YENİ BAŞLAYANLAR İÇİN EINSTEIN DEVRİMİ

UNESCO 2005 yılını Fizik Yılı olarak ilan etti. Bu yıl süresince fiziğin ve teknolojik uygulamalarının yaşamımızdaki önemi vurgulanacak, gençlerin bu konulara ilgisinin çekilmesine çalışılacak. Sizce fizik bakımından geçen yüzyılda sağlanan en önemli gelişme neydi?

Mithat İdemen: Geçen yüzyıl bütün bilim dallarında ve teknolojik uygulamalarında olduğu gibi, fizikte de önemli başarıların kaydedildiği bir dönem oldu. O kadar ki, bunları izleyebilmek konunun uzmanları için bile zordu. Fizikte, Kuvantum Mekaniği, Özel Rölativite Teorisi, Genel Rölativite Teorisi, Foton Teorisi vb. teoriler birdenbire ortaya çıktı, gelişti ve bunların çok sofistike teknolojik uygulamaları gerçekleşti. Bunlar arasında önem bakımından bir ayrım yapmak mümkün değil, hatta böyle bir soru bile ortaya konmamalıdır diye düşünürüm. Ama benim Özel Rölativite Teorisi’ne ayrı bir hayranlığım vardır.

Yüz yıl önce Einstein’ın formüle ettiği rölativite teorisini fizikçi olmayan bizlerin anlayabileceği şekilde anlatabilir misiniz?

Halkın rölativite diye bildiği ve etkilendiği ve bence insanoğlunun düşünce sistemini de derinden etkileyen “Özel Rölativite”dir. Basitçe nasıl anlatılır, bilmiyorum. Her büyük olayın arkasında küçük çapta bir sürü olay, bir sürü kahraman var, ama bunlar mütevazı kahramanlar, adları çoğu kez unutulmuş gibidir. Olayın gelişimini anlatırken, biraz eskilere gidip bir noktadan çıkış yaptınız mı bir hikâye, değişik bir yerden baktınız mı, başka bir hikâye ortaya çıkar. Aslında sonuç hep aynı, aynı şeyin hikâyesidir, ama söyleyiş farklıdır. Bu, sosyal olaylar için de, bilimsel olaylar için de geçerli. Bu soruya Einstein cevap vermiş olsaydı, şimdi benim söyleyeceğim gibi anlatmazdı, şüphesiz. Ben hikâyeyi oldukça gerilerden başlatmak istiyorum. Çok eski zamanlardan beri insanoğlunun kendine dert edindiği iki büyük problem vardı: Biri, dünya kendi ekseni etrafında dönüyor mu? İkincisi, dünya uzayda hareket ediyor mu? Eğer dünyanın dışına çıkmak, uzaklara gitmek, oradan dünyayı gözlemek mümkün olsaydı, ikisini de görebilir, kesin olarak söyleyebilirdik. Fakat, yeryüzünden ayrılmamız geçen yüzyıl öncesinde mümkün değildi. Bu nedenle, yeryüzünde gözlem yapmamız ve dünya sahiden dönüyor mu, sahiden uzayda hareket ediyor mu diye bir karara varmamız gerekiyordu. Aslına bakarsanız, bu konular çok yerde açık açık konuşulamıyordu da. Çünkü dini otoriteler buna karşıydı. Din adamlarının hoşuna gitmeyen fikirler çok insanın hayatını zindan etti.

İnsanların bu sorularla meşgul oldukları dönem Galile dönemi mi, çok daha öncesi de var mı?

Şüphesiz çok önceleri de var. Ama bizim bildiğimiz hikâyeler sözünü ettiğiniz kişilerden, Kopernik ve Galile’den başlıyor ve bu tarafa doğru geliyor. Bu konuya kafa yoranlara hep karşı çıkıldı ve daha önce de dediğim gibi, çok insanın hayatı zindan oldu. Bunların arasında Galile de var. Belki bazı başka insanlar da öldürüldü. Çünkü bu sorular dinlerin saygınlığına aykırı addediliyordu. Dini inanışlara göre evren insanoğlu için yaratılmış. Bu nedenle insana lâyık görülen yer, yani dünya, evrenin merkezi olmalı, olduğu yerde durmalı, diğer her şey onun etrafında dönmeli.

Bir noktadan çıkış yaptınız mı bir hikâye, değişik bir yerden baktınız mı başka bir hikâye ortaya çıkar. Aslında hep aynı şeyin hikâyesidir, ama söyleyiş farklıdır. Bu, sosyal olaylar için de, bilimsel olaylar için de geçerli.

Sözünü ettiğiniz hareketlerin bilimsel olarak kesin ispatı yapılabildi mi?

Dünyanın kendi ekseni etrafında dönmesinin çok güzel ve nefis bir çözümü Newton Mekaniğiyle gerçekleşti. Foucault Sarkacı bunun çok nefis bir ispatıdır ve ben o ispata büyük hayranlık duyarım. Bildiğiniz gibi, Léon Foucault 1851’de yapmış olduğu teorik hesapların sonunda şu sonuca varmış: Eğer dünya sahiden dönüyorsa –ki o günlerde bile bu kesin değil, tersini düşünenler de var– bir sarkacın salınımlarını gözlesek, sarkacın düz bir zemin üzerinde çizeceği ikinci, üçüncü, dördüncü ve diğer izler asla birinci ile çakışık olmayacaktır, yavaş yavaş döner ve ancak belirli bir zamanın sonunda ilk konumuna gelir. Bir deney böyle bir sonuç verirse, bu, dünyanın döndüğünü kesin olarak gösterir. Bildiğiniz gibi, Paris’te Panthéon kilisesinin tabanına ince kum serilmiş, tavandan aşağıya iple bir nesne sarkıtılmış ve salınıma bırakılmış, zamanın önemli bilimadamları kiliseye toplanıp saatlerce sonucu gözlemiş. Görülmüş ki sahiden birinci çizgi başka, ikinci başka, üçüncü başka bir iz çıkarıyor… O formülün gösterdiği kadar bir zamanın sonunda –formül 24 saat göstermiyor ama, içinde dünyanın dönme hızı da Paris’in enlemi de yer alıyor– tekrar çizgi ilk haline geliyor. Bu bence, insanın entelektüel ürünü olarak hayranlık duyulacak müthiş bir şey. Dünyanın dönüp dönmediği tartışmasına kesin noktayı koyuyor: Dünya dönüyor ve 24 saatte dönüyor.

