19. yüzyıl fizikçisi Ludwig Boltzmann, ömrünün büyük bir kısmını fiziksel dünyanın davranışlarını, onu oluşturan atomlar hakkında bazı basit varsayımlarla açıklamaya çalışarak geçirdi.
Bir hayat, 𝑆 = 𝛋 · log 𝑊 denklemiyle özetlenebilir mi? Bu denklem, istatistiksel mekaniğin öncüsü Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann’ın mezar taşında yazıyor. Formül, entropi ile bir sistemin olası termodinamik durumlarının olasılığı arasındaki ilişkiyi gösterir. Denklemdeki 𝛋 sabiti, daha sonra “Boltzmann sabiti” olarak anılacaktır.
Peki, adına sabit tanımlanacak kadar temel bir bilimsel miras bırakmış bir insanın hayatı, neden İtalya’da bir tatil sırasında trajik bir intiharla son bulur?
Kısaca Ludwig Boltzmann Kimdir?
20 Şubat 1844’te Viyana’da dünyaya gelen Ludwig Boltzmann’ın doğumu, huzursuz bir hayatın habercisiydi. Vergi memuru bir babanın oğlu olarak, sayılarla kurduğu bağ ise muhtemelen genetikti. Çocukluğunu yaşadığı dönem, Yaşadığı dönem, Avusturya-Macaristan İmparatorluğu’nun çözülmeye başladığı yıllardı.
Bilim içinse bu dönem heyecan vericiydi. Boltzmann’ın çağdaşı Georg Cantor, “sonsuzluk” tanımı ve süreklilik hipoteziyle matematiği temellerinden sarsmıştı.. Boltzmann henüz 15 yaşındayken Charles Darwin, Türlerin Kökeni’ni yayımladı. Bilim, her yönden yaratılışçı bakış açısını zorluyor; sınırların ve mutlaklıkların yerini olasılıklar ve değişkenlikler alıyordu. Dünya artık eski dünya değildi. Ve tüm bu değişimin merkezinde atomlar vardı.
Önemli olan atomlar, yöneten ise entropidir.
Atom fikri ilk kez MÖ 5. yüzyılda yaşamış Demokritos tarafından ortaya atıldı. Ona göre madde, boşlukta hareket eden küçük, bölünemez cisimlerden — atomlardan — oluşuyordu. Ancak bu görüş, hiçbir zaman çoğunluk tarafından kabul görmedi. Aristoteles gibi dönemin önde gelen filozofları bu fikri küçümsedi ve alaya aldı. Böylece atomculuk, yüzyıllar boyunca kenarda kalan bir fikir olarak varlığını sürdürdü.
Zamanla bilimsel düşünce iki farklı çizgiye ayrılacaktı. Newton’ın takipçileri, evrenin atomik yapıda olduğunu ve parçacıkların boşlukta hareket ettiğini savundu. Öte yandan Descartes’ın izinden giden kartezyenler, boşluk kavramını reddediyor, her yerin maddeyle dolu olması gerektiğini düşünüyordu. Bu görüş ayrılığı 19. yüzyılda iyice derinleşti.
İşte Ludwig Boltzmann bu ortamda yetişti. Viyana Üniversitesi’nde fizik eğitimi aldı ve gazların kinetik teorisi üzerine yaptığı çalışmayla doktorasını tamamladı. Ona göre maddenin özellikleri, atom ve moleküllerin rastgele hareketleriyle açıklanabilirdi. Ancak bu görüş, dönemin bilim çevrelerinde büyük tepkiyle karşılanacaktı.
Boltzmann’ın en sert eleştirmeni olan Ernst Mach, şöyle diyordu: “Atomlar mı? Hiç birini gördünüz mü?” Boltzmann’ın inandığı mikroskobik parçacıklar hem görünmüyordu hem de sürekli çarpışıp rastgele hareket ediyordu. Bu, birçoklarına göre bilimin sınırlarını aşmak demekti.
Ludwig Boltzmann’ın Rahatsız Edici Düşünceleri Nelerdi?
Boltzmann’ın incelediği atomlar sadece küçük değil, aynı zamanda rastgele hareket ediyordu; sürekli ve öngörülemez biçimde, ancak bazı kuvvetlerle sınırlı alanlarda dolaşıyorlardı. Bu parçacıkların konumları yalnızca olasılıklarla tanımlamak mümkündü. Boltzmann bu yüzden entropiyi istatistiksel olarak tanımlayan ilk genel denklemi geliştirdi.
Diğer ölçü birimlerinden farklı olarak entropi, bir sistemin düzensizliğini ölçer. Boltzmann bu düzensizliğin zamanla ve geri döndürülemez biçimde arttığını gösterdi.
