Isaac Newton (1642-1727), üç hareket yasası ve evrensel yerçekimi yasasıyla Bilimsel Devrim'in en önemli figürü olarak kabul edilen İngiliz matematikçi ve fizikçidir. Newton'un yasaları fiziğin temelini oluştururken beyaz ışığın gökkuşağı renklerinden oluştuğunu keşfetmesi ise optik alanında devrim yaratmıştır.
Gençlik Yılları
Isaac Newton 25 Aralık 1642'de doğdu. Lincolnshire, Woolsthorpe'daki ailesi çiftçi sınıfındandı ancak Isaac'in kaderinde çiftçilik dışında bir kariyer olduğu barizdi. Isaac'in babası o doğmadan birkaç ay önce ölmüş ve papaz olan üvey babası ise o 14 yaşındayken ölmüştü. Annesi Hannah Ayscough'du ve ikinci kocası, Isaac'in birkaç yıl boyunca annesinden ayrı kalması için ısrar etmişti. Bazı tarihçiler bu ihmal dönemini, Newton'un hayatının ilerleyen dönemlerinde eleştirilere karşı aşırı duyarlı ve huysuz bir karaktere bürünmesinin nedeni olarak görmüşlerdir.
Genç Isaac'in mekanik olan her şeye karşı müthiş bir ilgisi vardı ve kendine ait birkaç çalışan model yaptı ancak okulda pek başarılı biri değildi. Yaramaz bir çocuktu. Bir keresinde gece gökyüzüne mum ışığıyla aydınlatılan bir dizi fener göndermişti ve bu da köylüleri bir kuyruklu yıldız yağmurunun kendilerini vurmak üzere olduğunu düşündürüp onları korkutmuştu. Amcası, Isaac'in, Haziran 1661'de Cambridge'deki Trinity Koleji'ne hukuk okuması için gönderilmesinde kararlıydı. Ancak genç bilim insanının en iyi olduğu alan hukuk değil matematikti.
– Newton
Isaac ortodoks eğitimini matematikçi ve teolog Isaac Barrow'dan (1630-1677) özel dersler alarak tamamladı. Barrow daha sonra Trinity Koleji'nde yakında boşalacak olan kendi kürsüsü için Newton'u önerecekti. Newton Nisan 1665'te mezun oldu ancak hızlı bir kariyer başlangıcı umudu Kara Veba'nın patlak vermesiyle suya düştü. Isaac bir yıllığına hatta belki daha uzun bir süreliğine Woolthorpe'daki aile evine dönmek zorunda kaldı.
Newton'un Bilgiye Yaklaşımı
Isaac zorunlu inziva yılını boşa geçirmeyerek bir dizi bilimsel araştırmaya girişti öyle ki 1665-1666 arasını "mucizeler yılı" olarak tanımladı (Burns, 217). Newton "binom teorisini, diferansiyel ve integral hesabı ile ışığın kırılmasını keşfetti. Ardından evrensel çekim teorisi üzerinde çalışmaya başladı" (a.g.e.). Hepsi etkileyici işlerdi. Newton, matematiksel olarak ifade edilebilecek bilimsel gerçekleri bulmak için simyadan mekanik felsefeye kadar her türlü metodolojiyi ve düşünceyi kullanmaya kararlıydı. Bu amaçla deneylerin, antik ve çağdaş bilginin esaslarını durmadan istifledi. Hatta bunları birkaç seçkin ve çok özel deri ciltte sakladı böylece bulgularını daha sonra bilimsel teorileri netleştiğinde kullanmak üzere korudu. Newton'un bir keresinde özel bir mektubunda belirttiği gibi "Diğerlerinden daha uzakları görüyorsam, bu devlerin omzunda yükselmem sayesindedir." (Wootton, 341).
