Robert Millikan meşhur yağ damlacıkları deneyi ile elektronun yükünü ilk defa ölçen Amerikan bilim adamı. Millikan'dan önce elektronun varlığı, negatif yüklü olduğu ve kütle/yük oranının sayısal değeri 19. yy'da yapılan deneysel çalışmalar neticesinde biliniyordu. Çok zahmetli çalışmaları sonucunda vardığı bu tayinle Millikan 1923 yılında Nobel fizik ödülüne layık görüldü. Millikan'ın 1943 yılında Caltech'te verdiği optik dersinin notlarına enstrumental analiz dersim için göz gezdirdiğimde antik çağın filozoflarından Batlamyus'un kırınım olayına dair teorik ve deneysel çalışmalarından da bahsettiğini gördüm.
Bilindiği üzere kırınım (İngilizcesi refraction), ışınların (ya da dalgaların) bir ortamdan başka bir ortama geçtiğinde yayılma doğrultusundaki değişmeye deniliyor. Sayısız farklı alanda kullanılıyor ya da karşımıza çıkıyor kırınım hadisesi. Gözlük, teleskop, mikroskop, kamera yapımı için mercek tasarımında, optik spektroskopide ise prizma tasarımında kırınımdan faydalanıyoruz. Bir bardak suyun dibine tepeden baktığımızda, bardağın dibini daha yakından görmemiz ya da suyun altından gökyüzüne bakan bir dalgıcın tepe açısı 96° olan bir koni ile gökyüzünü görmesi hep kırınım hadisesinin günlük hayatta karşılaştığımız sonuçlarıdır. Günümüzde kırınım hem aksiyomatik seviyede Fermat'nın minimum zaman prensibinden yola çıkarak geometrik optik çerçevesinde Snell Kanunu ile hem de elektromanyetik teori kanalıyla dalga fiziği çerçevesinde anlaşılmıştır.
Antik Yunanlılar da her gün gözlediğimiz kırınım kanununu geometrik bir dil kullanarak izah etmeye çalışmışlar. Düz bir arayüze dikme çekelim ve gelen ışının bu dikmeyle yaptığı açıya $\theta_{i}$ (angle of incidence) ve kırıldıktan sonra yaptığı açıya da $\theta_{r}$ (angle of refraction) diyelim. Millikan'ın optik ders notlarında Batlamyus'un (Ptolemy) kırınım kanunu $\theta_{i}/\theta_{r} = {\rm sabit}$ biçiminde verdiğini görüyoruz. Millikan da bu bilgiyi 1885 yılında yayınlanmış bir kitaptan almış. Evet, Batlamyus'un hipotezi hatalı. Snell Kanunu $\sin(\theta_{i})/\sin(\theta_{r}) = {\rm sabit}$ olması gerektiğini söylüyor. İşin ilginç tarafı Batlamyus kendi hipotezini deneysel verilerle desteklemeye çalışmış ve deneysel ölçümleri günümüze kadar ulaşmıştır. Aşağıdaki tabloda su hava arayüzü için Batlamyus'un ölçümleri ve kendi hipotezini sınaması yer alıyor.
| geliş açısı $\theta_{i}$ | kırınım açısı $\theta_{r}$ | $\theta_{i}/\theta_{r}$ |
| 0° | 0° | |
| 10° | 8° | 1,3 |
| 20° | 15,5° | 1,3 |
| 30° | 22,5° | 1,3 |
| 40° | 29° | 1,4 |
| 50° | 35° | 1,4 |
| 60° | 40,5° | 1,5 |
| 70° | 45,5° | 1,5 |
| 80° | 50° | 1,6 |
Günümüzde çalışan bir bilim adamı olsa böyle bir durumda ya teorisini toptan terk eder ya da düzeltmeye çalışır. Örneğin Einstein, Hubble'ın ölçümlerinden sonra kozmolojik sabit
teorisini terk etmiştir. Yine Einstein'e atfedilen Teorilerimi desteklemek için yüzlerce makale yazabilirim, bir deney hepsini çürütmeye yeter.
vecizesi bilimsel yöntemin nihai hakemini belirtir. Batlamyus'un ne yaptığını bilmiyorum ama Antik Yunan filozofları deneysel sonuçlar ve teorik beklentiler çeliştiğinde teoriyi esas almak gibi akılcı
bir tavır koymuşlardır. Örneğin Eflatun gök cisimlerinin yörüngesinin çember olması gerektiğini iddia etmiş ve bu yörüngeler çember çıkmayınca İdealar dünyasında yaşamadığımız için böyle oldu.
diyerek suçu tabiatın idealardan uzak olmasına yıkmıştır. Hiç birisi element olmayan Aristo'nun 4+1 elementi de (toprak, su, ateş, hava ve esir) kimya tarihinde en iyi bilinen yanılgılardan, akılla düşülen yanılgılardan, birisidir. Halbuki Aristo'nun devrinde yedi metal/element biliniyordu: bakır, kalay, gümüş, altın, demir, kurşun ve civa. O kadar ki bu metallerle bronz ve demir çağları yaşanmıştı Aristo'dan önce. Ama Aristo gözünün önünde kimyasal element tanımına daha uygun bu malzemelere sırtını döndü ve aklınca
bazı çıkarsamalarda bulundu.
Bilimsel yöntemin özeti, yüzlerce tarihsel tecrübeden ve fiyaskodan sonra, şudur: Deney mi, teori mi? Deney. Tecrübe mi, akıl mı? Tecrübe.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder