Büyük Tasarım

78
çekim kuvvetinden çok daha güçlüdür, ama biz onları günlük ya­
şamımızda  pek  fark  etmeyiz,  çünkü  makroskobik  cisimler  hemen 
hemen  eşit  sayıda  pozitif  ve  negatif  elektrik  yüklerine  sahiptir. 
Bu,  iki  makroskobik  cisim  arasındaki  elektrik  ve  manyetik  kuv­
vetlerin  birbirini  neredeyse  yok  ettiği  anlamına  gelir;  oysa  çekim 
kuvvetinde bu cisimlerin kuvvetleri birbirine eklenir.
Elektrik  ve  manyetik  kuvvetlerle  ilgili  bugünkü  düşüncemiz, 
18.  yüzyılın  ortalarından  19.  yüzyılın  ortalarına  kadar  geçen  yak­
laşık  yüzyıllık  süre  içinde,  birkaç  ülkenin  fizikçilerinin  bu  alan­
larda  yaptığı  ayrıntılı  deneysel  çalışmalar  sayesinde  gelişti.  En 
önemli  keşiflerden  biri  bu  iki  kuvvetin  birbirleriyle  bağlantılı  ol­
malarıydı:  Hareket  eden  elektrik  yükü  mıknatıslar  üzerinde  bir 
kuvvet  oluşturuyordu  ve  hareket  eden  bir  mıknatıs  da  elektrik 
yükleri  üzerinde  bir  kuvvet  oluşturuyordu.  Aralarında  bir  bağ  ol­
duğunu  ilk  fark  eden  DanimarkalI  fizikçi  Hans  Christian  0rsted 
oldu.  1820’de  üniversitede  ders  vermek  için  hazırlandığı  sırada 
kullandığı  pilin  elektrik  akımının,  yakındaki  pusulanın  ibresinin 
yönünü  değiştirdiğini  gördü.  Çok  geçmeden  hareket  eden  elekt­
riğin  manyetik  bir  kuvvet  yarattığını  anladı  ve  “elektromanyetiz­
ma”  terimini  icat  etti.  Birkaç  yıl  sonra  İngiliz  bilimci  Michael  Fa­
raday;  eğer  bir  elektrik  akımı  bir  manyetik  alan  oluşturuyorsa, 
bir  manyetik  alanın  da  elektrik  akımı  üretebilmesi  gerektiği  so­
nucuna  vardı.  Bu  etkiyi  1831’de  yaptığı  deneyle  gösterdi.  On  dört 
yıl  sonra  Faraday,  yoğun  manyetizmanın  polarize  olmuş  ışığın 
doğasını  etkileyebildiğini  göstererek,  elektromanyetizma  ile  ışık 
arasında da bir bağlantı olduğunu kanıtladı.
Faraday çok  az eğitim almıştı. Londra yakınlarında yaşayan fa­
kir  bir  demirci  ailede  doğdu  ve  on  üç  yaşında  okuldan  ayrılarak 
bir kitapçıda getir götür işlerine bakmaya ve ciltçi olarak çalışma­
ya  başladı.  Orada  geçen  yıllar  içinde,  bakımını üstlendiği kitapları 
okuyarak ve boş zamanlarında basit ve ucuz deneyler yaparak bi­
lim  öğrendi.  Sonunda  büyük  kimyager  Humphrey  Davy’nin  labo- 
ratuvarında asistan olarak iş bulmayı başardı. Faraday yaşamının 
kalan  kırk  beş  yılını  burada  geçirdi  ve  Davy’nin  ölümünden  sonra 
onun  yerine  geçti.  Faraday’in  matematikle  sorunu  vardı  ve  hiçbir 
zaman  kapsamlı  olarak  öğrenemedi;  bu  nedenle  laboratuvarında 
gözlemlediği  tuhaf  elektromanyetik  fenomenin  kuramsal  resmini 
kavramak için çok çabalaması gerekti. Yine de başardı.
Faraday’in  en  büyük  entelektüel  icatlarından  biri  kuvvet  alan­
larıdır.  Böcek  gözlü  yaratıklar  ve  onların  yıldız  gemileri  hakkın­
daki kitaplar ve filmler sayesinde pek çok insan artık bu kavra-

---

79
Kuvvet alanları 
Bir çubuk mıknatısın demir tozlarının gösterdiği tepkiye göre 
çizilmiş kuvvet alanı.
ma  yabancı  değil,  belki  de  Faraday’e  telif  ücreti  ödenmeliydi.  An­
cak  Newton  ve  Faraday  arasında  geçen  yüzyıllar  içinde  fiziğin  en 
büyük  gizemlerinden  biri;  fizik  yasalarının,  kuvvetlerin  etkileşim 
içindeki  nesneleri  ayıran  boşlukta  hareket  ettiğine  işaret  etmesiy­
di.  Faraday  bundan  hoşlanmadı.  Ona  göre  bir  nesnenin  hareket 
etmesi  için  nesneye  temas  eden  bir  şey  olmalıydı.  Böylece  elekt­
rik  yükleri  ile  mıknatıslar  arasındaki  boşluğun  görünmez  tüpler­
le  dolu  olduğunu,  fiziksel  olarak  itme  ve  çekme  işini  bu  tüplerin 
gerçekleştirdiğini hayal etti. Faraday bu tüplere kuvvet alanı adını 
verdi. Bir kuvvet alanını görebilmenin en iyi yolu bir mıknatıs çu­
buğunun  üzerine  cam  bir  levha  yerleştirmek  ve  levhanın  üzerine 
demir  tozu  dökmektir.  Cam  levhaya  hafifçe  birkaç  kez  vurduğu­
nuzda  demir  tozları  sanki  görünmeyen  bir  güç  tarafından  iteleni- 
yormuş gibi hareket ederler ve mıknatısın bir ucundan diğer ucu­
na uzanan yaylar oluştururlar. İşte bu desen, boşluğun içinden ge­
çen  görünmez  manyetik  kuvvetin  haritasıdır.  Günümüzde  bütün 
kuvvetlerin alanlar tarafından aktarıldığına inanıyoruz, bu neden­
le hem modem fizik hem de bilimkurgu için önemli bir kavram.
Elektromanyetizma  anlayışımız  on  yıllar  boyunca,  birkaç  de­
neysel  yasaya  ait  bilgiden  ibaret  olarak  kaldı:  Elektrik  ve  manye­
tizma  yakın  -hatta  gizemli-  bir  şekilde  birbirleriyle  bağlantılıy­
dı; bu ikisinin ışıkla aralarında bir tür ilişki söz konusuydu; bir de

