Newton (1642 - 1727),
tarihin yetiştirdiği en büyük bilim adamlarından biridir ve matematik,
astronomi ve fizik alanlarındaki buluşları göz kamaştırıcı niteliktedir; klasik
fizik onunla doruğa erişmiştir. Bilime yaptığı temel katkılar, diferansiyel ve
entegral hesap, evrensel çekim kanunu ve Güneş ışığının yapısı olarak
sıralanabilir. Çalışmalarını Doğa Felsefesinin Matematik İlkeleri (Principia)
ve Optik adlı eserlerinde toplamıştır.
Newton, diferansiyel
integral hesabı bulmuştur ve bu buluşu 17. yüzyılda ortaya çıkan ve çözümlenmek
istenen bazı problemlerden kaynaklanmaktadır.
Bu problemlerden
ilki, bir cismin yol formülünden, herhangi bir andaki hız ve ivmesini, hız ve
ivmesinden ise aldığı yolu bulmaktı. Bu problem ivmeli hareketin incelenmesi
sırasında ortaya çıkmıştı; buradaki güçlük, 17. yüzyılda ilgi odağı haline
gelen ansal hız, ansal ivmenin hesaplanması (hızın veya ivmenin bir andan diğer
bir ana değişmesini belirlemek) idi.
Örneğin, ansal hız
bulunurken, ortalama hız durumunda olduğu gibi, alınan yol geçen süreye
bölünerek hesaplanamaz, çünkü verilen bir an içinde alınan yol ve süre
sıfırdır; sıfırın sıfıra oranı ise anlamsızdır. Bu biçim hız ve ivme
değişimleri diferansiyel hesap ile bulunabilir.
İkinci problem, bir
eğrinin teğetini bulmaktı. Bu problem hem bir geometri problemiydi, hem de çeşitli
alanlardaki uygulamalarda çok önemliydi. Bu problemlerin çözümü için
diferansiyel hesabı uygulamak gerekir.
Üçüncü problem de,
bir fonksiyonun maksimum veya minimum değerlerinin bulunması sorunuydu.
Örneğin, gezegen hareketlerinin incelenmesinde, bir gezegenin Güneş'ten en
büyük ve en küçük mesafelerinin bulunması gibi maksimum ve minimum problemleri
ile karşılaşılmaktaydı.
Dördüncü problem ise,
bir gezegenin verilen bir süre içinde aldığı yol, eğrilerin sınırladığı
alanlar, yüzeylerin sınırladığı hacimler gibi problemlerdi. Bunların çözümleri
integral hesap yardımıyla bulunur.
Newton 1665 yılında
uzunluklar, alanlar, hacimler, sıcaklıklar gibi sürekli değişen niceliklerin
değişme oranlarının nasıl bulunacağı üzerinde düşünmeye başlamıştı. Bir
niceliğin diğer birine göre ansal değişme oranını (dx/dy) diferansiyel hesap
ile bulmuş ve bu işlemin tersiyle de (integral hesap) sonsuz küçük alanların
toplamı olarak eğri alanların bulunabileceğini göstermiştir. Newton, iki
mekanik problemin çözümünü bulmaya çalışırken diferansiyel entegral hesabı
geliştirmiştir. Bu problemler:
1) Gezegenin hareketi
sırasında yörüngesi üzerinde katettiği yoldan, herhangi bir andaki hızını
bulmak,
2) Gezegenin
hızından, herhangi bir anda yörüngesinin neresinde bulunacağını hesap etmekti.
Bu problemlerin
çözümüne hazırlık olarak Newton, y = x2 denkleminde herhangi bir andaki yolu y,
ve düzgün bir dx hızı ile alınan başka bir andaki yolu da x ile göstererek,
2xdx'in aynı anda y yolunu alan hızı temsil edeceğini söylemiştir.
Newton
diferansiyel-integral hesabı bulduğunu 1669 yılına kadar kimseye haber vermemiş
ve ancak 42 yıl sonra yayınlamıştır. Bundan dolayı da Leibniz ile aralarında
öncelik problemi söz konusu olmuştur. Leibniz, Newton'dan daha iyi bir notasyon
kullanmış, x ve y gibi iki değişkenin mümkün olan en küçük değişimlerini dx ve
dy olarak göstermiştir.
1684 yılında
yayımladığı kitabında dxy= xdy+ ydx, dxn= nxn-1, ve d(x/y)=(ydx-xdy)/y2
formüllerini vermiştir.
Newton matematiğin
başka alanlarına da katkıda bulunmuştur. Binom ifadelerinin tam sayılı
kuvvetlerinin açılımı çok uzun zamandan beri biliniyordu. Pascal, katsayıların
birbirini izleme kuralını bulmuştu; ancak kesirli kuvvetler için binom açılımı
henüz yapılmamıştı. Newton (x-x2)1/2 ve (1-x2)1/2 açılımlarını sonsuz diziler
yardımıyla vermiştir.
