20/10/2017
English

Neden Fizik?

o Fizik nedir?
o Bilim nedir?
o Temel bilim nedir?
o Fizikçi ne yapar?
o Einstein geldi Newton zail mi oldu?
o Fizik çok karmaşık mıdır?
o Klasik fizik
o Modern fizik
o Fizik bir işe yarar mı?

o Fizik nedir? [çoğumuz lisede fizik okuduk; dolayısıyla ne olduğunu
az buçuk biliyoruz ama bir de siz tanımlayın…]

o Fizik en temel bilimdir.


o
O zaman, oldu olacak; bir de bilim’i tanımlayın bakalım….


o Bilim, etrafımızdaki dünyayı anlamak için gösterilen,
mantık çerçevesinde organize çabadır. Hatta “fizik”
kelimesi, Lâtince “doğa”=”physis” kökünden gelir.

oOrganize derken?….


o Yani her biri bir doğa olayı ile ilgili açıklamalar kümesi
değildir; bir açıklama farklı olayları açıklayabilmeli ve en
onemlisi; bu açıklamalar kendi içinde tutarlı olmalıdır. Örneğin,
ayın doğuş ve batışını dünyanın dönmesi ile açıklıyorsanız,
güneşin doğuş ve batışını Apollo’nun çektiği araba ile açıklayamazsınız.

o Peki, “en temel” demekle neyi kastediyorsunuz? Diğer bilimlerin bir eksiği
mi var?

o Diğer bilimlerin (kimya, biyoloji…) ya da uygulama alanlarının (mühendislik,
tıp…) kanunları, fizik kanunlarına dayanır; ilke olarak fizik kanunlarından
türetilebilir. Örneğin, biyoloji canlıları inceler; canlı dokuları
da proteinlerden yapılmıştır. Proteinler, hormonlar, enzimler büyük
moleküllerdir, yani artık kimya önemli olmaya başlar. Moleküllerin
yapı taşları da atomlardır; onları da fizik inceler. Maddenin en küçük
yapıtaşları fiziğin konusu olduğundan, bu yapıtaşlarının özelliklerini
biliyorsanız, maddeden oluşmuş herşeyin her davranışını ilke olarak
hesaplayabilirsiniz.

oFizik öğrenelim, başka birşey öğrenmeye lüzum yok o zaman…

o Öyle değil. Bir başka analoji yapalım: Doğa dev bir satranç
oyununa benzer… Bir satranç oyununu bir süre seyrederek, satranç
kurallarını öğrenebilirsiniz: Fil çapraz gider, kale düz,
v.s. Belki bilirsiniz, satrancin kurallarını bir kitaptan öğrenmek onbeş
dakikalık bir iştir. Ancak, kuralları bilmek, oyunun karmaşıklığını anlamanızı
sağlamaz.İtalyan açılışını, Sicilya savunmasını anlamak tecrübe
ister. Fizikçi, işte kural kitabını yazana benzer, mühendis ise
satranç ustasına.

[Yalnızca fizik kurallarıyla herşeyi bilmeye çalışmak da, bilmemkaç
hamle sonrasını hesaplamaya çalışan satranç bilgisayarlarına
benzer. O yüzden bir önceki soruda “ilke olarak” ifadesini kullandık.
Sonuç olarak satrançta da teorik olarak bir oyunun mümkün
olan tüm hamleleri hesaplanabilir, ama pratikte yapılamıyor.]

oFizikçi ne yapar?

o Fizikçi, maddenin temel özelliklerini inceler. Bunun için,
maddenin temel yapıtaşlarını arar, ve bunların etkileşimlerini
araştırır.

o Nasıl?

o Gözlemler ve deneyler (kontrollü gözlemler) yapar, bunlara
göre Matematik dilini kullanarak teoriler oluşturur [Aslında günümüzde
bilimsel bilgi çok arttığı için deneyleri yapanlar ile teorileri
oluşturanlar genellikle farklı fizikçilerdir]…

o Varsayımlar, tahminler mi yani?

o Hayır. Biz fizikte “teori” ifadesiyle, doğanın bir kısmını açıklama
iddiasındaki, kendi içinde tutarlı bir fikir yapısını kastederiz ve
bu yapı, çok genellikle, matematiksel olarak ifade edilir.

o İddianın geçerli olup olmadığını nereden bileceğiz?

o Bu teoriler test edilir. Yani akla gelen her bağlamda yapılan deneylerle
teorilerin öngörülerinin gerçekleşip gerçekleşmediği
sınanır ve bir teori yeterince çok testi başarıyla geçerse,
“kabul edilmiş teori” ya da “kanun” mertebesine yükseltilir.

o Doğanın hangi kısmı [Bkz. iki önceki cevap]?

o Teorilerin test sürecinin önemli bir bileşeni de, o teorinin
sınırlarını belirlemektir. Örneğin Newton’un mekanik teorisi, yüksek
hızlarda (ışık hızına yaklaşınca) geçerli değildir.

o Ne geçerlidir?

o Einstein’ın Özel Görecelik teorisi.

o Newton hatalıymış o zaman.

o Hayır. Sınırlarını bilip, aşmadığınız sürece, Newton’un mekanik teorisi
son derece başarılı ve faydalıdır; Einstein’ın Özel Görecelik teorisinin
geçerlilik alanının daha geniş olması, Newton’un mekanik teorisinin
yanlış olduğu anlamına gelmez; nasıl arazi araçlarının varlığı otomobilleri
değersiz kılmazsa. Ayrıca daha az kapsamlı teoriler, çoğu zaman daha
basittir, daha kolay hesaplar yapılıp sonuçlar çıkarılır [Benzetmemizde,
arazi araçları, otomobillerin gidebildiği her yere gidebilirler, fazlasını
da yaparlar ama, yapıları daha karmaşıktır, dolayısıyla daha pahalıdır, zor
kullanılırlar ve daha fazla yakıt yakarlar].

