Fizik; zaman, madde, uzay ve enerjiyi inceleyen doğa bilimlerinin en temelidir. Yani doğanın en temelinde fizik vardır. Bu da her şeyle alakalı olduğunu gösteren en basit mantıktır. Sorgulayan, merak eden herkes bunu rahatlıkla gözlemleyebilir. Deney ve gözleme dayalı bu bilim dalını anlamak için illa üst düzey bir yeteneğe sahip olmaya veya dahi olmaya gerek yoktur. Sorgulamanın en temelinde de yine fiziği görmek kaçınılmazdır. Elbette sadece sayılarla muhatap oluyormuş gibi gözükse de sadece felsefesi bile hayata bakış açınızı muhakkak değiştirecektir. Her şeyle ilgileniyorsa zaten tüm fiziğe hakim olmak, hepsini ayrıntılı bilmek hayaldir. Bu yüzden de belli alt dallara sahiptir. İnsanlar genel anlamıyla nelerle ilgileneceğini bildikten sonra belli başlı konularında kendi merak duygularınca kendilerini geliştirebilirler.
Peki Nedir Bu Alt Dallar?
Direkt ezbere gitmektense günümüz son teknolojisi geçtiğimiz aylarda uzaya gönderdiğimiz James Webb uzay teleskobunu ele alarak bu alt dalları görmeye çalışalım. Atmosferi geçip, Dünya’nın kütle çekiminden kurtulabilmesi için yüksek bir hızla fırlatılmış olmalı ki yeryüzünde yukarı attığımız veya serbest bıraktığımız her şeyin Dünya’ya düştüğünü gözlemleyebiliyoruz.
Bu hızın ne olması gerektiği, yukarı çıkarken hangi mesafelerde hızlanması gerektiği, hangi yörüngeye oturtulacağını bilmemiz mekanik alt dalıyla ilgilidir. Mekanik; maddelerin hareket ve denge durumlarını analiz eder. Buna isterseniz Jüpiter’in hareketi deyin ister Güneş ister Samanyolu galaksisi ister binalarımız, arabalarımız… Hareket ve denge durumunu mekanik inceler.
Uzay boşluğunda Güneş ışınlarına maruz kalan ve bir koruması olmayan bu teleskop için yaşayacağı sıcaklık farklarıyla alakalı çalışmalar yapan alt dala termodinamik diyoruz. Termodinamik, ısı-sıcaklık arasındaki ilişkiyi inceler. Sadece sıcaklık değil aynı zamanda radyasyona da maruz kalacak. Radyasyon kısmını inceleyen alt dalımız ise nükleer fizik. Nükleer zaten atom çekirdeği demek ve radyoaktif ışımalar çekirdekte olur. Bu teleskop bize evreni fotoğraflayacak. Sahip olduğu kamera sistemi ile fotoğraf çekebilmesi için cevap verilmesi gereken bazı sorular var: Işık nasıl gelecek, nasıl yansıyacak, nasıl yol alacak?.. Bu soruların cevaplanıp dizayn edilmesi ise optik alt dalımızla ilgilidir. Optik kısaca ışığın geometrisidir de diyebiliriz.
Maruz kalacağı yüksek sıcaklığa, radyasyona, sıcaklık farklılıklarına dayanıklı malzemelerle kaplanması durumuyla ise katıhal fiziği ilgilenir. Önümüzdeki yıllar boyu çekeceği fotoğrafları bize göndererek onunla iletişim halinde kalmamızı sağlayacak. Bunun arka planında da elektromanyetizma yer alır.
Elektromanyetizma, iletişim teknolojisinin temelidir. Hepimizin aklına ilk olarak elektrik ve manyetik gelse de, ki bu doğrudur, ışık da bir elektromanyetik dalgadır. Sinyaller göndereceği için bu kısım daha çok elektromanyetizma ile ilgilidir.
Bilgi işlem teknolojisini inceleyen bir diğer kısımsa atom fiziğidir. Bugün hızlı bilgisayarlara sahip olmamız atomları daha iyi tanımamızdan kaynaklanır. Ve çok yüksek hızlara ulaşması için bir yakıt harcayacak olan bu teleskop takdir edersiniz ki benzinle değil de daha yüksek enerjilere ihtiyaç duyacaktır. İşte bu kısımda da parçacık fiziğini incelediğimiz kısım yani yüksek enerji ve plazma fiziği görev almaktadır.
