Albert Einstein -5
Albert Einstein 1879 Alman teorik fizikçidir. Modern fiziğin en önemli konularından biri olan genel görelilik teorisini oluşturdu. Einstein bilimsel araştırmalarıyla çok popüler olduysa da bilim felsefesine yaptığı katkılarla da bilinmektedir. Kütle-enerji denklemi olan E = mc2 dünyanın en meşhur denklemlerinden biridir. Einstein 1921’de fizik alanında teorik fiziğe katkılarından dolayı nobel ödülüne layık görülmüştür. Özellikle kuantum teorisinin gelişiminde büyük bir adım olan fotoelektrik etkisinin keşfedilmesi Einstein’i bilim tarihinde ayrı bir yere koymaktadır.
Albert Einstein 14 Mart 1879’da Almanya’nın Ulm kentinde doğdu, 18 Nisan 1955’te ABD’nin New Jersey Evaleti’nin Princeton kentinde öldü. Babası Hermann Einstein Münih’te küçük bir elektrokimya atölyesi işletiyordu. Aynı kentteki bir katolik okulunun tek Yahudi öğrencisi olarak ilköğrenimini bitiren Einstein Luitpold Gymnasium’una yazıldı. Ancak, ailesi parasal sorunlar nedeniyle Milano’ya göç etmeye karar verince, öğrenimi yarım kaldı. Bir yıl sonra yükseköğrenim için Zürich’teki Eidgenössische Technische Hochschule’ye (ETH.) başvurdu. Lise diploması olmadığından giriş sınavlarına katıldı, ama matematik dışındaki konularda geçerli notu alamadı. Bunun üzerine, Aarau’daki bir lisede bir yıl okuyarak diplomasını alıp 1896’da ETH’nin fizik ve matematik öğretmeni yetiştiren bölümüne yazıldı. 1900’de bitirdiği bu okulda asistan olarak kalmayı istediyse de, başvurusu geri çevrildiğinden bir süre özel öğretmenlik gibi geçici işler yaptı.
Bir Süre Memur Olarak Çalıştı
İsviçre yurttaşı olduktan sonra 1902’de Bern’deki patent ofisine “üçüncü sınıf teknik uzman” olarak girdi. 1903’te Mileva Maric ile yaptığı evliliğinden iki oğlu oldu. 1909’a değin patent ofisindeki görevini sürdüren Einstein, çığır açıcı nitelikteki ilk makalelerini 1905’te yayımladı. Molekül boyutlarının hesaplanmasına yönelik bir çalışmasını Bern Üniversitesi’ne sunarak 1908’de “Privatdozent” olma hakkını aldı. Üniversite öğretim üyeliği için bir yıl ders vermek zorunluluğu olduğundan, patent ofisindeki görevinin yanı sıra bir yıl süreyle Bern Üniversitesi’nde ders verdi.
1909’da Cenevre Üniversitesi’nin onur doktorasıyla ödüllendirilen, aynı yıl Zürich Üniversitesi’nin kuramsal fizik kürsüsünde öğretim üyeliğine getirilen Albert Einstein, 1911’de kuramsal fizik profesörü ve kürsü başkanı olarak Prag’daki Alman Üniversitesi’ne geçti. 1912’de aynı unvan ve görevle ETH’ye döndü. İki yıl sonra, Max Planck ve Walter Nernst’in ısrarlarıyla bu görevden avrılarak, Berlin’deki Kaiser Wilhelm Enstitüsü’nde fizik bölümünün yöneticiliğini ve Prusya Bilimler Akademisi’nde profesörlük görevini üstlendi. O yıl başlayan 1. Dünya Savaşı sırasında, Almanya’daki savaş yanlısı gösterilere karşı çıktı; Romain Rolland’ın barış çağrısına ve eylemlerine içtenlikle katıldı. 1971’de ilk karısından ayrılarak Elsa adlı bir akrabasıyla evlendi.
Albert Einstein’ın Yahudi Oluşu Göze Batmaya Başladı
1915’te açıkladığı genel görelilik kuramında, bilim dünyası dışında da büyük bir ilginin odağı olan Albert Einstein, önceleri en milliyetçi Almanlar’ın bile saygısını kazanmışken, savaştan sonra Yahudi oluşu göze batmaya başladı. Özellikle fizikçi Lenard’ın çabalarıyla, Yahudi bilimi” olarak nitelendirilen görelilik kuramlarına karşı gelişen tepki ve eleştiriler, Eddington’ın bu kuramları destekleyen sonuçlarına karşın, Nobel Ödülü komitesini bile etkiledi. Nitekim 1921 Nobel Fizik Ödülü’nün Einstein’a verilmesinde, bilim çevrelerinde görelilik kuramından çok daha fazla tepki gören fotoelektrik kuramı gerekçe olarak gösterilirken, görelilik kuramları “matematiksel fiziğe katkıları” sözlerinin ardında gizlenmişti.
