Christiaan Huygens

[boxcigar]

(1629 - 1695) Yüzyılımızın seçkin bir düşünürü (A.N. Whitehead), 17.yüzyılı "dâhiler yüzyılı" diye nitelemişti. Kepler, Galileo, Newtongibi hepimizin bildiği bu dâhilerden biri de Christiaan Huygens'tiHuygens biri pratik, diğeri teorik olmak üzere başlıca iki çalışmasıylabilimin öncüleri arasında yer almayı başarmıştır.

Hollanda'da dünyaya gelen Christiaan, daha küçük yaşında, matematik vebilime belirgin bir ilgi duymaktaydı. Aydın kesimde etkili kişiliğiyletanınan babası, devlet adamlığının yanı sıra müzik ve şiirle deuğraşmaktaydı. Entellektüel bir ortamda yetişen Christiaan, üniversiteöğrenimini tamamladıktan kısa bir süre sonra astronomi ve matematikkonularında yayımladığı tezlerle bilim çevrelerinin, bu arada döneminünlü matematikçi-fîlozofu Rene Descartes'ın özel dikkatini çeker.

Huygens bilimsel çalışmalarına astronomide başlar. Teleskop daha yenikullanılmaya başlanmıştı. Genç bilim adamı, geçimini gözlük camıyapmakla sağlayan filozof Spinoza ile işbirliğine girerek daha güçlübir teleskop elde eder.

Gözlemleri arasında Satürn gezegeninin çevresindeki "hale" de vardı.Onun geniş, düz bir halkaya benzettiği bu hale aslında iri tozparçalarının oluşturduğu üç kuşak içermektedir. Optik araçlarüzerindeki çalışmasının izlerini günümüzde kullanılan araçlarıntaşıdığı söylenebilir. Ama onu gününde, asıl üne kavuşturan şey,sarkaçlı saati icat etmesiydi. Gerçi Galileo daha önce zamanıbelirlemede sarkaçtan yararlanılabileceğini ileri sürmüştü. Ancak yoğunçabalara karşın istenilen sonuca ulaşılamamıştı.

Huygens'in 1657'de yaptığı saat oldukça dakikti. Bu icat öncelikledenizcilikteki gereksinim göz önüne alınarak ortaya konmuştu. Ne varki, beklenen sonuç tam gerçekleşmez. Yerçekiminin sarkaç üzerindekietkisi gözden kaçmıştı. Bilindiği gibi belli bir yerde sarkacın hersalınım süresi aynıdır. Ancak saat arzın merkezinden uzaklaştıkça(örneğin, yüksek bir dağ tepesine çıkarıldığında, ya da, ekvatorayaklaştırıldığında) salınım giderek yavaşlar, saat geri kalır.

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

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

Newton çalışmalarını takdir ettiği bu yabancı bilim adamını ülkesindetutmak için girişimlerde bulunur. Ama Huygens'e daha parlak bir öneriXIV. Louis'den gelir. Fransa'nın bilimde üstün bir konuma gelmesinisağlamaya çalışan Kral, Huygens'i bilimsel çalışmalara katılmak üzereParis'e çağırır. Huygens, üstlendiği görevde, Fransa ile Hollandaarasında 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 birolay sayıyordu. Örneğin, Epicurus görüntünün gözden kaynaklananresimlerden oluştuğunu ileri sürmüş, Platon ise gözün ve bakılannesnenin saçtığı ışınların birleşimi olduğunu vurgulamıştı. Daha garipbir açıklamaya göre de, baktığımız nesneyi gözden fırlayan birtakımgörünmez incelikte dokunaçlarla görmekteydik.

17. yüzyıla gelinceye dek ışık konusunda önemli bir gelişmeye tanıkolmamaktayız; üstelik ışık deviniminin anlık bir olay olduğu görüşüyaygındı. Aslında doğal olan da buydu; çünkü, ışığın belli bir hızladevindiği sağduyuya pek yatkın bir düşünce değildi. Gözümüzü açar açmazgörmüyor muyduk?

Işığın belli bir hızla ilerlediği düşüncesini ilk kez Danimarkalıastronom Römer ortaya koyar. 1675'te Jüpiter gezegeninin birinciuydusunu gözlemlemekte olan Römer, uydunun çevresinde döndüğü gezegeninarkasında geçirdiği süreyi saptamak istiyordu. Değişik zamanlardayaptığı ölçmelerin farklı sonuçlar vermesi şaşırtıcıydı. Römer bututarsızlığı açıklamalıydı.

