Bir gün modern bir bilim müzesini ya da bir gözlemevini ziyaret ederseniz, salonun ortasında tavana asılmış büyük bir sarkaçla karşılaşma ihtimaliniz yüksektir. Böyle bir deneyim yaşamadıysanız, “Foucault’s Pendulum” yani Foucault Sarkacı ifadesiyle internet üzerinde arama yaparak birçok etkileyici örneğe ulaşabilirsiniz.
19. yüzyıla kadar, Dünya’nın kendi etrafında döndüğüne dair kanıtlar yalnızca gözlemsel verilere dayanıyordu. Ancak 1851 yılında, tıp eğitimini yarıda bırakmış bir amatör fotoğrafçı, Paris bilim çevrelerini şaşkına çevirdi.
Gösterimden önce, bilim insanlarına kısa ama etkili bir not gönderdi: “Dünya’nın döndüğünü görmeye davetlisiniz.” Devamında da Jean Bernard Léon Foucault (18 Eylül 1819 – 11 Şubat 1868), ilk kez Dünya’nın gerçekten döndüğünü açık biçimde kanıtlayan bir deney gerçekleştirdi.
Foucault’nun sarkacını halka açık olarak ilk kez 1851 yılında, Paris Gözlemevi’ndeki Meridyen Salonu’nda sergiledi. Bu gösterimi izleyenler arasında III. Napolyon da dahil olmak üzere dönemin önemli isimleri yer alıyordu.
Birkaç hafta sonra, daha büyük bir sarkaç Pantheon’un kubbesine kuruldu. Foucault, 28 kilogramlık pirinç kaplı kurşun bir kütleyi, 67 metre uzunluğundaki bir tel ile kubbeden aşağıya sarkıttı. Bu deney ve kullandığı zarif düzenek, onu tarihe kazıdı. Foucault, Dünya’nın dönüşünü “gösteren adam” olarak ölümsüzleşti.
Foucault Sarkacının Diğer Sarkaçlardan Farkı Nedir?
Foucault sarkacı, aslında sıradan bir sarkaç gibidir: Ucunda ağırlık bulunan uzun bir telden oluşur. Ancak etkili şekilde çalışabilmesi için telin çok uzun, ağırlığın ise oldukça ağır olması gerekir. Bu nedenle sarkaçlar genellikle müzeler veya katedraller gibi tavanı yüksek binalara yerleştirilir.
Böylece hem uzun mesafede sallanabilir hem de hareketi yavaş ve etkileyici olur. Ayrıca bu tür binalarda sıcaklık genellikle sabit kaldığı için, sarkacın uzunluğunu değiştirebilecek genleşme ya da büzülme gibi etkilerden de korunur. Bu da ölçümdeki sapmaları en aza indirir.
Foucault sarkacını sıradan bir sarkaçtan ayıran şey, üst kısmının bir menteşeye bağlı olmasıdır. Bu bağlantı noktası, sarkacın her yöne serbestçe salınmasına izin verir. Bir kez harekete geçirildiğinde, sarkaç hep aynı düzlemde sallanmayı sürdürür.
Fakat Dünya dönmeye devam ettiği için, sarkacın salınım düzlemi gözlemcinin bakış açısından yavaş yavaş yön değiştiriyormuş gibi görünür. Gerçekte dönen ise sarkaç değil, onun altındaki Dünya’dır.
Foucault Sarkacı Bir Gizemi de Ortaya Çıkardı
Foucault’nun deneylerinde, Paris’te sarkacın tam bir dönüşü 31 saat 50 dakika sürdü. Ancak bu dönüş süresi, sarkacın bulunduğu enleme göre değişir.
Kuzey Kutbu’nda bir Foucault sarkacı, Dünya’nın ekseni etrafındaki tam dönüşünü takip ederek her 24 saatte 360 derece döner gibi görünür. Ekvator’da ise sarkacın salınım düzlemi hiçbir şekilde yön değiştirmez.
Foucault sarkacının dönme hızı, belirli bir konumda genellikle sabit kalır. Ancak 1954 yılında yapılan bir deneyde fizikçi Maurice Allais beklenmedik bir sonuçla karşılaştı. Deneyi 30 gün sürdü ve bu günlerden biri tam güneş tutulmasının yaşandığı güne denk geldi.
Diğer 29 gün boyunca sarkaç normal hızında dönerken, tutulmanın gerçekleştiği gün sadece 14 dakika içinde 13,5 derecelik bir dönüş yaptı. Üstelik deney kapalı bir alanda, doğrudan güneş ışığından tamamen yalıtılmış biçimde yürütülüyordu; bu nedenle tutulmanın herhangi bir etkisinin olması beklenmiyordu. Ancak Allais, 1959’daki bir başka güneş tutulmasında da aynı etkiyi gözlemledi.
Sonraki yıllarda pek çok deney yapıldı ve sonuçlar tutarsızdı; bazı araştırmalarda ölçülebilir bir etki saptanamadı, ancak biraz daha fazla sayıda deney, Allais’in gözlemini doğruladı. Bu durum günümüzde Allais Etkisi (Allais Effect) olarak biliniyor.
Şimdilik ortada çözülememiş bir gizem duruyor. Bu etkinin nedeni hakkında kesin bir fikir yok. Öne sürülen bazı olasılıklar arasında kütleçekim dalgaları, güneş radyasyonu gibi şeyler yer alıyor.
Sonuç Olarak
Foucault başlangıçta doktor olmak istiyordu, fakat kan korkusu nedeniyle bu yoldan vazgeçip fiziğe yöneldi. İyi ki de öyle yaptı; çünkü bu kararı, bilim tarihinde önemli bir dönüm noktasına dönüştü.
Onun en büyük katkılarından biri, son derece karmaşık bir bilimsel olguyu halkın da anlayacağı yalınlıkta sunmasıydı. Sarkaç deneyi, zihinlerdeki tüm şüpheleri giderdi ve insanlara Dünya’nın kendi ekseni etrafında döndüğünü ilk kez doğrudan gözlemleme fırsatı verdi.
Ayrıca bu yazı da ilginizi çekecektir. Christiaan Huygens’in Sarkaçlı Saati Neden Amerika Kıtasında Başarısız Oldu?
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- The Device That Lets You See The Earth Turn: The Foucault Pendulum. Yayınlanma tarihi: 29 Eylül 2021. Bağlantı: The Device That Lets You See The Earth Turn: The Foucault Pendulum/
- Bagdoo, Russell. (2013). Link between Allais Effect and General Relativity’s Residual Arc during Solar Eclipse. Journal of Modern Physics. 11. 10.4236/jmp.2020.1110101.
- Sommeria, JoëL. (2017). Foucault and the rotation of the Earth. Comptes Rendus Physique. 18. 10.1016/j.crhy.2017.11.003.
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.
Matematiksel
Güzel.