Bilimin sıfırdan şimdiki haline nasıl geldiği, binlerce yıl önce yaşamış insanların şu anki bilimsel gelişmelerde nasıl bir etkiye sahip olduğu sürekli kafamı kurcalayan bir soru olmuştur. Hem bu konuda okuma, araştırma yapmak hem de öğrendiğim şeylerin başka zihinlerde de aynı soru işaretlerini oluşturması ve gidermesini sağlamak için bir yazı dizisi oluşturmaya karar verdim. Bilime bir hobi, bir uğraş gözüyle bakmayan kişilerin bile şu an hayatımızın birçok alanında kullanımımızda bulunan teknolojinin nasıl bir bilimsel altyapı dâhilinde geliştiğini merak etmesi gerektiğini düşünüyorum. Ben de sizlere bu yazı dizisi ile bu bakış açısını kazandırmayı amaçlıyorum. Başlangıç olarak Antik Çağ’da hüküm sürmüş bir tartışmanın nasıl Newton Hareket Yasalarına önayak olduğunu inceleyeceğim. Umarım ki anlatımımdan ve verdiğim bilgilerden bağımsız olarak sizde de bilim ve bilim tarihi hakkında ufak bir merak kıvılcımı oluşturabilirim.

  Aristoteles’in hareket ve evren hakkındaki düşünceleri ile başlamak istiyorum. Aristoteles’e göre evrende her elementin doğal bir yeri vardır. Bu yerden ayrıldığı zaman ait olduğu yere dönüş ihtiyacı duyar. Buhar halinde havaya yükselen su, yağmur olup tekrar toprağa düşer. Toprak altına inmiş olan su kaynak halinde toprak üstüne çıkma yolu arar. Böylece su hem ağır hem hafif özellik gösterir. Çünkü ağır olmak düşme hafif olma yükselme eğilimi göstermek anlamına gelir. Ateş daima hafif, toprak daima ağırdır. Hava da su gibi ağır ve hafif davranabilir. Bir taş parçasının yere düşme eğilimi doğal hareketin bir örneği olarak gösterilebilir. Bu hareket daima iki nokta arasındaki en kısa doğrusal mesafeyi izler.

  Ona göre bir cisim hangi elementi daha çok içeriyorsa o element doğal yerine daha hızlı hareket eder. Bu nedenle Aristoteles ağır cisimlerin hafif cisimlerden daha hızlı düştüğünü iddia etmiştir. Bunu söylerken elbette hava direncinin farkında idi ve daha yoğun bir ortamda, örneğin suda, düşme hızının daha az olacağını da düşünmüştü. Bu düşünceye ek olarak ortam inceldikçe hızın artacağını ve tam boşlukta hızın sonsuza ulaşacağını söylemişti. Doğada sonsuz bir büyüklük saçma olacağından doğanın boşluk içermesi fikrini reddediyordu.

  Aristoteles gezegenlere ise tanrısal bir bakış açısı ile yaklaşmış ve onlara “kusursuz” olarak nitelendirdiği çembersel yörüngeleri layık görmüştü. Ona göre evrenin merkezinde Dünya bulunurdu ve gezegenler gökyüzünde yön değiştirerek dolanırlardı. Çünkü sonsuza dek dönmeleri için çembersel yörüngelere yerleştirilmişlerdi. Gökteki ve yerdeki hareketin farklı yasalara göre gerçekleştiğini düşünürdü. Aristoteles, “Dünya dünyevi tözden oluşmuştur, bu tözün doğası çember üzerinde dönmek değil, merkeze yönelmektir.” diyerek Dünya’nın evrenin merkezinde olduğu önerisini açıklamıştı. Bu açıklamasından sonra Kopernik’in Dünya yerine Güneş’in merkezde olması ve Dünya’nın gezegenlerden biri gibi ele alınması fikri rahatsızlık verici bir önerme olarak görülmüştü. Eğer Dünya bir gezegense üzerindeki her şeyle beraber hareket halinde olmalıydı. Bu durum Aristoteles’in evren ve hareket görüşlerine aykırıydı. Ve bizim deneyimlerimizle de çelişkiliydi: eğer böyle bir hareket varsa biz neden hissetmiyorduk?

