Isaac Newton

Isaac Newton (d. 4 Ocak 1643, Woolsthorpe – ö. 31 Mart 1727, Kensington), İngiliz fizikçi, matematikçi, astronom, mucit, simyacı, teolog ve filozoftur. 1687 yılında yayımladığı Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) kitabıyla klasik fizik mekaniğinin temelini oluşturmuş ve bu eser, dünya tarihinin en önemli bilimsel kitaplarından biri olmuştur. Bu eserle birlikte kendi adıyla anılan evrensel kütleçekim yasası ve üç hareket yasasını ortaya koymuş ve kendisinin yaratmış olduğu bu etki, bilim tarihindeki kilometre taşlarından biri olmuştur. Newton'ın evrensel kütleçekimi ve hareketin üç kanunu, sonraki üç yüzyıl boyunca bilim dünyasına egemen olmuştur.

Newton, dünyadaki nesnelerin hareketleri ile gökyüzündeki nesnelerin hareketlerinin aynı doğal yasalar ile yönetildiklerini kendi kütleçekim kanunu ve Alman gök bilimci Johannes Kepler’in gezegen hareketleri kanunu arasındaki tutarlılıklar ile göstermiştir. Newton aynı zamanda ilk yansıtmalı teleskobu geliştirmiş, beyaz ışığın bir prizmaya tutulduğunda farklı renklerden bir tayf yapması gözlemi sonucu bir renk kuramı da oluşturmuştur.

Isaac Newton, günümüz bilim insanları tarafından bilim tarihinin en etkili insanlarından biri olarak kabul edilmektedir. 1999 yılının sonlarında, 100 ileri gelen fizikçiyle gerçekleştirilen milenyum oylamasında Isaac Newton, tüm zamanların en iyi fizikçileri arasında Albert Einstein'dan sonra 2. sırayı almıştır. Amerikalı astrofizikçi ve yazar Michael H. Hart'ın 1978 yılında yayımladığı Dünyaya Yön Veren En Etkin 100 Kişi adlı kitabında ise Newton, 2. sırada yer alarak Albert Einstein dahil tüm bilim insanlarının üstünde tutulmuştur. Ünlü bilimkurgu yazarı Isaac Asimov da, Newton'dan ''tarihin en büyük bilim insanı'' olarak bahsetmiştir.

24 Aralık 1642'de (Gregoryen Takvimine göre 3 Ocak 1643) annesi Hannah'ın doğum sancıları başladı. Gece yarısından bir veya iki saat sonra da, Noel sabahında, 25 Aralık 1642 tarihinde (Gregoryen Takvimine göre 4 Ocak 1643), İngiltere'nin Grantham şehrinin yakınlarındaki Woolsthorpe'da bir erken doğum sonucu bebek Newton dünyaya geldi. Newton oldukça zayıf bir çocuktu ve hatta ilk günlerinde hayatta kalacağı beklenmiyordu. Adını, doğumundan üç ay önce ölen ve zengin bir çiftçi olan babasından almıştı.

Isaac adı, İncil ve Kur'an'da İshak (İsḥāq) adıyla geçen peygamberden gelmektedir. İnanca göre Tanrı, çocuklarının olacağını müjdelemesi üzerine, çok ileri yaşta olan İbrahim Peygamber ve o güne kadar hiç çocuğu olmamış olan eşi Sâre, bu müjdeye gülmüşlerdi. Bu nedenle Tanrı, çocuğun adının İshak (Isaac), yani ''gülmek'' anlamına gelen bir sözcük olması gerektiğini buyurdu.

Newton henüz 4 yaşındayken, annesi zengin bir din adamıyla evlendi ve yeni kocasının yanına yerleşti. Annesi Newton'ı anneannesine bıraktı ve Newton yedi yıl anneannesinin yanında kaldı. Bu travmatik durum, Newton'ın, ailesinden ve özellikle de üvey babasından nefret etmesine neden oldu. Newton, 12 yaşından 17 yaşına kadar bir eczacı olan William'ın evinde yaşadı ve burada hem simyaya hem de eczacının üvey kızı Miss Storey'den etkilenmeye başladı.

Annesi, kocası yedi yıl sonra ölünce, kendisine oldukça yüklü bir miras kalarak geri döndü. 12 yaşında Grantham'da King's School'da (Kralın Okulu) eğitime başladı ve 1661'de bitirdi. Bir dönem annesi onu çiftçi yapmak için okuldan aldı, ama Newton çiftlik işlerine hiç ilgi duymuyordu. Annesi Newton'ı çiftlik işleri ile uğraşıyor zannederken, Newton aslında sürekli gökyüzünü ve yıldızları inceliyor, kitaplar okuyor ve çeşitli notlar alıyordu. En sonunda annesini okula gitmesi ve üniversiteye hazırlanması gerektiğine ikna etti ve okula geri döndü.

19 yaşındayken, eczacı William'ın üvey kızı Miss Storey ile nişanlanmış, fakat Newton'ın yoğun dersleri nedeniyle ilişkileri sonlanmıştır. Newton daha sonradan, hayatı boyunca hiç evlenmedi ve kendisinin başka bir ilişkisi de bilinmemektedir; sadece bu ilişkiyi hep hatırladığı söylenir.

