Max Planck

[boxcigar]

(1858 -1947) Ünlü deneysel fizik bilgini Rutherford, 1923'te İngilizBilimler Akademisi'nde ortalığı bastıran gür sesiyle, "Fiziğinşahlandığı bir çağda yaşıyoruz!" diyordu. Bu şahlanışın öncülerindenbiri Einstein, biri de Planck'tı kuşkusuz. Einstein, görecelikkuramlarıyla klasik mekaniğin temel ilkelerini aşmış; uzay, zaman vegravitasyon kavramlarına yeni boyutlar kazandırmıştır. Planck iseenerji ve radyasyon üzerindeki çalışmalarıyla kuvantum teorisinintemellerini atmıştı.

Max Planck, Almanya'da entelektüel bir aile çevresinde büyür. Babasıhukuk dalında, seçkin bir profesördü. Orta öğrenimini Münich'te MaxMillian Jimnazyumu'nda tamamlayan Max, bilime gönül vermiş biröğretmenin etkisinde fiziğe özel bir ilgiyle bağlanır; bir yandan daailesinin sağladığı olanakla piyano dersleri alır.

Fizik öğrenimi için üniversiteye başvurduğunda, dönemin büyük fizikçisiHermann Helmholtz, "Fizik'te artık yapılacak fazla bir şey kalmamıştır;ilerlemeye açık başka bir bilim dalını seçsen daha iyi olur." demişti.Ama Max, çocukluk hayalinden kopmamaya kararlıydı. Üstelik, üniversiteöğreniminde, Helmholtz ve Kirchhof gibi gerçekten seçkin profesörlerinöğrencisi olmanın kendisi için kaçırılmaz bir fırsat olduğunu biliyordu.

Münich ve Berlin üniversitelerinde öğrenimini sürdüren genç fizikçininhidrojen çözülümüne ilişkin doktora tezi, tüm meslek yaşamındaki tekdeneysel çalışması olarak kalacaktı. Asıl ilgi alanı matematiksel fizikolan Planck, olağanüstü yeteneğiyle kısa sürede meslek çevresinindikkatini çeker; daha otuz yaşında iken Berlin Üniversitesi fizikkürsüsüne atanır.

Planck'ın uzmanlık alanı, "termodinamik teori" diye bilinen ısıbilimiydi. Yanan bir ampule dokunulduğunda hemen algılanacağı gibi ısıile ışık birbirine ilişik olaylardır. Işık radyasyonu üzerindeçalışırken Planck bir sorunla karşılaşır. Klasik fiziğin, "EnerjininEşit-bölünme Teoremi"ne göre kor halindeki bir cisimden salınanradyasyonun, hemen tümüyle, dalga uzunluğu olası en kısa dalgalardanibaret olması gerekiyordu. Bu, küçük bir ısının bile son derece parlakbir ışık vermesi demekti. Öyle ki, vücut ısımızın bizi bir ampul gibiısıtması beklenirdi. Radyasyon enerjisi sürekli bir akış olarakvarsayıldığından, spektrumun kısa dalga (yüksek frekans) kesimininalabildiğine geniş olması, hatta sınırsız uzaması gerekirdi.

Başka bir deyişle dalga uzunluğunun giderek kısalmasıyla enerjininsonsuza doğru artması söz konusuydu. Fizikçiler bu beklentiyi "morötesi katastrof' diye niteliyorlardı. Oysa, deney sonuçları spektrumdaçok değişik bir enerji dağılımı ortaya koymaktaydı. Bir kez deney,hiçbir maddenin, ne denli akkor haline getirilirse getirilsin, sonsuzenerji salacağını kanıtlamıyordu. Sonra çıkan enerjinin büyük birbölümünün orta dalga uzunluktaki kesimde olduğu görülüyordu.

Yerleşik kuram ile deney sonuçları arasındaki tutarsızlık gözdenkaçmayacak kadar açıktı. Sorun deneysel verilere dayalı hesaplamalardabir hatadan kaynaklanmıyor idiyse, yerleşik kuramın yetersizliği sözkonusu olmalıydı.

Planck'ın yetkin örnek olarak aldığı kara-cisim üzerinde yürüttüğükuramsal çalışması 1900'de yayımlanır. Çalışmanın dayandığı temeldüşünce şuydu: Madde her biri kendine özgü titreşim frekansına sahip vebu frekansla radyasyon salan vibratörlerden ibarettir. Gerçi budüşüncenin yürürlükteki kurama ters düşen yanı yoktu: Ne var ki, Planckaynı zamanda vibratörlerin enerjiyi sürekli bir akıntı olarak değil,bir dizi kesik fışkırmalarla saldığı görüşünü de ileri sürmekteydi. Budemekti ki, belli bir frekanstaki bir osilatörün saldığı veya aldığıenerji ancak tam birimler biçimde olabilir; birim kesirleriyle olamazdı.

