Cavendish deneyini neden tekrarlamak istiyorum?
- Cavendish deneyini neden aslına uygun olarak tekrarlamak istediğim sorulduğunda bu soruyu açık ve net bir şekilde cevaplayamadığımı fark ettim.
- Fizik eğitiminden geçmiş kişiler Cavendish deneyini bilebilir ama onun dışında insanların bu deneyi bilmelerini bekleyemeyiz. Fizik eğitiminden geçmiş kişiler de bu deneyin fizik ders kitaplarında anlatılan ve deneyin aslı ile ilgisi olmayan bir benzerini öğrenirler. Fizikçiler için bu deney önemlidir çünkü fizikçiler Cavendish deneyini Newton'un kutsal çekim gücüne bağlarlar ve "Cavendish, Newtoncu Evrensel Çekim Gücü Sabiti G'yi ilk defa doğru olarak ölçmüştür" derler. Fakat bu bir yalandır çünkü bu "G" denen sabit Cavendish'ten 150 yıl sonra tanımlanmıştır. Ayrıca G denklemlerle çalışıldığı zaman meydana çıkan bir terimdir, Cavendish sadece orantılarla çalışmıştır ve G diye bir şeyden haberi olmadığı gibi G'nin değerini bulmak gibi bir amacı da yoktu. Fizikçilere bu tarihsel gerçek hatırlatıldığında "ama istese hesaplayabilirdi…" derler, çünkü fizikçiler için asıl olan tarih değil resmi fizik yalanlarıdır.
- Belki önce deneyin neden yapıldığını anlatmamız gerekir. Bu deney 1798 yılında İngiliz bilim adamı Henry Cavendish tarafından yapılmıştır. Deneyin amacı sarkaç kolunun Newtoncu çekim gücü altında oynadığı açıyı ölçerek dünyanın yoğunluğunu hesaplamaktı.
- Cavendish, sarkaç kolunu oynatan Newtoncu çekim gücünü ölçerek dünyanın yoğunluğunu hesaplıyor. Benim amacım, Cavendish deneyini aynı Cavendish'in ölçüleri ile inşa edereak, sarkaç kolunun Newtoncu çekim gücü tarafından oynatıldığını doğrulamak. Veya sarkaç kolunun Newtoncu güç tarafından oynatılmadığını göstermek.
- İki asırdan fazla bir zaman önce yapılmış ve ders kitaplarına girmiş bir deneyi neden sorguluyoruz? Herşeyden önce böyle bir aleti inşa edip Cavendish'in hassaslığında ölçümler yapabilmek istiyorum.
- Cavendish önemli bir bilim adamıydı ve bilimsel araştırmalarını bir amatör olarak yapıyordu. O zamanlar daha yeni gelişmekte olan elektrik biliminde buluşlar yapmıştır. Kimya alanında temel buluşları vardır. Onun için Cavendish'in bu deneyde ölçmediği bir şeyi ölçmüş gibi yapacağını hiç zannetmiyorum. Bir amatör olarak, sahte bir deney yaparak bir kazanç elde edeceğini düşünemiyorum. Öte yandan, Cavendish sarkacının bir benzeri ile deneyler yapan Coulomb'un sahte bir deney yapabileceğini düşünebiliyorum çünkü onun bir ajandası vardı diyebiliriz. Coulomb elektrik çekiminin Newtoncu ters kare yasasına uyduğunu göstermek istiyordu. Coulomb'un deneyini açıp baktığımızda Coulomb'un sadece 3 (yazı ile, üç) ölçüm yaptığını görüyoruz. Bu kadar büyük bir iddianın sadece üç ölçümle doğru kabul edilmesi akıl alır gibi değil. Cavendish de 1.5 yıl içinde sadece 17 deney yapıyor ve bu deneylerin hepsi doğru sonuç veriyor. Deney yapmış olan herkes bilir ki, ölçümlerde mutlaka hatalar olacaktır; ortalama ölçümün çok çok dışında olan ölçümler (outliers) mutlaka olacaktır. Ama Cavendish deneyinde bütün gözlemler temiz ve net bir şekilde Newtoncu çekim gücünü ispat ediyor. Her deneyde sarkaç kolu aynen beklendiği gibi hareket ediyor. Bu çok olağan dışı bir şey ve sorgulanmalı.
