Life of Science: 2013

23 Aralık 2013 Pazartesi

KUANTUM TEORİSİ

Bu maddenin veya maddenin bir bölümünün gelişebilmesi için konuda uzman kişilere gereksinim duyulmaktadır.
Ayrıntılar için maddenin tartışma sayfasına lütfen bakınız.
Konu hakkında uzman birini bulmaya yardımcı olarak ya da maddeye gerekli bilgileri ekleyerek Vikipedi'ye katkıda bulunabilirsiniz.

Maddenin bu bölümündeki üslubun, ansiklopedik bir yazıdan beklenen resmî ve ciddi üsluba uygun olmadığı düşünülmektedir.
Konuyla ilgili tartışma için maddenin tartışma sayfasına lütfen bakınız.
Maddeyi geliştirerek ya da konuyla ilgili tartışmaya katılarak Vikipedi'ye katkıda bulunabilirsiniz.

Belirli enerji seviyelerinde (aşağıya doğru artarak: n=1,2,3,...) ve açısal momentum'lardaki (sağa doğru artarak:s, p, d,...) bir hidrojen atomu elektronunun dalga fonksiyonları. Daha parlak olan bölgeler elektronun pozisyonu için daha yüksek olasılık genliğine işaret ediyor.

Modern fizik
${ i\hbar\frac{\partial}{\partial t} \Psi(\mathbf{r},\,t) = \hat H \Psi(\mathbf{r},\,t)}$ Schrödinger denklemi
Modern fiziğin tarihçesi
Kurucular[göster]
Alt konular[göster]
Bilim insanları[göster]
g t d

Kuantum mekaniği; (sıklıkla Nicem mekaniği veya Dalga mekaniği adlarıyla da anılır), İngilizce'de quantum (Latince: 'quantus', "ne kadar") olarak kullanılan terim, kuramın belirli fiziksel nicelikler için kullandığı kesikli birimlere gönderme yapar. Kuantum mekaniğinin temelleri 20. yüzyılın ilk yarısında Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli gibi bilim adamlarınca atılmıştır. Belirsizlik ilkesi, anti madde, Planck sabiti, kara cisim ışınımı, dalga kuramı, alan teorileri gibi kavram ve kuramlar bu alanda geliştirilmiş ve klasik fiziğin sarsılmasına ve değiştirilmesine sebep olmuştur.

Konu başlıkları

Tarihçe

Klasik mekanik çok başarılı olmasına karşın, 1800'lü yılların sonlarına doğru, kara cisim ışıması (blackbody radiation), tayf çizgileri, fotoelektrik etki gibi bir takım olayları açıklamada yetersiz kalmıştır. Açıklamaların yanlışlığı bilim adamlarının yetersizliğinden değil aksine klasik mekaniğin yetersizliğinden kaynaklanıyordu. En yalın halde klasik mekanik Evren'i bir "süreklilik" olarak modelliyordu. 1900 yılında Max Planck enerji'nin, 1905 yılında ise Albert Einstein ışığın paketçiklerden oluştuğunu, yani süreksizlik gösterdiğini, bazı deneyleri açıklamak için bir varsayım olarak kullanmak zorunda kaldılar. Elbette bu iki darbe klasik mekaniği yıkmadı. Uzunca bir süre bilim adamları bu süreksizliği klasik mekanik kuramlarından türetmek için uğraştı. Yine aynı yıllarda atomun iç yapısı üzerine yapılan deneyler bir gerçeği gözler önüne serdi: Ernest Rutherford yaptığı deneyle atomun küçük bir çekirdeğe sahip olduğunu gösterdi.

Bu dönemde elektronun varlığı biliniyordu. Bu durumda eğer negatif yüklü elektronlar pozitif çekirdeğin etrafında dairesel hareket yapıyorlarsa, çok kısa bir zaman diliminde elektronlar çekirdeğe düşeceklerdi. Bu elektromanyetik teoriye göre açıklanacak olursa, ivmelenen yükler ışıma yapar, dairesel hareket de ivmeli bir hareket olduğu için, elektron bu ışımayla enerji yayacak ve çekirdeğe düşüp sistem çökecekti.

Geçiçi çözüm Niels Bohr'dan geldi. Elektronlar belli kuantizasyon kurallarınca, belli yörüngelerde hareket ediyorlar, enerjileri belli bir değere ulaşmadıkça ışıma yapamıyorlar bu sayede sistem dengede durabiliyordu. Bu geçici çözüm küçük atomlarda işe yaradıysa da daha büyük kütlelerde işe yaramıyordu. Bohr atom modeline, modeli deneylere uydurulmak için birçok yama yapıldı. Ne var ki Bohr'un "yamalı bohça"sı 1920'lere gelindiğinde artık iş görmüyordu, tayf çizgilerinin gözlenen yoğunluğunu yanlış veriyor, çok elektronlu atomlarda salınım ve emilim dalgaboylarını tahmin etmede başarısız oluyor, atomik sistemlerin zamana bağlı hareket denklemini vermedeki başarısızlığı gibi birkaç konuda daha gerçekleri gösteremiyordu.

Kuantum mekaniğini Planck doğurduysa, bebekliğinin sonu da De Broglie ile gelmiştir. Louis de Broglie; birçok elçi, bakan ve Dük yetiştirmiş, aristokrat bir Fransız ailesinin çocuğuydu. Tarih eğitimi gördükten sonra fiziğe geçmiş ve 1923'te verdiği doktora tezinde, ışığın hem dalga hem de parçacık karakteri olmasından esinlenerek, aslında bütün madde çeşitlerinin aynı özelliği gösterebileceğini önerdi. Ortaya koyduğu fikir, Bohr'un "gizemli" yörüngelerini açıklamada başarılı oluyordu.

Işığın girişim, kırınım yaptığı, yani dalga özelliği gösterdiği, Thomas Young'in yaptığı çift yarık deneyi ile gösterilmişti. Ama tüm madde parçacıklarının, su dalgaları ile aynı matematiksel özellikleri göstereceği beklenmiyordu.

Max Planck 1900 yılında kara cisim ışınımı problemini (morötesi facia diye de anılır), çözmek için

$E= h \nu \,$

denklemini kullanmıştı. Bu denklem, foton kavramının başlangıcı oldu; çünkü ν frekansındaki elektron salınımından oluşan ışığın, klasik mekanikle uyuşmayan bir şekilde sadece, h*ν nun tamsayı katlarında enerji taşıyabileceğini göstermişti. 'h', günümüzde Planck sabiti adıyla anılır.

Fotonlar dalga özelliği gösterirse madde de gösterebilir analojisinin yanında önemli bir ipucu da Einstein'in birkaç yıl önce özel görelilik ispatında kullandığı Lorentz Dönüşümleri idi.

Buna göre, serbest bir parçacık, fazı x, zamanı t olan bir dalga ile ifade edilirse, 2*π*(k*x - ν*t) , ve bu faz Lorentz dönüşümlerinde sabit kalacaksa, k vektörü ve ν frekansı, x ve t gibi dönüşmelilerdi. Ya da diğer bir deyişle, p ve E gibi. Bunun mümkün olabilmesi için, k ve ν, p ve E ile aynı hız bağımlılığına sahip olmalılardı, bu yüzden de onlarla doğru orantılı olmalılardı.

Fotonlar icin E=h*ν olduğundan, madde için de

$E = h \nu \ ve \ k=p/h$

varsayımlarını yapmak 'doğal' gözükmüştür.

Herhangi bir kapalı yörüngenin 1/|k| nın tam katı olması varsayımı ile, de Broglie, deneysel olarak gözlenen ve Sommerfeld ve Bohr tarafindan "kuantize olma şartları" olarak anılan şartları matematiksel olarak kolayca türetti. Bu türetme gayet gizemli bir şekilde doğru sonuçlar verince (Davisson ve Germer, 1927 yılında Bell Laboratuvarlarında gerçekleştirdikleri deneyle, elektronların da aynı ışık gibi girişim yaptığını ortaya koydular. Deney 1924'te de Brogli tarafından önerilmişti) insanlar deneysel olarak başka şeyleri tahmin etmesini de beklediler.

Elbette yanıldılar çünkü bu şartlar serbest ışık parçaları için yola çıkan varsayımların, çekirdeğe bağlı elektronlar için uyarlanmasıydı ve çok ileri götürülmemesi gerekiyordu.

Ama doğru çıkış noktası idi.

Enteresan bir şekilde, 1925-1926 yılları arasında Werner Heisenberg, Max Born, Wolfgang Pauli ve Pascual Jordan, matris mekanigi ile kuantum mekaniğinin formal tanımını yaptılar. Ama formalizmlerinde dalga mekaniğine yer vermediler. Benimsedikleri felsefe ise, tamamen pozitivist idi. Yani sedece deneysel olarak gözlenebilen değerleri gözönüne alan bir yaklaşım kullandılar.

1926 yılında Erwin Schrödinger bir dizi denklemle dalga mekaniğini yeniden canlandırdı.

Sonunda kendi dalga mekaniğinden Heisenberg'in matriks mekaniğini de türetip iki formalizmin matematiksel olarak denk olduğunu da gösterdi. Son makalelerinden birinde Schrödinger, relativistik bir dalga denklemi de sunar.

Dirac'a göre tarih biraz daha farklı işlemiştir. Ona göre, Schrödinger önce relativistik dalga denklemini geliştirdi, sonra bunu kullanarak hidrojenin spektrumunu hesapladı ve deneylere uymadığını gördü. Ancak bu denklemin, düşük hızlarda geçerli olan versiyonu aslında çalışıyordu!

Daha sonra relativistik dalga denklemini yayınladığında ise, bu Oskar Klein ve Walter Gordon tarafından yayınlanmıştı ve hâlâ Klein-Gordon denklemi olarak anılır.

Bu noktadan sonra Dirac; teoriye çeki düzen vermiş, özel görelilikle uyumlu hale getirmiş ve bazı deneylerin sonuçlarını teorik olarak üretmiştir. Örneğin pozitron'un varlığının tahmini... 1930'lara gelindiğinde ergenlikten çıkmış bir teori halini almıştır kuantum teorisi. Daha sonra 1940'larda Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger ve Richard P. Feynman, Kuantum elektrodinamiği konusunda önemli çalışmalara imza atmış, 1950'li ve 60'lı yıllar Kuantum renk dinamiğinin gelişimine tanık olmuştur.

Gelişmeler[değiştir | kaynağı değiştir]

1897: Pieter Zeeman, ışığın bir atom içindeki yüklü parçacıkların hareketi sonucu yayımlandığını buldu; J.J. Thomson da, elektronu keşfetti.
1900: Max Planck, kara cisim ışımasını kuantumlanmış enerji yayımı ile açıkladı, kuantum kuramı böylece doğmuş oldu.
1905: Albert Einstein dalga özellikleri olan ışığın aynı zamanda, daha sonra foton diye adlandırılacak olan, belirli büyüklükte enerji paketlerinden oluştuğu düşüncesini ortaya attı.
1911-1913: Ernest Rutherford, atomun çekirdek modelini oluşturdu. Bohr ise atomu bir gezegen sistemi gibi betimledi.
1923: Arhur Compton, X - ışınlarının elektronlarla etkileşimlerinde minyatür bilardo topları gibi davrandıklarını gözlemledi. Böylece ışığın parçacık davranışı hakkında yeni kanıtlar ortaya koydu.
1923: [[Louis de Broglie], dalga-parçacık ikiliğini genelleştirdi.
1924: Satyendra Nath Bose-Albert Einstein, kuantum parçacıklarını saymak için, Bose-Einstein istatistiği diye adlandırılan yeni bir yöntem buldular.