Deney yapıldığında, o dönemde büyük bir heyecan yaratıyor mu?

Tabii. Bu, bir bakıma, Newton Mekaniğinin de başarısıdır.

Deneyden sonra da karşı çıkışlar devam ediyor mu?

Bu müthiş bir olaydı. Bilimadamları ve entelektüel çevrenin çoğu zaten dünyanın döndüğünü kabullenmiş durumdaydı. Fakat bu deneyden sonra, bilim çevrelerince tartışılacak bir şey kalmamıştı. Herkese, sanki uzaktan dünyanın döndüğünü seyrediyormuş gibi, reddedilmesi mümkün olmayan bir şekilde ispatlanmış oldu ve konu kapandı. Kilise’nin muhalefeti de bitti. Bu deneyin ikinci bir sonucu da bence şu: Newton Mekaniğinin bir prensibi var, atalet prensibi. Sözle söylenir, formülü yok. Lise fizik kitaplarında da vardır. Bunu şöyle ifade etmek mümkün: Bir cisim tek başına uzayda olsa, biz öyle bir koordinat sistemi bulabiliriz ki, bu cisim ya duruyordur ya da düzgün doğrusal hareket yapıyordur. Yani ivmesi sıfırdır. Bu basit gibi görünüyor ama, müthiş bir düşünce ürünü. Foucault Sarkacı bu prensibin de doğru olduğunu kanıtlayan çok nefis bir olaydır.

Peki, ikinci soru ne oldu? Dünya hareket halinde mi?

Bence, geçen yüzyılın başlarında ve onun biraz öncesinde ortaya atılan problem de Foucault Sarkacı’ndan ilham alınmış gibi ortaya çıktı. Yeryüzünde deney yaparak, dışarı çıkmadan, bu hareketi gösteremez miyiz? Newton’un Hareket Yasası buna olanak tanımıyordu. 1900’lü yılların başlarında insanların, yine Newton’un etkisi altında kalarak, akıllarına gelen “ışık olayı” oldu. Şimdi öğrenim çağında olanların bilmediği, ama o zamanlarda bilimadamlarının çok büyük bir kısmının kabul ettiği bir varsayıma göre, bütün uzay eter denen bir maddeyle doluydu; her şey, gezegenler vs. eterin içinde yüzüyordu. Nasıl ki ses dalgası havanın titreşimiyse, ışık da eterin titreşimiydi ve bu şekilde uzaktaki yıldızlardan bize geliyordu. Bu, o günlerden ikiyüz elli yıl kadar önce ışığın “dalga teorisi”ni geliştirmeye çabalamış olan Huygens’in ortaya atmış olduğu bir kavramdı ve “uzaktan etki” kavramını benimsemeyen pek çok bilimadamı tarafından kabullenilmişti. Bunların arasında Maxwell, Faraday, Ampère, Lorentz ve Poincaré de var.

Formüller oldukça basit, ama sözle söylemek mümkün değil. Sadece şu kadarını söylemek mümkün: Üç adet uzay koordinatının yanısıra dördüncü bir koordinat olarak zamanın düşünülmesi gerekir.

Bu sonuncular şöyle düşündüler: Madem ki ışık eterin titreşimidir, madem ki dünya da eterin içinde hareket ediyor, ışığın yeryüzünde farklı iki yöndeki hızını ölçsek, basit matematik işlemlerle dünyanın etere göre hızını bulmuş oluruz. Böylece, dünyanın mutlak uzaya göre hareket edip etmediği anlaşılmış olur. Bunun için, bir yandan Lorentz ile Poincaré, biri Amsterdam’da, diğeri ise Paris’te, sözü edilen yönleri birbirine dik düşünerek formülle bu hızı hesapladılar. Diğer çalışma da, Michelson ile Morley’inki; onlar da çok hassas bir şekilde ölçümler yaparak değerler buldular. Buldukları değerler gösterdi ki, ışığın hızı hangi yönden ölçülürse ölçülsün hep aynı çıkıyor. Işığın hızı aynı çıkınca, formüllerle deneyler, başka bir deyişle teori ile deney uyuşmaz gözüktü. Böylece, dünyanın hızını deneyle bulur muyuz, bulamaz mıyız sorusu bir yana bırakıldı; ışığın hızı niye her zaman aynı çıkıyor sorusuna çare bulunmak istendi. Basit gibi görünen bu problem bilimde bir kaos yarattı. O zaman Lorentz ve Poincaré buna çare bulmak için etere yeni bir özellik daha yüklemeye çalıştılar. Eter, o günlerden ikiyüz elli yıl kadar önce, sırf ışığa bir zemin oluştursun diye düşünülmüş, ama zaman içinde, her sıkıntılı durumda, sıkıntıyı bertaraf edebilmek amacıyla “eterin bu özelliği de vardır, şu özelliği de vardır” diye mütemadiyen eklemeler yapılmış. Poincaré ve Lorentz’in etere ekledikleri yeni özellik şuydu: Eter içinde bir cisim hareket ediyorsa, eter buna bir basınç uygular ve boyunu kısaltır. Aynen su içinde giden yumuşak bir cisme suyun bastırarak boyunu biraz kısaltması gibi. Bu kısaltma öyle olmalı ki, Michelson ve Morley’in deneysel sonuçları Poincaré ve Lorentz’in teorik sonuçlarıyla uyumlu olsun. Böylece, bugün Lorentz’in adıyla andığımız formüller ortaya çıktı. Aynı tarihlerde, hiç kimse bilmezken, sonradan ortaya bir sürpriz olarak çıkıyor ki, Einstein da bunu düşünüyormuş. Einstein o zamanlar adı sanı bilinmeyen bir kişi, Zürih’te Patent Dairesi’nde bir memur. Einstein 1905 yılında, aynı formülleri başka bir düşünüşle ortaya çıkardı.

Neydi o formüller?