Yani bir teleskopta fiziğin neredeyse tüm alt dallarıyla alakalı derin araştırmalar mevcuttur ve bu binlerce bilim insanı ve mühendis sayesinde günümüze ulaşmıştır. Bilim herkesin ortak ürünüdür. Bu alt dallarla alakalı bir sürü meslek düşünebilirsiniz. İsterseniz optik bilgisine ihtiyaç duyacak bir doktor, ister bina yapacak bir mühendis, ister resim çizen bir ressam, ister arabanızı tamir edecek bir usta, ister yemek pişiren ev hanımı Ayşe teyze. Herkes her gün muhakkak fizikle muhatap olmaktadır. İşin büyüsü de tam olarak burada işte! Biraz sorguladığınızda her ne yapıyorsanız yapın temelinde fizik olduğunu göreceksiniz. Bu yüzden korkmaktan ziyade merak etmeye başlamak bizim için bu yolda fazlasıyla yardımcı olacaktır. Bu alt dallar birbirinden keskin bir bıçakla ayrılamaz. Bir bilgisayar üreteceksek sadece katıhal fiziği vardır demek doğru olmaz. İşin arkasındaki optiğe, elektromanyetizmaya, atom fiziğine haksızlık olur. Bu noktada mühim olan ilgini belirleyip hangisinde derin araştırmalar yapmaktan zevk duyacağını cevaplamak.
Şimdi teleskobunu bir kenara bırakıp evrenin dışından geldiğimizi varsayalım. Ne görürüz, evrende bizi karşılayacak temel şeyler neler?
Gezegenler var, yıldızlar var, galaksiler.. İşte hepsinin bir kütlesi var. Yani kütleyi görürüm ilk olarak. Görmem için ilk şartımız elbette ışık olması. Kütle varsa uzunluğu vardır ve her maddenin kendine has bir de zamanı vardır. Hatta yabancı kaynaklar temel büyüklük olarak bu üçünü sıralar bize; kütle, uzunluk, zaman.
Çünkü kütlen varsa bu durum atomlardan oluştuğunu gösterir ve kabaca proton, nötron ve elektrona sahipsindir. Elektronların kolayca hareket edebilir ve hareket ederken bir ışık salarlar. Elektronlarının hareketi, sıcaklığın bir göstergesidir. Elektronlar bir iletken üzerinde hareket ederse bu akımdır. Ve atomlardan oluşuyorsan zaten bunlar madde miktarıdır, yani molden bahsedebilirsin. İşte evrenimizde, doğamızda temel olarak bu yedi büyüklük vardır. Ve bu saatten sonra ne konuşursak konuşalım en temelde kütleyi, uzayı ve zamanı bulacağız sizlerle.
İnanılmaz değil mi, sonsuz bir evren ve temelinde bu kadar az kökler ve bu köklerden türettiğimiz onca büyüklükler?
Aynı zamanda fizikteki büyüklükleri yön belirtip belirtmediğine göre skaler ve vektörel olarak da ayırıyoruz. Çünkü diğer disiplinlerden matematikle de alakalı olunca vektör kısmı da anlamlı bir data sunuyor bize. Temel büyüklüklere bakınca ise hepsi yön ihtiyacı duymadığımız bilgiler, bu sebeple de skalerlerdir. Türemiş büyüklüklerin ise kimileri yöne ihtiyaç duyar, onlar da vektörel büyüklüklerdir. Fakat buradan tüm türemiş büyüklükler vektöreldir dememiz doğru bir çıkarım olmaz. Mesela basınç, enerji, güç, iş türemiş ve skaler büyüklüklere birer örnektir.
Bilimin icra edildiği belli merkezler ve laboratuvarlar vardır. Parçacık fiziğiyle ilgili deneyler yapan CERN ve FermiLab, uzayla alakalı çalışmalar yürüten NASA, ESA, ülkemizde ise bilim ve teknoloji üzerine araştırma yapan TÜBİTAK; enerji, nükleer ve maden üzerine TENMAK, silah sanayi üzerine çalışma yapan ASELSAN mevcuttur.
Bilimle kalın, hoşça kalın…
Hocam çok güzel bir yazı olmuş. Fizik araştırmaya başlayınca gerçekten de hayal kuracağınız ve zihninizi geliştireceğiniz bir bölüm. Önerdiğiniz kitaplar birini okumaya fırsat bulurum umarım.