- Cavendish'in makalesinde verdiği ölçümlerin sahte olduğunu hiç zannetmiyorum. Belki Cavendish, işine gelmeyen ölçümleri attı ve sadece işine gelenleri seçti. Bu de iyi bir şey değil, ama fizikçilerin çok yaptığı bir şey. Millikan mesela işine gelmeyen ölçümleri atmakla suçlanmıştır ve deneyin not defterleri incelendiğinde gerçekten de Millikan'on işine gelen gözlemleri seçip yayınladığı ortaya çıkmıştır. [*]
- Cavendish'in sarkacının Newtoncu çekim gücü altında oynayıp oynamadığını anlamanın tek bir yolu var o da deneyi aynı ölçüler ile aslına uygun olarak inşa edip tekrarlamak. Cavendish sarkaç kolunun Newtoncu çekim gücü altında oynadığını net olarak gözlemlediğini söylüyor.
- Cavendish'in bu deneyi, Cavendish'ten sonra çok çeşitli şekillerde tekrarlanmıştır ama aslına uygun olarak aynı ölçülerle tekrarlandığını zannetmiyorum.
- Peki Cavendish deneyinde istenilen sonuç nasıl çıkıyor? Cavendish dünyanın yoğunluğunun suyun yoğunluğunun 5.5 katı olduğunu hesaplıyor ve bu da o zamanlar kabul gören bir sonuç. Bugün bile dünyanın yoğunluğunun suyun yoğunluğunun 5.5 katı olduğu kabul ediliyor. Bu da aslında sorunlu. Bu 5.5 sayısını ilk defa Newton bir yerlerde yazmış, henüz nerede yazdığını ve nasıl hesapladığını bulamadım, ama Cavendish Newton'un verdiği sayıyı doğru kabul edip sarkacını ona göre, yani bu sayıyı verecek şekilde, inşa etmiş olabilir.
- Evet, bu deneyin tasarımında böyle bir sorun var. Eğer, sarkaç kolunun asılı olduğu ve kolu salındıran tel çok yumuşak ise bu deneyi yapamazsınız, çünkü Newtoncu çekim gücü kolu çeker ve ağırlıklarla toplar birbirine yapışır. Eğer tel çok sert ise o zaman, Newtoncu çekim gücü, telin sertliğini aşıp kolu oynatamaz, ve yine deneyi yapamazsınız. Öyle bir tel sertliği bulmanız gerekir ki, telin "geri döndürücü gücü" Newtoncu gücü tam dengelesin. Yani Newtoncu gücü tam dengeleyecek bir tel seçiyorsunuz. Yani böylece Newtoncu gücü tanımlamış oluyorsunuz.
- Ama burada da bir sorun var çünkü Newtoncu güç, tanımı icabı mesafenin karesi ile artarken, yani, çeken ve çekilen cisim arasındaki mesafe azaldıkça, Newtoncu çekim gücü bu mesafenin karesi ile artarken, telin geri döndürücü gücü sadece döndüğü açı ile düz orantılı olarak artıyor. Yani, mesafenin karesi ile artan bir şey ile mesafe ile düz olarak artan bir şeyin birbirlerini dengelemeleri mümkün olamaz. Newtoncu güç, bir kere kolu kaptı mı bir daha bırakmaz. Aynı mıknatıs olayında olduğu gibi. Aynı deneyi mıknatısla yapamazsınız çünkü mıknatıs da mesafenin karesi ile artar ve kolu bir kere yakaladımı bir daha bırakmaz. Ama deneyin analizi bu iki gücün dengede durduğunu varsayar. Yani telin geri döndürücü gücü Newtoncu çekim gücüne eşitlenerek Newtoncu çekim gücü bulunmuş olur. (Telin geri döndürücü gücü biliniyor.) Bu iki güç birbirlerini dengede tutamayacağına göre Newtoncu gücün değeri bu deneyle belirlenemez. Zaten deneyde bu iki gücün dengede olduğu gözlemlenmiyor.
- Ama bunlar detay, ben bunlar için deneyi yapmıyorum. Bu Newtoncu güç denen şeyin doğada olmadığını ve bu sebepten Cavendish'in sarkaç kolunu oyanatamayacağını düşündüğüm için bu deneyi tekrarlamak istiyorum.
- Eğer fizikte deney en son karar verici ise o zaman Newtoncu gücün sarkaç kolunu oynatıp oynatmadığını Cavendish deneyini tekrarlayarak bulabiliriz ancak.
- Newtoncu güç neden doğada var olamaz? Çünkü Newton bu gücü bir mucize olarak tanımlamıştır. Newton bir tarikat kurucudur. Newton'dan sonra gelen Newtoncu tarikatçılar bu mucizevi gücü bir doğa olayıymış gibi göstermek için bir sistem geliştirmişlerdir ve bu sisteme de "Newton Mekaniği" adını vermişlerdir..