Formüller oldukça basit, ama sözle söylemek mümkün değil. Sadece şu kadarını söylemek mümkün: Bir noktada belirli bir anda oluşan olayı birbirine göre hareket halinde bulunan iki kişi gözlese ve o noktanın koordinatları için ölçtükleri değerleri birbirine dönüştürmek isteseler, zamanı da göz önüne almaları ve dönüşüme tâbi tutmaları gerekir. Yani, üç adet uzay koordinatının yanısıra, dördüncü bir koordinat olarak, zamanın da düşünülmesi gerekir.

“Çok heyecan verici buluyorum” dediğiniz Özel Rölativite’yi nasıl tarif edersiniz?

Özel Rölativite olarak bilinen iddia iki ayak üzerinde duruyor. Bunların biri, fizik uzayın dört boyutlu olduğunu, mutlak anlamda zaman ve uzunluk kavramlarının söz konusu olamayacağını söylüyor ve birbirine göre düzgün doğrusal hareket yapan gözlemcilerin ölçeceği değerlerin birbirine nasıl dönüştürüleceğinin kurallarını veriyor. Bunlar Lorentz dönüşüm formülleri. Teorinin ikinci ayağı ise fizik yasaların, birinden diğerine Lorentz formülleri ile geçilen koordinat sistemlerinde hep aynı biçimde yazılacaklarını iddia ediyor. Bunlar deneylerle gözlenen çok sayıdaki olayın teorik açıklamasını ve kavranılmasını kolaylaştırdı. Doppler olayı, aberasyon, kimyasal olaylardaki kütle/enerji dengesi hemen aklıma gelen konular. Bugün biz bu teoriye dayanarak, hareket halindeki cisimlerle ilgili dalga yayılımı problemlerini oldukça kolay çözebiliyoruz.

Einstein’ın, “elinizi sıcak bir sobaya bir dakika koyun bir saat gibi, güzel bir kadının yanında bir saat oturun bir dakika gibi gelir, işte bu rölativitedir” dediği söylenir. Siz rölativiteyi bu tür bir örnekle açıklar mısınız?

Olayları birilerine bu şekilde anlatıyorsanız, o insanları önemsiyorsunuz, fakat aptal olduklarını düşünüyorsunuz demektir. Ben size böyle şeyler söyleyemem.

Rölativite iki ayak üzerinde duruyor. Bunların biri, fizik uzayın dört boyutlu olduğunu, mutlak anlamda zaman ve uzunluk kavramlarının söz konusu olamayacağını söylüyor.

“Özel Rölativite” ile “rölativite” arasında nasıl bir fark ve ne tür bir tarihsel bağ, akrabalık var?

Rölativiteden eğer Newton Mekaniği için geçerli olanı kastediyorsanız, fark çok basit. Bu sonuncu bakımından, zaman mutlak bir kavramdır, herkes için aynı değere sahiptir. Dolayısıyla, bir koordinant sistemi bir diğerine üç boyutlu uzayın noktaları gibi dönüşür. Özel Rölativite’ye alternatif olarak sorduğunuz Genel Rölativite olarak bilinen şeyse, durum farklı. Bunun adının kötü seçilmiş olduğunu düşünüyorum. Genel Rölativi­te’nin kurucusu da Einstein. Hatta denebilir ki, Özel Rölativite’nin oluşumuna çok kişinin katkısı olmasına karşın, Genel Rölativite tümüyle Einstein’ın eseridir. Eğer bunun kurucusu başkası olsaydı, belki de adında rölativite sözcüğü yer almayacaktı. Çünkü bu, gravitasyonun (kütlesel çekim olayının) bir genel teorisidir. Özel Rölativite’yle ilgisi, oradaki dört boyutlu uzay-zaman kavramının daha genel biçimde göz önüne alınarak gravitasyon alanının incelenmeye çalışılmasından ibarettir.

Bilim tarihi için çok belirleyici bir “sıçrama” olan Özel Rölativite Teorisi’ni o güne kadar adı sanı bilinmeyen genç bir fizikçinin formüle etmesini nasıl açıklıyorsunuz?

Bazılarının, özellikle bazı Fransız bilimcilerin iddiaları şu: Lorentz ve Poincaré’nin yaptıklarından Einstein haberdardı, hatta son makalelerini daha piyasaya çıkmadan gördü, okudu ve daha derli toplu bir biçimde yazdı. Böyle iddia edenler, Özel Rölativite’nin mucidi Einstein değildir diyenler, hatta kelimeyi daha da ağırlaştırarak, Einstein aşırma yapmıştır diyenler de var. Bunlar arasında çok meşhur bir İngiliz matematikçi de var, Edmund Whittaker. Çok ilginçtir, Einstein’ın yazdığı makalede hiç referans yok. Bu, şüphecileri yüreklendiriyor, ama işin özüne, temeline bakılırsa, durum öyle değil, Einstein’ın katkısı çok başka.

Einstein’ın makalesinde Lorentz’in, Poincaré’nin adları geçmiyor mu?

Hiç kimseden bahis yok. Bir yerden başlıyor ve sona kadar getiriyor. Çok ilginçtir o ilk makalesi. Einstein’ın söyledikleri o günün insanları için müthiş şeylerdi. Poincaré’nin ve Lorentz’in bulduğu formülleri yeniden buluyor, temeli orası. Bugün de Özel Rölativite’nin üzerine oturduğu o formüller Lorentz dönüşüm formülleri olarak anılıyor. Bu ismi de veren Poincaré, daha doğrularını aslında Poincaré buluyor, ama tevazu gösterip, fikir Lorentz’den geliyor diye onun adıyla anıyor ve bugün hepimiz o adla kullanıyoruz.

Einstein’ın 1905’teki makalesine dönersek…

Newton Mekaniğini küçümsememeliyiz. Newton Mekaniği ve Maxwell’in Elektromanyetik Teorisi insanoğlunun zaferidir. Newton Mekaniğine güvenerek trenler, uçaklar yaptık, yıldızları gözledik, uzaya gemiler gönderdik.