Newton, 1661 yılında Cambridge'de Trinity College'a girdi. Okula "sizar" olarak girmişti, yani hem okulda çalışıyor hem de okuyordu. Cambridge'de Copernicus ve Kepler'in teorileri göz ardı ediliyor, Galileo'nun çalışmaları tanınmıyordu ve ortama Aristoteles felsefesi hâkimdi. Newton burada üç yıl boyunca cebir, geometri ve trigonometri dersleri aldı, Latince ve Antik Yunancayı öğrendi. Ayrıca bu dönemde Galileo ve Kepler'in eserleri ile tanıştı ve oldukça etkilendi. Descartes, Gassendi, Hobbes ve özellikle Boyle'un felsefi çalışmalarını da okudu.

Newton, fikirlerini yazdığı Quaestiones Quaedam Philosophicae (Bazı Felsefi Sorular) adlı defterinin başına Latince şu notu düşmüştür:"Platon arkadaşım, Aristoteles arkadaşım, ama en iyi arkadaşım gerçek."Newton, Cambridge'de geçirdiği yıllarda diğer öğrenciler arasında başarılı olarak sıyrılamamıştı ve dâhiliğini, ortaya çıkan veba salgını nedeniyle kendi çiftliğinde geçirdiği iki yılda göstermişti.

1665 yılının Ağustos ayında Londra'da başlayan veba salgını nedeniyle Cambridge'deki Trinity College kapatıldı ve Newton, 1667'nin Mart ayına kadar Woolsthorpe kasabasındaki çiftliğinde kaldı. Çiftlikte geçirdiği bu iki sene oldukça verimliydi ve bu dönemde kütleçekim üzerinde düşünmeye başladı. Çiftlikteki çalışmalarında diferansiyel ve integral hesaplamalarının da temelini attı. Geçmişte alan, yay uzunluğu, tanjant bulma gibi eskiden kullanılan yöntemleri diferansiyel hesaplamayı temel alarak birleştirdi. Çiftlikte karanlık bir odada güneş ışığını bir prizmaya tutarak ışık tayfı oluşturmuş ve beyaz ışığın tek başına bir birim olmadığını fark etmiştir.

1667 yılında Newton, üniversite tekrar açılınca Cambridge'e geri döndü ve iki yıl sonra matematik profesörü oldu. Yaklaşık 30 yıl Cambridge'de kaldı, mektuplar yoluyla diğer bilim insanları ile konuşarak tek başına çalışmalarına devam etti. Bu yıllarda, en büyük eseri olan Principia kitabını hazırladı ve tamamladı. Işık ile ilgili çiftliğinde yaptığı deneyler sonucu mercekli teleskopların kusurlar yarattığını fark etti ve bunun üzerine kendisi bir yansıtmalı teleskop geliştirdi. 1668 yılında bu teleskop ile bilim dünyasının ilgisini çekti ve 1672 yılında da Royal Society'nin üyesi oldu.

Isaac Newton, dünya tarihinin en önemli bilim eserlerinden biri olan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) kitabını Latince olarak yayımladı. Kitapta ispatları geometri ile yapmış, evrensel kütleçekim yasasını açıklamış ve cisimlerin kütleleri ile doğru, mesafeleri ile de ters orantılı olarak birbirlerini çektiklerini açıklamıştır.

Kitap, Newton tarafından üç ana bölüme ayrılmıştır. Birinci bölümde Galileo'nun deneylerinden övgü ile söz eder ve Kepler kanunlarını matematiksel olarak ispatlar. Bu bölümde kendi ismi ile anılan ''Newton hareket yasalarını'' açıklamıştır. İkinci bölümde de, akışkan içindeki hareketleri incelemiştir ve en iyi gemi tasarımı için öneriler koymuştur. Bu bölümde dalga hareketlerini matematiksel incelemesi ilgi çekmiştir.

1696'da Newton'a Kraliyet Darphanesi'nin müdürlüğü teklif edildi ve Newton bunu kabul ederek Londra'ya yerleşti. Bu işini çok ciddiye almıştı ve özellikle sahte paralara karşı büyük bir mücadele başlattı. Newton, Londra'daki yaşamı sevmişti ve artık akademik çalışmalar ile çok ilgilenmek istemiyordu. 1703'te Royal Society'nin başına getirildi ve ölümüne kadar bu görevde kaldı. 1705'te şövalyelik unvanı aldı. 1706'da kraliyet derneğinin başkanlığına seçildi. 1708'de Kraliçe Anne tarafından "Sir" unvanıyla ödüllendirildi.

1704'te ışık ve renkleri konu alan The Opticks kitabını yayımladı. Kitabını Principia'da olduğu gibi Latince değil, İngilizce basmıştı. Böylece Newton, kitabı aracılığıyla daha geniş kitlelere ulaşabilmiştir. Kitapta yansıma ve kırınım hesapları, beyaz ışığın tayfın renklerine ayrılması, gözün çalışma yöntemi, merceklerle görüntü oluşumu, gökkuşağının renkleri, yansıma, teleskopun yapımı gibi konulardan bahseder.