Bu devrim niteliğindeki düşünceler, maddenin yapısının ve fizik yasalarının Tanrı tarafından belirlenmiş olduğu inancının hâkim olduğu bir dönemde ortaya çıktı. Boltzmann’ın; maddeyi —ve su, ateş, yaşam gibi tüm karmaşık yapıları— entropi ve olasılık yasalarına tabi tutması, fizik dünyasında büyük bir dönüşüm başlattı. Ancak bu, meslektaşlarının sert direnişiyle karşılaştı.
Termodinamiğin bir başka temel gerçeği ise yalnızca akademiyle sınırlı kalmadı. 19. yüzyılın sonlarına doğru toplumsal ve siyasi çalkantıların da ortasında yankılandı. Entropi geri döndürülemez. Neredeyse her zaman artar. Kısacası: Gelecek her zaman daha düzensizdir. İnsanlık, artan bir karmaşaya doğru savrulmaktadır. Bu da şunu gösterir: Düzen dışarıdan, yukarıdan ya da ilahi bir kaynaktan değil; içeriden, atomlardan ve onların davranışlarından doğar.
Boltzmann, zamanının ötesinde düşüncelere sahip bir bilim insanıydı. Bilimdeki yaklaşımı, açık ve doğrudan iletişimi esas alıyordu: “Gerçeği söyle, açık yaz ve savun.” Bu ilkeye bağlı kalarak, teorilerini hayatı boyunca kararlılıkla savundu.
Fikirleri, dönemin egemen bilim anlayışıyla çatışıyordu. Bu nedenle yoğun eleştirilerle karşılaştı. Viyana Üniversitesi’nden, hem bilimsel hem kişisel olarak karşı karşıya geldiği Ernst Mach nedeniyle ayrılacaktı.. Daha sonra, fikir ayrılığı yaşasa da saygı duyduğu Wilhelm Ostwald’ın davetiyle Leipzig’e geçti. Avrupa ve Amerika’daki çeşitli üniversitelerde ders vererek fikirlerini yaymaya devam etti.
Düzensizlik ve Ölüm
Boltzmann’ın sağlığı hayatı boyunca sorunluydu. Yoğun enerji ve coşku dönemlerini, ağır depresyon nöbetleri izliyordu. Bu durum, günümüzde bipolar bozukluk olarak tanımlanabilecek bir tabloyu işaret ediyordu.
Sağlık sorunları ve depresyon nedeniyle giriştiği başarısız bir intihar girişiminin ardından, yüzyılın başında Ernst Mach’ın emekliye ayrılmasıyla birlikte Viyana’ya geri döndü.
Viyana’ya döndükten kısa süre sonra Boltzmann’ın hem fiziksel sağlığı hem de ruh hali daha da kötüleşti. Sürekli olarak “bir ders sırasında aniden aklını ve hafızasını kaybetme” korkusuyla yaşıyor, astım ve baş ağrılarından mustaripti. Ayrıca, görme bozukluğu ise okumasına engel olacak kadar ciddiydi. 1906 yılında doktoru, Boltzmann’ın sinirsel tükenmişlik (nevrasteni) yaşadığını belirterek tüm bilimsel faaliyetlerden uzak durması gerektiğini söyledi.
Dört ay sonra, ailesiyle birlikte İtalya’nın Trieste yakınlarındaki Duino’da tatildeyken, geride herhangi bir not bırakmadan yaşamına son verdi.
Hayatının dramatik bir finalinde, Boltzmann’ın teorisi hak ettiği değeri ancak ölümünden kısa süre sonra gördü. Max Planck ve Albert Einstein sayesinde bilim dünyasında nihayet kabul edildi. Özellikle Planck, uzun süre şüphe duymasına rağmen kendi radyasyon formülünü kanıtlayacak başka bir yol bulamayınca Boltzmann’ın yöntemlerine yönelmek zorunda kaldı.
Boltzmann’ın intiharının, teorisinin yeterince kabul görmemesiyle doğrudan bağlantılı olup olmadığı kesin değil. Ancak biraz daha dayanabilseydi, kızının babasının cansız bedenini bulmak zorunda kalması önlenebilirdi.
Yine de belki bu, entropiyi durdurmanın ya da onu nihayet kabullenmenin Boltzmann’a özgü bir yoluydu
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- Maths in a minute: Statistical mechanics. Kaynak site: Plus Math. Yayınlanma tarihi: 12 Ocak 2022. Bağlantı: Maths in a minute: Statistical mechanics
- Giuseppe Mussardo; The ABC’s of Science; ISBN 978-3-030-55169-8; Springer 2020
- Britannica, The Editors of Encyclopaedia. “Ludwig Boltzmann”. Encyclopedia Britannica, 18 Apr. 2024, https://www.britannica.com/biography/Ludwig-Boltzmann.
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiks
Teşekkürler Sibel Hanım.
Kaleminize , emeğinize sağlık…