Newton aynı zamanda Protestan bir Hıristiyan'dı (özel hayatında alışılmışın dışında olsa da) ve fiziksel dünyada olayların neden bu şekilde gerçekleştiğini açıklama çabalarında İncil'in hikayesiyle bir çelişki görmüyordu. Gerçekten de Newton'a göre, teorilerinin kanıtladığı fiziksel dünyanın kusurları, bir Yaratıcı'nın bunları ara sıra düzeltmesini gerektiriyordu. Bazı Hıristiyanlar bunu Yaratıcı'nın mükemmelliğini inkâr etmek olarak görürken diğerleri bunu en başta bir Yaratıcı'nın varlığına destek olarak görüyordu. Newton'a göre uzay Tanrı'nın yüceliğinin bir göstergesiydi. "Kendisi daha sonra uzayı Tanrı'nın enginliğiyle özdeşleştirecek kadar ileri gitmiş gibiydi. İncil'deki 'O'nda yaşıyoruz, hareket ediyoruz; O'nda varız' (Elçilerin İşleri 17:28) ifadelerini direkt tam anlamıyla aldığını görüyoruz. " (Henry, 89).
Dönemin pek çok düşünürü gibi Newton da büyük bilginin yüzyıllar içinde kazanılıp sonra kaybedildiğine inanıyordu ve bu nedenle bu kayıp bilgeliği (prisca sapientia olarak bilinir) yeniden yakalamak için geçmiş düşünsel çabaların dikkatli bir şekilde araştırılması şarttı. Kayıp ya da gizli bilgiye olan bu inanç, bir bilim insanı için tuhaf bir durum olsa da Newton'un kendi keşiflerini yayınlama konusunda neden çekingen davrandığını da açıklayabilir. Orta Çağ'ın büyük simyacılarının geleneğine uygun olarak gizlilikten hoşlanıyor gibiydi. Neyse ki insanlığın ilerlemesi için Newton, sonunda çığır açan araştırmalarını yayınladı.
Newton'un Işık Spektrumu
Newton, saygın Kraliyet Cemiyeti'ni özellikle optik konusundaki yeni fikirlerine pek açık bulmadı ve bu nedenle 1668'de yansıtıcı bir teleskop tasarlayarak kurumun kapısından içeri adımını atmayı başardı. Bu tür bir teleskopta kalay ve bakır alaşımından yapılmış kavisli bir ayna kullanılıyordu ve bu ayna renk sapmalarını (o dönemde cam merceklerin bir sorunu) azaltarak görülen görüntünün netliğini artırıyordu. Newton'un teleskobu 40 kat büyütme gücüne sahipti ve aynı güçteki standart kırıcı teleskoptan on kat daha kısaydı. Bu, Kraliyet Cemiyeti'nin ilgisini çekti. Ardından Newton, 1672'de bu elit zümreye seçildi. Daha sonra, şahane teleskobunu mümkün kılan optik üzerine yaptığı araştırmayı sundu.
1666 ve 1668 yılları arasında Newton, ince bir ışık demetini, bir delikten geçirip daha sonra ise karanlık bir odada duvara yansıttığı optik deneyler yaptı. Işığın bir prizmadan geçerek parlaması sağlandı. Daha önce başkaları da bu tür şeyler yapmıştı ancak Newton, prizmasını deliğin yakınına ve duvardan uzağa yerleştirmiş, üzerine gökkuşağı renklerinden oluşan bir blok yansıtmıştı: Kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, çivit mavisi ve mor. Daha da önemlisi Newton, -kendi deyimiyle experimentum crucis- bölünmüş beyaz ışığın çeşitli renklerdeki ışınlarını ikinci bir prizmadan geçirdi ve bunlar ikinci prizmadan girdikleri renkte çıktılar yani daha fazla bölünemediler. Newton böylece yeni bir ışık teorisi geliştirebildi. Beyaz ışık, tıpkı yağmurdan sonra gökyüzünde görülen gökkuşağı gibi, her biri farklı bir kırılma açısına sahip farklı renklerden meydana gelen bir spektrumdan oluşuyordu. Gökkuşağında su damlaları bir prizma işlevi görür yani beyaz ışık kırılır. Newton ayrıca bir mercek ile bir cam levha arasındaki küçük hava boşluğunda renkli eşmerkezli halkaların görülebileceğini keşfetti ve bunlara Newton halkaları denmektedir.