Newton'ın büyük bir eleştirilme ve yadırganma korkusu vardı; bu nedenle buluşlarını ilk düşündükten yıllar sonra yayımladığı düşünülmektedir. Bu yönü, bazı bilim insanları ile sert tartışmalara girmesine de neden olmuştur. Leibniz'i kendi fikirlerini çalmak ile suçlamış, ününü ve gücünü kullanarak Leibniz'in kendisini savunmasına engel olmaya çalışmıştır. Başka bir fizikçi Robert Hooke ile çeşitli konularda tartışmaları olmuştur. Newton'ın, Principia kitabını yayımlamak için Hooke'un ölümü beklediği de söylenir; çünkü kitap Hooke'un ölümünden bir sene sonra yayımlanmıştır.

Newton, Principia kitabının giriş kısmında bilimin olması gereken amacını şu şekilde belirtmiştir:Olgulardan doğanın kuvvetlerini keşfetmek, sonra da bu kuvvetler yardımıyla diğer olayları açıklamak...Ona göre önce olgular gözlemlenmeli, bu gözlemler sonucu doğanın yasaları keşfedilmeli ve sonrasında oluşturulan kuram, bu olayları açıklayabilmelidir.

Newton'a göre doğa, matematiksel niteliklere sahip bölünemez küçük parçacıklardan yapılmıştır ve doğada her olay bu parçacıkların birleşmesi ve dağılması ile oluşmuştur. Ona göre bilimin amacı, deneyler ile birlikte bu olayları matematiksel kuramlar ile genelleştirmektir.

Newton'un matematikte neredeyse her dalda katkıları olmuştur. Özellikle analitik geometride eğrilerin teğetleri (diferansiyel) ve eğrilerin oluşturduğu alanları (integral) hesaplamada yöntemler geliştirmiştir. Bu iki işlemin birbirlerine ters olduğunu bulmuş, eğimler ile ilgili çözümler geliştirmiş ve bunlara akış (fluxion) metotları ismini vermiştir çünkü niceliklerin bir boyuttan diğerine aktığını hayal etmiştir.

1675'te Paris'te Gottfried Wilhelm Leibniz de tamamen bağımsız olarak kendi diferansiyel yöntemini geliştirdi. Leibniz 1684'te kendi yöntemini yayınlayınca, bilim dünyasında bu yöntemi önce kimin bulduğuna dair sert bir tartışma başladı ve 1716'da Leibniz hayatını kaybettikten sonra bile tartışma devam etti. Günümüzde tarihçiler Newton ve Leibniz'in birbirlerinden tamamen habersiz bu yöntemleri geliştirdiklerini düşünüyorlar.

Newton'un bilime en büyük katkısı mekanik alanındadır. Merkezkaç kuvveti yasası ile Kepler yasalarını birlikte ele alarak kütleçekim yasasını ortaya koydu. Newton hareket yasaları olarak bilinen eylemsizlik ilkesi, kuvvetin kütle ile ivmenin çarpımına eşit olduğunu ifade eden yasa ve etki ile tepkinin eşitliği fiziğin en önemli yasalarındandır.

Newton denilince akla ilk kütleçekim gelir çünkü fizik tarihinde bu fikir bir devrim yaratmıştır. Newton'dan önce Joannes Kepler, gezegenlerin eliptik hareketlerini salt matematiksel olarak açıklamıştı ama gezegenlerin neden yörüngede kaldıklarına dair bir açıklama getirmemişti.

Newton öncelikle Kepler yasalarının doğru olması durumunda Güneş ve gezegenler arasında bir çekim kuvveti olması gerektiğini düşündü. Bu tür bir kuvvet olması durumunda gezegenlerin Kepler'in tarif ettiği şekilde hareket edeceğini düşündü ve kütleçekimin matematiksel ifadesini verdi.

Newton mekaniği yakın çevremizdeki hareketleri açıklayan bir bakış açısıdır, atom altı parçacıkları için kuantum mekaniği, galaktik hareketler için ise görelilik kuramları uygulanır. Newton mekaniği büyük yıldız ve gezegenlerin yörüngelerini hesaplarken bazı küçük sapmalara neden olmaktadır fakat dünyadaki küçük cisimler ve mühendislik hesaplamalarında bunlar tamamen göz ardı edilebilecek kadar küçüktür.

Newton bir ışık kaynağından çıkan ışığın bir cisme çarpıp aydınlatması olayına farklı bakmış, ışığın hareket ettiğini ve sonlu bir hızı olduğunu düşünmüştür. Mercek ve prizmalar kullanarak bu ışık tayfını tekrar beyaz ışığa çevirmeyi de başarmıştır.

Newton karanlık bir odada küçük bir delikten gelen güneş ışığını bir prizmadan geçirerek bir renk tayfı oluşturmuş ve gökkuşaklarının nasıl oluştuğunu açıklamıştır.