Ana Sayfa / Bilim / Isaac Newton’ın Bilimsel Yöntem Anlayışı

Isaac Newton’ın Bilimsel Yöntem Anlayışı

Modern bilimin iki önemli aracı olan gözlem ve deney aracılığıyla başarıya ulaşan Newton, matematik yoluyla da yeni bir madde ve hareket anlayışının düşünsel temellerini oluşturmuştur. Bu noktada kendisinin dediği gibi önceki devlere çok şey borçludur. Yine de yorulmak bilmeden yaptığı çalışmaları sonucunda geleneksel bilim anlayışında köklü bir değişimi gerçekleştirmiş ve her bilimin idealinin kuramsallaşmak olması gerektiği düşüncesini vazgeçilmez bir ilke haline getirmiştir.

Onun çalışmaları sonucunda bilim artık tek tek olguların anlaşılmasına yönelik bir etkinlik olmaktan çıkmış, görünüşte aralarında hiçbir ilişki olmayan pek çok olgu türünü (örneğin, elmanın yere düşmesi ile Ay’ın Yer etrafında dönmesi gibi) bir kavram (kütleçekimi) çerçevesinde toplama ve açıklama olanağı sağlayan geniş kapsamlı bir etkinliğe dönüşmüştür.

Böylece genellemeye gitmek için öncelikle olgunun sıkı bir şekilde gözlenmesinin gerektiğini vurgulayan bu tutum, Newton’un bilimsel çalışma sürecini nasıl tasarladığını ortaya koyması bakımından da anlamlıdır.

Burada dikkatlice ifade edilmiş üç adım söz konusudur:

1) Gözlem-deney,
2) Kuram oluşturma,
3) Öndeyi.

Gözlem

Bir olgunun ayrıntılarıyla izlenmesi ve onu oluşturduğu gözlemlenen unsurların belirlenmesidir. Gözlemler Ay’ın Yer etrafında döndüğünü ve yörüngesinin değişmediğini, ağacın dalındaki elmaların daima Yer’e doğru düştüğünü göstermektedir. Bilimin amacı doğada olup bitenleri matematikle açıklamak olduğuna göre, bu gözlemlenen olguların ölçülebilen öğelerini belirlemek gerekmektedir. Ay’ın Yer etrafında dolanımı örnek alındığında, bu olguyu oluşturan öğelerin Ay ve Yer olduğu açıktır. Öyleyse öncelikle bu öğelerin ölçülebilen (niceliksel) boyutlarını belirlemek gerekecektir. Bunlar da Ay’ın kütlesi, Yer’in kütlesi, Ay’ın ve Yer’in hızları, dolanım süreleri ve aralarındaki mesafedir.

Deney

Gözlemlenenlerin neden böyle olduğunun ortaya konulması, yani olgunun nedenlerinin belirlenmesidir. Başka bir deyişle olguların gözlemlenmesinden edinilen bilgilere dayanarak açıklayıcı varsayımların oluşturulmasıdır. Örneğin neden Ay Yer’in etrafında dolanıyor da uzaklaşıp gitmiyor? Newton gözlemlerinden bunun nedeninin kütleçekimi olduğunu çıkarsıyor. Çünkü Ay aslında gitmek istiyor ancak Yer onu kendisine doğru sürekli çekiyor. Peki, neden elmalar daldan Yer’e doğru düşüyor da, gökyüzüne doğru gitmiyor? Veya neden Yer Güneş’in etrafında dolanıyor da çekip gitmiyor? Bu ve benzeri soruların da yanıtlarının bulunması gerekmektedir. Bunun için kütleçekimini bir varsayım olarak benimsemiş olan Newton, benzetime başvuruyor. Eğer Ay’ı yörüngesinde tutan kuvvet kütleçekimi ise elmanın Yer’e düşmesinin nedeni de kütleçekimi olmalıdır. Benzer şekilde, Yer aslında uzaklaşmak istiyor ancak Güneş onu sürekli kendisine doğru çekiyor.

Newton’un, düşünsel çıkarımını sağlayan asıl neden burada kütleçekimidir: Ay büyük bir kuvvet etkisiyle Yer’in etrafında dolanmakta, fırlatılan bir nesne de bir süre sonra Yer’e düşmektedir. Bu iki hareketi sağlayan da aynı kuvvettir: kütleçekimi.

Kuram

Böylece Newton, elmanın yere düşüşü ile Ay’ı yörüngesinde dolanmaya zorlayan kuvvet arasında bağ kurmayı başarmıştır. Artık o kütleçekiminin elmayı etkilediği gibi, Ay üzerinde de etki yaptığından emindir. Ancak bu kuvvetin miktarının belirlenmesi, yani konunun matematiksel olarak gösterilmesi ve dolayısıyla da kütleçekimini ölçmekte kullanılacak bir yönteme gereksinim vardır.

Kısa süre sonra Newton yukarıdaki varsayımını Ay’ın dolanım hareketine uygulamış ve şu çıkarımda bulunmuştur:

Eğer bir dağın tepesinden atılan mermi, yeteri kadar hızlı fırlatıldığında, Yer’e düşmeyip, kazandığı merkezkaç kuvvetle kütleçekim kuvvetinin dengelenmesi sonucu, tıpkı doğal bir uydu gibi Yer’in çevresinde dolanıyorsa, o zaman Ay da aynı koşulların sonucu dolanım hareketi yapmaya zorlanıyor demektir.

Böylece Newton, çekimin matematiksel ifadesini vermeye girişir. Elmanın basit bir biçimde Yer’in merkezine doğru çekildiğini gözlemleyen Newton, bu düşüşü Ay’a kadar uzatmış ve Ay’ın Yer’e doğru düşüş ivmesi ile bir elma veya bir taşın Yer’e düşüş ivmesi arasındaki bağıntıyı nasıl vereceğini tasarlamıştır. Buna göre her iki düşüşte gerçekleşen ivme miktarı Ay ve elmanın Yer’in merkezine uzaklıklarıyla orantılı olmalıydı. Hesaplarını buna göre yapan Newton, sonunda ünlü yasaya ulaşmayı başardı: Kuvvet, gezegenin kütlesiyle doğru orantılı, Güneş’e olan uzaklığının karesiyle ise ters orantılıdır. O halde çekim kuvvetinin evrensel ifadesi,

Isaac Newton’ın Bilimsel Yöntem Anlayışı 1
Isaac Newton’ın Bilimsel Yöntem Anlayışı 1

olmalıdır. Böylece Newton, Kepler’in üçüncü yasası yardımıyla iki cisim arasında bulunan çekimi ifade etmeyi başarmış ve bütün evreni yöneten tek bir kanun olduğunu kanıtlamıştır. Bundan dolayı da bu kanuna evrensel çekim kanunu denmiştir.

Sonuçta Newton, bütün gökcisimlerinin, birbirlerini çekmelerine neden olan güçlü bir çekme kuvvetine sahip oldukları bir evren tasarlamıştır. Güneş en büyük gökcismi olduğu için sistemin merkezindedir ve sisteme egemendir; sistemindeki tüm gökcisimlerini, çevresinde eliptik yörüngeler izleyecekleri şekilde kendine doğru çekmektedir. Gerçekte Newton, Yer’e düşen bir taş ile bir gezegenin hareketi arasındaki ilişkiyi göstermiştir.

Hakkında admin