Christiaan Huygens

0
1304

Yüzyılımızın seçkin bir düşünürü (A.N. Whitehead), 17. yüzyılı
"dâhiler yüzyılı" diye nitelemişti. Kepler, Galileo, Newton gibi
hepimizin bildiği bu dâhilerden biri de Christiaan Huygens’ti Huygens
biri pratik, diğeri teorik olmak üzere başlıca iki çalışmasıyla bilimin
öncüleri arasında yer almayı başarmıştır.
(1629 – 1695)

Hollanda’da dünyaya gelen Christiaan, daha küçük yaşında, matematik ve
bilime belirgin bir ilgi duymaktaydı. Aydın kesimde etkili kişiliğiyle
tanınan babası, devlet adamlığının yanı sıra müzik ve şiirle de
uğraşmaktaydı. Entellektüel bir ortamda yetişen Christiaan, üniversite
öğrenimini tamamladıktan kısa bir süre sonra astronomi ve matematik
konularında yayımladığı tezlerle bilim çevrelerinin, bu arada dönemin
ünlü matematikçi-fîlozofu Rene Descartes’ın özel dikkatini çeker.

Huygens bilimsel çalışmalarına astronomide başlar. Teleskop daha yeni
kullanılmaya başlanmıştı. Genç bilim adamı, geçimini gözlük camı
yapmakla sağlayan filozof Spinoza ile işbirliğine girerek daha güçlü
bir teleskop elde eder.

Gözlemleri arasında Satürn gezegeninin çevresindeki "hale" de vardı.
Onun geniş, düz bir halkaya benzettiği bu hale aslında iri toz
parçalarının oluşturduğu üç kuşak içermektedir. Optik araçlar
üzerindeki çalışmasının izlerini günümüzde kullanılan araçların
taşıdığı söylenebilir. Ama onu gününde, asıl üne kavuşturan şey,
sarkaçlı saati icat etmesiydi. Gerçi Galileo daha önce zamanı
belirlemede sarkaçtan yararlanılabileceğini ileri sürmüştü. Ancak yoğun
çabalara karşın istenilen sonuca ulaşılamamıştı.

Huygens’in 1657’de yaptığı saat oldukça dakikti. Bu icat öncelikle
denizcilikteki gereksinim göz önüne alınarak ortaya konmuştu. Ne var
ki, beklenen sonuç tam gerçekleşmez. Yerçekiminin sarkaç üzerindeki
etkisi gözden kaçmıştı. Bilindiği gibi belli bir yerde sarkacın her
salınım süresi aynıdır. Ancak saat arzın merkezinden uzaklaştıkça
(örneğin, yüksek bir dağ tepesine çıkarıldığında, ya da, ekvatora
yaklaştırıldığında) salınım giderek yavaşlar, saat geri kalır.

Bunu daha sonra fark eden Huygens, yitirilen zaman miktarından arzın
ekvatordaki şişkinliğinin hesaplanabileceğini bile gösterir.

Bu arada Huygens’in adı sınır ötesi bilim çevrelerinde de duyulmaya
başlamıştır. 1663’te Royal Society (İngiliz Kraliyet Bilim Akademisi)
onu, üyelik vererek onurlandırır. Huygens törene katılmak için
Londra’ya gittiğinde Newton’la tanışır.

Newton çalışmalarını takdir ettiği bu yabancı bilim adamını ülkesinde
tutmak için girişimlerde bulunur. Ama Huygens’e daha parlak bir öneri
XIV. Louis’den gelir. Fransa’nın bilimde üstün bir konuma gelmesini
sağlamaya çalışan Kral, Huygens’i bilimsel çalışmalara katılmak üzere
Paris’e çağırır. Huygens, üstlendiği görevde, Fransa ile Hollanda
arasında bu sırada çıkan savaşa karşın, aralıksız onbeş yıl kalır.

Üzerinde yoğun uğraş verdiği başlıca konu ışığın yapı ve devinim biçimiydi.