Principia'da Newton,
Galilei ile önemli değişime uğrayan hareket problemini yeniden ele alır. Uzun
yıllar Aristoteles'in görüşlerinin etkisinde kalmış olan bu problemi Galilei,
eylemsizlik ilkesiyle kökten değiştirmiş ve artık cisimlerin hareketinin
açıklanması problem olmaktan çıkmıştı.
Ancak, problemin gök
mekaniğini ilgilendiren boyutu hâlâ tam olarak açıklanamamıştı. Galilei'nin
getirdiği eylemsizlik problemine göre dışarıdan bir etki olmadığı sürece cisim
durumunu koruyacak ve eğer hareket halindeyse düzgün hızla bir doğru boyunca
hareketini sürdürecektir.
Aynı kural gezegenler
için de geçerlidir. Ancak gezegenler doğrusal değil, dairesel hareket
yapmaktadırlar. O zaman bir problem ortaya çıkmaktadır. Niçin gezegenler
Güneş'in çevresinde dolanırlar da uzaklaşıp gitmezler?
Newton bu sorunun
yanıtını, Platon'dan beri bilinmekte olan ve miktarını Galilei'nin ölçtüğü
gravitasyonda bulur. Ona göre, Yer'in çevresinde dolanan Ay'ı yörüngesinde
tutan kuvvet yeryüzünde bir taşın düşmesine neden olan kuvvettir. Daha sonra
Ay'ın hareketini mermi yoluna benzeterek bu olayı açıklamaya çalışan Newton,
şöyle bir varsayım oluşturur:
Bir dağın tepesinden
atılan mermi yer çekimi nedeniyle A noktasına düşecektir. Daha hızlı
fırlatılırsa, daha uzağa örneğin A' noktasına düşer. Eğer ilk atıldığı yere
ulaşacak bir hızla fırlatılırsa, yere düşmeyecek, kazandığı merkez kaç
kuvvetle, yer çekim kuvveti dengeleneceği için, tıpkı doğal bir uydu gibi
Yer'in çevresinde dolanıp duracaktır
Böylece yapay uydu
kuramının temel prensibini de ilk kez açıklamış olan Newton, çekimin
matematiksel ifadesini vermeye girişir. Kepler kanunlarını göz önüne alarak
gravitasyonu F = M.m /r olarak formüle eder. Daha sonra gözlemsel olarak da
bunu kanıtlayan Newton, böylece bütün evreni yöneten tek bir kanun olduğunu
kanıtlamıştır. Bundan dolayı da bu kanuna evrensel çekim kanunu denmiştir.
Newton'un diğer bir
katkısı da fizikte kuramsal evreyi gerçekleştirmiş olmasıdır. Kendi zamanına
kadar bilimde gözlem ve deney aşamasında bir takım kanunların elde edilmesiyle
yetinilmişti. Newton ise bu kanunlar ışığında, o bilimin bütününde geçerli olan
prensiplerin oluşturulduğu kuramsal evreye ulaşmayı başarmış ve fiziği, tıpkı
Eukleides'in geometride yaptığına benzer şekilde, aksiyomatik hale getirmiştir.
Dayandığı temel prensipler şunlardır:
1. Eylemsizlik
prensibi: Bir cisme hiçbir kuvvet etki etmiyorsa, o cisim hareket halinde ise
hareketine düzgün hızla doğru boyunca devam eder, sükûnet halindeyse durumunu
korur.
2. Bir cisme bir
kuvvet uygulanırsa o cisimde bir ivme meydana gelir ve ivme kuvvetle
orantılıdır (F = m.a).
3. Etki tepki
prensibi: Bir A cismi bir B cismine bir F kuvveti uyguluyorsa, B cismi de A
cismine zıt yönde ama ona eşit bir F kuvveti uygular.
Newton'un ağırlıkla
ilgilendiği bir diğer bilim dalı da optiktir. Optik adlı eserinde ışığın
niteliğini ve renklerin oluşumunu ayrıntılı olarak incelemiştir ve ilk kez
güneş ışığının gerçekte pek çok rengin karışımından veya bileşiminden
oluştuğunu, deneysel olarak kanıtlamıştır.
Bunun için karanlık
bir odaya yerleştirdiği prizmaya güneş ışığı göndererek renklere ayrılmasını ve
daha sonra prizmadan çıkan ışığı ince kenarlı bir mercekle bir noktaya toplamak
suretiyle de tekrar beyaz ışığı elde edebilmiştir. Ayrıca her rengin belirli
bir kırılma indisi olduğunu da ilk bulan Newton'dur.
'"Ben
gelecek için hiç bir endişe duymadım. O yeterince hızlı geliyor."
KAYNAK|http://gelisenbeyin.net/ den alıntıdır
0 yorum:
Yorum Gönder