Klasik mekanik, kuantum mekaniği ve kuantum mekaniği'nin matematiği

Klasik mekanik, nesnelerin konum ve momentumları bilgilerini kullanarak, çeşitli kuvvet alanları altında nasıl hareket etmeleri gerektiğini bulmaya çalışır. Kökleri çok eskiye dayansa da başlangıcının Newton'un Principia'sı olduğunu kabul etmek yanlış olmaz. Daha sonra Euler, Lagrange, Jacobi, Hamilton, Poisson, Maxwell, Boltzman (İstatiksel mekanik ve klasik elektromanyetik teoriyi de klasik mekaniğe katıyorum) gibi birçok ad tarafından çok çeşitli bakış açıları geliştirilmiş ve birçok alanda başarılı bir şekilde uygulanmıştır. Klasik mekaniğin tamamlanmasının Einstein'ın görelilik kuramları ile gerçekleştiğini söylemek yanlış olur. Klasik mekanik çok başarılı olmasına karşın, 1800'lü yılların sonlarına doğru, siyah cisim ışıması, tayf çizgileri, fotoelelektrik etki gibi bir takım olayları açıklama da yetersiz kalmıştır. Açıklamaların yanlışlığı bilim adamlarının yetersizliğinden değil aksine klasik mekaniğin yetersizliğinden kaynaklanıyordu. Klasik mekanikteki sorunun ne olduğunu anlatmak aşırı teknik kaçacaktır, ancak en yalın halde klasik mekanik Evren'i sürekli olarak modelliyordu. Bu modelleme yanlıştı çünkü üç konum ve üç momentumla tanımlanan parçacıklar, sonsuz sayıda parametreyle tanımlanmanan alanlarla biraradaydılar. Eş dağılım kuramınca ("equipartition theorem") sistemin enerjisinin denge durumunda sistem bileşenlerine eş biçimde dağılması gerekir. Alanlar sonsuz bileşene sahip olduğundan bütün enerji alanlara kalır. (Daha teknik daha doğru ifade, sistemin bütün özgürlük derecelerine eş olarak dağılır, alanlar sonsuz özgürülük derecesine sahip olduğu için bütün enerji alanlara akar.) Elbette böyle birşey gözlenmez.

Kuantum kuramı ise olayı bambaşka bir şekilde ele alır. Parçacıklar artık doğrudan 3 konum ve 3 momentumla tanımlanmak yerine bir "dalga fonksiyonu" ile tanımlanırlar. Bu dalga fonksiyonu parçacığın bütün bilgisini içinde barındırır ve dalga fonksiyonuna uygun "sorular" sorularak gerekli bilgi alınır. Örneğin konum bilgisi için dalga fonksiyonuna "parçacık nerede?" sorusunu sorarsınız, o ise size parçacığın soruyu sorduğunuz anda nerede olabileceğini söyler. Buradaki kritik nokta olabilirliktir. Bu, dalga fonksiyonunun bir de "olasılık fonksiyonu" olarak anılmasina neden olmaktadir. Daha sonra, bu olasılıksal durumu bilincli olup olmama durumuna baglayan Kopenhag Yorumu ortaya atılmıştır. (Matematik altyapısı yetersiz olanlar denklemleri görmezden gelebilirler.) Matematiksel olarak olayı şöyle tanımlayabiliriz:

$\Psi(x,t)$ parçacığı tanımlayan dalga fonksiyonumuz olsun,
$\langle x \rangle =\int \Psi^*(x,t)x\Psi(x,t)dx$
integrali bize x'in beklenen değerini verir. Yukarıda bahsedilen soru sorma işlemi tam olarak böyle yapılır. Benzer şekilde momentumun beklenen değeri için;
$\langle p \rangle =\int \Psi^*(x,t)\frac{\hbar}{i}\frac{d}{dx}\Psi(x,t)dx$
şeklinde soruyu sorarız. $\Psi^*(x,t)$ dalga fonksiyonumuzun karmaşık eşleniğidir. Karmaşık eşlenik ve dalga fonksiyonu arasında kalan ifadeler gözlemlenebilirlerimizin, yani konum ve momentumun, konum uzayındaki operatörleridir. Operatörler sorunun ta kendisidir.

Konum ve momentum dışında daha birçok gözlemlenebilir ile işlem yapılabilir. Ancak konum ve momentum operatörleri kullanılarak diğer birçok operatörü elde etmek mümkündür. İşin ilginç yanı bu operatörle elde etmek için klasik formüller kullanılır. Örneğin kinetik enerji klasik mekanikte;
$T=\frac{p^2}{2m}$
şeklinde tanımlanırken kuantum fiziğinde kinetik enerji operatörü yine aynı ifadeyle yazılır. Tek fark "p" artık bir sayı değil bir operatördür. Bu bize Ehrenfest teorimince sağlanır ve bütün operatörleri klasik yasaları kullanarak türetebiliriz. Bu noktada "Peki, dalga fonksiyonu nedir?" sorusuna dönmeliyiz. Dalga fonksiyonu bize Schrödinger denklemi tarafından verilen, bir bakıma parçacığın kimlik kartıdır.Bir boyutta Schrödinger denklemi;
$i\hbar \frac{d}{dt}\Psi=-\frac{\hbar^2}{2m}\frac{d^2}{dx^2}\Psi+V(x,t)\Psi$
şeklinde yazılabilir. İfade bir bakıma enerji denklemidir ve bahsi geçen "kimlik" kartını sistemin enerjisine göre verir. (Burada kimlikten kasıt, parçacığın elektron mu yoksa nötron mu olduğu değil, momentumu, konumu, kinetik enerjisi gibi gözlemlenebilirleridir.) Bu "masum" denklem çözüldüğünde parçacığımızın dalga fonksiyonunu elde etmiş oluruz. En basit atom olan hidrojen atomunun zamandan bağımsız analitik olarak çözülmesi bile gerçekten büyük bir meseledir, neyse ki belli formalizmlerle, daha karmaşik sistemleri yaklaşımlar yaparak çözmek mümkün oluyor.

Kuantum mekaniği temelinde bir olasılık teorisidir. Dalga fonksiyonu içinde sistemin bütün olası durumlarını barındırır. Siz soruyu sorduğunuzda size en olası cevabı verir, ancak soru sorma işlemi dalga fonksiyonunu "dağıtır" ve siz bir daha sorduğunuz zaman artık başka bir cevap alırsınız. Bunun yanı sıra kuantum mekaniği yapısı ötürü belirsizlikler barındırır. Bu belirsizlikler bazı gözlemlenebiliri ne kadar iyi bilirseniz diğer bazıları hakkında o kadar az şey bileceğinizi söyler. Örneğin konum ve momentum böyle bir çift oluşturur. Birini ne kadar iyi bilirseniz diğeri hakkında o kadar az bilginiz olur. Bu Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak bilinir. Konum ve momentum için Heisenberg belirsizlik ilkesi şöyle gösterilir:

$\sigma_x\sigma_p\geqslant \frac{\hbar}{2}$
Bu ifade de $\sigma_x$ ve $\sigma_p$ ile verilenler sırasıylayla konum ve momentumdaki belirsizliklerdir.

Yukarıda ele alınan kuantum mekaniği, öklidyen bir uzayda çalışılmış kuantum mekaniğidir, diğer bir deyişle göreceli değildir. Einstein'ın özel görelilik kuramına uyan bir kuantum mekaniği türetmek mümkündür. Hatta ilk bakışta kolay bir uğraştır. Kuantum fikrine ve özel göreliliğe biraz aşina olan biri bile çözüme kolayca ulaşır. Yukarıda değinilen Schrödinger denklemini daha sade bir formda şöyle ele alabiliriz:

$i\hbar \frac{\partial}{\partial t} \Psi = H\Psi$

Burada H olarak verilen Hamiltonian operatörüdür. (Toplam enerji olarak düşünülebilir.) Relativistik olmayan serbest parçacık (potansiyel enerji sıfır) için Hamiltonian:

$H=\frac{p^2}{2m}$

olarak verilir. Relativisitk serbest parçacık içinse Hamiltonian:

$H=\sqrt{m^2c^4+p^2c^2}$

şeklinde yazılabilir. İfade pek yabancı değil, değil mi? Hayır, olaya klâsik mekanik açısından bakarsanız, parçacığın durduğunu kabul edersek, momentum sıfır olacak ve ünlü $E=mc^2$ 'yi elde etmiş olacaksınız. Şimdi relativistik Hamiltonianla Schrödinger denklemini yeniden yazalım:

$\sqrt{(-i\hbar\mathbf{\nabla})^2 c^2 + m^2 c^4} \psi= i \hbar \frac{\partial}{\partial t}\psi.$

Karesi alınırsa

$\mathbf{\nabla}^2\psi-\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2}{\partial t^2}\psi = \frac{m^2c^2}{\hbar^2}\psi$

elde edilir. Bu denklem Klein-Gordon denklemi olarak bilinir. Ancak denklem bir takım teknik nedenden ötürü sorunludur. Daha geçerli relativistik çözüm Dirac tarafından keşfedilmiştir ve kendi adıyla anılan denklemle verilir. Ultramikroskobik boyutlarda (Planck Uzunluğu) uzayın küçük dalga boylarında bir kaos olduğu düşünülür. Evrenin milyarda birinin milyarda birinin milyonda biri boyutlarda gözleyecek olursunuz Evren bir kaos olarak görünür.

Kuantum mekaniği tarihi gelişimi boyunca birçok sınavdan alnının akıyla çıkmayı başarmıştır. Olguları büyük bir doğrulukla açıklaması, yeni olgulara ışık tutması bir teoriden beklenen özelliklerdir ve kuantum mekaniği bu işi gerçekten oldukça iyi başarmıştır. Kuantum fikirleri üzerine gelişen kuantum elektrodinamiği (QED) ve kuantum renk dinamiği (QCD) bu güne kadarki hiçbir teorinin ulaşamdığı hassasiyetlerde sonuçlar vermişlerdir. Ne varki geçtiğimiz yüzyılın çok büyük iki teorik açılımı bir biriyle uyuşmamaktadır. Doğada bilinen 4 kuvvetten 3'ü, elektromanyetizma, zayıf ve güçlü kuvvetler,kuantum kuramlarıyla ele alınabilirken kütle çekimin henüz tutarlı bir kuantum kuramı bulunamamıştır. Her ne kadar sicim kuramları kuantum kütle çekime aday gibi görünsede çözülmesi gereken çok büyük sorunlar halen daha bulunmaktadır. Günümüzde yaygın kanı kuantum ve kütle çekimin üstünde, doğrusal olmayan daha genel bir kuramın yer aldığıdır.

Kuantum Mekaniği'nin Uygulamaları

Kimyasal ve fizik bilimlerinin temelleri şu temel araştırma alanları üstüne kuruludur:

Diğer tüm fizik ve kimya dalları, bu temel düzeneklerin uygulamalarıdır. O halde bunlara "saf", diğerlerine "uygulamalı" fizik ve kimya gözü ile bakılabilir. Kuantum mekaniğinin mikro sistemlere uygulanması ile şu uygulamalı fizik ve kimya dalları türetilmiştir:

Anorganik Kimya, Organik Kimya, Biyokimya: Bunlar da temel uygulama dalı olan Kuantum Kimyası'nın özel olarak -sırasıyla- anorganik, organik ve biyomoleküllere olan uygulamasıdır.
Katı Hal Kimyası (Fiziği): Katı halin kuantum mekaniği
Kuantum Kimyası: Atom ve moleküllerin kuantum mekaniği (Fizik'te genelde Atom ve Molekül Fiziği ismi tercih edilir)
Nükleer Kimya (Fizik): Çekirdeğin kuantum mekaniği
Parçacık Kimyası (Fiziği): Atomaltı parçacıkların kuantum mekaniği
Plazma Kimyası (Fiziği): Plazmanın kuantum mekaniği
Sıvı Hal Kimyası (Fiziği): Sıvı halin kuantum mekaniği

Fotokimya ve fotofizik, yüzey kimyası, v.b. pek çok dal da kuantum mekaniğinden uygulamalar içermektedir.