Einstein diyor ki, eter diye bir şey yoktur, bunu kafamızdan söküp atalım, zaman diye, uzunluk diye mutlak şeyler de yoktur. Zaman dediğiniz şeyi farklı insanlar farklı ölçebilir. Uzunluğu da farklı insanlar farklı ölçebilir. İki kişi birbirine göre hareket ediyorsa, bir cismin boyu ikisi için aynı sayılarla ifade edilmek zorunda değil. Halbuki bunu formüllerinde Lorentz de buluyor, Poincaré de formüllerinde kullanıyor. Onların makalesinde bir parametre var, zamanı “t” ile gösteriyor, buldukları parametreyi de “tau”yla (τ) gösteriyorlar. “T zamandır, tau da zaman boyutunda ama, zaman değil, sadece bir matematik araçtır” diyorlar. Einstein’ın iddiası tam tersi oluyor: “T” onun zamanı, tau da bunun zamanıdır diyor. Bu, büyük bir devrim oldu. Bir de Einstein’ın iddiası, birinin bir zaman için söylediği şeyi öbürü ne ölçer diye bulmak istersek, sadece zamanı zamana dönüştürmeye kalkışmak yetmez, bulundukları konumları da söylemek lâzım. Veya sırf koordinatları söylersek de başaramayız, hangi zamanda bunu yaptığımızı da söylemek lâzım. Yani uzay bildiğimiz gibi üç boyutlu değildir, uzay fi­zik bakımından dört boyutlu bir ortamdır. Üçü uzayın geometrik koordinatı, dördüncüsü de zaman. Bunun dördü birbirine dönüşür. Bunlar fikir olarak müthiş değişimler. Yüzyıllar, binyıllar boyunca alışmışız: Hepimiz için bir zaman, bir uzunluk veya koordinatlar var… Bunlar fikir olarak değişime uğradı. Einstein böylece, ışığın hızının sabit kaldığını da kullanarak, Lorentz’in ve Poincaré’nin bulduklarını buldu. Ama sonra, oradan bir adım daha ileri götürdü: Bu dönüşüm, dört boyutlu uzay kavramı sadece ışığa özgü değildir, bu, evrenin özelliğidir dedi. Bu büyük bir cesaret işi. İkinci bir şey daha söyledi ki, o Poincaré ve Lorentz’de yok. Diyor ki, fizik yasaları geçerli oldukları koordinat sistemlerinde hep aynı biçimdedirler. Yani bir fizik olayın, diyelim bir mekanik olayın veya elektrik olayın denklemlerini biz nasıl yazıyorsak, bize göre hareket eden bir uçaktaki veya aydaki veya başka bir yerdeki insan da aynı biçimde yazar. Buna dayanarak, ilk önce, elektromanyetik olayın veya dalganın bir sistemden öbür sisteme nasıl dönüştüğünün kurallarını çıkarttı. O basitçe çıktı. Aynı şeyi mekaniğe, Newton Mekaniği’ne uygulamak istedi, ama başaramadı. Bunun üzerine, gene büyük bir cesaretle iddia etti ki “Newton’un mekaniği yanlıştır”. Şans eseri doğrusunu da buldu. Doğrusunu yazdığında ortaya şu çıktı: Bizim kütle dediğimiz şey sabit bir sayı değildir. Bir nesne hızlanırsa, biz bunu uzaktan gözlersek, kütlesini artmış gibi görürüz. Ve buna dayanarak kuvvet kavramı değişti, enerji kavramı değişti. Ve de o çok meşhur e= mc² formülü ortaya çıktı. Yani, kütle kaybolabilir ve enerjiye dönüşür. Enerji miktarı ışığın hızının karesi kere kaybolan kütle kadardır. Bunlar önce deneylerle gözlenmiş şeyler değil, Einstein’ın hesaplarının sonucu ortaya çıkan, sonra da deneylerle kanıtlanan şeyler. Büyük iddialar bunlar.

Einstein 1922’de şöyle demiş: “Benim çözümlemem, zaman kavramının bir analizidir”. Özel Rölativite bir bakıma “zaman boyutu”nun bilimsel keşfi mi?

Sonuçlara bakarak bunu söyleyebiliriz, ama hepsi bundan ibaret değil. Kütle/enerji ilişkisi de büyük bir devrimdir. Başka bir bakışla, Özel Rölativite eter kavramının kaderinin belirlenmesidir de denebilir.

Einstein’ın iddiası hemen kabul gördü mü, yoksa büyük tepkiler doğdu mu?

İşin çok ilginç yanı, belki de bilim dünyası hazırlıklıydı, önce fizikçiler bunu büyük bir heyecanla karşılayıp benimsediler. Bu, yalnız fizikçileri ilgilendiren bir şey değil, filozofları da ilgilendiriyor, bilim felsefesiyle uğraşanları da ilgilendiriyor, çünkü kavramlar değişti. Zaman kavramı değişti, uzunluk kavramı, enerji kavramı, kütle kavramı değişti, Newton’un mekaniği tamirat geçirdi. Bunlar büyük bir devrimdi.

Çarpıtmalı yorumlar da oldu galiba, “gözünü kapattığında yoksundur” gibi…

Bunların çoğu abartılı veya yanlış yorumlar. Bu türden yorumlar arasında Langevin’in seyyahı da vardır. Bu yoruma göre, ikiz iki kardeşten biri çok hızlı giden bir uzay aracıyla birkaç yıllık seyahate çıksa, geri döndüğünde kardeşini çok yaşlanmış ve bitkin bulur. Bu, formüllerin geçerlilik alanlarını gözardı ederek yapılmış bir yanlış uygulamadır. Benim yaklaşımım her zaman şöyle olmuştur: Söylenenler, formüllerle yazılabiliyorsa, herkes onları rahatça algılayabiliyorsa doğru olabilir. Aksi halde, formüle dökülemeyen şeyler zor kavradığım, benim için anlamı olmayan şeyler.

Tekrar Newton’a ve Maxwell’e dönersek, Einstein’ın teorisiyle Maxwell doğrulanmış, Newton yanlışlanmış mı oldu?

