Bilim
Galileo Uzay Aracı « Uzay Araştırmaları
Jüpiter, Güneş Sistemi'ndeki en büyük gezegendir. Hacmi, Dünya'nın hacminin yaklaşık 1300 katıdır. Kütlesi, sistemdeki öteki sekiz gezegen, onların uyduları ve asteroidlerin toplamından daha fazladır. Zaten, "Güneş Sistemi, Güneş, Jüpiter ve çeşitli enkazlardan oluşur" diyenler de vardır.
Bu dev gezegene yönelik kapsamlı ilk araştırma projesi Galileo'dur. Bu projede, Galileo adlı uzay aracının Jüpiter'e gönderilmesi, gezegeni ve uydularını incelemesi, beraberinde götürdüğü sondayı Jüpiter'e bırakması planlanmıştı.
Galileo 1986'da fırlatılacaktı ama o yılın ocak ayında, uzay mekiği Challenger faciası oldu. Bu olay, NASA'nın planladığı birçok proje gibi, Galileo Projesi'nde de kimi değişikliklere yol açtı. Her şeyden önce fırlatma tarihi 3 yıl ileri atıldı. Galileo'yu Jüpiter'e götürecek roket sistemi değiştirildi; daha güvenli ama daha az güçlü katı yakıt roketleri kullanıldı.
Böyle olunca yolculuk süresi iki yıldan altı yıla çıktı. Bu değişiklik nedeniyle, 18 Ekim 1989'da fırlatılan Galileo, doğrudan Jüpiter'e değil de önce Venüs'e yöneldi. Venüs'ün kütleçekim etkisinden yararlandıktan sonra Dünya'ya doğru gitmeye başladı. İki kez de Dünya'nın kütleçekim etkisinden yararlandı. Bu manevralarla yeteri kadar hız kazanan uzay aracı Jüpiter'e yöneldi.
Galileo, 1995'ten bu yana Jüpiter'i ve uydularını inceliyor. Bu incelemelerde, bilim adamları için çok şaşırtıcı ve umut verici veriler toplandı. Galileo'nun beraberinde götürdüğü küçük uzay sondası, Jüpiter'e bırakıldı. Gezegen'e düşen sonda, yüksek basınca uzun süre dayanamadı ama çalıştığı süre boyunca Gezegen'in yapısına ilişkin çok değerli bilgiler gönderdi. Örneğin Jüpiter'de Dünya'dakilerden yüzlerce kez daha şiddetli fırtınaların olduğu anlaşıldı.
Galileo da yalnızca Gezegen'in çevresinde dolanıp, ona yönelik bilgiler toplamakla kalmadı; uyduları da inceledi. Örneğin Güneş Sistemi'nin en aktif cismi Io'nun birçok fotoğrafını çekti, sıcaklık ölçümleri yaptı. Bu ölçümler sayesinde Io'daki aktif yanardağların Dünya'dakilerden daha sıcak olduğu ortaya çıktı. Bu da, uydu yüzeyinin altındaki lav tabakasının magnezyum açısından zengin olduğunu gösteriyor.
Bir başka uyduyu, Europa'yı, inceleyen Galileo, orada da şaşırtıcı gerçeklerle karşılaştı. Jüpiter'in bu büyük uydusunda Dünya'daki bütün suların toplamından daha çok su vardı. Bilim adamları, donmuş yüzeyin altında tuzlu okyanusların bulunabileceği ve belki de oralarda yaşamın ortaya çıkmış olabileceğini düşünüyorlar.
Galileo'nun incelemeleri, Callisto'da da yüzeyin altında tuzlu su okyanusları olabileceğini düşündürüyor. Uzay aracının bir başka keşfi de Güneş Sistemi'ndeki en büyük uydu olan Ganymede'nin kendi manyetik alanının bulunması.
Böyle değerli bilgiler gönderen Galileo, bir buçuk milyar dolara mal olmuştu. Görev süresi de iki yıldı. Bu süre iki yıl uzatıldı. Bu süre doldu ancak NASA yetkilileri, yeteri yakıtı bulunan ve içindeki bilimsel aygıtları sağlam Galileo'ya, 2002'ye değin sürecek yeni görevler verdiler. Bu görevleri de yerine getirdikten sonra, Galileo'nun düşürülmesi planlanıyor.
