Fizik

Antik Fizik: Demokritus Atomu Nasıl Öngördü?

İnsanlığın süregelen meraklarından bir tanesi maddenin başlangıcı ve özünü bulabilmekti. Gökyüzüne  bakmanın da, suya bakmanın da asıl nedeni işte buydu. Milattan önce dördüncü yüzyıla kadar maddenin dört temel taşı; ateş, hava, su ve toprak olarak kabul edilmişti. Bu dönemde, ilk kıvılcımı sorduğu sorularla Yunan filozof Demokritos ateşledi. Hava ile su nasıl oluşuyordu?

Bilim insanları ve elektron mikroskopları sayesinde günümüzde atomların var olduğunu biliyoruz. Ancak fikir günümüzden çok daha gerilerde gider. Bir zamanlar Pisagor matematik ve geometrinin temelini atmakla meşguldü. Aristoteles biyoloji ve fizik; Platon yönetim hakkında düşünüyordu. Herodot bir tarihçiydi ve Hipokrat doktorlara kendi adını taşıyan yeminini vermişti. Ama en ustaca “ilklerden” biri, Demokritos ya da Epikuros gibi atomculardan geldi.

“Atom” fikri bir süredir var olsa da, bunu tam olarak dile getiren ilk kişi Demokritos oldu. Bir şeyi sürekli olarak ikiye bölebilir veya kesebiliriz. Bunu sonsuza kadar yapabiliriz. O zaman bir son noktamız olmaz. Ama evren temelsiz inşa edilemez. Hiçbir şeyden hiçbir şey gelemez.İşte bu fikrin devamında Demokritos Gökler ve yeryüzü arasında bağlantıyı keşfetti; “İnsan küçük bir evren modelidir; insan, doğa, Dünya ve evren bir bütünlük içindedir. ” sözleri günümüze kadar ulaştı.

Bu bütünlüğün, aynı hava ve su gibi, küçük, bölünemez ve sayılamayacak kadar çok parçalardan oluştuğunu fark etmişti. Bu küçük parçalara Yunanca “bölünemez” anlamına gelen “atomus” adını verdi ve atom sözcüğü hayatımıza girdi. Gökbilimci Carl Sagan ”Tüm antik zaman bilim insanları içinde, bize en uzaktan seslenen oydu.” derken haklıydı.

Gülen Filozof Demokritos

Demokritos’un, görmenin beynin çalışmasına engel olduğunu düşündüğü için uzun süre güneşe bakarak kör olduğunu ileri süren rivayetler bulunur. Derin düşüncelerinin dağılmaması için tek başına mezarlıklar arasında dolaştığı da söylenmiştir. Demokritos’un eserlerinden atom kuramı ile ilgili olanlar günümüze ulaşmamıştır. Bu nedenle atom teorisini açıklarken Aristo ve diğer ilkçağ felsefe tarihçilerinin açıklamalarını doğru kabul ediyoruz. Kendisi aynı zamanda hiçbir şeyi ciddiye almamayı prensip edindiği için gülen filozof olarak da bilinmektedir.

Demokritos’un yaklaşık olarak M.Ö. 460 yılında doğduğunu biliyoruz. Ancak öldüğü yıl kesin değildir. Çok yaşadığı, yüz yaşını geçtiği söylenir. Demokritos, neşeli, kültürlü ve ılımlı idi. Şiddet ve tutkuya karşıydı. Dostluğa değer verirdi. Ömrünü Mısır, İran ve Hindistan’a kadar yolculuk ederek geçiren Demokritos, bilgiye olan aşkını “Bir kanıt bulmayı, Pers kralı olmaya tercih ederim.” sözlerine sığdırdı. Yolculuklarının sonunda da gerçekten zamanı aşan birçok bilgiye ulaştı. Demokritos için cevap bekleyen başka bir konu daha vardı, hava ile su birbirinden neden farklıydı?