Kuantum mekaniği her ne kadar çok küçüklerin dünyasını modelleyen bir kuram olsada uygulama alanları gerek dolaysız gerek dolaylı yollarla çok geniştir. Kuantum mekaniği biyoloji, malzeme bilimi, elektronik gibi birçok alanın günümüzdeki anlamına kavuşmasını sağlamıştır.

Laser, maser, yarı iletkenler gibi günümüzün olmazsa olmazlarının icatları, kuantum mekaniği sayesinde mümkün olmuştur. Ayrıca elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskobu, taramalı tünellemeli mikroskop gibi biyoloji ve nanoteknolojik uygulamaların olmazsa olmazları; PET-Scan (Positron Emmission Tomography), MRI (Magnetic Resonance Imaging), Tomografi gibi tıbbi görüntüleme cihazları yine kuantum mekaniğinin bize gösterdiği belli doğa olgularını kullanarak çalışırlar. Yine tıp, nanoteknoloji, elektronik gibi birçok alanda sayısız kullanımı olan fiberler kuantum mekaniğinin doğrudan uygulamasına örnektir. Modern kimya, kuantum fikirleri üzerine inşa edilmiş ve çok karmaşık moleküllerin yapıları bu sayede anlaşılmıştır.

Kuantum mekaniği felsefesi

Yazının önceki bölümlerinde kuantum mekaniğinin bugüne kadar girdiği birçok sınavdan başarıyla çıktığını söyledik. Peki, nasıl olurda bu denli başarılı bir teorinin kritik bir felsefesinden söz edilebilir? Dahası teorinin önemli felsefi sorunlar yarattığını ileri sürebiliriz?

Kuantum mekaniği çok sağlam matematik temelleri üzerine kurulmuştur. Sistemlerin doğası bu matematikle modellenir. Ancak başlı başına bu modelleme kuantum mekaniğinin temel kavramlarının çözümlenmesinde yetersizdir. Örnek verecek olursak, $\Psi(x,t)$ bir dalga fonksiyonudur. Bu dalga fonksiyonunun mutlak karesinin ise olasılık genliği olduğu ise bir yorumdur. Eğer bu yorumu araştırır ve genel bir çerçeveye oturtmak istersek, o zaman, kuantum mekaniği felsefesi yapmış oluruz.

Kuantum mekaniği tamamlanmış bir teori midir?

Kuantum mekaniğinin temelleri; 1927 yılından, yani Heisenberg belirsizlik ilkesinin formule edildiği yıldan bu zamana dek hiçbir değişikliğe uğramamıştır. Kuantum mekaniğinin uzantısı olarak ortaya çıkan teorilerde ortaya çıkan kavramlarda bildiğimiz kadarıyla bu temel ilkelerde değişiklik yapılmasını gerektirmezler. Kuantum mekaniği doğduğu andan itibaren temel ilkelerin anlaşılması bakımından büyük tartışmalara yol açmıştır. Bu tartışmalardan biride halen daha önemini yititmemiş "EPR Paradoksu", A. Einstein, B. Podolsky ve N. Rosen tarafından 1935 yılında ileri sürülmüş; "Doğanın Kuantum Mekaniksel Tasviri Tamamlanmış Kabul Edilebilir mi?" yayınlanmış makalede dile getirildi. EPR makalesi bir fizik teorisinin tamamlanmış kabul edilebilmesi için iki temel koşulu yerine getirmesi gerektiğini söyler. Bunlar;

Teorinin doğruluğu
Teorinin tamamlanmışlığı

EPR makalesine göre teorinin doğru olarak nitlendirilebilmesi için teorinin deney sonuçlarıyla uyumluluğu göz önüne alınmalıdır. Bu bakımdan kuantum mekaniği deneylerle büyük bir uyum gösterdiği için doğru kabul edilir. Teorinin başarısı için gerekli olan diğer koşul olan tamamlanmışlık için ise makalede şu koşul verilmiştir:

"Bir fizik kuramında, her fiziksel gerçekliğe karşılık olan bir öge bulunmalıdır."

Bu ifade ileriki bölümlerde detaylı olarak ele alınacaktır. Makalede fiziksel gerçeklik şu şekilde tanımlanmıştır:

"Bir fiziksel niceliğin değerini, dinamik sistemi herhangi bir biçimde bozmaksızın kesinlikle tahmin edebiliyorsak, o zaman, fiziksel gerçekliğin, bu fiziksel niceliğe karşılık olan bir ögesi vardır."

Fiziksel niceliğin kesin bir değerini, dinamik sistemi bozmadan teoride elde edebiliyorsak, o zaman, teoriden hesap ile elde edilen bu kesin değer fiziksel gerçekliğin bir ögesine karşılık gelecektir. Ancak fiziksel gerçekliğin bütün ögelerinin fizik teorisinde karşılıklarının bulunması gerektiğine dair bir koşul ileri sürülmemiştir. Bu nedenle, "EPR'ye göre doğru olan teorinin aynı zamanda tamamlanmış olması gerekmez.

Fiziksel gerçeklik ölçütünün kuantum mekaniği çerçevesinde nasıl kullanıldığı makalede şu örnekle açıklanmıştır. Elimizdeki parçacık $\Phi(p)$ fonksiyonu ile gösterilsin. Fonksiyonu;

$\Phi(p) = \sum_{j} a_{j}\phi_{j}(p)$

şeklinde gösterelim. Bu parçacığın momentumu ölçülmeden önce şu önerme ileri sürülebilir: Parçacığın momentumunun ölçümden sonra $p_{i}$ değerini alma olasılığı $|a_{i}|^2$ dir. Ayrıca;

$\sum_{j} |a_{j}|^2 = 1$

olduğunu kabul edelim. Eğer alınabilecek birden çok momentum değeri mevcutsa $|a_{i}|^2$ 1'e eşit değildir. Bu sebepten ötürü fiziksel gerçeklik ölçütü bu durumda kullanılamaz.

22 Aralık 2013 Pazar

Haberler(SETI)

Bizim Kış 2013 bağış sürücü sürüyor. Bizim başarıları ve bazı planların ayrıntılarıyla bizim e-posta alamadım, bunu okuyabilirsiniz burada . 21 Kasım 2013, 00:55:31 UTC · Videolar Yorumlar Yorumlar Uzun süre setizen John Clark. Vefat etti Uzun süre SETI @ home gönüllü geçişini bildirmek için üzgün John Clark . Forumları uğrak bizler kesinlikle onu hatırlar. John çok yakın eşi Sheila geçen yas oldu. Bizim düşüncelerimiz ailesi ve arkadaşlarıyla birlikte bulunmaktadır. kişiler Yuhanna kendi taziyelerini ve anılarını yayınlıyoruz bu konuya. 12 Kasım 2013, 16:43:28 UTC · Videolar Yorumlar Yorumlar Bilimler Akademisi California Berkeley SETI Berkeley SETI bilim adamlarının Kaliforniya Bilimler Akademisi bu hafta olacak. Dan Werthimer Perşembe gece (10 Ekim) bir konuşma verecek Akademisi'nde hayatı . Eric Korpela, Andrew Siemion ve diğer SETI bilim adamları soruları cevaplamak ve SETI'yle hakkında sohbet etmek de orada olacak. . Gece 06:00-22:00 çalışır ve 21 yaş ve üzeri insanlar için Cumartesi ve Pazar günü, Eric ve Andrew katılacak Dünyadışı Yaşam: Brilliant! Bilim Akademisi'nde de. Bunlar gösteriler veren ve SETI techology ve teknikleri açıklayan olacak. Bu olay çocuk dostu ve Cumartesi ve Pazar günleri 10:00-16:00 çalışır. 10 Ekim 2013, 05:24:18 UTC · Videolar Yorumlar Yorumlar NRAO teleskoplar nedeniyle hükümet kapatma isimli alınacaktır Biz hükümet kapatma devam ederse Greenbank NRAO teleskoplar Cuma günü 17:00 de kapatılacak olacağını haber aldık. Biz orada hemen planlanan gözlemler yok, bu yüzden bu kısa vadede bizi etkilemez. henüz Arecibo üzerine herhangi bir etkisi duymamış, ama yerine doğrudan hükümet tarafından işletilmektedir daha sözleşme altında işletilen beri, biz Orada gözlemler umuyor devam edecektir. 3 Ekim 2013, 17:11:45 UTC · Videolar Yorumlar Yorumlar Biz şimdi çoğunlukla bir kampüs çapında elektrik kesintisi kurtarıldı. Son gece tüm Berkeley kampüsü etkilenen bir elektrik kesintisi oldu. Sunucularımız bulunduğu veri merkezi, bu nedenle tüm sunucuları kadar kaldı tesisin geniş UPS var. Ne yazık ki, veri merkezi klima kalmadık. Makine ısınırsa, bu yüzden veri merkezi personeli onları aşağı getirmek zorunda kaldı.

APHOSIS

Kaya ve demir bir dağ bize doğru savrulmuştu edilir Uzaydan. Apophis - 300 metre çaplı göktaşı - hala uzak milyonlarca kilometre. Ama 2029 yılında, o bizim bir olağanüstü yakın geçişini yapacak gezegen. Bu olduğunda, Güneş etrafındaki yörünge olacak . etkilenecek birkaç yüz kilometrelik bir kayma ve Apophis oluşturarak, Dünya'ya içine slam 2036 yılında dönmek olabilir yaygın yıkım. Alarm haber? Tabii. Ama gerçekten ne rahatsız ediyor Apophis bizim çarparak olasılığı hakkında enerjiyi salmak olacak bir etki - gezegen olduğunu - 65.500 Hiroshima-boyutlu atom bombası kimse, herhangi bir yerde, bu izlemek için nasıl bilir bu gerçeği yeterince doğru asteroid şu anda Düzgün ile 30 yıl sonra Dünya'ya tehlike değerlendirmek. neden biz, bir yol veya başka bir onaylamanız gerekir Hangi darbe şansı gerçekten var olduğunu. Will Apophis "anahtar deliği," küçük bir alanda geçmesine Dünyaya vurmak neden olur onun 2029 yolunda 2036 yılında bir sonraki yörüngede? Biz, öğrenmek zorunda bir darbe olasılığı varsa, biz çünkü planlamak ve mümkün her zaman ihtiyacımız olacak o uzakta saptırmak için uzay görevleri uygulamak Dünya'dan. O 2036 yılında Dünya'ya isabet şansı 43.000 1'dir ve Torino çarpma tehlikesi ölçekte Seviye 0 olarak sınıflandırılır. Anlamına gelen "bir çarpışma olasılığı sıfırdır, ya da etkili sıfır olacak şekilde düşüktür. Ayrıca, meteorlar ve atmosferde yanacak yanı sıra sık göktaşı nadiren hasara neden düşer ki bedenleri gibi küçük nesneler için geçerlidir." Daha bilgileri burada http://www.planetary.org/programs/projects/apophis_competition/ ____________