Newton'un 1672'de Felsefi İşlemler'de yayınlanan heterojen ışık fikri, Newton'unkinin tersi olan dönemin standart teorisine doğrudan karşı çıkıyordu. Standart teorinin savunucuları arasında Newton'un teorisini reddeden ve hatta daha sonra onu intihal yapmakla suçlayan (temelsiz) Robert Hooke (1635-1703) da vardı. "Biraz paranoyak mizaçlı" (Burns, 73) ve "sosyal açıdan işlevsiz" (Jardine, 36) olan Newton, Kraliyet Cemiyeti'nden derhal çekildi ve Hooke bu dünyadan göçüp gidene kadar başkanlığını bile kabul etmedi. 1704 yılında Newton nihayet ışık üzerine yaptığı çalışmayı Optik adlı eserinde ayrıntılı olarak yayınladı. Newton'un teorisinin geniş çapta kabul görmesi biraz zaman aldı ama sonunda optik biliminin temel taşlarından biri haline geldi.
Newton'un Yerçekimi Kanunu
Alman astronom Johannes Kepler, Claudius Ptolemy'den (yaklaşık 100-170) Nicolaus Copernicus'a (1473-1543) kadar düşünürler tarafından önerilen geleneksel mükemmel daireler modelini değil; gök cisimlerinin Güneş etrafında eliptik yörüngelerde hareket ettiği, gezegen astronomisinin şimdiye kadarki en doğru sistemini yarattı. Gezegenlerin Güneş'e yaklaştıkça hızlarının arttığının keşfedilmesi, Newton'un kendi çalışmalarını üzerine inşa etmesi için çok önemliydi. Newton'un yerçekimi yasası, Kepler'in eliptik gezegen hareketleri konusundaki keskin gözlemlerinin nedenini oluşturacaktı. Yakın arkadaşı Edmund Halley (1656-1742) tarafından hem sözle hem de parayla desteklenen Newton, nihayet yerçekimi teorisini 1687'de yayınlanan Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri (Principia Mathematica Philosophiae Naturalis) adlı kitabında sundu.
Yerçekiminin etkileri antik çağlardan beri bilinmektedir. Eski düşünürler nesnelerin neden yere düştüğüne dair teoriler geliştirmişlerdir. Bunlardan en yaygın olanı, Dünya'nın evrenin tam merkezi olduğu ve bu nedenle gizemli bir gücün tüm nesneleri merkezi noktaya çektiği şeklindedir. Benzer şekilde Galileo Galilei (1564-1642) gibi düşünürler de Güneş'in yörüngesindeki gezegenleri kendisine yaklaştıkça daha hızlı bir şekilde merkezine çekmesinden ne tür bir kuvvetin sorumlu olduğunu düşünmüşlerdir. Cevap olarak genellikle manyetizma önerilmiş ancak birçok düşünür ikna olmamıştır.
Bir elma gerçekten daldan düşüp Newton'un kafasına çarpmamış olabilir ancak meyvenin düştüğünü gözlemlemesi onu hangi kuvvetin söz konusu olduğu ve bunun nasıl ölçüleceği konusunda düşünmeye sevk etmiş gibi görünüyor. Newton aynı zamanda birçok başka nesne ve madde arasındaki başka çekim ve itim kuvvetlerini de fark etmişti. Böylece bu tür olguları ölçebilecek ve nihayetinde insan düşüncesinin iki kadim ama genellikle birbirine zıt damarını bir araya getirebilecek bir teori formüle etmeye başladı: Mekanik ve matematik.
Newton, Principia adlı eserinde evrensel çekim teorisini ortaya koymuş ama önce W. E. Burns tarafından özetlenen ve 'Newton'un hareket yasaları' olarak bilinen bir matematiksel yasalar sistemi sunmuştur:
Cisimler arasında, aralarındaki mesafenin ters karesi ve Newton'un üç hareket yasası ile değişen bir çekim kuvveti vardır. 1. Duran veya düz bir yolda hareket eden bir cisim o durumda kalma eğilimindedir, 2. Bir cisimdeki hareket değişikliği, uygulanan kuvvetle değişir ve 3. Her eylemin eşit ve zıt bir tepkisi vardır.