  Bu bulmacanın çözümü bilim içindeki en kapsamlı “crossover” olarak gösterilebilir: hareketin ve hareketsizliğin birleştirilmesi. Bu ilke Galileo tarafından önerilmiş ve Newton’ın ‘eylemsizlik yasası’ olarak da bilinen ilk yasasında tanımlanmıştır: hareketsiz olan ya da durağan (sabit bir hız ile) hareket eden bir cisim bu durumunu kuvvetler tarafından engellenene kadar sürdürür. 

  Hareket ve hareketsizliğin birliğini anlamak için bir cismin hareket edip etmediğinin mutlak bir anlamı olmadığını kavramak gerekir. Hareket yalnızca bir gözlemciye göre tanımlanır. Asıl problem ise bahsettiğimiz gözlemcinin kendi hareketinin farkında olup olamayacağıdır. Aristoteles’e göre bunu kesinlikle anlayabilir (‘Dünya dönmüyor’ iddiası ile uyumlu bir çıkarım). Newton ve Galileo ise olumsuz görüşte birleştiler. Eylemsizlik ilkesinin de vurguladığı üzere eğer Dünya hareket halindeyse ve biz bunu hissedemiyorsak o zaman sabit hızla hareket eden gözlemciler hareketlerinin farkında olmamalılar. Galileo ve Newton, hareket ve hareketsizliğin kolayca ayrıştırabileceğini savunan diğer düşünürlere karşı bir zafer kazanmıştı. Eylemsizlik, hareket ve hareketsizliği birleştirmişti.

  Çeşitli birleştirme önerileri bilimin gelişmesi için önemli ancak kimi zaman tehlikeli olabilecek fikirler içerebilir. İtalyan filozof Bruno’nun “Yıldızlar birer güneştir, yıldızlar Güneş’e oranla çok daha sönüktür, o zaman çok uzakta olmaları gerekir. Bu durumda ise evrenin düşünüldüğünden çok daha büyük olması gerekir” iddiası başta saçmalık olarak görünse de yalnızca yıldızların uzakta olduğunu önermişti ki bu onun zamanında kontrol edilmesi olanaksız bir tahmindi. Bir yıldızın uzaklığını ölçmek için yüzyıllar gerekecekti fakat Bruno zamanında yapılabilseydi yakılmaktan kurtulabilirdi.

  Bu olay ışığında görüyoruz ki kavramları birleştirme uğraşı esnasında bazen sınanması imkânsız varsayımlarda bulunabiliyoruz. Bu durum varsayımın yanlış olmasından ziyade öneriyi yapanın tehlikede olduğu anlamına gelebiliyor.

  Bundan daha kötüsü de var: bu varsayımlar var olmak için birbirilerine muhtaç durumdalar. Aslında Kopernik, yıldızların, Bruno’nun da söylediği gibi, uzakta olmasına ihtiyaç duyuyordu. Aristoteles’in inandığı gibi yıldızlar yakında olsaydı, Dünya’nın önceden doğru kabul edilen hareketine inanmak kolay olurdu: Dünya dönmediği için yıldızların Dünya’ya göre konumları değişiklik gösterirdi. Bunun neden yaşanmadığını açıklamak için Kopernik yıldızların çok uzakta olduğuna inanmak zorundaydı.

  Eğer yıldızlar çok uzakta ise nasıl görülebiliyorlardı? Oldukça parlak, belki de Güneş kadar parlak, olmaları gerekiyordu. Sonuçta Bruno’nun Güneş’in de bir yıldız olduğu ve evrenin sonsuz sayıda yıldız içerdiği önerisi, Kopernik’in Dünya’nın bir gezegen gibi hareket ettiği fikriyle uyumluydu.

  Görünüyor ki çeşitli “crossover” önerileri çoğunlukla beraber gelişiyor. Yıldızlar ve Güneş’in birleştirilmesi gezegenler ve Dünya’nın birleştirilmesi birbirlerini tamamlar nitelikteydi. Ve her ikisi de asıl konumuz olan hareket ve hareketsizliğin birleştirilmesini gerektiriyordu. Bu yeni öneriler 16. yüzyılda ortaya atıldıklarında diğer bir fikirler kümesi ile çelişki içerisindeydi. Batlamyus’un gezegenler, Güneş ve Ay’ı birleştiren ve episikler (Yunanca’da üzerinde anlamına gelen ‘epi’ ve çember anlamına gelen ‘kyklos’ kelimelerinden oluşur, Latince’de ‘episkl, Türkçe’de ‘dışçember’ ) devindiklerini söyleyen önerisi Aristoteles’in hareket anlayışı ile uyumluydu.