Uzay aracı için böyle bir sonun düşünülmesinin nedeni, Galileo'nun bozulup, yanlışlıkla Europa'ya düşmesini önlemek. Bilim adamları bu uyduda kimi yaşam biçimlerinin gelişmiş olabileceğini düşünüyorlar.
Dünya'dan ayrılmadan önce özel olarak bir temizleme işleminden geçmeyen Galileo, Dünya'ya özgü mikroorganizmalar taşıyor olabilir. Galileo'nun yanlışlıkla Europa'ya düşmesi de bu mikroorganizmaların orada çoğalmasına ve Europa'nın özgün ekosisteminin bozulmasına yolaçabilir. Bu nedenle görev süresi 2002'de dolacak Galileo'nun, doğrudan Jüpiter'e ya da Io'ya düşürülmesi planlanıyor.
Buharlı Araba « İcatlar ve Keşifler
Böyle bir tasarı Newcomen'in makinesiyle bile hayalden öteye gidebilecek gibi değildi. Daha önce tanımını yaptığımız üç metre uzunluğunda ve sarkacı yedi metreye varan dev aracı bir gözümüzün önüne getirelim. Böylesine bir hantal makineyi bir arabaya, hatta bir gemiye yüklemeyi düşünmek düpedüz gülünçtü. Üstelik bir soğutma makinesi olduğuna göre araçta ayrıca tonlarla soğuk su bulundurulması gerektirmekteydi. Bu su, gemi için bir sorun değilse de bunca hantallığı bir kara taşıt aracında bir an düşünmek bile saçmaydı, öyle ki bu yolda ısrar edenlerin hepsinin acı hayal kırıklıklarına uğrayacakları kesindi.
Böyle olduğu halde, Fransız askeri mühendisi Joseph Cugnot (1725-1804), umutsuzluğa kapılmadı. Çok ufak tipte inşa ettiği bir Newcomen makinesini bir arabaya yükledi. Buharı sıvılaştırma işini hava ile gerçekleştirdi. Hantal sarkacın yerine bir dişli çark mandalı koydu. Tek ve büyük bir kazan yerine buharı sırayla alan iki ufak silindir yerleştirdi.
Makinesinin prototipi 1769'da tamamlandı. Bu üç tekerlekli bir yük arabası olup tek ön tekerlek hem itici hem de yön verici görevini yükleniyordu. Bu araç 1770'te denendi. Zamanında yazılmış bir anı bu aracı şöyle tanımlar:
"2.500 kg.'lık bir topu taşıyan hemen hemen aynı ağırlıktaki bu araç bir saatte 5/4 fersah yol aldı."
Cugnot ne yazık ki buharlaşma yoluyla eksildikçe kazanın suyunu yenileyecek bir sistem kurmayı ihmal ettiğinden 15 dakikada bir durmak ve su ikmali yapıp kaynamasını beklemek gerekiyordu. Ciddi bir sakıncaydı bu. O kadar ki; başta aracı top taşıma işinde kullanmayı düşünen askeri mühendisler, bundan çabuk caydılar. Aradan otuz yıl geçti, bir yenilik getirilmeyen makine Napolyon'a teklif edildiğinde, o bite bu sakıncanın bir Watt makinesi sayesinde giderilebileceğini ve bunun gerçekleşmesi halinde eşsiz bir savaş aracı elde edebileceğini tahmin edemedi.
Cugnot'nun makinesinin sakıncaları ne kadar büyük olursa olsun bunların giderilemeyecek türden olmadığını ve makinenin kullanışlı hale getirilebileceğini yalnız iki kişi anladı: Bunlardan biri, daha önce de sözünü ettiğimiz William Murdock oldu. Cugnot'nun çalışmalarından haberi var mıydı, yok muydu, bilemiyoruz. Ancak, halen Birmingham Müzesinde bulunan onun tarafından yapılmış bir makine, buharlı araçlar üzerinde çalışmış olduğunu ispatlamaktadır.
Yüksek basınçlı kazan ve bir çift-etkili Watt makinesiyle hareket eden bu araç, 1784'ten 1792'ye kadar kusursuz işledi. Ama o tarihte ilk otomobil kazası da yapıldı. Araç sürücüsünün yönetiminden çıkıp zavallı bir yayaya tampon darbesi indirmiş, adamcağızı korkudan baygın düşürmüştü. Teknik engeli yenen ikinci kişi, yine daha önce sözünü ettiğimiz Oliver Evens'tir. Beygir gücüne ihtiyaç duyulmayan bir araba icat etmeyi 1786'da düşünmüş, ama çalışmalarına ancak 1800'de başlayabilmişti. Daha önce de buharlı bir deniz tarama gemisi inşa etmişti. Keşfettiği yüksek basıncı bir arabaya uygulayarak Philadelphia sokaklarında gezmeye başladı.