Asla Newton Mekaniği’ni küçümsememeliyiz. İnsanoğlunun milyonlarca yıl süren yaşamı içerisinde ortaya koyduğu entelektüel ürünlerden, bana göre, en önemli olan ikisinden biri Newton Mekaniği, ikincisi de Maxwell’in Elektromanyetik Teorisidir. Tabii, Genel Rölativite var, Kuvantum Mekaniği var, Foton Teorisi var, başka fizik ve kimya yasaları da var. Ama bence bu ikisi çok şahane iki buluştur, insanoğlunun zaferidir. Biz Newton Mekaniği’ne güvenerek denizaltılar, trenler, uçaklar yaptık, yıldızları gözledik, güneşin, ayın batma, tutulma olaylarını gözledik, uzaya gemiler gönderdik, aydan dünyaya taşlar getirdik. Bunların hepsinde büyük başarılar elde ettik. On dokuzuncu yüzyılın ortalarında, Neptün’ün Le Verrier tarafından keşfi de Newton Mekaniği’ne dayalı hesapların sonunda, masa başında olmuş, daha sonra, teorinin söylediği yöne çevrilen teleskopla gözlenmiştir. Bunlar insanlarda Newton Mekaniği’ne karşı öyle bir güven ve hayranlık uyandırmıştı ki, her şeyi onunla açıklamaya çalışıyorduk. Işığın parçacıklara dayalı teorisi de, eterin titreşimleriyle açıklamaya çalışan teori de, bir yerde, Newton’dan etkilenmekteydi. Bu nedenle Einstein’ın yaptığı, yani, “bu doğru değildir” demek, büyük bir cesaret işi oldu. Einstein Newton Mekaniği’ni küçümsemeden düzeltti ve sempatiyle karşılandı.

Newton Mekaniği öyle bir güven ve hayranlık uyandırmıştı ki, Einstein’ın “doğru değildir” demesi büyük cesaretti. Einstein, Newton mekaniğini küçümsemeden düzeltti ve sempatiyle karşılandı.

Einstein’ın reddedildiği bir dönem olmadı yani…

Reddedilmedi. Yalnız, tabii ki kuşku duyanlar oldu. Ama Einstein’ın söyledikleri, yavaş yavaş deneyle de gerçekleştirilmeye çalışıldı. Mesela bu formüller Doppler olayını çok nefis açıkladı. Mesela bir cisim, bir ses kaynağı biraz uzağa gidiyor ya da bize doğru geliyorken, sesini daha ince veya daha kalın hissederiz, renkleri de böyle görürüz. Bu formüller bunları çok kolay veriyor ve gözleniyor. Sonra, atom parçalandıktan sonra, e=mc² formülü gerçeklendi; kimyasal olaylarda, açığa çıkan enerjiyle madde miktarları ölçüldüğünde, bunların o formüllere uyduğu görüldü. Dün nasıl Newton Mekaniği’ne güveniyorduysak, bugün de Özel Rölativite’ye aynı şekilde güveniyoruz.

Özel Rölativite de Newton Mekaniği gibi aşılacak ya da yanlışlanacak bir teori mi?

Olabilir. Ama ben bunun kolay olacağını sanmıyorum. Çünkü bu, Maxwell’in Elektromanyetik Teorisi’nin de değişmesi demek olur.

Newton Mekaniği’yle gerçekleştirilen teknolojik gelişmelerden söz ettiniz, rölativite sayesinde gerçekleştirilenler neler?

İkinci Dünya Savaşı’nın sona erdirilmesinde önemli bir rol oynayan atom bombası ile soğuk savaş döneminde bir denge unsuru olan hidrojen bombası gibi sevimsiz uygulamalar bir yana bırakılırsa, enerji üreten atom santralleri en önemli tek­nolojik uygulamadır. Ayrıca, bilimsel problemlerin çözümü ve sonuçlarının yorumu da önemli ölçüde kolaylaştı.

Nasıl bir eksiklik, yetersizlik ya da nasıl bir problem yeni bir teoriye ihtiyaç duyurabilir?

Şu anda öyle bir şeye ihtiyaç duymuyoruz. Hareket halinde elektrikli cisimler veya elektrik alanı yaratan cisimler varsa, bunların yaratmış olduğu olayı matematik olarak incelemek zor. Biz bunlara bir koordinat sistemi bağlıyoruz, o onlarla beraber hareket ediyor. Orada olayı oldukça kolay formüllerle çözüyoruz. Sonra, Lorentz formüllerini ve Einstein’ın verdiği formülleri kullanarak kendi sistemimize aktarıyoruz ve böylece problemlerimizi kolay çözme yoluna gidiyoruz. Bugün bu formüllerin veya bu teorinin mühendislik veya uygulamalı bilim bakımından uygulama alanları bunlar. Burada büyük bir başarı sağlıyor, sıkıntı da duymuyoruz. Ama yarın, yeni birtakım problemler ortaya çıkarsa, elektromanyetik teorinin değişmesini de zorlar ve düzeltilmiş mekaniğin ikinci sefer düzeltilmesini de gerektirir.

Özel Rölativite Teorisi’nin daha önce geliştirilme şansı yok muydu?

Özel Rölativite’yi sadece bu anlattığım hikâyenin üzerine oturtmak gerekmiyor. Maxwell kendi adıyla anılan denklemleri 1873’te yazmıştı, yani Einstein’dan otuz yıl kadar önce. O zaman biri çıksaydı ve hareket halindeki bir cisimle ilgili ışınım problemini, önce cisme bağlı bir koordinat sisteminde çözseydi, sonra da bulduğu çözümü kendi sistemine dönüştürmeye çalışsaydı, bu sıkıntı ortaya çıkardı ve Einstein’dan otuz yıl önce teori bütünüyle keşfedilmiş olurdu. Burada söylemek istediğim şu: Ne ışığa, ne ışığın hızına, ne de geçmişteki kavgalara ve hikâyelere gerek kalmadan, sadece Maxwell denklemlerinin, birbirine göre sabit hızla hareket eden iki referans sisteminde aynı biçimde yazıldığını varsayarak önce Lorentz formüllerini, sonra da Einstein’ın çıkardıklarının tümünü çıkarmak mümkündür.

Neden otuz sene önce bunu kimse denemedi?

Ya kimsenin aklına gelmedi ya da böyle bir yola sapanlar, ortaya çıkan matematik güçlüğü yenemedikleri için yaptıklarını yayın haline getiremediler.

