Fizik nedir?o Fizik en temel bilimdir.
o O zaman, oldu olacak; bir de bilim'i tanımlayın bakalım....
o Bilim, etrafımızdaki dünyayı anlamak için gösterilen, mantık çerçevesinde organize çabadır. Hatta "fizik" kelimesi, Lâtince "doğa"="physis" kökünden gelir.
o Organize derken?....
o Yani her biri bir doğa olayı ile ilgili açıklamalar kümesi değildir; bir açıklama farklı olayları açıklayabilmeli ve en onemlisi; bu açıklamalar kendi içinde tutarlı olmalıdır. Örneğin, ayın doğuş ve batışını dünyanın dönmesi ile açıklıyorsanız, güneşin doğuş ve batışını Apollo'nun çektiği araba ile açıklayamazsınız.
o Peki, "en temel" demekle neyi kastediyorsunuz? Diğer bilimlerin bir eksiği mi var? o Diğer bilimlerin (kimya, biyoloji...) ya da uygulama alanlarının (mühendislik, tıp...) kanunları, fizik kanunlarına dayanır; ilke olarak fizik kanunlarından türetilebilir. Örneğin, biyoloji canlıları inceler; canlı dokuları da proteinlerden yapılmıştır. Proteinler, hormonlar, enzimler büyük moleküllerdir, yani artık kimya önemli olmaya başlar. Moleküllerin yapı taşları da atomlardır; onları da fizik inceler. Maddenin en küçük yapıtaşları fiziğin konusu olduğundan, bu yapıtaşlarının özelliklerini biliyorsanız, maddeden oluşmuş herşeyin her davranışını ilke olarak hesaplayabilirsiniz.
o Fizik öğrenelim, başka birşey öğrenmeye lüzum yok o zaman...
o Öyle değil. Bir başka analoji yapalım: Doğa dev bir satranç oyununa benzer... Bir satranç oyununu bir süre seyrederek, satranç kurallarını öğrenebilirsiniz: Fil çapraz gider, kale düz, v.s. Belki bilirsiniz, satrancin kurallarını bir kitaptan öğrenmek onbeş dakikalık bir iştir. Ancak, kuralları bilmek, oyunun karmaşıklığını anlamanızı sağlamaz.İtalyan açılışını, Sicilya savunmasını anlamak tecrübe ister. Fizikçi, işte kural kitabını yazana benzer, mühendis ise satranç ustasına.
[Yalnızca fizik kurallarıyla herşeyi bilmeye çalışmak da, bilmemkaç hamle sonrasını hesaplamaya çalışan satranç bilgisayarlarına benzer. O yüzden bir önceki soruda "ilke olarak" ifadesini kullandık. Sonuç olarak satrançta da teorik olarak bir oyunun mümkün olan tüm hamleleri hesaplanabilir, ama pratikte yapılamıyor.]
o Fizikçi ne yapar? o Fizikçi, maddenin temel özelliklerini inceler. Bunun için, maddenin temel yapıtaşlarını arar, ve bunların etkileşimlerini araştırır.
o Nasıl? o Gözlemler ve deneyler (kontrollü gözlemler) yapar, bunlara göre Matematik dilini kullanarak teoriler oluşturur [Aslında günümüzde bilimsel bilgi çok arttığı için deneyleri yapanlar ile teorileri oluşturanlar genellikle farklı fizikçilerdir]...
o Varsayımlar, tahminler mi yani? o Hayır. Biz fizikte "teori" ifadesiyle, doğanın bir kısmını açıklama iddiasındaki, kendi içinde tutarlı bir fikir yapısını kastederiz ve bu yapı, çok genellikle, matematiksel olarak ifade edilir.
o İddianın geçerli olup olmadığını nereden bileceğiz? o Bu teoriler test edilir. Yani akla gelen her bağlamda yapılan deneylerle teorilerin öngörülerinin gerçekleşip gerçekleşmediği sınanır ve bir teori yeterince çok testi başarıyla geçerse, "kabul edilmiş teori" ya da "kanun" mertebesine yükseltilir.
o Doğanın hangi kısmı [Bkz. iki önceki cevap]? o Teorilerin test sürecinin önemli bir bileşeni de, o teorinin sınırlarını belirlemektir. Örneğin Newton'un mekanik teorisi, yüksek hızlarda (ışık hızına yaklaşınca) geçerli değildir.
o Ne geçerlidir? o Einstein'ın Özel Görecelik teorisi.
o Newton hatalıymış o zaman.
o Hayır. Sınırlarını bilip, aşmadığınız sürece, Newton'un mekanik teorisi son derece başarılı ve faydalıdır; Einstein'ın Özel Görecelik teorisinin geçerlilik alanının daha geniş olması, Newton'un mekanik teorisinin yanlış olduğu anlamına gelmez; nasıl arazi araçlarının varlığı otomobilleri değersiz kılmazsa. Ayrıca daha az kapsamlı teoriler, çoğu zaman daha basittir, daha kolay hesaplar yapılıp sonuçlar çıkarılır [Benzetmemizde, arazi araçları, otomobillerin gidebildiği her yere gidebilirler, fazlasını da yaparlar ama, yapıları daha karmaşıktır, dolayısıyla daha pahalıdır, zor kullanılırlar ve daha fazla yakıt yakarlar].