Ama 1795'te kendisine bir sermayedar ortak bulmak üzere Londra'ya temsilci gönderme gibi bir hataya düştü. Temsilci başarısızlıkla döndü ve elindeki belgeler Richard Trevithick adlı bir adamın eline geçti (1771-1833). Bu adam kuzeni Vivian ile birlikte, Evens'in makinesinden yararlanmayı bildi ve atölyelerinde onunkine çok benzeyen arabalar imal ederek piyasaya sürdü. Bu buharlı ilk otomobil, Camborne (Cornoualles) Plymouth arasındaki 120 km.'lik yolu, saatte yaklaşık olarak 16 km. hızla gitmeyi başardı. Kendi türünde en başarılı olan bu araç, Londra Sergisinde de gösterildi, ama hiç bir kapitalist ona sermaye bağlamaya cesaret edemedi.
Cugnot'dan beri bu hep böyle oluyordu; çünkü 1769' dan bu yana artık gelişmiş olmakla birlikte buharlı makine kendini bir türlü kabul ettiremiyordu. Evens ve Trevithick'in makineleri gelişmiş araçlardı ve taşıma işlerinde başarıyla kullanılabilirdi. Ama nedense, hiç kimse parasını tehlikeye sokmak istemiyordu. Bu nedenle buharlı araba denemesi tam bir başarısızlıkla sona eren bir serüven oldu.
Başarısızlığı iki nedene bağlayabiliriz: O dönemde insanlar alıştıklarından başka türlü bir taşıma aracına pek ihtiyaç duymamakta; sonra bir taşıt aracının hayvandan başka bir itici güçle sürülebileceğini düşünememekteydiler. Böyle bir önyargının karşısında elbette ki, mucitlerin eserleri ne kadar güvenilir ve gelişmiş olursa olsun kendini kabul ettiremezdi.
Kaldı ki, o dönemin insanlarında çağdaşlarımıza benzer bir gelişme hevesi de yoktu. Bugün en kalın kafalı bile on yirmi ya da yüz yıl sonra bütün makinelerin en gelişmiş duruma ulaşacağından ve ulaşımın daha hızla yapılacağından kuşkusu yoktur. Trenden otomobile, otomobilden uçağa, uçaktan füzeye gelişme hızla gerçekleştirilmiş, geçmişteki bu gelişim ilerisi için bir garanti olmuştur. 2000 yılının tekniğinin 1970'inkinden kat kat üstün olmayacağını artık kimse aklının köşesinden geçiremez. Bunun tersine 1800 yıllarında sürekli gelişmeye olan inanç yaygın değildi çünkü, sınırlı bir lüksün dışında çoğunluk hep aynı şekilde yaşamışlardı. Bu durumun değişeceğini tahmin edemiyorlardı. Watt' in makinesi fabrikaları işletmek; at, taşıtları çekmek ve rüzgâr da değirmeni döndürmek içindi.
Bu ruh tembelliği buharlı makinenin ulaşım araçlarına uygulanmasının elli yıl geciktirdi. Ocağı, kömür yığını ve koca. bacasıyla hantal görünümü karşısında onu ancak sabit bir, makine olarak düşünüyorlardı. Bu koca şeyin bir posta arabasına yüklenip onu çekmesi düşünülebilir miydi? Düzenli) bir hizmeti böylesine sevimsiz bir araca bırakmak ne maskaralıktı!
James Clerk Maxwell « Bilim Adamları
(1831 -1879) Dünya tarihi bir bakıma büyük insanların tarihidir. Bilim tarihine de öyle bakabiliriz. Galileo, Newton, Darwin, Einstein... "bilim" dediğimiz görkemli yapının büyük mimarları! Adı bilim çevreleri dışında pek duyulmayan J. C. Maxwell'in de onlar arasında yer aldığı söylenebilir.