---

80
ilkel  bir  alan  kavramı  vardı.  En  azından  on  bir  elektromanyetiz­
ma  kuramı  vardı  ve  her  biri  kusurluydu.  Sonra  1860’larda,  İskoç 
fizikçi  James  Clerk  Maxwell,  Faraday’in  düşüncesini  geliştirerek 
elektrik, manyetik ve ışık arasındaki yakın ve gizemli ilişkiyi açık­
layan matematiksel bir çerçeveye oturttu. Sonuç, elektrik ve man­
yetik  kuvvetleri  aynı  fiziksel  varlığın,  elektromanyetik  alanın  te­
zahürü  olarak  tanımlayan  bir  dizi  denklem  oldu.  Maxwell  elektri­
ği ve manyetizmayı tek bir kuvvet içinde birleştirdi. Dahası, elekt­
romanyetik  alanın uzayda bir dalga olarak yayıldığım gösterdi. Bu 
dalganın hızını gösteren rakam, birkaç yıl önce ölçmüş olduğu de­
neysel  verilerin  hesaplamalarıyla  oluşan  denklemlerinde  ortaya 
çıktı.  Ölçtüğü  hızın,  o  zamanlar  deneysel  olarak  yüzde  birlik  doğ­
rulukla  bilinen  ışık  hızına  eşit  olduğunu  görmek  onu  şaşırttı.  Işı­
ğın kendisinin bir elektromanyetik dalga olduğunu keşfetmişti!
Günümüzde  elektrik  ve  manyetik  alanları  tanımlayan  denk­
lemlere  Maxwell  denklemleri  deniyor.  Çok  az  kişi  bu  denklem­
leri  işitmiş  olsa  da,  ticari  anlamda  bilinen  en  önemli  denklemler. 
Ev  aletlerinden  bilgisayarlara  her  şeyin  işleyişini  sağlamakla  kal­
mıyorlar,  mikrodalga,  radyo  dalgaları,  kızılötesi  ışık  ve  X-ışınları 
gibi  ışıktan  farklı  dalgaları  tanımlamakta  da  kullanılıyorlar.  Bü­
tün  bunlar,  görebildiğimiz  ışıktan  yalnızca  tek  bir  özellikle  ayrılır; 
dalga  boyları.  Radyo  dalgalarının  boyu  bir  metre  veya  daha  faz­
ladır;  oysa  görünen  ışığın  dalga  boyu  bir  metrenin  birkaç  on  mil­
yonda  biri  kadardır  ve  X-ışınlarının  dalga  boyu  bir  metrenin  yüz 
milyonda birinden daha kısadır. Güneşimiz bütün dalga boyların­
da  ışın  yayar,  ancak  radyasyonu  bizim  için  görünür  olan  bütün 
dalga  boyları  içinde  en  yoğun  olandır.  Çıplak  gözle  görebildiğimiz 
dalga  boylarının  Güneş’in  en  güçlü  şekilde  yansıttığı  dalgalar  ol­
ması  muhtemelen  bir  rastlantı  değildir:  Gözlerimiz  tam  olarak  o 
genişlikte  elektromanyetik  radyasyonu  algılayabilecek  yetenekte 
evrimleşmiştir,  çünkü  gözlerimiz  için  en  uygun  radyasyon  düze­
yi  budur.  Başka  bir  gezenden  gelen  varlıklarla  karşılaşacak  olur­
sak,  onların  gözleri  de  kendi  güneşlerinin  en  güçlü  şekilde  yaydı­
ğı  radyasyonun,  gezegenlerinin  atmosferinde  bulunan  toz  ve  gaz­
ların  ışık  engelleyici  özelliklerine  göre  değişen  dalga  boylarını 
“görecek”  yeteneğe  sahip  olacaktır.  Yani  X-ışınlarını  görme  yete­
neği olan bir uzaylı, havaalanı güvenliğinde iyi kariyer yapabilir.
Maxwell  denklemlerine  göre  elektromanyetik  dalgalar  saniyede 
300.000 kilometre veya saatte 670 milyon mil hızla yolculuk yapar. 
Ancak, hızın  ölçümüne ilişkin bir referans çerçevesi tanımlamadı­
ğınız sürece hız ölçüsü vermenin bir anlamı yoktur. Bu, genellikle

---