Genel Rölativite Teorisi nedir? Bunlarla ilişkili olarak Birleştirilmiş Alan Teorileri’nden de söz ediliyor…

Genel Rölativite Teorisi, çekim alanını da işin içine dahil etmeyi, onun teorisini kurmayı hedefliyor. Birleştirilmiş Alan Kuramı’nı anlatabilmek için gerilere gidelim. Epeyce eskiden, insanlar, birbirinden ayrı elektrik olaylar, manyetik olaylar ve optik olaylar biliyordu. Bu üçünün ayrı yasaları, ayrı inceleme metodları ve yorumları vardı. Ama Maxwell’den sonra ortaya çıktı ki, bunların üçü de aynı şeydir. Başka bir deyişle, bunlar aynı olayın değişik görünümleridir. Maxwell denklemleri hepsini kapsayan bir çatı oluşturur. Değişik özel hallerde bunlardan bazıları kaybolur, diğerleri gözlenir. Bugün biz ışığın kırılmasını, yansımasını, kırınım dediğimiz daha karmaşık olayları Maxwell denklemlerini çözerek inceliyoruz. Aynı şekilde, elektromanyetik olayın yanısıra, yasaları onunkinden farklı olan bir de mekanik olay var, gravitasyon olayı var. Ayrıca, atomun bünyesi içinde, fizikçilerin “kuvvetli etkileşim” ve “zayıf etkileşim” olarak nitelendirdikleri iki ayrı etkileşim türü daha var. İddia veya umut şu ki, bütün bunları bir çatı altında toplayabilen, daha geniş bir teori kur­mak mümkündür. Öyle ki, birtakım olaylarda bir taraf ihmal edilebilir durumda olur ve ortaya sadece diğerleri için geçerli olan bir teori çıkar. Einstein böyle bir teori kurmak için çok zaman ayırdı, ömrünün son senelerini hep bununla geçirdi. Ama doyurucu ve tutarlı bir şey ortaya çıkmadı. 1960’lı yıllarda üç kişi, kısmi bir başarı sağlayarak “elektro-zayıf kuram” adıyla anılan bir teori geliştirdi. O teoride zayıf etkileşim denen etkileşim ve elektromanyetik etkileşim birlikte kombine edilmiş şekilde yer alıyor. Fakat bu etkileşimlerin dördünü de içine alan bir şey gerçekleştirilemedi. Bir yerde, fizikçilerin hayali gibi bir şey bu.

Işığın parçacık teorisi, dalga teorisi, foton kavramı… Nedir bunlar?

Maxwell’den önceki zamanlarda, Newton Mekaniği’nin veya Newtoncu görüşün etkisinde çok kalınmış. Onun için, ışık denen olayın parçacıklar şeklinde enerjiyi taşıdığını varsayarak ışıkla ilgili olayları, örneğin yansıma, kırılma vb. olayları açıklamaya çalışmışlar. Hemen hemen aynı dönemde, ışığın eter dalgası şeklinde yayıldığı da düşünülmeye başlanmış. Bazı olaylar bakımından bunların biri, bazı olaylar bakımından da diğeri başarılı görünmüş. Einstein tarafından geliştirilmiş bulunan foton teorisi de aslında bir parçacık teorisidir ve ışık ile malzemenin interaksiyonunu açıklamakta oldukça avantajlı olmaktadır. Einstein Nobel ödülünü de foton teorisinden almıştır.

Rölativite yalnız fizikçileri ilgilendiren bir şey değil. Çünkü kavramlar değişti. Zaman kavramı, uzunluk kavramı, enerji kavramı, kütle kavramı değişti. Newton’un mekaniği tamirat geçirdi. Bunlar büyük bir devrimdi.

Özel Rölativite çok daha önemli bir buluş değil miydi, niçin Nobel’i ondan ötürü almadı?

Özel Rölativite’den almamasının başka nedenleri var. Fransızlar özel rölativitenin esaslarını Poincaré’nin geliştirdiğini ve Nobel ödülünün bu nedenle ona verilmesi gerektiğini söyleyerek ödüle başvurmuşlardı. Ama durumu tartışmalı bulan komisyon ödülü Poincaré’ye vermek istemedi. Aynı nedenle, Einstein’a da Özel Rölativite nedeniyle ödül verilmedi.

Özel rölativite Poincaré’ye mâledilebilir mi?

Tümüyle mâledilmesi bence doğru olmaz. Bununla beraber, böyle düşünenler var, geçmiş dönemde de böyleleri olmuş. Bunlardan biri de matematikçi Edmund Whittaker. Benim de çok sempati ve saygı duyduğum bu profesör, teorinin ortaya atılışından yarım yüzyıl sonra yeni baskısını hazırladığı Eter ve Elektriğin Tarihçesi adlı kitabında Özel Rölativite’nin Lorentz ve Poincaré tarafından geliştirildiğini, Einstein’ın rolünün sadece ikinci derece sayılabilecek düzeyde olduğunu yazıyor. Bu konuda oldukça ilginç bir mektuplaşmadan da söz edilir. O günlerde Edinburgh’da bulunan Alman asıllı fizik profesörü Max Born Einstein’a bir mektup yazar ve Whittaker’in görüşünü anlattıktan sonra şöyle der: “Kitap her ne kadar Edinburgh’dan çıkıyor ise de benim onun arkasında olduğumu düşünmeyeceğinize eminim. Ben son üç yıl boyunca Whittaker’ı, uzun zamandan beri benimsemiş ve inanmış olduğu bu eğiliminden vazgeçirmek için çok çalıştım. Fakat hepsi boşa gitti. Bu olaydan dolayı ona çok kızgınım, çünkü o, İngilizce konuşulan ülkelerde bir otorite olarak kabul ediliyor ve çok kimse ona inanıyor.” Konu galiba biraz da uluslararası kıskançlık boyutlarına varıyor. Fransızlar bunun şerefinin Poincaré ile Fransa’ya gelmesini istediler. Poincaré aslında çok yüksek düzeyde bir matematikçi. Onun bu konudaki son makalesi biraz yaşlı zamanlarına rastlıyor ve bir matematik dergisine gönderilmiş bulunuyor. İtalya’da çıkan iyi bir matematik dergisi. O dergiyi sadece matematikçiler alıp okuduğu için, Poincaré’nin son çabaları fizikçilerin gözünden kaçmış oldu. Ama Einstein’ın makalesi fizikçilerin çok iyi tanıdığı ve izlediği bir fizik dergisinde çıktı. Makale mükemmel bir üslûpla yazılmış olduğu için fizik dünyasınca hemen büyük bir heyecanla karşılanıp benimsendi, göklere çıkarıldı.