21 Aralık 2013 Cumartesi

Photos 2

Albert Einstein'ın Atatürk 'e Yazdığı Mektup

Albert Einstein ATATÜRK 'e Yazdığı Mektubu Ekselansları Atatürk OSE Dünya Birliği'nin şeref başkanı olarak, Almanya'dan 40 profesörle doktorun bilimsel ve tıbbi çalışmalarına Türkiye'de devam etmelerine müsaade vermeniz için başvuruda bulunmayı ekselanslarından rica ediyorum. Sözü edilen kişiler , Almanya'da halen yürürlükte olan yasalar nedeni ile mesleklerini icra edememektedirler. Çoğu geniş tecrübe , bilgi ve ilmi liyakat sahibi bulunan bu kişiler , yeni bir ülkede yaşadıkları takdirde son derece faydalı olacaklarını ispat edebilirler. Ekselanslarından ülkenizde yerleşmeleri ve çalışmalarına devam etmeleri için izin vermeniz konusunda başvuruda bulunduğumuz tecrübe sahibi uzman ve seçkin akademisyen olan bu 40 kişi , birliğimize yapılan çok sayıda müracaat arasından seçilmişlerdir. Bu ilim adamları , hükümetinizin talimatları doğrultusunda kurumlarınızın herhangi birinde bir yıl boyunca hiçbir karşılık beklemeden çalışmayı arzu etmektedirler. Bu başvuruya destek vermek maksadıyla , hükümetinizin talebi kabul etmesi halinde sadece yüksek seviyede bir insani faaliyette bulunmuş olmakla kalmayacağı, bunun ülkenize de ayrıca kazanç getireceği ümidimi ifade etmek cüretini buluyorum. Ekselanslarının sadık hizmetkarı olmaktan şeref duyan Prof. Albert Einstein

19 Aralık 2013 Perşembe

(a) Kara cisim ışıması – Bütün cisimler ısıtıldığında ışık yayar !
Klasik olarak : (1) Kara bir cisimden oluşan ışıma, elektronların v frekansıyla salınım
yapmasının bir sonucudur.
Salınım yapan yüklü parçacık  antene benzer
(2) Elektronlar, herhangi bir frekansta eşit salınım (ve ışıma yaymak)
yapabilir.
 Frekansı v ilâ v + dv aralığında yayımlanan ışık şiddeti olan spektral yoğunluk
((v)) için Rayleigh-Jeans Kanunu, I(v) ~ (v)dv olarak verilir.
Burada;
d(v,T) = T sıcaklığında v ilâ v + dv frekans aralığındaki ışınımsal enerji yoğunluğu,
k = Boltzmann sabiti [ = R/NA (gaz sabiti / molekül)],
c = Işık hızı dır.2
Planck (~1900)  İlk “kuantum” fikirleri
(1) Osilatörün enerjisi  frekans
E  v
(2) Enerji  v’nin katlı integrali
(osilatörlerin sayısı, n)
E  nv
or
constant
hv, bir “kuantum” un sahip olduğu enerjidir.
Planck, kara cisim ışımasına ait bir ifade türetmek için istatistiksel mekaniği (5.62-
Fizikokimya II) kullandı.
E = nhv3
(b) Fotoelektrik etki
Einstein (1905):
(1) Işığın, “foton” adı verilen enerji paketlerinden olhttp://sciencescienc.blogspot.com/

Astronomi ve Fizik

Gök bilimi, bilim dalları arasında en eski olanlardandır ve özellikle antik çağdalarda en yoğun anlamda icra edilen, bilimlerin anası olarak görülen bir bilimdir.^[6] İnsanların gökyüzüne olan ilgisi, yukarıda asılı duran cisimleri incelemeye itmiş ve teleskobun bulunmasıyla bu gözlemler daha etkin bir hâl almıştır. Babilli olgusal astronomlara nazaranYunan astronomları, matematiksel ayrıntıları özümseyerek bu bilimin gelişmesinde temel noktaları oluşturmuşlardır.

Roma İmparatorluğu'nun iktidarı altındaki Mısır'da yaşamış olan Batlamyusözellikle astronomi tarihi ve genel olarak bilim tarihi açısından önemli bir konuma sahiptir. Daha sonraları İslam astronomları tarafından el-Mecisti olarak anılacak olan Hè Megalè Syntaxis yani "Büyük Derleme" isimli astronomi konulu eseri Orta Çağ boyunca genel geçer kabul gören astronomi eseriydi ve yazarı olarak Batlamyus neredeyse mitik bir statüye getirilmişti.^[25] Batlamyus'un evren modeligeosantrik yani yermerkezciydi ve uzun yıllarca kabul gören bu sistemden güneş-merkezli bir sisteme geçiş tartışmalar doğurmuştur.

Polonyalı bir astronom olan Nikolas Kopernik, dünyanın ve diğer gezegenlerin,güneş etrafında döndüklerini açıklamış; heliyosantrik yani güneş-merkezli bir sistem ortaya atmıştır. Copernicus'un sistemini Commentariolus isimli bir risale ile arkadaşlarına tanıtmış daha sonra sistemini, Papa III. Paulus'a ithaf ettiği ayrıntılı bir şekilde başyapıtı sayılacak De revolutionibus orbium coelestium isimli eserinde açıklamıştır. Bu astronomi biliminde yeni bir dönem açılmasına sebep olmuştur. Teleskobu geliştirmesi, yaptığı astronomik gözlemler ve Kopernik'in sistemine verdiği destek ile tanınan İtalyan bilim insanı Galileo Galilei de astronomi ve fizik tarihi için önemli birisidir ve zaman içerisinde modern gözlemsel astronominin babası^[26] ve modern fizik biliminin babası^[27] gibi atıflara mazhar olmuştur. 1671 de ilk aynalı teleskobu yapan matematik ve fizikçiIsaac Newton uğraştığı bilim dallarının gelişmesine çok fazla katkıda bulunmuşdiferansiyel ve integral hesabın temellerini atmıştır. Ayrıca Newton'un 5 Temmuz 1687'de yayımladığı, Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri^[28] kitabı klasik mekaniğin temellerini oluşturan Newton'ın hareket yasaları ve yer çekimi gibi önemli konuları içerir.

Alman teorik fizikçi Albert Einstein enerjinin ışık hızının karesiyle kütlenin eşit olduğunu E=mc² formülüyle ispatladı.Genel görelilik kuramı ve İzafiyet teorisi ile kütlenin uzay zamanı büktüğünü ve zaman,mekân,hareketin birbiriyle bağımlı olduğunu ispatlayıp brown hareketi ile atomun varlığını kanıtladı. Leopold Infeld'la birlikte yazdığı Fiziğin evrimi kitabı ile kuantum ve mekân gibi konuları içerir.

Kimya[değiştir | kaynağı değiştir]

Demokritos; atomcu düşüncenin öncülerindendir.

Kimya, maddenin yapısını ve davranışlarını inceleyen bir bilim dalıdır. Fizikokimya, biyokimya,analitik kimya, anorganik kimya veorganik kimya temel dallarıdır. Tıp gibi pek çok bilim dalının yardımcısı konumunda olan kimya biliminingıda, ilaç, boya, kozmetik ve tekstilalanlarında kullanımı dolayısı ile, en bilinen dalı organik kimyadır.

Antik çağlarda maddenin belirli temel elementlerden oluştuğu düşünülür ve birçok kültürde bunlar hava, su, ateşve toprağı içerirdi. Bununla birlikte antik Yunan filozoflardan bir kısmıatom fikrini ortaya atmış ve her şeyin çok küçük yapıtaşlarından meydana geldiğini öne sürmüşlerdir. Bu filozoflara daha sonra atomcufilozoflar da denmiştir. Çok eski çağlardan beri insanlar metalürji ile uğraşmakta, çeşitli eşyanın yapımında kimyasal olayları ve bunların sonucu olan ürünleri kullanmaktaydılar; örneğin camdan eşyanın üretiminde. Orta Çağ'a doğru simyageleneği ortaya çıkmıştır. Simya geleneği kimyanın öncülüdür ve mistisizm, felsefe gibi öğelerle kimyasal çeşitli araştırmaların karışımından ibarettir. Simyada özellikle iki önemli kavram ve amaç bulunmaktaydı: biri zaman zamanfelsefe taşı olarak da anılan ve her türlü maddenin veya metalin altına dönüştürülmesine yardımcı olacak efsanevi bir şey, diğeri ise içen kişiye ölümsüzlük veya çok uzun yaşam vaad edecek ölümsüzlük iksiri yani ab-ı hayat.

Bugün Musée des Arts et Métiers isimli Fransız müzesinde bulunan, Lavoisier'in laboratuvarı.

Zamanla simyaya olan ilgi daha da bilimselleşmiş ve simyadan ayrık olarak kimya bilimi ortaya çıkmıştır. Modern kimyanın simyadan ayrışması ve temellerinin atılmasında önemli katkıları olan bir isimRobert Boyle'dur. Bugün özellikle ismini verdiğiBoyle yasası ile tanınan Boyle atomcu fikriyatı savunan bir bilim insanıydı. Fransız bilim insanı Antoine Lavoisier ise kütlenin korunumu kanunu ile gerek kimya gerekse bilim tarihinde önemli bir adım atmış, kimya biliminin babasıolarak da anıldığı olmuştur.^[29] Kendisi ayrıca oksijen ve hidrojeni tespit edip adlandırandır. 19. yüzyılın başına kadar kimyanın, öteki fizik bilimlerin tersine,tümevarım (induction) yönünün tümdengelim (deduction) yönünden daha baskın olması, onun biyolojik bilimlere daha yakın olmasına neden oluyordu. Amamatematik ve fizik yöntemlerin kimyaya uygulanması sonucu yeni bir bilim dalının, yani fizikokimyanın doğmasında başta Wilhelm Ostwald^[30], Van't Hoff^[31]ve Arrhenius^[32]'un payları büyüktür. Kimyasal maddelerin fiziksel değişimlerini, fiziksel olayların kimyasal maddelerin özeliklerinden yararlanılarak açıklanmasını konu alan ve elektrokimya, kolloid kimyası, çekirdek kimyası ve polimer kimyası gibi kollara ayrılan fizikokimya, bu bilginlerin 1881'de Zeitschrift Für Physikalische Chemie^[33] adlı bilim dergisini yayımlamalarıyla bilim dünyasında kimyadan ayrı bir dal olarak yerini almıştır. İnsanların öğrenme ve araştırma merakı zamanla analitik (çözümlemeli) kimyanın doğmasına neden olmuş, bu durum zaman içinde koordinasyon kimyasının ve endüstriyel analitik kimyanın gelişmesine zemin hazırlamıştır. Analitik metotların keşfi tıp, biyoloji ve genetikalanında kimyanın kullanımını yaygınlaştırmıştır. Penisilin ve vitaminlerin keşfi ile kimya biliminin insanın yaşam kalitesini artırdığı gerçeğinin yanında gelişenteknolojinin üretim süreçlerinde kullanılmaya başlanması, çevre sorunlarına neden olmuş, bu durum doğal kaynakların ihtiyatsızca sarf edilmesi sonucunu doğurmuştur. Bu nedenle çevre kimyası ve su kimyası gibi alt bilim dalları da gelişmiştir.

Matematik ve Geometri[değiştir | kaynağı değiştir]

Antik çağlardaki bilimsel etkinliklerde matematiğin önemli bir rol oynadığı, eski Mısırlılar, Mezopotamyalılar, Hintliler gibi çok çeşitli kavimlerin matematikle uğraştıkları bilinmektedir.

Yunan matematiğinin en önemli isimlerinden olan Tales'in geometriyi, Mısır'da kaldığı süre içerisinde öğrenmesi ve bu bilimi etrafındakilere öğretmesi sonucunda gelişme devam etmiştir. Sayıların babası olarak anılan Pisagor'un ünlü teoremi^[34] onu zamanının en büyük bilim insanları arasında hatırı sayılır bir yere getirmiştir.