Planck'ın çözüm arayışında başvurduğu istatistiksel yöntemin de,inceleme konusu ilişkilerin sayılabilir olmasını gerektirmesi,radyasyon enerjisinin bireysel bölümlerden oluştuğu varsayımınıkaçınılmaz kılıyordu.

Önerilen çözüm basitti: Gözlem sonuçlarıyla bağdaşmayan sürekli akışvarsayımından vazgeçmek! Ne var ki, şimdi oldukça açık ve mantıksalgörünen bu çözümün o dönemde hemen benimsenmesi bir yana, aklayakınlığı bile kolayca düşünülemezdi. Doğanın sürekliliği bir hipotezya da sıradan bir varsayım olmanın ötesinde doğruluğu sorgulanmaz birinançtı adeta! Newton mekaniği gibi Maxwell'in elektromanyetik teoriside doğanın sürekliliğini içeriyordu.

Nitekim elektromanyetik teoriyi deneysel olarak doğrulayan Hertz,ışığın dalga teorisine değinerek bu teoriyle fiziğin değişik kollarınınsağlam, tutarlı bir bütünlük kazandığını belirtmekten geri kalmaz.

Yerleşik bir kuramı sorgulamak kolay değildir gerçekten. Hele yeni birkuram oluşturmak, üstün zekâ ve hayâl gücünün de ötesinde yüreklilikister. Doğrusu, Planck'ın, getirdiği çözümle devrimsel bir gelişmeyibaşlattığının farkında olduğu; dahası çözümünün, bağlı olduğu klasikfiziği sarsabileceğini öngördüğü söylenemez. Ama onun yadsınamaz yanı,karşılaştığı soruna gösterdiği olağanüstü duyarlılıktı.

Bir özelliği de özentisiz olmasıydı: Çözümüne deneysel verilerimatematiksel olarak dile getiren masum bir formül gözüyle bakıyordu.Oysa, "kuvantum" dediği bir enerji paketi ile bir dalga frekansıarasındaki ilişkiyi belirleyen denklemi (E = h.f), bilimde yeni birdevrimin temel taşıydı [Denklemde E enerjiyi, f radyasyon frekansını, hise "Planck değişmezi" denen sayıyı ([Bu Linki Görüntüleyebilmeniz İçinÜye Olmanız Gerekiyor] Joule-saniye) göstermektedir]. Buna göre, birenerji kuvantumu, dalga frekansıyla Planck değişmezinin çarpımınaeşittir (ışık hızı gibi doğanın temel değişmezlerinden sayılan h,herhangi bir radyasyon enerji miktarının dalga frekansına orantısınısimgelemektedir).

Planck'ın önerdiği hipotez başlangıçta hiç değilse ışığın dalgateorisine doğrudan bir tehlike oluşturmuyordu, belki. Ama klasikfiziğin önemli bir ilkesi olan doğanın sürekliliği varsayımısarsılmıştı. "Doğa asla sıçramaz" anlamına gelen eski Latince özdeyiş,"Natura non facit saltus" geçerliliğini sürdüremezdi artık!

Kaldı ki, çok geçmeden Einstein'in 1905'te ortaya koyduğu "FotoelektrikEtki" diye bilinen teorisiyle ışık da kuvantum teorisinin kapsamınagirer. Böylece ısı, ışık, elektromanyetizma vb. radyasyon türlerinintümünün kuvanta biçiminde verilip alındığı hipotezi doğrulanmış olur.Bu hipotez daha sonra Bohr, Schrödinger, Heisenberg vb. bilimadamlarının önemli katkılarıyla çağımız fiziğine egemen kuvantummekaniğine dönüşür. Planck, istemeyerek de olsa bu büyük devriminöncüsüydü.

Çağımızın ünlü fizikçisi Max Born, Planck'ın bilimsel kişiliğini kısacaşöyle belirtmişti: "Yaratılıştan tutucu bir kafa yapısına sahipti;"devrimsel" diyebileceğimiz hiçbir eğilim ve özentisi yoktu. Olgularıaşan spekülasyonlardan da hoşlanmazdı. Ne var ki, salt deney verilerineolan saygısı nedeniyle, fiziği temelinden sarsan en devrimci düşünceyiileri sürmekten de kendini alamadı."

Bu erdemli kişi, ne yazık ki, uzun yaşamını trajik bir kararlanoktalamak zorunda bırakılır. Yedi çocuğundan yaşamda kalan tek oğlu1944'te Hitler'e suikast suçlamasıyla yakalananlar arasındaydı. Naziyöneticilerinin yaşlı Planck'a önerileri "basit" olduğu kadarkorkunçtu: "Nazizme inanç ve bağlılık duyurusunu imzala, oğlun idamdankurtulsun!"

Planck, tek umudu olan oğlunun ölümü pahasına, yaşam anlayışına ters düşen duyuruyu imzalamaz!