıştır. Eddington'a,
"kuramı yalnızca üç kişinin anlayabildiği söyleniyor, doğru mu?" diye
sorulduğunda, ünlü astrofizikçi bir an duraklar, sonra "üçüncü kişinin
kim olduğunu düşünüyordum." der.
Bir kez, Özel kuramın tersine Genel kuram, fizikte çözümü istenen
herhangi bir soruna yönelik bir arayışın ürünü değildi. Sonra, kuramı
doğrulayan gözlemsel bir kanıt henüz ortada yoktu; üstelik, 1915'in
teknolojik olanakları kuramın deneysel yoklanması için yeterli değildi.
Kuramın öndeyilerinden yalnızca biri yoklanmaya elveriyordu; ancak
içinde bulunulan savaş koşulları bunu da güçleştirmekteydi.
Einstein, kuramından öylesine emindi ki, deneysel yoklamada ortaya
çıkacak olumsuz herhangi bir sonucu kuramın yanlışlığı için yeterli
sayacağını bildirmekten kaçınmıyordu.
Olgusal yoklanmaya elveren öndeyi şuydu: kuram doğruysa, Güneş'in
gravitasyon alanından geçen bir ışık ışınının, eğrilmesi gerekirdi. Bu
etkiyi gündüz aydınlığında belirlemeğe olanak olmadığı için, Güneş'in
tutulmasını beklemekten başka çare yoktu.
Astronomlar Güneş'in 1919 Mayıs'ında tutulacağını, gözlem bakımından en
uygun yerin Afrika'nın batısında Prens Adası olabileceğini
bildirmişlerdi. Eddington'un önderliğinde bir grup bilim adamının
gerçekleştirdiği gözlem ve ölçmeler öndeyiyi doğrulamaktaydı. Sonuç
İngiliz Kraliyet Bilim Akademisi tarafından açıklanır açıklanmaz bilim
dünyası bir tür büyülenir; Einstein, Newton düzeyinde bir yücelik
simgesine dönüşür.
Kuram daha sonra başka gözlemlerle de doğrulanmıştır. Bunlardan biri
açıklanmasında klasik mekaniğin yetersiz kaldığı bir olaya (Merkür
gezegeninin perihelisinin kaymasına), bir diğeri, Güneş (ve diğer
yıldız) atomlarının saçtığı ışığın frekans düşüklüğü nedeniyle spektral
çizgilerin spektrumun kırmızı ucuna doğru kayması olayına ilişkindir.
Özel Görecelik kuramı gibi Genel Görecelik kuramının da ilk bakışta
çelişik görünen ilginç sonuçları vardır. Örneğin, kurama göre, evren
büyüklük bakımından sonlu ama sınırsızdır. Gene kuram evrenin giderek
ya büyümekte ya da küçülmekte olduğunu içermektedir (Nitekim yıldız
kümeleri üzerindeki gözlemler evrenin büyümekte olduğunu göstermiştir).
Einstein, bu kuramıyla da yetinmez; yaşamının son otuz yılını daha da
kapsamlı bir kuram oluşturma çabasıyla geçirdi. Evrende olup bitenleri
bir tek ilke altında açıklamak, insanoğlunun, kökü klasik çağa inen
değişmez bir arayışıdır. Thales tüm varlığı suya, Pythogoras sayıya
indirgeyerek açıklamaya çalışmıştı.
Modern çağda Oersted, Faraday ve Maxwell'in elektrik ve manyetik
güçleri özdeşleştirme yoluna gittiklerini görüyoruz. Einstein'ın da
ömür boyu süren düşü buna yönelikti: Doğanın tüm güçlerini
(gravitasyon, elektrik, manyetizma, vb.) "birleşik alanlar" dediği
temel bir ilkeye bağlamak. Bu düşün gerçekleştiği söylenemez belki; ama
Einstein, çağdaş fiziğin egemen akımı dışında kalma pahasına, umudundan
hiçbir zaman vazgeçmez. Evrenin nedensel düzenliliği onda bir tür
dinsel inançtı. "Seçeneğim kalmasa, doğa yasalarına bağlı olmayan bir
evren düşünebilirim belki; ama doğa yasalarının istatistiksel olduğu
görüşüne asla katılamam. Tanrı, zar atarak iş görmez!" diyordu.
Kuantum mekaniğini yetersiz ve geçici sayan çağımızın (belki de tüm
çağların) en büyük bilim dehası, kendi yolunda "yalnız" bir yolcuydu;
çocukluğa özgü saf ve yalın merakı, evren karşısında derin hayret ve
tükenmez coşkusuyla ilerleyen bir yolcu!