Maxwell için 19. yüzyılın en büyük fizikçisi denmektedir. Aslında onu tüm çağların sayılı bilim adamlarından biri saymak daha yerinde olur. Maxwell kısa süren yaşamında her biri onu unutulmaz yapan önemli buluşlar ortaya koydu. Radyo, radar, televizyon vb. icatlara yol açan elektromanyetik ve ışık alanlarındaki devrimsel atılımlarının yanı sıra, renk bileşimleri ile Satürn gezegeninin halkaları üzerindeki açıklamaları, gazların kinetik teorisi ile enerji korunum ilişkisi konularındaki katkıları... çalışmaları arasında başlıcalarıdır.
Daha ondört yaşında iken, yetkin elips çizme yöntemine ilişkin matematiksel buluşu Edinburg Kraliyet Akademisinde görüşülerek ödüllendirilmişti.
Maxwell, Faraday'ın "elektromanyetik indüksiyonu" diye bilinen buluşunu ortaya koyduğu yıl dünyaya gelir. Bu ilginç rastlantının sonraki gelişmelerle nasıl bir anlam kazandığını göreceğiz. Seçkin bir ailenin olanakları içinde büyüyen çocuk, yaşamının ilk yıllarında bile kendine özgü ilgileri ve bağımsız düşünebilme yeteneğiyle dikkat çekmekteydi.
Annesi kız kardeşine yazdığı bir mektupta iki yaşındaki oğlundan övgüyle söz eder: "Çok canlı, mutlu bir çocuk. ...En çok kapı, kilit, anahtar, zil gibi şeyler merakını çekmekte. Ağzından hiç eksik olmayan sorusu, 'Anne, nasıl bir şeydir bu, göster bana.' Bir başka merakı da, kırlarda dolaştığımızda suların akışını, derelerin çizdiği yolları izlemek!"
"Mutlu çocuk" yedi yaşında iken annesini yitirmenin mutsuzluğunu yaşar; ama öğrenme, araştırma tutkusuyla yeni ufuklara açılmaktan hiç bir zaman geri kalmaz. Son derece duyarlı ve aydın bir kişiliği olan babası, giydiği elbiseden oturduğu evine dek kullandığı hemen her şeyi kendi elleriyle yapan "garip" bir insandı. Öyle ki, oğlu sekiz yaşında okula başladığında, babasının özenle hazırladığı gösterişli giysi içinde bir süre okul arkadaşlarının alay konusu olmuştu. Maxwell'in yaşam boyu süren çekingenlik ve dil tutukluğunda, belki de küçük yaşında başından geçen bu olayın etkisi olmuştur.
Maxwell'in başarısını üstün yetenek ve sezgi gücüne borçlu olduğu yadsınamaz; ama, bilimsel ilgilerinin gelişmesinde babasının payı büyüktür. Baba üyesi olduğu Edinburg Kraliyet Akademisinin toplantılarına oğluyla birlikte katılıyordu. Bu arada çocuk gene babasının sağladığı olanakla her fırsatta Edinburg Gözlemevi'ne uğrayarak gezegen ve yıldızların devinimlerini izlemekteydi. Bu gözlemlerin ilerde Satürn gezegeninin halkaları üzerindeki ödüllendirilen matematiksel çalışmasına zemin hazırladığı söylenebilir.
Bilim tarihinde 19. yüzyılın ilk yarısı özellikle elektrik, manyetizma ve ışık konularındaki çalışmaların ön plana çıktığı bir dönemdir. Işığın dalgalar biçiminde ilerlediği görüşü yaygınlık kazanmış; ayrıca, kristal aracılığıyla istenen yönde kutuplaştırabileceği deneysel olarak gösterilmişti. Ne var ki, elektrik, manyetizma ve ışık arasındaki bağıntı henüz yeterince bilinmediğinden bu olaylar bağımsız araştırma konuları olarak ele alınmaktaydı. Maxwell'in 1850'de bu olayların ilişkilerini belirlemesiyle fizikte bir bakıma Newton'unki çapında yeni bir devrimin temeli atılmış oldu.
Newton'un gravitasyon kuramı, evreni mekanik bir modele indirgeyerek açıklıyordu. Bu modelde, değişik büyüklükteki kütlesel nesnelerin, elektrik yükleri gibi, biribirini etkilediği temel varsayımdı. Faraday bir adım ileri giderek elektrik yüklerinin yalnız biribirini değil çevrelerini de etkilediği görüşüne ulaşır, "elektromanyetik güç alanı" dediği yeni bir kavram oluşturur. Ona göre bu alan uzayda diğer fiziksel nesnelerden bağımsız, kendine özgü bir gerçeklikti.