Bir yupana (Quechua dilinde "sayma aleti"); İnkalarca kullanılan bir tür hesap makinesi. Araştırmacıların tahminlerine göre bu alette hesaplamalar Fibonacci sayıları baz alınarak yapılmaktaydı.^[35]

Orta Çağ, özellikle Hint ve İslam matematikçilerinin yoğun çalışmalarına sahne olmuştur. 499 yılı kadar erken bir dönemde Hintli matematikçi Aryabhata ilk sinüs trigonometrik tablolarını oluşturmuş,cebir, diferansiyel denklemler ve sonsuz küçük değerler için algoritmalar ve teknikler geliştirmiştir. 12. yüzyılda bir başka Hintli matematikçi Bhaskara ilk kez diferansiyel kalkülüsün ve temel kavramlarının temellerini atmıştır. İslam bilim insanları da Orta Çağ'da birçok matematiksel buluş ve keşfe imza atmıştırlar. 9. yüzyılda el-Harezmi Hint-Arap rakam sistemi ve denklemlerin çözümü üzerine önemli eserler vermiştir. Nitekim algoritma sözcüğü isminin Latinizasyona uğramış hâlinden köken almıştır. Özellikle cebir alanındaki eski buluşları muhafazası ve getirdiği yeni gelişmeler sebebiyle Harezmi zaman içinde cebirin babası olarak anılmıştır.^[36] 12. yüzyılda yaşamış olan bir başka matematikçi Ömer Hayyam iseÖklid'in çalışmalarına eleştiriler getirmiş ve analitik geometri ile Öklid dışı geometrinin temellerini atmıştır. Ayrıca kübik denklemlere genel, geometrik bir çözüm getiren ilk matematikçi de kendisidir.^[37]

Orta Çağ'da Batı'daki en önemli matematikçilerden biri Fibonacci'dir. Fibonacci Arap rakam sistemini Avrupa'ya tanıtmış ve yaygınlaşmasına ön ayak olmuş, ve bugün Fibonacci sayıları olarak anılan sayı dizisini yaygınlaştırmıştır. Aslında bu sayı dizisini ilk keşfeden kendisi değildir fakat onun kitabında örnek olarak kullanıldık sonra Batı'da ün kazanmıştırlar.^[38]^[39]

Euler tarafından ortaya atılan Königsberg'in yedi köprüsü problemi, graf teorisinin temelini oluşturmuştur.

17. ve 18. yüzyıllarda Batı'da matematik yükselişe geçmiş, birçok önemli matematiksel buluş gerçekleşmiştir. İskoçJohn Napier doğal logaritmalarıaraştırmış, Kepler gezegensel hareketlerin matematiksel kanunlarını ortaya koymuş,René Descartes bugün hâlen sıkça kullanılan Kartezyen koordinat sistemini ve dolayısıyla analitik geometriyi geliştirmiştir. Alman matematikçi Gottfried Wilhelm Leibniz kalkülüs üzerine birçok çalışmasıyla kalkülüsü geliştirmiş ve bugün kalkülüste kullanılan notasyonun temellerini atmıştır. Pierre de Fermat ve Blaise Pascal olasılık teorisinin temelini atmışlar ve dolayısıyla ilgili kombinatorik kurallarını keşfetmişlerdir. Pascal ayrıcaPascal teorisi ve (her ne kadar kendisinden daha önce Doğu'da bilinse ve kullanılsa da^[40]) Pascal üçgeninin geliştiricisi ve isim babasıdır. 18. yüzyılda matematikçi Leonhard Euler fonksiyon kavramını ve matematikteki sayısız notasyonu (örneğin doğal logaritmanın tabanı olarak e notasyonunu) geliştirmiştir. Sayı teorisi, graf teorisi, geometri gibi çok çeşitli alanlarda önemli eserler vermiş, önemli buluşlara imza atmıştır.

19. yüzyılda yaşamış olan Alman matematikçi Carl Friedrich Gauss ise gerek matematik gerekse diğer birçok bilimde önemli başarılara imza atmış; temel cebir teorisi (veya cebirin temel teoremi)ni kanıtlamış, Theorema Egregiumu ortaya atmış ve kanıtlamış, karmaşık değişkenli fonksiyonlarda önemli çalışmaları olmuştur. Yine 19. yüzyılda yaşamış olan George Boole isim babası olduğu yeni bir cebir türü olan Boole cebirini ortaya atmıştır.

Tıp[değiştir | kaynağı değiştir]

17. yüzyıldan kalma bir Pers elyazmasından bir betimleme.

Bilimin tıp alanındaki ilk gelişmeleri Asya kıtasında gerçekleşmiştir. Hindistan,Mısır, Çin, İran ve Yunanistan'da tıp sistematik bir biçimde gelişmeye başlamış ve bir bilim dalı olarak insanlığın en büyük sorunlarından biri olan sağlıkalanındaki gelişmeler yüzyıllar boyu sürmüştür.

Hindistan yarımadasında, İndus Vadisi uygarlığından beri tıp ve diş hekimliği mevcuttu. Nitekim, Hint tıbbî geleneği olanAyurveda bugün bile çağdaş tıbbın yanı sıra varlığını sürdürmektedir. İngilizlerin Hint yardımadasını kolonileştirmesine kadar bölgedeki temel tıp sistemi olan Ayurveda, ilk dönemlerinde civa-kükürt bazlı ilaçlar kullanmıştır. Bunun dışında, bugün çeşitli tıbbî yararları bilinen zerdeçal gibi çeşitli bitkiler de tedavilerde klasik Hint tıbbında kullanılmıştır.

Çin'de antik çağlardan günümüze kadar varlığını sürden geleneksel bir tıbbî gelenek mevcuttur. Taoist hekimlerin yaptığı ampirik hastalık ve rahatsızlık gözlemlerinin ve Çin düşüncesinin bir sonucu olan geleneksel Çin tıbbı, bitkisel tedavi, akupunktur ve masaj gibi çok çeşitli pratik yöntemlere sahiptir. Bunların dışında beslenme terapisi ve Feng Şui gibi zihinsel terapiler de geleneksel Çin tıbbında yer almaktadır.

Hipokrates'in hastalara büyü ve batıl inançlarla bezeli bir tedavi sunmak yerine, iyileştirici etkileri kanıtlanmış tedavi yöntemlerine başvurmaya başlaması, tıp biliminde hasta öneminin kavranmaya başlamasına sebep olmuştur. İlk başlarda bölgelere göre farklılık gösteren tedavi yöntemleri, son iki yüzyıldır modernleşmeye başlamış ve genel anlamda ortak bir çabaya dönüşmüştür.Avrupa'daki salgınlardan sonra daha fazla gelişme kateden tıp bilimi, günümüzde genetik çalışmalarının gelişmesiyle çok üst düzeylere ulaşmıştır.

Orta Çağ boyunca Orta Doğu başta olmak üzere İslam'ın yayıldığı topraklarda birçok önemli İslam hekimi yetişmiştir. Bunlardan biri İranlı Razi, nöroşirürji ve oftalmoloji dallarında sıklıkla bir öncü olarak görülmüştür.^[41] Deneysel tıbbın önemini vurgulayan Razi ayrıca birçoğuna göre pediatri dalının da babasıdır.^[42]Yazdığı birçok eserde çok çeşitli tıbbi bilgiler aktaran Razi ayrıca çiçek hastalığıile kızamık hastalığını birbirinden ayıran ve açık bir şekilde tanımlayıp, diyagnozunu yapan ilk hekimdir. Alerji ve immünoloji konularında da ilk eser veren hekim kendisidir. Bir başka tanınmış Müslüman hekim de İbn-i Sina'dır. 14 ciltlik başyapıtı el-Kanun fi't-Tıb (Tıbbın Kanunu) isimli eseri tıp açısından bulaşıcı hastalıkların ve cinsel yolla bulaşan hastalıkların keşfi^[43], enfeksiyöz hastalıkların yayılımının önüne geçmek amacıyla karantina uygulamasının ortaya atılması^[44], mikroorganizmaların varlığının varsayılması^[45] ve nöropsikiyatri^[41] vb. birçok keşfi ve buluşu içinde barındırır.

Orta Çağ ve sonrasında Batı'da önemli tıbbî buluşlar olmuştur. Garcia de Orta tropikal tıbbın öncüsü olarak ortaya çıkıp başta kolera olmak üzere çoğu tropikal hastalığı doğru şekilde tanımlarken, William Harvey, Batı'da kan dolaşımını doğru ve tam bir şekilde açıklayan ilk Batılı olmuştur. Daha sonraları 19. yüzyılda Louis Pasteur ilk başarılı kuduz aşısını bulmuş, kendi ismini alacak olan pastörizasyonişlemini de ilk kez ortaya atmıştır. Louis Pasteur aynı zamanda Robert Koch veFerdinand Cohn ile birlikte mikrobiyoloji dalının babalarından biri olarak kabul edilir. 1905 yılında Nobel Ödülü almış olan Robert Koch aynı zamandaTuberculosis bacillus ve Vibrio cholera gibi hastalığa neden olan önemli bakterileri ilk kez izole eden kişidir. Daha sonra kendi adıyla anılacak olan Koch postülatlarını geliştirmiştir.

Gözün anatomisi üzerine, 1200 yılı tarihli bir Arapça el yazması.

Biyoloji[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir bilim dalı olarak 19. yüzyıla kadar şimdiki alt dallarıyla gelişen biyoloji,canlıların tüm özelliklerini inceleyen bir sistemidir. Başta insan olmak üzere,bitkileri inceleyen botanik, hayvanlarıinceleyen zooloji, mikroorganizmalarıinceleyen mikrobiyoloji gibi alt dallara ayrılır.

Aristo doğaya dair birçok çalışma yapmış, birçok bitki ve hayvan türünü incelemiş ve kategorize etmiştir. Aristo'nun görüşleri, kendisinden sonraki bazı bilim insanlarının yaptığı eklerle birlikte özellikle Batı'da uzun bir süre otorite olmuştur.

Orta Çağ'da özellikle İbn Nefis, İbn Cahız ve İbn Baytar gibi Müslümanlar bilim insanları biyoloji dalına katkıda bulunmuşlardır. Özellikle erken evrimdüşünüşüne katkıda bulunmuş^[46] olan İbn Cahız, besin zinciri fikrini de ilk kez ortaya atan kişidir.^[47] 9. yüzyılda yaşamış olan el-Dinaveri ise bitki evrimini, bitkilerin gelişimini incelemiş ve Kitâb'ün-Nebat isimli eserinde birçok türü tanımlayarak botanik bilimine katkılarda bulunmuştur.^[48] Bir başka bilim insanı olan el-Nebati'nin öğrencisi olan İbni Baytar eczacılığa ilişkin (farmasötik) bir ansiklopedi hazırlamış ve birçok bitki, yiyecek ve ilacı eserinde tanımlamıştır. Bu eserin Latince çevirisi daha sonra Avrupalı bilim insanları tarafından 18. ve 19. yüzyıllarda kullanılmıştır.^[49] İbn Nefis pulmoner^[50] ve koroner dolaşımı^[51]^[52]doğru bir şekilde tespit etmiş, metabolizma kavramını tanımlamıştır.^[53]

Biyolojinin temellerinden sayılan modern evrim teorisi, Charles Darwin^[54] 'in görüşlerinin üzerine inşa edilmiştir. Darwin, Türlerin Kökeni^[55] , İnsanın Türeyişi, ve Cinsiyete Mahsus Seçme^[56]^[57], İnsan ve Hayvanlarda Duyguların İfadesi ^[58]eserlerinde görüşlerini belirtmiştir. Manastırın bahçesindeki bezelyeleribirbirleriyle eşleştirerek genetik bilimin temellerini atan Gregor Mendel klasik genetik kanunlarının yapıtaşlarını oluşturmuştur.

Auguste Comte

Sosyoloji[değiştir | kaynağı değiştir]

Her ne kadar diğer bilim dallarına oranla görece yeni bir bilim dalı olarak tanımlansa da, sosyolojik yani toplumbilimsel çalışmalar ve gözlemler antik çağlardan beri mevcuttur. Herodot ve Tukididis gibi isimlerin eserlerinde sosyolojik gözlem ve değerlendirmelere rastlamak mümkündür.