Işığın ne olduğu gizemli bir sorun olarak tarih boyunca ilgi çekmiştir.
Antik Yunan bilginleri nesnelerin görünebilirliğini gözün yarattığı bir
olay sayıyordu. Örneğin, Epicurus görüntünün gözden kaynaklanan
resimlerden oluştuğunu ileri sürmüş, Platon ise gözün ve bakılan
nesnenin saçtığı ışınların birleşimi olduğunu vurgulamıştı. Daha garip
bir açıklamaya göre de, baktığımız nesneyi gözden fırlayan birtakım
görünmez incelikte dokunaçlarla görmekteydik.

17. yüzyıla gelinceye dek ışık konusunda önemli bir gelişmeye tanık
olmamaktayız; üstelik ışık deviniminin anlık bir olay olduğu görüşü
yaygındı. Aslında doğal olan da buydu; çünkü, ışığın belli bir hızla
devindiği sağduyuya pek yatkın bir düşünce değildi. Gözümüzü açar açmaz
görmüyor muyduk?

Işığın belli bir hızla ilerlediği düşüncesini ilk kez Danimarkalı
astronom Römer ortaya koyar. 1675’te Jüpiter gezegeninin birinci
uydusunu gözlemlemekte olan Römer, uydunun çevresinde döndüğü gezegenin
arkasında geçirdiği süreyi saptamak istiyordu. Değişik zamanlarda
yaptığı ölçmelerin farklı sonuçlar vermesi şaşırtıcıydı. Römer bu
tutarsızlığı açıklamalıydı.

Römer, Dünya ile Jüpiter’in güneş çevresindeki dolanımlarında kimi kez
birbirlerine yaklaştıklarını, kimi kez uzaklaştıklarını biliyordu.
Şaşırtıcı bulduğu olayın, iki gezegenin arasındaki mesafe ile bağıntılı
olduğunu görür. Aradaki mesafe kısaldıkça uydunun gezegen arkasında
geçirdiği sürenin azaldığını, mesafe uzadıkça sürenin arttığını
saptayan Römer, bunu, ışığın belli bir hızla ilerlediği hipoteziyle
açıklar. Işığın aldığı mesafe kısaldığında uydunun erken doğuşu
kaçınılmazdı. Işığın belli bir hızla devindiği düşüncesi ister istemez
başka bir soruya yol açmıştı: Işık nasıl devinmektedir? Huygens bu
soruyu dalga kuramıyla, Newton parçacık kuramıyla yanıtlar.

Huygens ışığın dalga kuramını Fransızca kaleme aldığı Traite de la
Lumiere (Işık Üzerine inceleme) adlı yapıtında ortaya koyar. Onun bu
kurama yönelmesinde bir etken ışıkla ses arasında gördüğü benzerlikti.
Bir başka etken de bir delikten çıkan ışığın yalnız tam karşısında
ulaştığı noktadan değil çevredeki hemen her noktadan görülmesi
olayıydı. Bu olay ışığın devinimini anlamak bakımından önemliydi.

Huygens’in "esir" kavramı bu işlevi sağlayacaktı. Bir benzetme olarak,
demiryolunda biribirine dokunan ama bağlı olmayan bir dizi vagon
düşünelim. Şimdi dizinin başındaki vagona lokomotifin hafif bir vuruş
yapması nasıl bir sonuç doğurur? Darbeyi dizi boyu ileten vagonların
yerlerinde kaldığı, yalnızca son vagonun uzaklaştığı görülür.

