Kütleçekimi ve Bilimsel Aldatmaca: Deney ile İnsanî Açıklama Arasında

Tüy ve Top Deneyi

Havasız bir odada tüy ile topun düşmesi deneyi, kütleçekiminin etkisi altındaki bütün cisimlerin ivmesinin eşit olduğunu kanıtlamanın klasik bir örneği olarak uzun zamandır kabul edilir. Galileo’ya dayanan bu ünlü deney, okullarda ve bilim kitaplarında kullanılır. Fikir basittir: Bir tüy ile bir bovling topu, havası boşaltılmış bir odada serbest bırakılır ve yaklaşık olarak aynı anda düşer. Buradan yaygın olarak çıkarılan sonuç, ağırlığı ne olursa olsun her cismin aynı ivmeyle düştüğüdür.

Deney ve Doğa

Ancak bu deney temel bir sorun barındırır: Doğanın kendisini temsil etmediği gibi, içinde yaşadığımız gerçekliği de taklit etmez.

Birincisi: Ortamın etkisini yalıtır. Yeryüzünde tüy, hava direnci nedeniyle top gibi düşmez; havanın uzaklaştırılması eşit bir ivme ortaya koyar, ancak bu ivme yalnızca indirgenmiş koşullarda gözlemlenir.

İkincisi: Doğayı indirger. Belirli bir fikri açıklamak için hava ortadan kaldırılmıştır ve bu indirgeme deneyi gerçeklikten koparır. Deneyi suda veya doğal hava ortamında yapsaydık, yoğunluk ve direnç nedeniyle büyük bir farklılık görürdük.

Üçüncüsü: Kütleçekimi insanî bir açıklamadır. «Kütleçekimi» dediğimiz şeyin bütünü, hareketi açıklamak için geliştirilmiş insan ürünü bir modeldir; doğada, olduğu hâliyle, hiçbir zaman kanıtlanmış değildir. Aksine, ortama ve koşullara göre farklı açıklamalara ve görüş ayrılıklarına açık bir varsayımdır.

Geleneksel Denklem

Klasik fizikte iki cisim arasındaki kütleçekim kuvveti, evrensel kütleçekim sabiti ile iki cismin kütlelerinin çarpımının, merkezleri arasındaki uzaklığın karesine bölünmesine eşittir. Yani kuvvet, iki kütlenin artmasıyla artar; uzaklık arttıkça ise hızla azalır, çünkü uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır.

Bileşenlerin anlamları şöyledir: Kütleçekim kuvveti, her cismin diğerini çektiği kuvvetin büyüklüğüdür; evrensel kütleçekim sabiti, evrendeki kütleçekiminin şiddetini belirleyen sabit bir sayıdır; kütle, her cisimdeki madde miktarıdır; uzaklık ise iki cismin kütle merkezleri arasındaki uzaklıktır.

Kısaca: Kütleçekimi, kütle arttıkça artar; uzaklık arttıkça hızla zayıflar.

Uygulama Alanı

Isaac Newton’ın formüle ettiği kütleçekim yasası, gezegenlerin hareketini ve cisimlerin yeryüzüne düşmesini açıklamakta, ayrıca uyduların yörüngelerini hesaplamakta iyi sonuç verir.

Ancak küçük cisimler arasındaki çekim kuvveti diğer kuvvetlerle karşılaştırıldığında çok zayıf olduğundan, bu yasanın laboratuvarda üçüncü bir tarafça doğrudan doğrulanması güçtür; çok hassas aygıtlar ve uzmanlık gerektiren deneyler gerekir. Ayrıca güçlü kütleçekimi koşullarında veya ışık hızına yakın hızlarda kesin sonuç vermez; genel görelilik bu noktada daha derin bir açıklama sunmuştur.

Cisimlerin Düşüşüne İlişkin Gerçekçi Model

Doğada herhangi bir cismin düşmesi, birlikte etkili olan çeşitli etkenlere bağlıdır: Cismin kütlesi ve yoğunluğu, içinde düştüğü ortam, hava veya su direnci, cismin şekli ve yüzey alanı, ayrıca itki veya iç enerji gibi onu hareket ettirebilecek her türlü ek kuvvet.

Doğal hava ortamındaki tüy ile topu düşünün: Tüy hafif ve düşük yoğunluklu olduğu için geride kalır ve hava ona büyük bir direnç oluşturur; ağır top ise bu direnci kolaylıkla aşar. Suda denklem değişir: Yoğun cisim, hafif olandan daha hızlı batar. Ortamın direncini karşılamaya yetecek bir itki sağladığımızda uçmak bile mümkün olur; uçakların ve helikopterlerin nasıl uçtuğunu da bu açıklar.

Bu açıdan bakıldığında, kütleçekimi dediğimiz şey mutlak ve sabit bir kuvvet değil, kütle, ortam, direnç ve enerjinin etkileşiminin bir sonucudur; bu model, her şeyi çeken esrarengiz bir kuvvet varsaymadan bütün düşme, yüzme ve uçma durumlarını açıklar.

Büyük Sorunsal

Batı düşüncesi en başından Dünya’nın küresel olduğuna karar vermiş, ardından bütün deneyler ve yasalar bu kararı desteklemek üzere gelmiştir: Kütleçekimi suyu Dünya’nın yüzeyinde tutar; Dünya’nın kendi ekseni ve Güneş etrafındaki dönüşü ile gezegenlerin hareketi, hep kütleçekimi varsayımına dayanır.

Ancak temel soru varlığını korur: Bu yasalar doğada gerçekten mevcut mudur, yoksa belirli bir varsayımı desteklemeye yarayan insan ürünü bir araç mıdır?

Doğayı özgürce işlemeye bırakırsak, doğa her türlü kuramı sınayabilir; önceden yapılmış bir varsayım olmadan kütleçekimi kesin biçimde kanıtlanamaz; temel varsayımları değiştirirsek cisimlerin bütün hareketleri, Dünya’nın şekli ve suyun yerinde kalması farklı yollarla açıklanabilir.

Büyük Bilimsel Aldatmaca

Bilim dediğimiz şey, insanın evreni kavrayışını yönlendirmeye yönelik daha büyük bir planın parçası olabilir; önceden yapılmış varsayımlara dayanan herhangi bir model —matematiksel açıdan kesin olsa bile— mutlak hakikat değildir, çünkü mümkün olan bütün koşullarda sınanmamıştır. Vakum deneyi, indirgemenin herhangi bir açıklamayı mantıklı gösterebildiğini ortaya koyar; ancak «kütleçekim kuvveti»nin varlığını kesin biçimde kanıtlamaz.

Sonuç

«Kütleçekimi» mutlak bir hakikat değil, belirli gözlemlere ve indirgemelere dayanan insanî bir açıklamadır. İndirgenmiş herhangi bir deney, belirli bir açıklamayı doğru gösterebilir; ancak bu açıklama doğayı bütünüyle yansıtmaz. Hareket ve düşme, kütle, ortam, direnç ve enerji arasındaki etkileşim üzerinden esnek biçimde açıklanabilir.

Bilim mutlak hakikat değil, doğayı açıklamaya yarayan insan ürünü bir araçtır; doğayı önceden indirgemeden, olduğu hâliyle dikkate alırsak bilimsel modeller değiştirilmeye ve geliştirilmeye açıktır.