Bir erken dönem İslam sosyolojisinin varlığına dair çeşitli kanıtlar vardır. İslam düşünürü İbn Haldun'un, evrensel tarihi analiz eden yedi ciltlik eserine yazdığı, Mukaddime isimli önsözünde çeşitli sosyolojik teorileri ilk kez formule ederek sosyal felsefede ve bir dal olarak sosyolojinin gelişiminde öncü konumuna gelmiştir. Örneğin bu eser aracılığıyla İbn Haldun yeni bir bilim dalı olarak ilm el-ümran bilimini ortaya atmış ve şöyle tanımlamıştır: "Bu bilimin ... kendine has bir konusu var(dır); yani (insani) toplum, ve kendine has sorunları var(dır); yani toplumun doğasında birbirini takip eden toplumsal dönüşümler..."^[59] Ayrıca bu eserindeki düşünceleri ile tarih bilimi ve tarih felsefesi açısından da önemli bir adım atmıştır.^[59]

Her ne kadar sosyoloji terimi kendisinden önce kullanılmış olsa da,^[60] bağımsız olarak tekrar terimi ortaya atan^[61] ve sosyolojiyi 'pozitif bilimlerin kraliçesi' olarak görerek^[61] zaman içinde sosyolojinin babası olarak da anılan isim Auguste Comte'dir.^[61] Bununla birlikte genel olarak Comte sosyolojinin kurucusu olarak görülmez.^[62] Batı'daki sosyoloji dalıyla uğraşan ilk isimler genellikle Darwin'in evrim kuramından etkilenmiştiler ve özellikle analojik olarak canlı organizma ile toplumu karşılaştırmaktaydılar.^[62] Bu isimlere örnek vermek gerekirse Herbert Spencer ve Lewis Henry Morgan gibi isimler zikredilebilir.^[62] 19. yüzyılda ve 20. yüzyılın başlarında Émile Durkheim, Vilfredo Pareto, ve Max Weber gibi klasiksosyologlar bilime önemli katkılarda bulunmuşlardır.

Siyaset bilimi[değiştir | kaynağı değiştir]

Niccolò Machiavelli'nin Floransa,İtalya'daki heykeli.

Siyaset bilimi çok eski çağlardan beri siyasî faaliyetlerle birlikte gelişim göstermiş, önemli bir sosyal bilim dalı hâline gelmiştir. Antik Hindistan'daki Vedik metinlerden, daha sonraki çeşitli Budist metinlere kadar birçok metinde siyasete dair incelemeler ve çalışmalar yer alır. Hintli siyasî düşünür Çanakya (MÖ 350-283) siyasî düşünce, ekonomi ve toplumsal düzen gibi konuları ele alan Arthashastra isimli eseriyle tanınır. Benzeri şekilde Antik Yunan'da da birçok siyasi fikre rastlanır; gerek Homeros, Hesiodosve Tukididis gibi erken dönem yazarlarının eserlerinde gerekseEflatun ve Aristo gibi filozofların eserlerinde çok çeşitli siyasî fikir ve incelemelere rastlanabilir. EflatunDevlet isimli eserinde kendince ideal olan siyasi yapılanma ve yönetim biçimini açıklamış ve incelemiştir.

Orta Çağ'da farklı siyasî görüşler ve din ile siyaset ilişkilerini ele alan çeşitli eserler ortaya çıkmıştır. Augustinus'un Tanrı'nın Şehri eseri gibi eserlerin Orta Çağ'daki din-siyaset ilişkileri anlayışına katkısı olmuştur. Orta Çağ'da ayrıca İslam topraklarında da çeşitli siyasî düşünüşler ve incelemeler olmuştur ve bu çağlardan başlarak siyasetname, ıslahatname vs. gibi adlandırılan farklı yazın gelenekleri ortaya çıkmıştır. Örneğin 11. yüzyılda Nizamülmülk tarafından yazılanSiyasetname devlet yönetimi ve devlet işleri konu edilmiştir. Siyasî yazın ve inceleme geleneği daha sonraki çağlara kadar devam etmiş, örneğin Osmanlı Devleti'nde yoğun bir siyasetname ve ıslahatname gelenekleri ortaya çıkmıştır,Muhyî-i Gülşenî, Hasan Kâfî el-Akhisârî, Kâtip Çelebi gibi isimler Doğu'daki siyaset bilimine katkıda bulunmuşlardır.

İtalyan rönesansı sırasında yazar Niccolò Machiavelli yazdığı Prens (Il Principe) isimli eseriyle siyaset bilimi tarihi açısından önemli bir yere gelmiştir. Eserde farklı durumlarda iktidara gelen hükûmdarın her duruma göre nelere öncelik tanıması gerektiği, nasıl bir siyaset izlemesi gerektiği açıklanır. Orta Çağ'da ve sonrasındaki dönemde birçok farklı siyasî iktidar biçimi ve devlet yapılanması farklı isimlerce savunulmuştur. Örneğin Fransız hukukçu Jean Bodin iktidar ve devlet üzerine yazdığı Devlet üzerine Altı Kitap (Les Six livres de la République) isimli eseriyle tanınmış, mutlakiyetçiliği şiddetle savunmuştur.

Bir bilim olarak siyaset bilimi özellikle 19. yüzyılda akademik anlamda yapılanmaya başlamış, 1880 yılında ABD'de ilk siyaset bilimi okulu (bölümü) kurulmuş ve daha sonra 1903 yılında Amerikan Siyaset Bilimi Birliği kurulmuştur. Siyaset bilimi üzerine akademik çalışmalar artarak devam etmiş, birçok farklı üniversitede siyaset bilimi bölümleri açılmıştır.

Psikoloji[değiştir | kaynağı değiştir]

İbn-i Sina'nın el-Kanun fi't-Tıb (Tıbbın Kanunu) isimli kitabının 1484 tarihli Latince bir kopyası. Bu eser genel olarak tıbbı konu aldığı gibi içinde klinik psikoloji başta olmak üzere psikoloji de konu edilmiştir.

Bugün psikoloji bilimi içerisinde konu edilen çoğu kavram, olay ve fenomen antik Hindistan, Çin ve Mısır gibi medeniyetlerde de felsefî ilgiye mazhar olmuştur. Eflatun ve Aristo gibi Yunan filozoflar da psikolojik çeşitli konulara yazınların ve düşüncelerinde yer vermişlerdir.^[63]Bununla birlikte psikolojide klinik^[64]ve deneysel yaklaşımlar^[65] Orta Çağ'daki Müslüman bilim insanları tarafından başlatılmıştır.

Akıl hastaneleri olarak tanımlanabilecek ilk kurumlar İslam topraklarında 8. yüzyılda ortaya çıkmıştır.^[66] Nitekim Müslüman hekimler erken dönemlerden itibaren "akıl hastalığı" olarak tabir ettikleri bozukluklara karşı çeşitli terapiler, uygulamalar geliştirmeye başlamıştır.^[67] Ahmed bin Sehl el-Belhîbeden ve ruh hastalıklarını ayıran ve ayrı ayrı inceleyen, tartışan ilk isimlerdendir; ruhî hastalıkların zaman içinde bedenin hastalanmasına da yol açabileceğini de ortaya atmıştır.^[68] Ayrıca bugün depresyon olarak adlandırılan bozukluğu tanımlamış ve iki tipinden bahsetmiştir: birincisi bir kayıp veya başarısızlık gibi sebeplerden oluşabilen ve psikolojik yollarla tedavi edilebilecek depresyon, diğeri ise sebepleri bilinmeyen fakat muhtemelen fizyolojik sebeplerden olan ve fiziksel tıp yöntemleriyle tedavi edilebilecek olandır.^[68] Psikoloji alanındaki bir başka önemli bilim insanı da İbn-i Sina'dır. İbn-i Sina, bugün nöropsikiyatrik durumlar olarak tanımlanan halüsinasyon, insomnia, mani, kâbus, melankoli,demans, epilepsi, felç ve tremor gibi^[41] birçok durumu incelemiş ve tanımlamıştır.

Filozof René Descartes, Batı'da psikolojinin modern felsefi formunun temellerinin oluşmasına katkıda bulunmuştur.^[63] Çeşitli eserlerinde önemli psikolojik meseleleri ele alan Descartes kendisi bir hekim olmasa da çeşitli anatomi çalışmaları yaptığı bilinmektedir. İngiliz hekim Thomas Willis ise tıbbî bir disiplin olarak psikolojinin ortaya atılmasında önemli rol oynamış, beyin fonksiyonları doğrultusunda psikolojiye yaklaşım olsun yaptığı yoğun anatomik çalışmalarla olsun psikolojiye büyük katkılarda bulunmuştur. Ayrıca daha sonraları deneysel psikolojinin gelişiminde John Locke ve David Hume gibi filozofların büyük etkisi olmuştur.^[63]

Modern çağa yaklaşırken ortaya çıkan ve özellikle psikolojik bozukluk durumlarında bir tedavi olarak ortaya çıkan hipnotizma ile frenoloji gibi dallar tartışma konusu olmuş; özellikle de bunların cidden etkili yöntemler olup olmadığı ve herhangi bir bilimsel dayanağının bulunup bulunmadığı tartışılmıştır. Daha sonraları ortaya çıkan Alman deneysel psikoloji hareketi psikolojiye önemli katkılarda bulunmuştur. Bu zamanda gerçekleşen ve özellikle nörolojik yapıya dair anatomik ve fizyolojik buluşlar psikolojiyi olumlu etkilemiştir. Alman hekimWilhelm Wundt 1879'da ilk deneysel psikoloji laboratuvarını açarak bir ilke imza atmıştır.^[69] 1890'lardan başlayarak Avusturyalı hekim Sigmund Freud isepsikanaliz olarak adlandırdığı yaklaşım ile psikolojiye yeni bir yön kazandırmıştır. Her ne kadar psikanalizin bilimsel konumu hâlâ tartışmalı olsa da^[70]^[71]psikanalizin çeşitli önermeleri ve kavramları genel anlamda Batı kültüründe önemli bir yer kazanmıştır. Yine 1890'larda köpeklerde yaptığı deneylerle İvan Pavlov klasik şartlandırmayı başarılı bir şekilde göstermiştir. Nitekim daha sonraları da insan dışı primatlar, kediler ve köpekler gibi çeşitli hayvanlar psikoloji deneylerinde kullanılmıştır.