Bir anlamda Poincaré’nin hakkı yenmiş mi oluyor?

Değil, çünkü konunun içindeki insanlar artık Poincaré’nin ne yaptığını da, Lorentz’in ne yaptığını da biliyor. Einstein sadece Özel Rölativite’siyle de değil, Genel Rölativite’siyle, statistik mekanikteki katkılarıyla, foton teorisiyle ve daha pek çok buluşlarıyla bilim dünyasında baş köşeye oturdu.

Genel olarak matematikçilerle fizikçilerin ilişkisi nasıldır? Çalışmaları içiçe geçmez mi?

Fizik ile matematik hiçbir zaman birbirinden ayrılmış şeyler olmadı. Çağdaş bilimin tarihsel gelişimine baktığımızda görürüz ki, bazen matematik fiziği peşinden sürüklemiş, bazen de fizik problemleri matematikçilere ne yapmaları gerektiğini söylemiştir. Geçen yüzyılın en önemli matematikçilerinden David Hilbert’in meşhur bir sözü vardır: “Fizik fizikçilere zor geliyor.” 1925’te söylenmiş ve klasikleşmiş bir sözdür bu. Fizik 1920’lerden sonra matematiğe öylesine boğuldu ki, yapılan şey matematik midir, yoksa fizik midir, karar vermek zor oldu. Hilbert’in sözü durumu çok güzel, veciz bir şekilde anlatıyor. Hatta bugün “mühendislik mühendislere zor geliyor” demek de mümkün. Mühendislik de çok sofistike bir hale geldi. Çok fazla matematik bilmeden bugün pek çok şeyi ne yapmak mümkün ne de yapılanı anlamak mümkün. Dolayısıyla, matematikçi midir bir insan, fizikçi midir, yapılan matematik midir, fizik midir, belli değil. İkisini birbirinden ayırmak geçmişte de zordu, bugün imkânsız hale geldi.

Özel Rölativite’nin arkasında büyük payı olan matematikçiler kimler?

Özel Rölativite’nin gerisinde çok matematikçi var, ama bunların çoğunun adları sanları ortada yok. Sonradan, teori yerine oturduktan sonra, konular geliştikçe birtakım isimler ortaya çıktı. Mesela dört boyutlu uzaya adı verilen Minkowski bir matematikçidir. Teoriyi değişik dallardaki ilginç problemlere uygulayarak ilginç sonuçlar ortaya çıkaran çok sayıda matematikçi oldu, ama onların isimleri ikinci sırada kaldı.

Einstein’ın bilim dünyasının dışındaki popülaritesi nasıl açıklanabilir? Einstein posterleri, tişörtleri, neredeyse, Marilyn Monroe, Che, Elvis Presley gibi bir figür haline gelmiş durumda…

Getirdiği kavramsal devrimler nedeniyle fizikçi olmayanların da konuya ilgi göstermesi Einstein’ın popülaritesine ne­den oldu, sanırım. Mesela halk Genel Rölativite’deki katkısını bilmez, konuşmaz ama, e=mc²’yi herkes bilir. Zamanın, uzunluğun rölatif büyüklükler olduğu artık halkın diline de düşmüştür. Fizikçi olmayanların ve özellikle filozofların ilgi göstermesi buna neden oldu bence. Çünkü çağdaş felsefe artık Tanrı’yla ya da dinle uğraşmıyor, bilimin ve uygulamalarının mantıksal tutarlılığıyla, etik olup olmamasıyla uğraşıyor. Bu yönde düşünen filozoflar da Einstein’ın popülaritesinin yayılmasına yardımcı oldular. Ayrıca, belki de atom bombasının yarattığı dehşet de bu konuda etken oldu.

Atom bombasının kullanılmasında da Einstein’ın doğrudan katkısı var mı?

Einstein’ın payı belki de atom bombasının gerçekleştirilmesinde değil de, yapılabilir olmasında. Einstein’ın iddiası, eğer çekirdek parçalanırsa, kütle kaybı olacak, onun sonucunda da korkunç bir enerji açığa çıkacaktır. Bu enerji bir şeyi tahrip etmekte kullanılırsa, müthiş bir tahrip gücüdür: Eğer kontrollü olarak kullanılırsa da iyi bir enerji kaynağıdır. Ancak, atomun parçalanarak bomba olarak kullanılması fikri Einstein’dan başkalarında da vardı. Nazi Almanyası’nda da üzerinde çalışılıyordu. Einstein o zamanki Amerikan Cumhurbaşkanı Roosevelt’e bir mektup yazarak “bu enerji gerçekten kullanılabilecek önemli bir enerjidir, Almanlar bunun üzerinde çalışıyor, siz de Amerika’da buna kaynak ayırın, çalışın ve Almanlardan önce gerçekleştirin” diyor. Nazilerden erken davranılsın diye yazıyor. Bir bomba olarak Nazilerin kullanabileceği endişesiyle Amerika’ya tavsiye ediyor.

Express, sayı 45, Ocak 2005

Einstein’in izinde

1879 – 14 Mart, saat 11:30, Almanya’nın Ulm kentinde Hermann ve Pauline Einstein’ın ilk çocukları olarak dünyaya geliyor.

1894 – Aile Münih’teki fabrikalarını kapatmak zorunda kalınca, Milano’ya taşınıyor. Albert eğitimi için Münih’te kalıyor. “Bir manyetik alanda eterin durumunun incelenmesi” adlı denemesini Belçika’daki dayısına gönderiyor.

1895 – Sıkıldığını söyleyerek okulunu terk edip ailesinin yanına gidiyor. Çok iyi matematik ve fizik notlarına rağmen, Zürih Politeknik Enstitüsü’ne giriş sınavını veremiyor.