(218)
Newton daha sonra yerçekimi teorisini sundu:
Evrendeki herhangi iki cisim arasında, iki cismin kütlelerinin çarpımıyla doğru orantılı ve uzaklıklarının karesiyle ters orantılı bir kuvvet vardır.
(Burns, 245)
Newton'un yerçekimi teorisi evrenseldi çünkü dönen gezegenlerden kuyruklu yıldızların hareketlerine, denizdeki gelgitlerden ağaçtan düşen o uydurma elmaya kadar her şeye uygulanıyordu. Yerçekimi yasası (Newton tarafından daha sonra Optik eserinde bir yasa olarak adlandırılmıştır) yeryüzü ve gökyüzü için eşit derecede geçerliydi. Newton artık yerçekiminin etkileri hakkında doğru tahminler yapabiliyordu. Bu yeni bir bilimdi. Elbette herkes Newton'un teorilerini hemen benimsemedi. Örneğin mekanikçi filozoflar ve René Descartes'ın (1596-1650) Kartezyen destekçileri, bir fiziksel cismin başka bir cismi, üçüncü bir unsuru, ikisine dokunan bir şey olmadan etkileyebileceğini kabul edemediler. Özetle söylemek gerekirse, yerçekimi oldukça gizemliydi çünkü Newton dahil hiç kimse nereden geldiğini, neden var olduğunu ve kalıcılığını kimin ya da neyin sağladığını bilmiyordu. Bu gerçek üzerine düşünmek ve bu güçlerin insanlığı dikkate almadan hareket ettiği çıkarımında bulunmak, en azından her şeyin arkasında bir tür tanrının olduğuna inanmayanlar için yeni ve acımasız bir dünyaya ilişkin hayal kırıklığına yol açtı.
Tanınma: En Büyük Bilim İnsanı
Newton'un yerçekimi üzerine yaptığı çalışmalar özellikle İngiltere'de çok iyi karşılandı ve 1687'de Trinity Koleji'nin bir akademi üyesi haline geldi. İki yıl sonra Newton burada Lucasian Matematik Profesörü oldu. Newton'un etrafında, kendisine çok yakın olan İsviçreli matematikçi Nicolas Fatio de Duillier (1664-1753) de dahil olmak üzere, uluslararası düzeyde sadık destekçilerin bulunduğu bir çevre oluşmuştu. 1688'den itibaren Newton siyasi bir kariyer yapma konusunda hırslandı. Bilim insanı, Londra'ya taşınmayı umuyordu ancak 1693'te sinirsel bir çöküntü yaşadı. Belki de Fatio de Duillier ile ilişkisinin sona ermesinden dolayıydı. Ancak bu durum, kronik uykusuzluğu ve hatta muhtemelen yaptığı simya deneylerinin önemli bir bileşeni olan cıva zehirlenmesinin bir sonucu olarak daha da kötüleşti. 1696'da iyileşen Newton, Londra Kulesi'ndeki kraliyet darphanesinin müdürlüğüne getirildi. Bu görev hem prestij hem de iyi bir maaş sunuyordu. Newton, aslında onursal bir pozisyon için gerekli olmayan uygulamalı bir yaklaşım benimseyerek işverenlerini o kadar etkiledi ki 1699'da darphane müdürü oldu. Bu görevi sonraki 28 yıl boyunca tespit ettiği sayısız kalpazanın (daha sonradan asılan) üzüntüsüne rağmen, olağanüstü bir özveriyle yerine getirdi.
Newton aynı zamanda 1699 yılında Fransız Kraliyet Bilimler Akademisi'ne üye olarak atanan ilk yabancı oldu. 1703 yılında Kraliyet Cemiyeti'nin başkanı seçildi ve 1727'de sona eren görev süresi boyunca bu pozisyonunu, cemiyetin pratik deneylere (sadece başkalarının akademik makalelerini okumanın aksine) daha fazla yönelmesi için kullandı. Alman matematikçi Gottfried Wilhelm Leibniz ile süregelen ve İngiltere'de matematiği önemli ölçüde gerileten kavgası ise pek takdire şayan değildi. Newton, Leibniz'i kalkülüs (eğrileri ve alanlarını hesaplamaya yarayan matematiksel bir araç) üzerine yaptığı çalışmayı aşırmakla suçladı. Aslında her iki adam da kalkülüsü bağımsız olarak geliştirmişti ve çoğu tarihçi Newton'un bu konuda ilk olduğunu düşünse de Leibniz'in versiyonu daha üstündü. Newton, 1705 yılında Büyük Britanya Kraliçesi Anne (krallığı 1702-1714) tarafından, bilime yaptığı muazzam katkılardan çok kraliyet darphanesindeki hizmetlerinden dolayı şövalye ilan edildi. Ancak yine de bu, geçmişteki ve günümüzdeki tüm bilim insanları için unutulmaz bir andı çünkü bu şekilde onurlandırılan ilk kişiydi.