o Öğrenilmesi gereken çok teori var mı?

o Hayır. Fiziğin, belki de en iyi yaptığı şey, özetlemektir. çok
karmaşık bir oyun olan satrancın kurallarının 8-10 satırda yazılabilecek
kadar basit olması gibi, fizik kanunları da çok öz ifadelerdir.
Örneğin, aşağıda 1900 yılına kadar, yani yaklaşık 22 yüzyılda edinilmiş
fizik bilgilerinin –ki bunlara “klasik fizik” denir– özetini görüyorsunuz
[çoğunu tanımayacaksınız; çünkü türevler cinsinden
ifade edilmişlerdir]:

o Biz bunları ne kadar zamanda öğreniyoruz?

o üç dönemde. Yalnız Fizik öğrencileri değil, tüm
Fen ve Mühendislik öğrencileri bunları öğreniyor.

oHızlı değil mi? 22 asırlık bilgiyi nasıl üç döneme sığdıracağız?

o O bilgiyi yaratanlar, balta girmemiş bir bilinmezlik ormanında satırlarla
yol açarak ilerliyorlardı. Günümüzde, onların açtığı
patikalar artık otobana dönüşmüş durumda, o yüzden aynı
yerlerden siz çok daha hızlı geçeceksiniz. Tabii ki, bugünkü
bilgi sınırlarına geldiğinizde (yani doktora yaparken) ilerleme hızınız azalacak.
Ama o sınırda da eskilerden hızlı gidiyoruz, çünkü donanımımız
daha iyi.


o1900’den sonra neler keşfedildi?

o 1900’den başlayarak fizikte iki önemli devrim oldu: Einstein, 1905’te
Özel Relativite’yi, 1905-1915 arası Genel Relativite’yi geliştirerek
uzay-zaman kavramlarını kökünden değiştirdi. 1900-1930 arasında
Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg ve diğerleri kuantum kavramı ile ölçülebilirlik
ve hesaplanabilirlik konularında fiziğin çerçevesini yeniden
kurdular. Bu yüzden, 1900 öncesi fiziğe “Klasik Fizik”, relativite
ve kuantum tabanlı fiziğe “Modern Fizik” diyoruz.

o Günümüz fiziğinin çalışma alanları neler?

o Astrofizik, yoğun madde fiziği, çekirdek fiziği, atom fiziği, parçacık
fiziği, matematiksel fizik, v.b.

o Fizikte son zamanlarda ne gelişmeler oldu?

o Maddenin temel yapıtaşlarından olması beklenen top kuark deneysel olarak
keşfedildi; evrenin, çoğunlukla “karanlık madde ve enerji”den oluştuğu
saptandı; kara deliklerin varlığı büyük ölçüde
kanıtlandı; v.b.

o Bunlar ne işe yarayacak? Fiziğin gerçek hayata bir faydası var mı?


o Vaktiyle, elektromanyetizma’nın temeli olan deneylerinden birini görünce
“çok ilginç, ama bu ne işe yarar ki?” diye soran bir leydi’ye
Faraday’ın “Söyler misiniz leydim, yeni doğmuş bir bebek ne işe yarar?”
diye cevap verdiği rivayet edilir.
Mühendislik ve tıp, bilimin uygulamalarıdır. Bir bilim ilkesinden, doğrudan
günlük hayatta fayda üretmek bu uğraş alanlarının işidir,
bilimin değil. Ama örneğin, günümüz teknolojisinin, MR
cihazları, lazerler, nükleer enerji, transistörler, dolayısıyla
elektronik cihazlar gibi birçok ürunü, 1900-1930 arası anlaşılan
kuantum fiziğine dayanır. Bu yazıyı okumak için kullandığınız WWW
standardı ve fikri bile bir fizikçi tarafından (fizikçiler
arası bilgi paylaşımını kolaylaştırmak için) icat edilmiştir.

Gelecekte ise süperiletkenliğin yaygın uygulamaları (tekerleksiz çok
hızlı trenler, v.s), kuantum bilgi işleme ve iletimi hayatımızı tamamen değiştirmeye
aday. Ancak asıl ilginç değişiklikler, şu anda öngöremediklerimiz
olacaktır.

Ve son olarak, bilimin, çoğu zaman göz ardı edilen bir toplumsal
fonksiyonu: Bilinmeyenin sınırlarını geri iterek, insanda doğanın anlaşılabilirliği
izlenimini pekiştirmek. Bir mağara insanının, belki de güneşin yarın
doğacağından emin olamayabileceğini; bir ortaçağ gemicisinin, okyanusta
fazla uzağa giderse tepsinin kenarından aşağı düşeceğinden, ya da alev
püskürten canavarlarla karşılaşacağından korktuğunu düşünün.
Halbuki günümüzde bir insan diyebilir ki: “Kara deliklerin
olay ufkundan içeride ne olduğunu ben bilmiyorum, ama bilenler, araştıranlar
ver; ve benim de yeterince vaktim olsa ve bilen biri bana anlatmak için
yeterince çaba gösterse, ben de anlayabilirim”. Bizce bu da önemli
bir katkı.