Nedenini, devinimin "etki – tepki" yasasında dile gelen ilişkide
bulabiliriz: Vuruş etkisini bir sonraki vagona ileten her vagon aldığı
tepkiyle dizideki yerinde kalır. Bir tepki almayan son vagon ise,
aldığı vuruş etkisiyle diziden uzaklaşır. Verdiğimiz bu örnek dalga
kuramına önemli bir açıdan ışık tutmaktadır. Huygens, uzayın, "esir"
dediği görünmez bir nesneyle dolu olduğunu varsaymaktaydı. Buna göre,
ışık bir yerden başka bir yere ilerlerken tıpkı vagonların ilettiği
vuruş etkisiyle devinir, şu farkla ki, ilerleme tek bir yönde değil,
esir ortamında tüm yönlerde oluşur. Nasıl ki, demiryolunda ilerleyen
şey vagonlar değilse, uzayda da ilerleyen tanecik türünden nesneler
değil, devinim dalgasıdır.

Huygens dalga kuramıyla ışığın yansıma, kırılma, kutuplaşma gibi
davranışlarını da açıkladığı inancındaydı. Ne var ki, dalga kuramı,
Newton’un parçacık kuramının gölgesinde, 19. yüzyıla gelinceye dek
gözden uzak kalır.

Newton 1672’de Royal Society’ye sunduğu bildirisinde beyaz bir ışık
ışınının cam prizmadan geçtiğinde gökkuşağındaki gibi bir renk
spektrumu sergilediğini belirterek, bunun ışığın taneciklerden oluştuğu
hipoteziyle açıklanabileceğini vurgulamıştı. Rakibi Robert Hooke’un
eleştirisi karşısında daha esnek bir tutum içine giren Newton her ne
kadar parçacık ve dalga kuramlarının ikisine de yer veren "karma" bir
kuramdan söz ederse de sonuç değişmez; bilim çevreleri Newton’un
büyüleyici etkisinde parçacık kuramına üstünlük tanır.

19. yüzyılın başlarında durumda beklenmedik bir gelişme olur; dalga
kuramı yeniden ön plana çıkar. Işık üzerinde yeni deneylere girişen
Thomas Young (1773-1829) elde ettiği verilerin ışığın dalga kuramıyla
ancak açıklanabileceğini görür. Kaynağı ve sıcaklığı ne olursa olsun
ışık hızının değişmemesi, seçilecek kuramın geçerlik ölçütü olmalıydı.

Young’a göre, dalgaların hızının aynı kalmasını bekleyebilirdik; ama
tanecikler için aynı şey söylenemezdi. Gene, yansıma ve kırılmanın aynı
zamanda olması, dalga açısından bakılınca doğaldı; oysa, taneciklerin
bir bölümü yansırken, bir bölümünün kırılması açıklamasız kalan bir
olaydı.

Öte yandan, Newton, ışığın dalga niteliğinde olması halinde doğrusal
bir çizgide ilerlemesine, keskin gölge oluşturmasına olanak bulmamıştı.
Young’ın buna yanıtı basitti: Dalga uzunlukları yeterince kısa ise,
ışığın hem doğrusal devinimi, hem de keskin gölge oluşumu
beklenebilirdi. Ayrıca, Young’ın "karışım" (interference), onu izleyen
Fresnel’in "kırınım" (diffraction) denen olgulara getirdikleri
açıklamalar dalga kuramını destekleyici nitelikteydi.

Daha sonra Maxwell’in dalga kuramını daha kullanışlı bulması da
dengenin büsbütün parçacık kuramı aleyhine dönmesine yol açar. Ne var
ki, yüzyılımızın başında durum bir kez daha değişir. Planck’ın
kuvantum, Einstein’ın foto-elektrik kavramlarıyla ışığın parçacık
kuramı yeniden ön plana çıkar.

Bugün ulaşılan düzeyde kuramlardan ne birinin ne ötekinin kesin
egemenliğinden söz edilebilir. Bir bakıma Newton’un sözünü ettiği,
şimdi kimi bilim adamlarının "wavicle" diye dile getirdikleri
"dalga-tanecik" karması ya da ikilemiyle karşı karşıyayız. Geçici de
olsa bu "barışıklık" aşamasında egemenlik paylaşılmış görünüyor.
Huygens dalga kuramının öncüsü olarak bilim gündeminde yerini
korumaktadır.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here