Ölüm ve Miras
Newton, yurtiçi ve yurtdışındaki prestijli kurumlara yaptığı çeşitli atamalarda gördüğümüz gibi, hayatı boyunca keşifleriyle ünlüydü. Newton son yıllarını, bilimle bu kadar özdeşleşmiş bir adam olmasına rağmen tuhaf bir şekilde bilimsel deneyler kadar geçerli olduğuna inandığı bir alan olan İncil'deki kehanetleri inceleyerek geçirdi. Sör Isaac Newton 20 Mart 1727'de böbrek yetmezliğinden öldüğünde 84 yaşındaydı. Hiç evlenmemişti ve çocuğu yoktu. Newton'a devlet töreni düzenlendi ve Westminster Abbey'de toprağa verildi. Ardından Alexander Pope, unutulmaz bir mezar yazıtı ile onu andı:
Doğa ve doğanın yasası, karanlıkta saklıydı. Tanrı: Newton olsun! Dedi ve her şey aydınlandı."
(Wootton, 361)
Newton, sık sık yaptığı ve gerçekten mütevazı olup olmadığını merak ettiği açıklamalarından birinde, kariyeri ve keşifleri hakkında şu ifadeleri kullanmıştır:
Dünyaya nasıl göründüğümü bilmiyorum ama kendime gelince, sadece deniz kıyısında oynayan bir çocuk gibiydim. Gerçeğin devasa okyanusu önümde keşfedilmemiş bir şekilde uzanırken, ara sıra, belki daha yumuşak bir çakıl taşı ya da daha güzel bir deniz kabuğu bularak kendimi oyalıyordum. (Gleick, 4)
Newton'dan sonra bilimde daha birçok atılım olacaktı ancak 20. yüzyılda görelilik ve kuantum fiziği gelişene kadar onun çalışmaları kadar devrimci bir şey olmayacaktı.
Newtonculuk olarak bilinen ve bilimsel bilginin, varsayımsal ivmelendirici güçlerle ilişkili olarak hareket eğilimlerini öngörebilen bir dizi matematiksel yasa olarak sunulması gerektiği fikrini öne süren belirli bir akım gelişti. Buna ek olarak, Newton'un araştırmaları çok karmaşık ve çoğunluk için erişilmez olduğundan, Newton'un çalışmalarını makul düzeyde iyi eğitimli kişiler tarafından anlaşılabilecek şekilde basitleştiren çok sayıda yazar ortaya çıktı. Newtonculuk yavaş yavaş Avrupa'ya yayılarak üniversitelerde ve entelektüeller arasında hakim yaklaşım haline geldi. Newton Felsefesinin Temelleri (1738) adlı eseriyle Voltaire (1694-1778) gibi düşünürlerin yeni zihinlere yaydığı Newton'un bilgiye yaklaşımı, Newton'un bu iki disiplini sonsuza dek birbirinden ayırmasına rağmen insanlık durumunun iyileştirilmesinin felsefe ve bilimin nihai hedefi haline geldiği Aydınlanma hareketinin önemli bir parçasıydı. O büyük modern deha Albert Einstein (1879-1955) bile yeni görelilik teorisiyle Newtonculuğu yıkamamış, sadece onu yeni ve cesur ufuklara doğru genişletmiştir. Einstein'ın bir zamanlar Newton için söylediği gibi: "Karşımızda güçlü ve emin duruyor. O rakipsiz." (Gleick, 9).