1. Dünya Savaşı’ndan sonra Milletler Cenıiyeti’nde görev alan Albert Einstein, barışı korumada ciddi bir etkinliği olamayacağına inandığı bu kurumdan ayrılmasına karşın, umut verici gördüğü her türlü barış çabasının candan destekleyicisi oldu. Berlin’deki görevi sırasında zaman zaman çeşitli akademik geziler yaptı, ABD’ye ve Japonya’ya gitti. Bu arada, düzenli aralıklarla Hollanda’nın Leiden Üniversitesi’nde konferanslar veriyordu. 1930’da ABD’deki California Institute of Technology’de konuk profesör olarak bir ders yılı geçirdi. Bu kuruluştan her yıl altı ay ders verme önerisi alıp 1932’de yeniden ABD’ye giden Einstein, birkaç ay sonra Hitler’in iktidara gelmesi üzerine Almanya’ya dönmemeye karar verdi. Aynı yıl Princeton Üniversitesi’nde yeni kurulan Institute of Advanced Studies’de görev alarak ölünceye değin çalışmalarını bu kurumda sürdürdü ve 1940’ta ABD uyruğuna geçti.
Albert Einstein’a İsrail Cumhurbaşkanlığı Teklif Ediliyor
1938’de Almanya’ da Otto Hahn tarafından keşfedilen uranyum bölünmesini (fisyon) ve bunun silah yapımına yansıyabilecek sonuçlarını öğrenen Albert Einstein ertesi yıl fizikçi Szilard, Wigner ve Teller’ın ısrarlarıyla ABD başkanı Roosevelt’e bir mektup yazarak yeni bir dünya savaşını engelleyebilmek için atom bombasının Almanya’dan önce ABD’de yapılması gerektiğini bildirdi. Almanya’nın yenilgisinden sonra, ABD’nin atom bombası kullanmaması için bu kez yalnız Szilard’ın uyarısıyla 1948’te yazdığı mektup ise, o sıralar ölen Roosevelt’in masasında açılmamış olarak bulundu.
Einstein, gerek ilk mektubu, gerek E=mc2 bağıntısı nedeniyle “atom bombasının babası” diye anılarak sert eleştirilere hedef olduysa da, ne uranyumun bölünmesinde onun formülünden yola çıkılmış, ne de kendisi doğrudan bombanın yapımı çalışmalarına katılmıştı. Savaştan sonra da, Bertrand Russell’ın yanında yer alarak nükleer enerjinin askeri amaçlarla kullanımını engellemek ve barışı korumak için yoğun bir çaba harcadı. 1920’lerde Haim Weizmann ile birlikte ABD’yi dolaşarak İsrail’in kuruluşunu desteklemiş olan Albert Einstein, 1952’de Weizmann’ın ölümü üzerine kendisine önerilen İsrail cumhurbaşkanlığını kabul etmedi. Einstein’ın anısına, ölümünden bir süre sonra keşfedilen yeni bir elemente onun adı verildi.
Brown Hareketi
Einstein’ın bilimsel çalışmaları, ısıl (termik) olayların atom düzeyindeki özellikleri, kuantum fiziği, özel ve genel görelilik kuramları olmak üzere dört ana grupta toplanabilir. İlk üç konuya ilişkin çalışmalarını 1905’te Annalen der Physik dergisinde yayımlamış, genel görelilik kuramını ise 1915’te açıklamıştır. Albert Einstein ısıl olaylara ilişkin ilk çalışmalarında, Boltzmann ve Maxwell’in temellerini attığı istatistik mekaniğin fiziksel sonuçlarını araştırıyordu. Bu kuramcıların yararlandığı “olasılık” kavramının fiziksel anlamını yorumlamış ve Gibbs’in 1902 ‘deki çalışmasından habersiz olarak, onunla aynı sonuçlara varmıştı.
Albert Einstein 1908’te yayımladığı “Die von der molekularkinetischen Theorie der Warmc gefordete Bewegung von in ruhen den Flüssigkciten mspendiertcn Teilchen” makalesinde önemli sonuçlara ulaştı. Makalenin Türkçe başlığı “Durağan Bir Sıvı İçindeki Asıltı Taneciklerinin Isının Moleküler Kinetik Kuramı Çerçevesindeki Hareketleri Üstüne”dir. Bu makalesinde, maddenin genel ve gözlenebilir özelliklerinden yararlanarak moleküllerin büyüklüğünü ve sayılarını belirlemenin yollarını gösterdi.