Antropoloji[değiştir | kaynağı değiştir]

Her ne kadar antropolojinin kökeni Batı'daki Aydınlanma süreci ve devamındaki erken dönem modern düşünceleriyle ilişkilendirilse de, bu dönemlerden çok önce bugün antropoloji içerisinde yer alan konulara dair araştırmalar yapılmıştır. Örneğin el-Biruni Hint yarımadasının halkları, gelenekleri ve dinleri üzerine birçok araştırmada bulunmuştur ve genel olarak antropoloji alanına girecek çok çeşitli araştırma ve çalışmaları sonucu zaman zaman "ilk antropolog" olarak anılmıştır.^[72] Biruni, Orta Doğu, Akdeniz havzası ve Güney Asya kültür ve dinleri üzerine önemli mukayeseli incelemeler yapmıştır. Ayrıca İbn Haldun ile birlikte Biruni bazı akademisyenler tarafından İslam antropolojisine yaptıkları katkılar sebebiyle övülmüşlerdir.^[73]

Kurumsal olarak antropolojinin gelişimi doğa tarihinden doğmuştur ve ilk dönemlerde özellikle Avrupalı güçlerin kontrolündeki kolonilerdeki yaşamın, yerli insanların ve onlarla ilgili olguları (kültür, dil, din gibi) araştırılmasını içermiştir. Antropoloji 19. yüzyılda gelişmiş, özellikle 1860'lardaki bilimsel gelişmelerden, özellikle de biyoloji ve filoloji gibi dallardaki gelişmelerden, etkilenmiştir.^[74] Öncü antropologlardan İngiliz Edward Burnett Tylor, Darwin'in evrim kuramını temel alarak antropolojik çıkarımlar yapmış, medeniyetin gelişimiyle idrakın gelişiminin doğru orantılı olduğunu savunmuştur.^[74] Ayrıca çağdaş bazı kırsal veya avcı-toplayıcı halkları evrimsel gelişim açısından geride görüp, primitif yani "ilkel" olarak değerlendirmiştir.^[74] 19. yüzyıl ve 20. yüzyılın başlarında antropoloji görece sosyal anlamda daha az gelişmiş olarak görülen halklar üzerine yoğunlaşmaya devam etti.^[74] 20. yüzyılın ikinci yarısında antropologlar daha Üçüncü Dünya ülkelerindeki daha kompleks yapılarla ilgilenmeye başlamış, daha sonraları, 1970'lerle birlikte, çağdaş Batı ülkelerini antropolojik olarak incelemeye başlamışlardır ki antropoloji için büyük bir adım olmuştur.^[74] Çağdaş Avrupa ve Kuzey Amerika ülkelerinde odaklanan antropoloji çalışmalarında gerek genel olarak toplum, gerekse etnik ve dini azınlıklar konu edilmiştir;^[74]^[75] bunu da bazıları Batılı, kolonileri inceleyen antropolojinin Batı'yı inceleyen ve Batılı perspektifleri, kanıları Batılı olmayanlar sürekli olarak sınanan bir dala dönüşmesi olarak yorumlanmıştır.^[74]

Günümüze doğru[değiştir | kaynağı değiştir]

20. yüzyılın en önemli araştırma alanlarından kuantum mekaniği konulu Solvay Konferansı'ndan bir fotoğraf. Fotoğraftaki şahıslar dönemin önemli bilim insanlarıdır ve büyük bir kısmı Nobel ödülü de almış isimlerdir. Soldan sağa:
1. sıra: A. Piccard, E. Henriot, P. Ehrenfest, E. Herzen, Th. De Donder, E. Schrödinger, E. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin, 2. sıra: P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P.A.M. Dirac, A.H. Compton, L. de Broglie, M. Born, N. Bohr, 3. sıra: I. Langmuir, M. Planck, M. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, Ch. E. Guye, C.T.R. Wilson, O.W. Richardson

20. yüzyılın başlarından itibaren bilimdeki ilerlemeler büyük hız kazanmış ve akademik çevrenin, daha elverişli bir araştırma ortamına kavuşması bu ilerlemeyi tetiklemiştir. Bilimle uğraşmak bir prestij haline gelmeye başlamış ve etkilerini göstermeye başlamıştır. Alfred Nobel'in vasiyeti üzerine 1901'den itibaren verilen Nobel Ödülleri bilimin prestij yönünü sergiler.^[76]^[77]Bu tip ödüllerle, bilime olan teşvik arttırılmakta ve araştırmalar için gerekli paralar sağlanmaya çalışılmaktadır.

Bilimin modernleşmesine katkıda bulunanlar[değiştir | kaynağı değiştir]

Radyolojinin kurucusu olan Marie Curie'nin bilime yaptığı katkılar kimya alanında büyük yankı uyandırmıştır. Radyoaktivite alanındaki çalışmaları ona, 1903 yılında fizik alanında ve 1911 yılında kimya alanında Nobel kazandırmıştır.^[78]^[79] Albert Einstein'in Alman Annalen der Pysik dergisinde yayınlanan Işığın oluşum ve dönüşümü üzerine bir görüş,^[80] Molekül boyutlarının yeni bir belirlemesi^[81] veHareketli Cisimlerin Elektrodinamiği^[82] başlıkları altındaki makaleleri fizik bilimi için yeni bir sayfanın açılmasına sebep oluyordu. Genel görecelik ve Özel görecelik, Einstein tarafından fiziğe sunulan en karışık ve en gizemli teorilerden sayılır. Halen tartışmalara sebep olsa da yüzyılın en önemli bilim insanlarından sayılan Einstein, 1921 de Fotoelektrik etki olayına getirdiği açıklama ile Nobel Ödülü'ne layık görülmüştür.^[83]^[84]

20. yüzyıl matematiğinin yönünü değiştirenGodel

Çocukluğundan itibaren matematiğe olan katkıları, Carl Friedrich Gauss'u bu bilimin yapıtaşlarından biri haline getirmiştir.^[85] Gauss, sayılar kuramı, analiz, diferansiyel geometri, jeodezi, manyetizma ve astronomi konularında önemli katkılar yapmıştır. Matematik alanındaki ilerlemeler, Gauss'tan itibaren daha farklı bir hal almaya başlamış ve onun öğrencilerinden olan Bernhard Riemann'ın oluşturduğu geometri sayesinde izafiyet teorisi gelişmiştir.^[86]

20. yüzyılda Srinivasa Aiyangar Ramanujan 3000'in üzerinde teori geliştirmiş; hipergeometrik seriler, asal sayı teorisi, gama fonksiyonu gibi matematiğin birçok farklı dalında önemli buluşları olmuştur. Kurt Godel'inEksiklik Teoremi matematikte çok önemli bir yere sahiptir. Godel, 20. yüzyılın matematik bakış açısını değiştiren teoremini,Principia Mathematica Gibi Dizgelerin Biçimsel Olarak Karar Verilemeyen Önermeleri Üzerine^[87] başlığı altındaki doktora makalesinde belirtmiştir. Genel olarak 20. yüzyılda karmaşıklık teorisi, oyun teorisi, topoloji gibi birçok yeni matematik dalı ve çalışma alanı ortaya çıkmıştır.

1953 yılında DNA'nın yapısını bulan bilim insanları Francis Crick^[88], James Dewey Watson^[89] ve Maurice Wilkins^[90], genetik alanındaki gelişmelere büyük katkıda bulunmuşlardır. Genetik bilgiyi taşıyan DNA nın çözümü, yüzyılın en önemli bilimsel çalışmalarından birisidir. Genetiğin yeni teknolojik şartlarda ilerleme kaydetmesiyle hastalıkların daha oluşmadan tespiti mümkün olabilecektir.

Modernleşmede kullanılan metotlar[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir mikroskop

Bilimin ilerlemesi ile gerekli mekanizmalar çoğalmış ve yeni metotlar ortaya çıkmıştır. Neredeyse her alanda kullanılmaya başlanan teknoloji, sayısal bilimlerin en büyük yardımcılarından biri haline gelmiştir. Son zamanlarda tıp, genetik ve moleküler biyoloji alanında gösterilen ilerlemede teknolojinin payı büyüktür. İlk zamanlara baktığımızda fizik ve kimya laboratuvarlarında kullanılan basit aygıtlar temel taşların oluşmasına yardımcı oldularsada, yeni dönem biliminin en üst seviyedeki araçları kullanması ilerlemeyi hızlandırmış ve günübirlik hale getirmiştir.

Mikroskopun geliştirilmesiyle oluşturulan Elektron mikroskopları bilimsel araç açısından önemli bir ilerlemedir. Koşulların oluşmasıyla beraber artan sistematik düzen, bilimin ilerlemesine katkı sağladığı gibi insanlık içinde önemli gelişmeleri beraberinde getirmektedir. Teleskopun^[91] ilk günlerinden beridir geçirdiği evrim uzayın derinliklerine ulaşmamızı sağlamış ve karanlık bilinmeyenin içindeki sırları çözmemize yardımcı olmuştur. Bilgisayar teknolojisinin gelişmesi bilimin fayda alanına giren bir başka sistemler yumağını oluşturur. Bilgisayar yardımıyla kolaylaşan analizler ve doküman hatlarına kolay şekilde ulaşılması, yapılan bilimsel çalışmalarda zaman kazancını sağlar. Bu zaman kazancı tıp alanında önemli bir faktördür, hastalıkların teşhisi ve tedavi yöntemlerinin hemen geliştirilmesi çok önemlidir.

Bilimlerin sınıflandırılması[değiştir | kaynağı değiştir]

Mermer Aristotelesportresi.

İngiliz filozof Francis Bacon'ın portresi.

Bilimlerin sınıflandırılması (veya bilimlerin tasnifi) özellikle bilim felsefesinde önemli bir yer tutmuş, birçok filozof farklı temellerden yola çıkarak farklı bilim tasniflerine ulaşmışlardır. Gerek Eski Yunan felsefesi gerekse daha sonra bu felsefenin temellerini geliştiren İslam felsefesinin Meşşâîekolünde bilimlerin tasnifi kendisine yer bulmuştur. Bilimlerin tasnifiyle uğraşan Aristotelesen temel bilimin felsefe olduğu, bilimlerinse genel olarak üç ana kategoride değerlendirilebileceğini savunmuştur. Bu üç kategori teorik, pratik ve poetik bilimler kategorileridir. Buna göre teorik bilimler kategorisinde metafizik, matematik ve fizik yer alırken, pratik bilimlerde insan fiilerinin yönetimiyle ilgili bilimler yer alır. Son olarak poetik bilimler kategorisi ile kasıt edebiyattır ve şiir veretorik gibi bilimleri kapsar. Stoacılar da bilimlerin tasnifini üç ana kategoriye dayandırırlar, onların öne sürdüğü kategoriler fizik, etik ve mantık kategorileridir. Aristocu felsefeyi temel alan Meşşâî ekolünden İbn Sina ise bilimlerin benzeri şekilde, iki ana kategoriye ayırır: teorik ve pratik^[92]. Dönemde bilim felsefe ayrışması bulunmadığı için, benzeri şekilde, temelde var olan felsefedir ve teorik felsefe (veya nazarî felsefe) metafizik, matematik ve fizik bilimlerini içerirken, pratik felsefe (veya amelî felsefe) ev yönetimi, siyaset bilimi ve ahlâk bilimini kapsar^[92]. Meşşâî ekoldeki diğer filozoflar da, örneğin Fârâbî ve İbn Rüşd, bilimler tasnifini benzeri bir şekilde, büyük ölçüde Aristocu bir temelde ele almışlardır^[93]. 10. yüzyılda ortaya çıkan İslam felsefesi ve bilimlerinde ansiklopedici öncüler olan İhvân es-Safâ hareketi ansiklopedik külliyatlarını oluştururken ortaya belirli bir bilim tasnifi ortaya koymuş fakat bu tasnifi diğer İslam felsefe okullarından farklı olarak salt Aristo temelli yapmamışlardır; bu tasnifte Aristoteles'in ortaya koyduğu bilim tasnifi sadece etken tasniflerdendir^[93].İhvân es-Safâ'nın ortaya koyduğu tasnif de üç kategori kullanır: pratik-eğitimsel bilimler kategorisi (er-riyâziyye), (konulmuş) şeriat (es-ser’iyye el-va’ziyye), ve son olarak hakikî felsefe (el-felsefe elhakîkiyye)^[93]. Bu kategorilerden ilki bireyin ve toplumun pratik yaşamıyla ilgili bilimlerdir ve eğitimsel bilimleri de içerirler;ahlâk bilimi başta olmak üzere, dilbilimleri, şiir ve aruz gibi edebiyat dalları,kimya ve hesap gibi sayısal bilimler, ticaret ve zanaatlarla birlikte sanatlar bu kategoriye dahildir^[93]. İhvân es-Safâ düşüncesinde mistik kuramların önemli bir yere sahip olması sebebiyle büyü, astroloji gibi şeyler de bu kategoride birer bilim olarak sayılmıştır^[93]. İkinci kategori olan konulmuş şeriat dinî bilimleri ve yolları içerir; Kur'an ile ilgili bilimler olan tenzil, tevil gibi bilimlerin yanı sıra fıkıhve ahkam gibi amelî İslam bilimleri ve tasavvuf ile rüya yorumu gibi daha mistik dinî yollar^[93]. Hakikî felsefe ise klasik bilimler tasnifi benzeri bir tasnife sahiptir kendi içinde ve dört ana kola ayrılır: matematik, mantık, doğa bilimleri ve ilahiyat^[93].