o Öğrenilmesi gereken çok teori var mı? o Hayır. Fiziğin, belki de en iyi yaptığı şey, özetlemektir. çok karmaşık bir oyun olan satrancın kurallarının 8-10 satırda yazılabilecek kadar basit olması gibi, fizik kanunları da çok öz ifadelerdir. Örneğin, aşağıda 1900 yılına kadar, yani yaklaşık 22 yüzyılda edinilmiş fizik bilgilerinin --ki bunlara "klasik fizik" denir-- özetini görüyorsunuz [çoğunu tanımayacaksınız; çünkü türevler cinsinden ifade edilmişlerdir]:
o Biz bunları ne kadar zamanda öğreniyoruz? o üç dönemde. Yalnız Fizik öğrencileri değil, tüm Fen ve Mühendislik öğrencileri bunları öğreniyor.
o Hızlı değil mi? 22 asırlık bilgiyi nasıl üç döneme sığdıracağız? o O bilgiyi yaratanlar, balta girmemiş bir bilinmezlik ormanında satırlarla yol açarak ilerliyorlardı. Günümüzde, onların açtığı patikalar artık otobana dönüşmüş durumda, o yüzden aynı yerlerden siz çok daha hızlı geçeceksiniz. Tabii ki, bugünkü bilgi sınırlarına geldiğinizde (yani doktora yaparken) ilerleme hızınız azalacak. Ama o sınırda da eskilerden hızlı gidiyoruz, çünkü donanımımız daha iyi.
o 1900'den sonra neler keşfedildi? o 1900'den başlayarak fizikte iki önemli devrim oldu: Einstein, 1905'te Özel Relativite'yi, 1905-1915 arası Genel Relativite'yi geliştirerek uzay-zaman kavramlarını kökünden değiştirdi. 1900-1930 arasında Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg ve diğerleri kuantum kavramı ile ölçülebilirlik ve hesaplanabilirlik konularında fiziğin çerçevesini yeniden kurdular. Bu yüzden, 1900 öncesi fiziğe "Klasik Fizik", relativite ve kuantum tabanlı fiziğe "Modern Fizik" diyoruz.
o Günümüz fiziğinin çalışma alanları neler?o Astrofizik, yoğun madde fiziği, çekirdek fiziği, atom fiziği, parçacık fiziği, matematiksel fizik, v.b.
o Fizikte son zamanlarda ne gelişmeler oldu?o Maddenin temel yapıtaşlarından olması beklenen top kuark deneysel olarak keşfedildi; evrenin, çoğunlukla "karanlık madde ve enerji"den oluştuğu saptandı; kara deliklerin varlığı büyük ölçüde kanıtlandı; v.b.
o Bunlar ne işe yarayacak? Fiziğin gerçek hayata bir faydası var mı?o Vaktiyle, elektromanyetizma'nın temeli olan deneylerinden birini görünce "çok ilginç, ama bu ne işe yarar ki?" diye soran bir leydi'ye Faraday'ın "Söyler misiniz leydim, yeni doğmuş bir bebek ne işe yarar?" diye cevap verdiği rivayet edilir.
Mühendislik ve tıp, bilimin uygulamalarıdır. Bir bilim ilkesinden, doğrudan günlük hayatta fayda üretmek bu uğraş alanlarının işidir, bilimin değil. Ama örneğin, günümüz teknolojisinin, MR cihazları, lazerler, nükleer enerji, transistörler, dolayısıyla elektronik cihazlar gibi birçok ürunü, 1900-1930 arası anlaşılan kuantum fiziğine dayanır. Bu yazıyı okumak için kullandığınız WWW standardı ve fikri bile bir fizikçi tarafından (fizikçiler arası bilgi paylaşımını kolaylaştırmak için) icat edilmiştir.
Gelecekte ise süperiletkenliğin yaygın uygulamaları (tekerleksiz çok hızlı trenler, v.s), kuantum bilgi işleme ve iletimi hayatımızı tamamen değiştirmeye aday. Ancak asıl ilginç değişiklikler, şu anda öngöremediklerimiz olacaktır.
Ve son olarak, bilimin, çoğu zaman göz ardı edilen bir toplumsal fonksiyonu: Bilinmeyenin sınırlarını geri iterek, insanda doğanın anlaşılabilirliği izlenimini pekiştirmek. Bir mağara insanının, belki de güneşin yarın doğacağından emin olamayabileceğini; bir ortaçağ gemicisinin, okyanusta fazla uzağa giderse tepsinin kenarından aşağı düşeceğinden, ya da alev püskürten canavarlarla karşılaşacağından korktuğunu düşünün. Halbuki günümüzde bir insan diyebilir ki: "Kara deliklerin olay ufkundan içeride ne olduğunu ben bilmiyorum, ama bilenler, araştıranlar ver; ve benim de yeterince vaktim olsa ve bilen biri bana anlatmak için yeterince çaba gösterse, ben de anlayabilirim". Bizce bu da önemli bir katkı.