1827’de botanik bilgini Robert Brown, mikroskop altında incelediği sıvılarda çiçek tozlarının gelişigüzel hareketler yaptığını gözlemlemişti. Ancak, “Brown hareketi” diye adlandırılan ve asıltı halindeki tüm küçük tanecikler için geçerli olduğu anlaşılan bu olgunun nedeni açıklanamamıştır. Einstein bu olguyu, sıvı moleküllerinin taneciklere her yönden gelişigüzel çarpmalarının sonucu olarak yorumladı. Bu yorum istatistik mekaniğin sonuçlarıyla birleştirilip taneciklerin hızı, ortalama hareketi ve boyutları ölçüldüğünde, sıvı moleküllerinin sayısal yoğunluğunu ve boyutlarını saptamak olanaklıydı. Jean Perrin, Albert Einstein’ın bu kuramsal çalışmasının ışığında 1908-1910 arasında gerçekleştirdiği deneylerle, atomun boyutları konusunda ilk güvenilir ölçümleri yaptı. Böylece Dalton’un atom kuramından yaklaşık bir yüzyıl sonra, Wilhelm Ostwald gibi en tutucu karşıtları bile maddenin atom yapısını benimsediler.
İlk Önemli Çalışması Fotoelektrik Olayı Üzerine
Einstein’ın kuantum fiziği alanındaki ilk önemli çalışması, fotoelektrik olayını incelediği çalışmadı. Bu makale 1908’de “Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes bettreffenden heuristischen Gesichtspunkt” ismiyle yayınlandı. Türkçesi: “Işığın Oluşumu ve Dönüşümü Üzerine Bir Görüş”. 19. yüzyıl sonlarında Hertz’in açıkladığı ve Lenard’ın genel özelliklerini tanımladığı fotoelektrik olayında, metaller üstüne düşen ışık iyonlaşmaya yol açarak bir elektrik akımı oluşturur. Ancak bu olayın gerçekleşmesi ışığın şiddetine değil frekansına bağlıdır. Frekansı belli bir değeri aşmadıkça en kuvvetli ışıkta bile böyle bir olay gözlenmiyordu. Ancak frekansı bu sınırın üstünde olan en zayıf ışık elektrik akımı doğurabilir. Albert Einstein, bir bilmece niteliğindeki bu olayı açıklamak için, Planck’ın ortaya attığı “ışık kuantumu” kavramından yola çıktı. Planck 1900’de kendisinden önce Wien ve Raylcigh gibi kuramcıların uğraştığı “ışıksız” ya da “kara cisim” ışımasını açıkladı. Enerjinin süreksiz olduğu varsayımını ortaya atmıştır. Atomlar arası enerji alışverişinin h. f değerindeki (h, Planck sabiti, f, frekans) kuantumlar biçiminde gerçekleştiğini öne sürmüştü.
Hem Dalga Hem Parçacık Olarak Işık
Albert Einstein ışığın dalga ve parçacık özelliğindeki ikili yapısını vurguluyordu. Bu kesintili ya da “paketler” halindeki enerji alışverişinin ışığın maddeyle etkileştiğini her durumda geçerli olduğunu savundu. Fotoelektrik olayında bu enerji paketlerinin ortaya çıkışı gelen ışığın frekansına bağlıdır. Metal elektronlarının serbest kalarak iyonlaşabilmesi için ışık enerjisini bir defada almaları gerekiyordu. Atoma bir mermi gibi çarparak elektronunu koparan, sonradan Lewis’in “foton” diye adlandırdığı bu ışık enerjisi kuantumlarıydı. Gelen kuantumun enerjisi, yani ışığın frekansı elektronun bağını koparmaya yeterli değilse, elektron bu durumdan etkilenmeyecek, yeterliyse serbest kalacaktı. Eğer enerji gerekenden fazlaysa, maddeden kopan elektron bunu kinetik enerji olarak kullanıp belli bir hız kazanacaktı. Bu açıklamaya göre, gelen ışığın frekansı arttıkça çıkan elektronların hızı artıyordu.
Işığın frekansı elektronların hızını belirlerken, şiddeti de kuantum miktarını etkiliyordu. Başka bir deyişle, ışığın şiddeti arttıkça metalin üzerine düşen kuantumların sayısı çoğalacak. Böylece daha çok sayıda elektronu metalden kopararak daha yüksek bir akıma yol açacaktı. Kendi kuantum kuramını bile fiziğin klasik yapısı içine oturtamayan Planck bu açıklamaya karşı çıktı. Ancak 1918’de Robert Millikan’ın yaptığı ölçümler, elektron hızlarının frekansa ve metalin türüne göre değiştiğini gösterdi. Yani bu sonuçlar da Einstein’ın kuramına tam uygunluk gösterdiğini kuşkuya yer bırakmayacak biçimde ortaya koyuyordu.
Hazırlayan: Çağlayan Taybaş