Değişen manyetik alanın bir iletkende elektrik ürettiğini saptayan Faraday, bu olayı "elektromanyetik indüksiyon" diye nitelemişti. Faraday'ın deneysel buluşlarıyla bir tür büyülenmiş olan Maxwell, daha ileri giderek, söz konusu etkinin yalnız iletkende değil, uzayda da oluştuğunu; üstelik, değişen elektrik alanın da manyetizma ürettiğini gösterir. 1873'de yayımlanan Elektrik ve Manyetizma Üzerine inceleme adlı kitabında ortaya koyduğu denklemlerden, elektrik ve manyetik etkilerin uzayda ışık hızıyla yol aldığı sonucu da çıkmaktaydı.
Işığın yapı ve niteliği bilim adamları için sürgit bir "bilmece" konusu olmuştu. Işık kimine göre dalgasal nitelikteydi, kimine göre parçacıklardan oluşmuştu. Maxwell ise ışığı uzayda dalgasal ilerleyen hızlı titreşimli bir elektro-manyetik alan diye niteliyordu. Her biri değişik titreşim frekansıyla ilerleyen değişik renklerin oluşturduğu ışık, ona göre, elektromanyetik titreşimler skalasında yer alan olaylardan yalnızca biri olmalıydı. Işığın yanı sıra başka elektromanyetik radyasyon formlarının varlığı da araştırılmalıydı.
Maxwell'in kuramsal olarak varsaydığı olaylar ölümünden az sonra deneysel olarak belirlenir. Hertz'in düşük frekanslı radyo dalgaları ile Röntgen'in yüksek frekanslı X-ışınları Maxwell'in öndeyişini doğrulayan bulgulardır. Şimdi bildiğimiz gibi, radyasyon spektrumundaki dalga sıralaması, bir uçta, radyo dalgalarından; öbür uçta, gama ışınlarına uzanan mikro-dalga, kızıl-altı, ışık, ultra-violet, X-ışınları gibi titreşim frekansı giderek yükselen formları içermektedir.
Maxwell de Faraday gibi evreni dolduran son derece ince ve esnek bir ortamı varsayıyordu. Daha sonra vazgeçilen yerleşik görüşe göre elektromanyetik etkilerin dalgasal yayılımı ancak "esir" denen öyle bir ortamla olasıydı. Elektromanyetik dalgaları ilk sezinleyen Faraday olmuştur. Ancak ışığın tüm özelliklerim bu dalgalarla açıklayan matematiksel kuramı Maxwell'e borçluyuz.
Maxwell'in bu amaçla formüle ettiği "vektör analizi" diye bilinen matematiksel teknik ile çok sayıda olayı kapsayan ve şimdi "Maxwell denklemleri" diye geçen dört denklem modern elektromanyetik kuramın özünü oluşturur. Bu denklemler, kuantum ve relativite teorileriyle dalga mekaniğini gerektirmeyen olgular için bugün de geçerliğini sürdürmektedir.
Başlangıçta, Maxwell'in getirdiği kuramsal açıklamalara karşı çıkıldığını biliyoruz. Bir kez, denklemlerine dayalı öndeyileri olgusal olarak henüz yoklanıp doğrulanmamıştı. Sonra kuramı, ışığa özgü yansıma ve kırılma olaylarını açıklamada yetersiz görülüyordu. Ne var ki, bu yetersizlikler çok geçmeden aşılır, elektromanyetik kuram açıklama gücü ve doğrulanan öndeyileriyle yerleşik bir teori, bir "paradigma" konumu kazanır.
Maxwell'in başarısı ne denli vurgulansa yeridir. Temelde kuramsal olan çalışması daha sonra yol açtığı uygulamalı gelişmelerle göz kamaştırıcı bir önem kazanır. Maxwell bilim tarihinde sayılı devler arasında yer almışsa, bunu çıkar gözetmeyen katıksız entellektüel çabasıyla gerçekleştirmiştir.
Faraday içine doğduğu olumsuzlukları, öğrenme merakının sağladığı direnç ve uğraşla aşarak bilimin öncüleri arasına katılmıştı. Maxwell ise içine doğduğu varlığın çekici rehavetine düşmeksizin, bilimin uzun ve yoğun uğraş gerektiren çetin yolunda kendini yüceltti.
