Bilimin Öncüleri: Archimedes (Arşimet) (MÖ 287-212)

Seçkin bilim insanları çoğunluk kimi çarpıcı imajlarla hafızalarda yer etmiştir: Engizisyon önünde sorgulanan Galileo; dalından kopan el­manın yere düşmesiyle, ayın dünya çevresinde­ki devinimini birleştiren Newton; gemi üzerinde beş yıl süren doğa incelemesi gezisine çıkan Darwin; Bern patent ofisinde sıradan bir görev­liyken, E = mc denklemini oluşturan Einstein; banyodan kendini sokağa atıp “Buldum, bul­dum!” diyerek sokakta çıplak koşan Archime­des.(Arşimet)

Arşimet neyi bulmuştu? Neyin coşkusu içindeydi?

Bu soruyu yanıtlamaya geçmeden kısaca Arşimet’i, yaşadığı dönemi tanıyalım.

Grek kökenli bir aileden gelen Arşimet, Sicilya’nın Siraküz kentinde doğdu. Babası ta­nınmış bir astronomdu. Öğrenimini, dönemin bilim merkezi olan iskenderiye’de tamamladı; Euclid geometrisi onu nerdeyse büyülemişti. Siraküz’e döndükten sonra tüm yaşamını mate­matik ve bilimsel çalışmalara verdi.

Arşimet’in dikkat çeken bir özelliği çok yanlı bir araştırmacı olmasıydı: ilgi alanı ku­ramsal matematikten uygulamalı fizik ve savaş mühendisliğine uzanan çeşitli alanları kapsıyor­du. Bilimsel kişiliğinde göz alıcı teknisyen becerisiyle üstün matematik yeteneğinin birleştiğini görmekteyiz. Ama ilgi odağında öncelikle koni kesitleri, hidrostatik ve dengeye ilişkin kuram­sal sorunlar yer alıyordu. Problem çözme büyük tutkusuydu. Söylentiye göre, kumsalda bir ge­ometri problemi üzerinde uğraşırken kendisine yaklaşan Romalı askerlerin farkına varmaz, sal­dırıya uğrayarak yaşamını yitirir.

Sorumuza dönelim: Arşimet neyin heyeca­nıyla kendini sokağa atmıştı? Ayrıntıya girme­den yanıtı bir cümlede verelim: fizikte şimdi “Arşimet ilkesi” diye bilinen bir doğa yasası­nı bulmanın heyecanıyla!

Hikâyeyi hemen herkes bilir: Siraküz’ün des­pot kralı Hiero, Ölümsüz Tanrılar tapınağına konmak üzere kentin tanınmış kuyumcusuna som altından bir taç yapması emrini verir. Ku­yumcu, kralın sağladığı altın ağırlığındaki tacı zamanında tamamlar, teslim eder. Ne var ki, ki­mi söylentiler kralı, tacın yapısına gümüş karış­tırıldığı kuşkusuna düşürür. Kral gerçeği öğren­mek ister.

Daha o zaman her maddenin kendine özgü bir ağırlığı olduğu, örneğin, bir altın parçasının aynı büyüklükteki gümüş parçasından daha ağır çektiği biliniyordu. Ne ki, kralın elinde aynı biçim ve büyüklükte saf altından başka bir taç yoktu ki, ağırlık mukayesesi yapabilsin. Bilinen tek seçenek tacı eritip küp biçiminde dökmek, aynı büyüklükteki küp altınla terazide tartmak­tı. Ama bu çözüm, uzun emek ve ince bir usta­lıkla işlenmiş olan tacı yok etmek demekti. So­run, tacı bozmaksızın kullanılan altın miktarını belirleyebilmekti. Buyurgan kral çaresizdi; ama aptal değildi. Sonunda bilime başvurma gereği­ni »anlar, sorunun çözümünü Arşimet’den is­ter.

Hikâyede, Arşimet’in çözüm arayışında düşünsel düzeyde nasıl bir uğraş verdiğinden söz edilmiyor; sadece, banyo küvetine ayak attı­ğında çözümün bir anda aklına nasıl geldiği vurgulanıyor. Arşimet küvete ayak atınca su düzeyinin yükseldiğini fark eder, oturunca su­yun taştığını görür ve hemen suya daldırılan bir nesnenin oylumunun, yapısal biçimi ne olursa olsun, taşırdığı suyun oylumu ile belirlenebile­ceğini anlar. Öyleyse yapacağı şey basitti: suyla dolu bir kaba tacı daldırmak, oylumu taşan su­yun oylumuna denk altın parçasıyla tacı tart­mak! Deney tacın saf altın olmadığını ortaya çı­karır; kurnaz usta suçunu yaşamıyla öder so­nunda.

Hikâye bu. Gelelim olayın bizi ilgilendiren yö­nüne.

İlk bakışta, pratik düzeyde sıradan görünen bu buluş, aslında, bilimsel yöntemin işleyişini gösteren ilginç bir örnektir. Araştırmacı çözüm isteyen bir sorunla karşı karşıyadır. Sorun, ne salt mantıksal düşünmeyle çözümü verilebile­cek matematiksel türden, ne de klasik Grek filo­zoflarının yönelik olduğu metafiziksel türden bir sorundu. Sorun, çözümü gözlem ve gözleme dayanan düşünce (hipotez) gerektiren bir sorun­du. Tacın som altından olup olmadığı sorusuyla küvetteki su düzeyinin değişmesi gözleminin ilişkisi ne olabilirdi? Küvete girildiğinde su dü­zeyinin değiştiğini fark etmek bir gözlemdir. Olasıdır ki, Arşimet’den önce de pek çok kimsenin gözünden kaçmamıştır bu olay. Ama Arşimet’e gelinceye dek hiç kimsenin gözlem konusu bu olayla herhangi bir nesnenin madde­sel niteliği arasında ilişki kurduğunu bilmiyo­ruz. Bir araştırmacıya üstün bilim adamı kimli­ği kazandıran şey (buna ister sezgi, ister yaratı­cı zekâ, ister deha diyelim) işte sıradan kimsele­re kapalı kalan bu türden bir ilişkiyi kurabil­mektir.