Filozof Francis Bacon da bilimlerin tasnifi konusuna değinmiş, bilimleri sınıflandırırken aralarında ilişki kurduğu insanî yeteneklerle ("human faculties") temel almıştır. Buna göre üç temel insanî yetenek "hafıza", "hayal gücü" ve "akıl"dır. Hafıza tarih bilimlerine denk gelirken, hayal gücü poetik bilimlere akıl ise felsefeye denk gelmektedir^[94]. Ele aldığı temeller sebebiyle Bacon'un tasnifipsikoloji bazlı bir tasnif olarak yorumlanmıştır^[94]. Bacon'un ayrımı daha sonraları ortaya çıkan ansiklopedik çalışmaların yanı sıra bilim tasnifi çalışmalarında da etkili olmuştur; örneğin Fransız ansiklopedistler (geleneği) Bacon'un tasnifini kullanmıştır^[94].

Modern çağa doğru en kapsamlı ve önemli bilim sınıflamalarından biri ABD'li filozof ve bilim insanı C. S. Peirce tarafından yapılmıştır^[94]. Peirce bilim sınıflamasında, türlerin sınıflandırılmasında kullanılana paralel bir sistem kurmuştur: dal, sınıf, takım, familya, cins ve tür^[95]. Örneğin 1902 tarihli sınıflandırmasında Aritmetik bir bilim olarak Teorik dalının, Matematik sınıfında yer alan Sonsuz Koleksiyonlar takımının alt takımlarından biridir^[95]. Bu sınıflandırmada, iki ana dal mevcuttur ve bilim kavramı bu iki ana dala ayrılır:Teorik ve Pratik. Daha sonra bu iki dal, başka alt dallara bölünür ve sınıflandırma sınıf ve takımlarla devam eder^[95]. 1903'deki bilimsel sınıflandırması, benzeşmekle birlikte daha farklıdır; tüm ayrışmalar üçlüdür ve özellikle Comte'nin bilimsel sınıflamasından etkilenmiştir^[95].

Bugün genel geçer kabul gören bir bilim sınıflaması (yani bilimlerin tasnifi) yoktur^[94]; nitekim bazı filozoflar bilim sınıflaması fikri açısından çeşitli sorunlar olduğunu öne sürmüştür^[94]. Bilimlerin sınıflandırılması üzerine çalışmalar ve ilgi de 20. yüzyılın başlarında büyük ölçüde sona ermiştir^[94]. Bilimin öğretilmesinde ve üretilmesinde, idarî birimlerin ayrıştırmasında çağdaş üniversitelerde genelde birkaç ana dal belirlenir ve ilgili bilimler bu dalların altında çalışılır: fen bilimleri, sosyal bilimler, teknoloji (ki buna genelde mühendislik de dahil edilir) ve sanat ile beşerî bilimler; sıklıkla tıp da kendi başına bir dal olarak bu dallaşmada yer alır^[94].

Bilim felsefesi[değiştir | kaynağı değiştir]

Ana madde: Bilim felsefesi

Bilim felsefesi, bilim kavramının veya bilim dallarının içeriklerini, temellerini, sonuçlarını, uygulamalarını ve bunlarla ilgili yaklaşımları ve yöntemleri felsefî anlamda irdeleyen felsefe dalına verilen isimdir^[96]. Özellikle bilim tarihinde önemli bir yere sahip olan bilim felsefesi, genel olarak "bilim" kavramı ile ilişkili olabileceği gibi belirli bir bilim dalı ile ilişkili (örneğin biyoloji felsefesi^[97], fizik felsefesi^[98], kimya felsefesi^[99] gibi) de olabilir^[100].

Bilim felsefesinin daha öznel tanımlanabilmesi de mümkündür; nitekim bilim felsefesi içerisindeki farklı akımlar bilim felsefesini farklı tanımlamışlardır^[100]^[101]. Bilim ile felsefenin bilim tarihinin başlarında karışık bir şekilde uygulanması, birçok filozofun aynı zamanda bilim insanları olması ve felsefî eserlerin aynı zamanda bilimsel bulguları, kuramları da barındırması modern çağa doğru son bulmuş ve bilim ile felsefe iyice ayrışmaya başlamıştır. Bugün anlaşılan anlamdabilim felsefesi de bu ayrışma sonrası, felsefenin ve filozofların bilim kavramını aklî açıdan ele alması ile başlamış denebilir^[101]. Tarih boyunca, bugün bilim felsefesi tarihi ve gelişiminin temelini oluşturan birçok bilim kuramı geliştirilmiştir. Bunların dışında bilimin mahiyetine ilişkin de farklı akımlar, düşünceler bilim felsefesi tarihinde kendine yer bulmuştur. Örneğin bazı filozoflar ve pozitivizm gibi akımlar bilimin doğa ve insanî zihinsel çalışmaların bir ürünü olduğunu öne sürerken, bazı filozof ve akımlar ise bundan farklı olarak bilimin zamana, mekâna ve topluma dayanan bir tür insan faaliyeti olduğunu savunmuşlar, örneğin Thomas Kuhn ve Jürgen Habermas bir faaliyet olarak bilimin tarihî ve toplumsal ilişkilerine ve bunlardan yola çıkarak yeni bilim tarihi anlayışlarına ve bilim tanımlarına vurguda bulunmuşlardır^[101]^[102]^[103]. Farklı bilim anlayışlarından özellikle pozitivist anlayış bir süre genel kabul görmüşse de, 20. yüzyılın ikinci yarısında ciddi biçimde sorgulanmış, eleştirilmiş, hakkındaki genel kanı değişiklik göstermiş ve çağdaş pozitivizm bazı aşırı söylemlerinden vazgeçip genelde daha orta yolu benimsemeye başlamıştır^[96]^[100]^[101]. Nitekim postmodernizmin ortaya çıkışı ve etkileri, modernist pozitivizme karşıdır ve çağdaş bilim felsefesinde önemli bir yere sahiptir^[96].

Bilimsel yöntem, bilimsel bulgular ve bilimler içerisinde kullanılan kavramlar da bilim felsefinin konusu olmuştur. Örneğin bilimsel kanunların tam olarak ne olduğu, nasıl tanımlanması gerektiği ve eğer varsa gerçek bilimsel kanunların, yanlışlıkla yapılmış objektif olarak genel geçer olmayan genellemelerden nasıl ayrıştırılması gerektiği bilim felsefesi dahilinde tartışılmıştır^[100]^[101].

Bilim filozoflarınca bilimin şu özelliklere sahip olduğu belirtilir:

Bilim olgusaldır. Bilim, olgulara yönlenerek doğrulanabilir olan ifadeleri inceler.^[101]^[104]
Bilim mantıksaldır. Bilimsel ifadeler, mantıksal açıdan doğru çıkarımlar ile ulaşılmış, çelişkisiz ifadeler olmalıdır.^[101]^[104]
Bilim objektiftir. Bilim, öznel ifadeler ile değil nesnel ifadeler ile ilgilenir.^[101]^[104]
Bilim eleştireldir. Bilimdeki mevcut her kuram yeni olgular ışığından çürütülebilir veya değiştirilebilir; her kuramın yerini başka bir kurama bırakabilir.^[101]^[104]
Bilim genelleyicidir. Bilim, tek tek bütün olgular ile ilgili gözlem yapmaz; bunlar ile ilgili genel kurallar ve bağıntılar bulmaya çalışır.^[101]^[104]
Bilim seçicidir. Bilim, her türlü olguyla değil yalnızca ilgi alanına giren ve önemli olgular ile ilgilenir.^[101]^[104]

Bu özelliklerin dışında bilimin bir takım inançlara dayandığı ifade edilir:

Bilim realisttir. Buna göre dış dünya özneden bağımsız ve gerçektir.^[104]
Bilim rasyonalisttir. Buna göre dünya anlaşılabilir ve akla uygun bir dünyadır. Bu nedenle olguları akıl yolu ile kavramaya elverişli bir düzeni vardır.^[104]
Bilim nedenselcidir. Buna göre doğadaki her şeyin bir nedeni vardır, doğadaki bütün olgular arasında neden-sonuç ilişkisi bulunur.^[104]
Bilim nicelcidir. Buna göre var olan her şey ölçülebilirdir.^[104]

Bilimsel yöntem[değiştir | kaynağı değiştir]

Ana madde: Bilimsel yöntem

Bilimsel yöntemi özetleyen bir şema.

Bilimsel yöntem çeşitli yeni bilgi edinmek veya bilinen bazı bilgileri doğrulamak veya düzeltmek amacıyla, çeşitli fenomenleri araştırmak için ve geçmişte kazanılmış, öğrenilmiş bilgileri tamamlamak için kullanılan yöntemlerin bütününe verilen isimdir. Bilimsel yöntem(ler) gözlemlenebilir, deneysel (ampirik) ve ölçülebilir kanıtların belirli bazı mantıksal prensiplerle incelenmesine dayanır^[105]. Bilimsel yöntem, Oxford İngilizce Sözlük'te şöyle tanımlanmıştır:

	« 17. yüzyıldan beri doğal bilimleri karakterize etmiş, sistemik gözlem, ölçüm, ve deney, ve formülasyon, test etme, ve hipotezlerin değiştirilmesini içeren yargılama metodudur.^[106] »

Bilimsel yöntem diğer bazı bilgi edinme yöntemlerinden, bilim, deney ve mantık temelli olmasıyla ayrılır. Aynı şekilde bilimsel yöntem ile elde edilen bilginin, tekrar edilebilir deneylerden sonra tekrar ulaşılabilir olması gerekir. Bu açıdan bilimsel yöntem sıklıkla vahiy bazlı olan dinî yöntemden farklıdır; dinî bilgide esas sıklıkla vahiydir oysa vahiy tekrar edilebilir bir deney olmadığı için bilimsel bir yöntem değildir^[107]. Her ne kadar farklı bilim dallarında ve farklı bilgi konularında farklılaşmış, konuya özelleşmiş bilimsel yöntemler kullanılsa da genel bazı noktalar bilimsel yöntemlerin temelini oluşturur. Genellikle bilim insanları, araştırmacılar belirli bir fenomeni açıklamak adına büyük ölçüde ellerindeki bilgileri kullanarak hipotezler öne sürerler^[108]^[109]; daha sonra bu hipotezleri test etmek için çeşitli deneyler hazırlarlar^[108] ve deneylerin sonucuna göre bir hipotezin doğruluğu veya yanlışlığı ortaya çıkar^[109]. Bazen bir hipotezin doğruluğu belirli deneyler sonucu kabul edilse de; daha sonra yanlış olduğu farklı deneyler yoluyla da kanıtlanabilir^[108]. Bu sebeple her türlü hipotez, sürekli olarak deneylere tabii tutulabilir. Bilimsel yöntem açısından, bilimsel yöntemler sonucu elde edilen bilgilerin paylaşılması ve arşivlenmesi çok önemlidir zira bu bilgiler ışığında aynı veya farklı yöntemlerle ilgili deney ve testlerin tekrar edilmesi, yeniden üretilebilmesi ve yapılabilmesi bilimsel yöntem sonucu oluşacak bilgi açısından kaçınılmaz bir gerekliliktir - deneylerle aynı sonuç tekrar tekrar üretilebildiğinde hipotez kuram olmaya yaklaşır^[108].