Galileo Galilei: Teleskopu Gökyüzüne Çeviren, Deneyi Fiziğe Getiren Bilim İnsanı

Galileo Galilei, 15 Şubat 1564’te İtalya’nın Pisa kentinde doğdu. Babası müzisyen ve tüccar Vincenzo Galilei, ondan tıp okumasını istedi; Galileo ise Pisa Üniversitesi’nde matematiğe kaydı ve eğitimini yarıda bırakarak matematik ve doğa felsefesi çalışmaya yöneldi. 1592’de Padua Üniversitesi’nde matematik profesörü oldu ve burada geçirdiği 18 yıl, çalışmalarının en verimli dönemi oldu.

Hareket üzerine deneyler

Aristoteles’in öğretisine göre ağır cisimler hafiflerden daha hızlı düşerdi. Galileo bunu yalnızca tartışmakla yetinmedi, ölçmeye girişti. Düşüşü yavaşlatmak ve ölçülebilir kılmak için eğik düzlemlerde top yuvarlattı; aldığı yolun geçen sürenin karesiyle orantılı arttığını buldu. Pisa Kulesi’nden cisim bıraktığı anlatısı çok bilinse de bunun gerçekten yapılıp yapılmadığı belgelenmiş değildir; asıl deneyleri eğik düzlem ve sarkaç üzerineydi. Eylemsizlik fikrinin ve “hareket eden bir gemide yapılan deneylerin durağan gemidekinden farklı çıkmayacağı” biçimindeki görelilik ilkesinin ilk açık anlatımları da ona aittir.

Teleskop ve yeni bir gökyüzü

1609’da Hollanda’da bir dürbünün icat edildiğini duyan Galileo, kendi başına geliştirip yaklaşık 20–30 kat büyüten teleskoplar yaptı ve bunları göğe çevirdi. Gördükleri, Aristoteles ve Ptolemaios’tan miras kalan, kusursuz ve değişmez gökyüzü anlayışıyla bağdaşmıyordu: Ay’ın dağları ve kraterleri, Güneş lekeleri, Samanyolu’nu oluşturan sayısız yıldız ve Ocak 1610’da Jüpiter’in çevresinde dönen dört büyük uydu (bugünkü adlarıyla Io, Europa, Ganymede ve Callisto). Bulgularını 1610’da Sidereus Nuncius (“Yıldızlardan Haber”) adlı kısa kitapta yayımladı. Venüs’ün Ay gibi evreler göstermesi ise Venüs’ün Güneş çevresinde dolandığını destekliyordu.

Fizik köşesi: eğik düzlemde hesap

Galileo’nun bulgusu, durgun halden başlayan bir cismin aldığı yolun \(s = \tfrac{1}{2}\,a\,t^{2}\) ile değiştiğini söyler. Sürtünmesiz eğik düzlemde ivme \(a = g\sin\theta\) olduğundan \(\theta = 5^\circ\) için \(a \approx 9{,}8\times 0{,}087 \approx 0{,}85\ \mathrm{m/s^2}\) kadardır. Yani düşme, serbest düşüşten yaklaşık on bir kat yavaşlar ve o dönemin saatleriyle ölçülebilecek hâle gelir. Ardışık eşit zaman aralıklarında alınan yolların \(1:3:5:7\ldots\) oranında artması da bu bağıntıdan çıkar; Galileo’nun ayrıntılı kaydettiği şey tam olarak buydu.

Kilise ile çatışma

Galileo, Kopernik’in Güneş merkezli düzenini savunduğu için Katolik Kilisesi’nin uyarılarını aldı. 1632’de yayımladığı İki Büyük Dünya Sistemi Üzerine Diyalog adlı eser, Ptolemaios ve Kopernik sistemlerini karşılaştırırken Kopernik’ten yana ağırlık taşıyordu. 1633’te Engizisyon önünde yargılandı, görüşlerinden vazgeçmeye zorlandı ve yaşamının geri kalanını ev hapsinde geçirdi. Yine de çalışmaya devam etti; kör olduktan sonra bile hareket bilimi üzerindeki son kitabı İki Yeni Bilim‘i 1638’de Hollanda’da yayımlattı. 8 Ocak 1642’de Arcetri’de öldü. Kilise, davanın hata olduğunu 1992’de resmen kabul etti.

Neden hâlâ önemli?

Galileo’nun mirası bir tek buluş değil, bir yöntemdir: doğaya soru sormak, bunu ölçülebilir deneylerle yapmak ve sonucu matematikle ifade etmek. Newton ona yaslanarak hareketi bir yasa sistemine bağladı (bkz. Isaac Newton); NASA’nın 1989’da fırlattığı Jüpiter sondasına da onun adı verilmiştir. Bugün bir uzay teleskobu uzak bir gök cismini ilk kez gösterdiğinde, 400 yıl önce küçük bir mercekle başlayan bir geleneği sürdürüyoruz.

Görsel: Justus Sustermans, Galileo Galilei (1636), kamu malı, Wikimedia Commons.