- Newton gücünün ne olduğunu anlamak için Newton'un İlkeler'inde yaptığı yörünge hesaplarına bakmak gerekmektedir.
Cavendish deneyini tekrarlayınca iki sonuç çıkabilir.
(1) Sarkaç kolu aynı Cavendish'in gözlemlediği gibi, Newtoncu çekim gücü altında, oynar. Ağır gülleleri bir taraftan diğer tarafa geçirince, sarkacın orta noktası güllelere doğru kayar ve yapılan her ölçümde bu kayma gözlemlenir. O zaman ben de mecburen bu mucizeye inanmak durumunda kalırım. İsa'nın göğe yükselmesi falan gibi bir mucize bu ve biz de bunu gözlemlemiş oluruz ve ben de doğrusu çok sevinirim ve mutlu olurum ve Newton'dan özür dilerim. Bütün söylediklerimi geri alırım ve bir dağ başında inzivaya çekilirim.
(2) Ya da, sarkacın kolu Cavendish'in makalesinde verdiği ölçümlere hiç uymaz. Gülleleri bir taraftan diğer tarafa alırız ve hiçbir şey değişmez, kol hiçbir şey olmamış gibi oynamaya devam eder. Hatta, kola astığımız topları çıkartırız ve yine kol aynı şekilde salınmaya devam eder. Aslında, zaten, deneyin matematik analizinde topları temsil eden "m" harfi bulunmaz. Bu yörüngeler için de geçerlidir. Yörüngede bulunan uydunun kütlesi ile yörüngenin bir ilgisi yoktur çünkü fizikçilerin Newton'un otoritesini korumak için yazdıkları "m" harfi elenir. Yani, m'yi çeken büyük M, olmayan m'yi çeker, onun için m denklemlerde olmadığına göre m'nin temsil ettiği topları da deneyden çıkartabiliriz ve hiçbir şey değişmez. Tabii bu deneyi de yapacağız.
- Eğer Cavendish deneyi Newtoncu çekim gücünü ölçmemişse ve biz bunu göstersek bile fizikte hiçbir şey değişmez. Fizikçiler, kabul etmezler. Karşımızda, tek bir tane parçacık gözlemlemediği halde bütün evrenin parçacıklardan meydana geldiğini iddia eden insanlar var. Bu insanlara mı Cavendish deneyini anlatacaksınız? Ben sadece kendimi ikna etmek istiyorum o kadar.
- Aslında bir şey ispatlamak gibi bir hedefim de yok. Ben Cavendish'in 18. yüzyılda, bahçesine kurduğu bu düzeneğin aynısını yapıp deneyi tekrarlamak istiyorum. Bunun çok güzel bir deney olduğunu düşünüyorum ve aslına uygun olarak tekrarlamak istiyorum. Başka da bir amacım yok.
- Aslına uygun derken, bazı parçaların aslına uygun olamayacağını biliyorum. Mesela, sarkaç kolunun içinde bulunduğu kasayı Cavendish maun ağacından yapmış, bu da çok pahalı bir ağaç, ben ülkemizde bolca bulunan ve mauna benzeyen gürgen ağacı ile yapmayı düşünüyorum. Bence önemli olan, sarkaç kolunun 7 dakika dönem ile salınması ve ağırlıkların ağırlığının tam uygun olması. Ağırlıkları tam 158 kilo yapamıyorsak, yani bizimkiler diyelim 157 kilo geldi, o zaman, hesaplarda ayarlama yapmamız gerekecektir.
Cavendish ağırlıkların ağırlığını tam olarak verdiği halde topların ağırlığından hiç bahsetmez, sadece çaplarının "aşağı yukarı 2 inch" olduğunu söyler. Neden? Her ölçüyü hassasiyetle veren Cavendish topların kaç kilo olduğunu vermemiş? Vermeye gerek görmemiş? [**] Dedik ya, toplar bu deneyde yok. Matematik olarak toplar bu deneyde yok. Toplar olsa da olur olmasa da olur, onun için Cavendish bir sayı vermiyor. Zaten Cavendish ağırlıkların topu çektiğini söylemiyor. Topun merkezinde bir matematiksel nokta olduğunu farzedin diyor, gülle bu matematiksel noktayı çekiyor. Ama tabi çekim falan yok, bu noktanın tek görevi aradaki mesafeyi belirlemek.
[*] Milikan yağ damlası deneyi.
[**] Cavendish topların ağırlığını, makalenin ekler bölümünde veriyormuş, sayfa 513: "Each of the balls weighs 11262 grains…" (11262 grains = 0.729765324 kilograms)