Arşimet’in aynı soruna ilişkin bir başka gözlemi daha vardır: küvete oturduğunda, su düzeyindeki yükselmenin yanı sıra gövde ağırlı­ğında hissettiği hafifleme. Bu ikinci gözlem onu, sonucu bakımından çok daha önemli yeni bir ilişki kurmaya götürür: hafiflemenin taşan su­yun ağırlığına eşit olması. Bu demektir ki, su­dan daha yoğun bir nesne, suya daldırıldığında, taşırdığı suyun ağırlığınca ağırlığından yitirir. “Arşimet İlkesi” denen bu ilişki hidrostatik diye bilinen fizik dalının temel taşıdır. Ne ki, iş bu kadarla kalmaz: Arşimet hidrostatiğin temelini attığı gibi fiziğin ana dalı mekaniğin de temelini atar.

Kaldıraç, pratik yararı çok eskiden bilinen, çeşitli uygulama alanları olan bir ilkeye daya­nır. Helenist dönemden 2000 yıl öncesine uza­nan Asur ve Mısır uygarlıklarına ait pek çok ya­pı ve yontularda ilkenin örneklendiği görülmek­tedir. Arşimet’in yaptığı ilkeyi teorik yönden temellendirmek olmuştur. Geçmişten gelen uy­gulama ve gözlem birikimi ilkeyi doğrulayıcı ni­telikteydi kuşkusuz; ama bu Arşimet için yeterli değildi. Arşimet, “Eşit olmayan iki ağırlık, destek noktasından bu ağırlıklarla ters orantılı mesafelerde dengelenir,” diye dile getir­diği ilkeyi bir yasa (ya da teorem) olarak ispat­lama yoluna gider. Bilindiği gibi o çağda bir bili­min yetkinlik ölçütü önermelerinin aksiyom ve teorem olarak dedüktif bir dizgede düzenlenebilmesiydi. Bunun bilinen en çarpıcı örneğini Euclid geometrisi ortaya koymuştu. Euclid’i ör­nek alan Arşimet benzer başarıyı önce hid­rostatikte, sonra mekanikte gösterir. Matema­tikte bir teoremin ispatında olduğu gibi, kaldı­raç ilkesinin ispatında da doğruluğu ya apaçık sayılan ya da gözlemsel olarak kanıtlanmış bir kaç temel önermeye (aksiyoma) ihtiyaç vardı. Nitekim Arşimet ispatında şu iki önermeyi öncül olarak almıştır:

• Destek noktasından eşit uzaklıkta bulu­nan eşit ağırlıklar dengede kalır.
• Destek noktasından eşit olmayan uzaklıklardaki eşit ağırlıklar dengeyi bozar; daha uzak­ta olan ağır basar.

Arşimet, bu iki önermenin kaldıraç ilkesi­ni (ya da bu ilkeye eşdeğer olan çekim merkez ilkesini) içerdiğini sezmiş, sezgisini mantıksal yoldan kanıtlamak istemişti. Böylece geometri dışı bir çalışma alanında, hem ideal gördüğü ge­ometrik modeli gerçekleştirmiş, hem de öncül olarak aldığı iki önermeye dayanarak kaldıraç ilkesini ispatlamış oluyordu.

Arşimet kuşkusuz antik dünyanın ilk ve en büyük bilim adamıydı. Bugün dünyamıza gözlerini açsa, ne bilimimiz, ne de bilime dayalı teknolojimiz onu fazla şaşırtmayacaktır, herhal­de! Onun çoğu kez gözden kaçan ama belki de en büyük başarısı araştırma etkinliğinde gözlem ile ussal çıkarımı birleştirmesi, modern an­lamda bilimsel yöntemin ilk özgün örneğini or­taya koymuş olmasıdır. Arşimet’in yaşadığı dönemin ne denli ilerisinde olduğunu gösteren bir kanıtı da Rönesans’ın eşsiz dehası Leonardo da Vinci’nin ona gösterdiği özel ilgide bulmak­tayız. Leonardo, Arşimet’in bıraktığı yazılı metinleri elde etmek için inanılmaz bir çaba içine girmiş, kimi çalışmalarında onu örnek al­mıştı. Mekanik alandaki tüm buluş ve icat­larına karşın, Arşimet’in asıl ilgi odağı geometri idi. Öyle ki, bir silindirin oylumunun, içine yerleştirilen bir kürenin oylumuna olan oranı üzerindeki buluşunu en büyük başarısı sayıyordu. Övündüğü bir başka buluşu da, giderek artan sayıda kenarlı düzgün poligon kullanarak dairenin çevresiyle çapının oranının ³n den büyük ³ı den küçük olduğunu saptamasıydı. Romalıları, Siraküz’ü işgalden üç yıl alıkoyan savaş araçlarının yanı sıra, icat ettiği diğer mekanik aygıt ve oyuncaklar kendi gözün­de yalnızca boş zamanlarını dolduran eğlen­dirici işlerdi.

Problem çözme coşkusunu, banyodan sokağa fırlayarak “Buldum, buldum!” seslenmesiyle açığa vuran Arşimet, bilimde atılım gücünü, “Bana bir dayanak gösterin, tüm dünyayı yerin­den oynatayım!” çağrısında dile getirmişti.

Kaynak: Cemal Yıldırım, Bilimin Öncüleri, Bilim ve Gelecek Kitaplığı, Ekim 2014 s. 52-57