1896 – İsviçre’de kanton okuluna devam ediyor. “Gelecek projelerim” adında Fransızca bir metin yazıyor. Üç mark karşılığında, Alman vatandaşı olmadığına dair bir belge alıyor. İzleyen beş yıl boyunca vatansız yaşıyor. Okuldaki başarısıyla Zürih Politeknik’e sınavsız kabul ediliyor.

1900 – Enstitü’den başarıyla mezun oluyor, ancak okula asistan olarak kabul edilmiyor. “Annalen der Physik’’e ilk makalesini gönderiyor.

1901 – İsviçre vatandaşı oluyor. Düz tabanlık ve varis nedeniyle askerlik yapamaz olduğu tescil ediliyor.

1902 – Berne’deki Patent Dairesi’nde üçüncü sınıf memur maaşıyla işe başlıyor.

1903 – Mileva Marić’le evleniyor.

1905 – Zürih Üniversitesi, moleküllerin boyutlarıyla ilgili doktora tezini kabul ediyor. Brown hareketleri ile ilgili makalesi yayınlanıyor. 27 Eylül’de, “Annalen der Physik”e Özel Rölativite ile ilgili makalesini gönderiyor; meşhur E=mc² formülü.

1907 – Denklik prensibini buluyor ve bunu gravitasyon ve renk olaylarına genişletiyor.

1908 – Berne Üniversitesi’nde doçentlik yapıyor.

1909 – Patent bürosundan ve Berne’den istifa ediyor. Zürih Üniversitesi’nde yardımcı profesör olarak çalışmaya başlıyor.

1911 – Prag’daki Karl-Ferdinand Üniversitesi’ne profesör olarak atanıyor.

1912 – Zürih Politeknik Enstitüsü’ne profesör olarak atanıyor. Genel Rölativite Teorisi’nin temelleri üzerine Grossmann’la çalışıyor.

1913 – Berlin’de Prusya Bilimler Akademisi’nde araştırmacılık görevini kabul ediyor.

1914 – Einstein’lar ayrılıyor. Mileva iki oğullarıyla birlikte Zürih’e dönüyor.

1915 – Avrupa kültürü ve değerlerini benimseyen herkesi Birleşik Avrupa’da toplanmaya çağıran “Avrupalılara Manifesto” adlı metnin imzacıları arasında yer alıyor. Adının geçtiği ilk politik belge.

1916 – 20 Mart’ta, Genel Rölativite ile ilgili ilk sistematik sunumu yapıyor. Bu sunum ilk kitabı olarak basılırken, en ünlü kitabı “Über die Spezielle und die Allgemeine Relativitatstheorie, Gemeinverstandlich”i tamamlıyor.

1919 – Einstein ve Mileva boşanıyorlar. Bir tam güneş tutulması ışığın sapmasını ölçme fırsatı doğuruyor. Einstein kuzini Elsa’yla evleniyor. Mayıs ayındaki tutulmanın verilerine göre ışığın sapmasının Newton’un değeri ile Einstein’ın değeri arasında olduğu anlaşılıyor. Royal Society ve Royal Astronomical Society ortak bir toplantıyla, gözlemlerin Einstein’ın öngörülerini doğruladığını ilan ediyor. London Times: “Bilimde Devrim / Yeni bir Evren teorisi / Newton’un kavramları tahttan iniyor.” New York Times: “Einstein Teorisinin zaferi”.

1920 – Berlin Üniversitesi’ndeki konuşmasında çıkan arbededen sonra yaptığı açıklamada bunun, “aleni bir antisemit gösteri olmadığını ama, öyle de yorumlanabileceğini” söylüyor.

1921 – ABD’ye ilk ziyareti. Dönüşte Londra’da Newton’un mezarını ziyaret ediyor.

1922 – “Teorik fiziğe katkıları ve özellikle de fotoelektrik etki yasasını bulması nedeniyle” Nobel ödülüne lâyık görülüyor.

1923 – Tel Aviv onursal vatandaşlığı veriliyor. Yeni Rusya’nın Dostları Derneği’ne katılı­yor ve derneğin yürütme kurulu üyeliğine seçiliyor.

1925 – Zorunlu askerlik hizmetine karşı çıkan bir manifestoyu imzalıyor.

1930 – Barış ve özgürlük için silahsızlanma bildirisini imzalıyor.

1932 – Alman savaş karşıtı Carvon Ossietzky’nin mahkûmiyetini protesto ediyor. Princeton’a profesör olarak atanıyor. 10 Aralık’ta, Elsa’yla birlikte ABD’ye gidiyorlar, bir daha Almanya’ya dönmeyecekler.

1933 – 30 Ocak’ta, Naziler iktidara geliyor. Freud ve Einstein birbirlerine, daha sonra “Niçin Savaş” adıyla kitaplaştırılacak mektuplar yazıyorlar.

1936 – Elsa Einstein’ın ölümü.

1939 – Atom enerjisinin askeri alanda kullanımına dikkat çekmek üzere Roosvelt’e bir mektup yazıyor.

1940 – ABD vatandaşlığını alıyor; İsviçre vatandaşlığını da koruyor.

1945 – New York’ta “Savaş kazanıldı, ama barış değil” başlıklı bir konuşma yapıyor.

1946 – Birleşmiş Milletler’e açık mektup yazarak “Dünya hükümeti” kurulması çağrısı yapıyor.

1950 – Vasiyetini hazırlıyor. Bütün elyazmalarını ve mektuplarını Kudüs İbrani Üniversitesi’ne, kemanını torunu Bernhard’a bırakıyor.

1952 – İsrail Cumhurbaşkanlığı teklifini reddediyor.

1955 – Son mektup; Bertrand Russell’a gönderdiği mektupta bütün ülkelerin nükleer silahları reddetmesini talep eden bir metni imzalayacağını bildiriyor. 15 Nisan’da aort anevrizması nedeniyle Princeton hastanesine kaldırılıyor… 18 Nisan, saat 1:15, Einstein hayattan ayrılıyor. Aynı gün öğleden sonra, vücudu Trenton’da yakılıyor; külleri Otto Nathan ve Paul Oppenheim tarafından gizli tutulan bir yere serpiliyor.