  Bu iki çelişen fikrin kendilerine özgü birleştirme önerileri, deneysel destekleri bulunuyordu. Ancak bazen bir deney iki karşıt düşünceyi de destekleyen sonuçlar verebilir. Bunun nasıl olacağını görmek için bir kulenin tepesinden bırakılmış bir küreyi düşünelim. Düşüyor ve kulenin dibinde yere çarpıyor. Batıya doğru gitmiyor (Dünya batıdan doğuya doğru döndüğü için kürenin aşağı düşerken dönme hareketine devam etmeyeceği ve kuleye göre batıda kalacağı düşünülebilir). Bu deney sonucunda söylenebilir ki Dünya kendi etrafında dönmüyor, eğer dönseydi küre kulenin dibinden uzağa düşerdi. Öte yandan Galileo ve Newton bu deneyin kendi kuramlarını doğruladığını söyleyebilir. Eylemsizlik ilkesine göre küre bırakıldığı an doğuya doğru gidiyor ise düşerken de bu hareketine devam edecektir. Ve kule ile küre doğuya doğru aynı hızla gittiklerinden küre kulenin dibine düşecektir. Aristotelesçi bir filozofun Galileo’yu yalanlamak için kullanabileceği deney Galileo için kendi fikrini doğrulayan bir araç olabiliyor.

  Zaman içinde bir birleştirme önerisi diğerlerimden daha fazla olguyu açıklayan bir hale gelebilir ve bu genellikle en basit olanıdır. Tek bir öneri, yeni fikirler öne sürme açısından diğerlerinden üstün, deneylerle desteklenmiş açıklayıcı bir güce ve basitliğe sahip olduğunda gözümüze eşsiz olarak gözükür. Ve içerisinde bir doğruluk payı olduğunu hissederiz.

Buna örnek olarak Alman gök bilimci Johannes Kepler’in önerdiği üç birleştirme önerisine bakabiliriz: her gezegenin yörüngesi belli bir anda Güneş’e uzaklığı ve hızı ile belirleniyordu. Öte yandan hızlar sabit değildi, gezegenler yörünge boyunca hızlanıp yavaşlıyordu. Bütün bu sayılar bütünü ilk bakışta rastgele görünüyordu. Kepler hayatı boyunca gezegenlerin hareketlerini birleştirecek ve incelediği verileri açıklayacak bir ilke bulmaya çalıştı. İlk denemesinde antik geleneklere sadık kalarak kozmolojideki en basit şekilleri kullanmayı düşündü. Yunanların en basit ve güzel kapalı eğri olarak gördüğü çemberleri kullanarak başladı. Ancak bu güzellik çemberin yörüngeler için doğru eğri olmadığı anlaşıldığında kayboldu. Kepler gezegenlerin yörüngelerinin elipsler olduğunu keşfettiğinde kuramını inşa etmeye başladı. Güneş’in kesin bir yeri vardı: her yörüngeyi betimleyen elipsin odak noktalarından biriydi. İlk yasası bu oldu. Kısa süre sonra gezegenlerin Güneş’e yaklaştığında hızlanıp uzaklaştığında yavaşladığını keşfetti. İkinci yasasında bunu anlattı. Son olarak gezegenlerin hızlarını ilişkilendirip yasalarını tamamladı. Bu yasalar ile bulunmuş ve bulunacak tüm gezegenlerin yörüngelerini, konumlarını yalnız iki kere gözlemleyerek bulabilecektik. Bütün bu keşifler sayesinde Newton’ın işi bir nebze kolaylaşmıştı. İnsanüstü sezgi yeteneği ile Güneş’in gezegenler üzerine uyguladığı etki ile bizi Dünya üzerine tutan kütle çekim kuvvetinin aynı olduğunu öngörerek göklerdeki ve yerdeki fiziği birleştirmişti. Newton döneminde aynı anda doğruluğu anlaşılan birçok fikri vardı: Dünya ile gezegenlerin birleştirilmesi, Güneş ile yıldızların birleştirilmesi, hareket ile hareketsizliğin birleştirilmesi ve Dünya üzerindeki kütle çekim ile Güneş’in gezegenler üzerindeki etkisinin birleştirilmesi. Bu önermeler tek başlarına başarılı olamayacak gibi gözükseler de beraberce doğa ve evren hakkındaki anlayışımızı kökten değiştiren bir devrim yarattılar.