Römer, Dünya ile Jüpiter'in güneş çevresindeki dolanımlarında kimi kezbirbirlerine yaklaştıklarını, kimi kez uzaklaştıklarını biliyordu.Şaşırtıcı bulduğu olayın, iki gezegenin arasındaki mesafe ile bağıntılıolduğunu görür. Aradaki mesafe kısaldıkça uydunun gezegen arkasındageçirdiği sürenin azaldığını, mesafe uzadıkça sürenin arttığınısaptayan Römer, bunu, ışığın belli bir hızla ilerlediği hipoteziyleaçıklar. Işığın aldığı mesafe kısaldığında uydunun erken doğuşukaçınılmazdı. Işığın belli bir hızla devindiği düşüncesi ister istemezbaşka bir soruya yol açmıştı: Işık nasıl devinmektedir? Huygens busoruyu dalga kuramıyla, Newton parçacık kuramıyla yanıtlar.

Huygens ışığın dalga kuramını Fransızca kaleme aldığı Traite de laLumiere (Işık Üzerine inceleme) adlı yapıtında ortaya koyar. Onun bukurama yönelmesinde bir etken ışıkla ses arasında gördüğü benzerlikti.Bir başka etken de bir delikten çıkan ışığın yalnız tam karşısındaulaştığı noktadan değil çevredeki hemen her noktadan görülmesiolayıydı. 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 vagondüşünelim. Şimdi dizinin başındaki vagona lokomotifin hafif bir vuruşyapması nasıl bir sonuç doğurur? Darbeyi dizi boyu ileten vagonlarınyerlerinde kaldığı, yalnızca son vagonun uzaklaştığı görülür.

Nedenini, devinimin "etki - tepki" yasasında dile gelen ilişkidebulabiliriz: Vuruş etkisini bir sonraki vagona ileten her vagon aldığıtepkiyle dizideki yerinde kalır. Bir tepki almayan son vagon ise,aldığı vuruş etkisiyle diziden uzaklaşır. Verdiğimiz bu örnek dalgakuramına 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 ilettiğivuruş etkisiyle devinir, şu farkla ki, ilerleme tek bir yönde değil,esir ortamında tüm yönlerde oluşur. Nasıl ki, demiryolunda ilerleyenşey vagonlar değilse, uzayda da ilerleyen tanecik türünden nesnelerdeğil, devinim dalgasıdır.

Huygens dalga kuramıyla ışığın yansıma, kırılma, kutuplaşma gibidavranışlarını da açıkladığı inancındaydı. Ne var ki, dalga kuramı,Newton'un parçacık kuramının gölgesinde, 19. yüzyıla gelinceye dekgözden uzak kalır.

Newton 1672'de Royal Society'ye sunduğu bildirisinde beyaz bir ışıkışınının cam prizmadan geçtiğinde gökkuşağındaki gibi bir renkspektrumu sergilediğini belirterek, bunun ışığın taneciklerden oluştuğuhipoteziyle açıklanabileceğini vurgulamıştı. Rakibi Robert Hooke'uneleştirisi karşısında daha esnek bir tutum içine giren Newton her nekadar parçacık ve dalga kuramlarının ikisine de yer veren "karma" birkuramdan söz ederse de sonuç değişmez; bilim çevreleri Newton'unbüyüleyici etkisinde parçacık kuramına üstünlük tanır.

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

Young'a göre, dalgaların hızının aynı kalmasını bekleyebilirdik; amatanecikler için aynı şey söylenemezdi. Gene, yansıma ve kırılmanın aynızamanda olması, dalga açısından bakılınca doğaldı; oysa, taneciklerinbir bölümü yansırken, bir bölümünün kırılması açıklamasız kalan birolaydı.

Öte yandan, Newton, ışığın dalga niteliğinde olması halinde doğrusalbir 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 oluşumubeklenebilirdi. Ayrıca, Young'ın "karışım" (interference), onu izleyenFresnel'in "kırınım" (diffraction) denen olgulara getirdikleriaçıklamalar dalga kuramını destekleyici nitelikteydi.

Daha sonra Maxwell'in dalga kuramını daha kullanışlı bulması dadengenin büsbütün parçacık kuramı aleyhine dönmesine yol açar. Ne varki, yüzyılımızın başında durum bir kez daha değişir. Planck'ınkuvantum, Einstein'ın foto-elektrik kavramlarıyla ışığın parçacıkkuramı yeniden ön plana çıkar.

Bugün ulaşılan düzeyde kuramlardan ne birinin ne ötekinin kesinegemenliğinden 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 deolsa bu "barışıklık" aşamasında egemenlik paylaşılmış görünüyor.Huygens dalga kuramının öncüsü olarak bilim gündeminde yerinikorumaktadır.