Cevaba, atom kuramını ortaya atarak ulaştı ve ekledi: ‘Maddeleri farklı yapan, maddenin içindeki atomlarının farklı şekilde olmasıdır.’ Diğer bir şekilde ifade edersek, farklı nitelikteki atomlar birleşerek farklı nitelikteki varlıklar meydana getiriyordu.

Democritus, atomların çeşitli kombinasyonlarda bir araya geldiklerini ve ardından “eidôla” adı verilen bir şey yaydıklarını savundu. Bizlerde bu yayılımı duyularımız aracılığı ile algılıyorduk. (Görsel: Jonny Thomson)

Demokritos’un Atom Görüşünün Sonuçları

Atomun ilk mimarı ve belki de fikir babası olan Demokritos elbette çok hatalara yaptı. Ama zamanın koşulları göz önüne alındığında doğru şeyler hayranlık uyandırıcıdır. Gerçeğe kafa yorarak, bilim insanlarının ancak 2300 yıl sonra kanıtlayacağı bir sonuca vardı. Demokritos’un teorisinin iki önemli sonucu vardı.

Birincisi, bildiğimiz bu dünya aslında mevcut değildir. Dünya aslında algılanamaz atomlardır ve zihinlerimiz bu atomlardan “gerçeklik” yaratır ve her şey sadece kendimize oynadığımız bir yanılsamadır. İkincisi, dünyada atomlardan oluşmayan hiçbir şey yoktur. Dışarıdaki ağaçtan, evcil kaplumbağaya, sevgi duygusu ve hatta eidôla’yı işleyen zihne kadar hepsi atomlardan meydana gelmektedir.

Rönesans’ın sonlarında Demokritos’un Atom kuramı tekrardan gündeme geldi. Ancak teoride bazı boşlukların giderilmesi gerekiyordu. Sonuçta Demokritos’un kuramı test edilmeyen felsefi bir düşünce üzerine kuruluydu. Kimyager John Dalton ise buna bilimsel bir bakış açısı kazandıran kişi olacaktı. Dalton’un modelinde hatalar olsa da modern kimya yavaş yavaş şekillenmeye başlamıştı.

Atomun İçinde ne var?  Modern Atom modelinin Şekillenmesi

Modern Atom Modeli
Şekil 5 Geçmişten Günümüze Atom Modelleri

Önce sahneye Joseph John Thomson çıkmıştı ve katot ışın tüpleriyle yaptığı deneylerle atomların içerisinde küçük kütleler halinde negatif yüklü parçacıkların olduğunu gösterdi ve bu parçacıklara ‘elektron’ adını verdi. Thomson atom modelinden ilham alan Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford, kendi fikirlerini ileri sürdü ve atom tarihinde çığır açtı. Atomun kütlesinin pozitif yüklü çekirdekte toplandığını belirtti.

Bohr, Rutherford’un atomun yapısını açıklamada yetersiz kalan alanları matematiksel formüllerle buluşturarak, kendi atom modelini ortaya çıkardı. Bu modele göre çekirdeğin içerisinde proton ve nötron bulunmaktadır. Elektronlar hem kendi çevrelerinde hem de çekirdek çevresinde dönmektedir. İlk başlangıç noktamız Demokritus’tan 2300 yıl sonra Albert Einstein sahneye çıkıp son sözü aldı. Bunun sonucunda da  Demokritos’un modelini matematikle buluşturdu. Işık hızı, temel kuvvetler, kuantum fiziği ve dahası hayatımıza girdi.


Kaynak ve ileri okumalar için: Ancient physics: How Democritus predicted the atom; Yayınlanma tarihi: 29 Mayıs 2021; Bağlantı: https://bigthink.com/

Matematiksel

Şefika Çokcoşkun

İstanbul Üniversitesi 'Nükleer Fizik' anabilim dalında yüksek lisans mezuniyetim sonrası yazarlık serüvenim başladı. Bilimin hayatın parçalarından biri olduğunu aktarmak her bilim insanı gibi benim de görevim... Okumak, dinlemek, merak etmek, araştırmak hep bir adım daha atmamı sağlıyor. Paylaştıkça çoğalacağımız günler yakındır...
Başa dön tuşu