fizik

Sarkaç her yöne salınacak şekilde asılmıştı. İleri geri salındıkça hareket düzlemi de düşey bir eksen etrafında yavaş yavaş salınıyordu. Orta enlemlerde yaklaşık 1,5 günde bir tam dönme gerçekleşiyordu. Bu presesyon Yerin dönmesi sebebiyleydi. Hareket düzlemi bir eylemsizlik sistemine göre sabitti, ancak altındaki Yerküre dönüyordu.

Foucault Sarkacı Dünyanın döndüğünü dramatik bir şekilde göstermekle birlikte derin bir sır da taşır. Bu sarkacı Kuzey Kutbu'na götürdüğümüzü düşünelim. Presesyon aşikar bir yanılgıdır. Altındaki Dünya dönerken hareket düzlemi sabit kalır. Neye göre? Sarkaç düzlemi sabit yıldızlara, mesela Kutup Yıldızı'na, göre sabit kalır. Bu nasıl olabilir? Sarkaç sabit yıldızlara göre durgun bir düzlemde dönmesi gerektiğini nereden "biliyor" da düzgün bir oranda dönen düzleme göre dönmüyor?

Bu soru Newton'un da başını ağrıtmıştı. O bunu başka bir deneyle gösterdi: Durmakta olan bir kovanın içindeki suyun yüzeyi düzdür. Kova sabit bir oranla ekseni etrafında döndürülürse, bir süre sonra su yüzeyi dönme parabolü şeklini alır. Kova birden durdurulsa bile suyun yüzeyi bir süre daha şeklini korur. Açıkça görülüyor ki sıvı yüzeyinin şeklini belirlemede kovaya göre hareket önemli değildir. Su döndükçe yüzeyin biçimi değişir. Newton buradan şu sonuca vardı: Su yüzeyini gözleyerek başka hiç bir harici nesneye bakmaksızın dönme hareketini tespit edebildiğimize göre, dönme hareketi mutlaktır.

Bir taraftan dönme hareketinin mutlak oluşunda gerçekte hiç bir paradoks yoktur. Galileo dönüşümleri lokal olarak sabit hızla hareket eden sistemleri ayırt edemeyeceğimizi söyler. Fakat bu, ivmeli sistemleri ayırt edemeyeceğimiz anlamına gelmez. Suyun dönme hareketi yaptığını hiç bir yere bakmadan anlamamız Galileo invaryansına ters düşmez.

Ancak diğer taraftan ortada bir muamma var. Hem Foucault Sarkacı hem de dönen kova hareketlerini sabit yıldızlara ayarlamaktadır. Sabit yıldızlar nasıl olur da bir eylemsizlik sistemi belirleyebilir? Sarkaç düzlemini sabit yıldızlara göre de dönmekten alıkoyan nedir? Ya da kovadaki su yüzeyi kova sabit yıldızlara göre durgunken niçin düz kalmaktadır?

1883 yılında Newton fiziği hakkında ilk ciddi kritiği yazan Ernst Mach problemi şöyle ele aldı: Kovayı sabit tutarak bütün yıldızları döndürmeye başladığımızı farz edelim. Fiziksel olarak bunun önceki durumdan farkı yoktur, bir tek farkla ki su yüzeyi yine parabolik biçim alır. Görünüşe bakılırsa kovadaki suyun hareketi evrenin çok uzaklarındaki maddenin hareketiyle bağlantılıdır. Daha da müthişi şudur: Evrendeki bütün yıldızları, sadece kovamız kalacak şekilde teker teker evren dışına çıkardığımızı farz edelim. Bu sırada kova dönüyorsa ne olur? Kovadaki suyun nasıl davranacağını kestirmenin hiç bir yolu yoktur. Uzayın eylemsizlik özellikleri tamamen değişmiş olabilir.

Bu çok acayip bir durumdur: Uzayın lokal özellikleri çok uzaklardaki maddeye bağlı, yine de kovayı döndürdüğümüzde su yüzeyi derhal biçim değiştirmeye başlıyor, üstelik uzak yıldızlara sinyal gönderip cevap alacak kadar bile zaman geçmeden. Kovadaki su evrenin geri kalanının ne yapmakta olduğunu nereden "biliyor"?

Uzayın eylemsizlik özelliklerinin çok uzaklardaki maddenin varlığına bağlı olduğu prensibi Mach prensibi olarak bilinir. Bu prensip bazı fizikçiler tarafından kabul edilir, ancak garip sonuçlara götürebilir. Mesela, evrendeki maddenin Dünya etrafında düzgün olarak dağıldığına inanmak için bir sebebimiz yok. Güneş sistemi galaksimiz diskinin dışlarına yakın bir yerdedir ve galaksi diski de ince bir düzlem oluşturur. Eylemsizlik uzaktaki maddenin varlığına bağlıysa onun farklı yönlerde farklı olmasını ve kütlenin ivmenin yönüne bağlı olmasını beklerdik. Böyle bir olay şimdiye kadar hiç gözlenmedi.

Eylemsizlik hala bir sır olarak duruyor.

Foucault sarkacı

Umberto Eco'nun Foucault Sarkacı'ndan. Çev. Şadan Karadeniz, Can Yayınları, 1993

Sarkacı o zaman gördüm.

Küre, koro yerinin tonozuna tutturulmuş uzun bir telin ucunda, devingen, eşzamanlı bir görkemle geniş salınımlar çiziyordu.

Dönümü telin uzunluğunun kareköküyle, yeryüzü zihinleri için usdışı da olsa, Tanrısal usla, tüm olası dairelerin çemberleriyle çaplarını zorunlu olarak birbirine bağlayan p sayısı arasındaki ilişkinin belirlediğini biliyordum -bu dingin soluğun büyüsü içinde kim olsa sezinlerdi bunu- böylece, kürenin bir kutuptan ötekine salınma süresi zamandan bağımsız ölçüler arasında gizemli bir elbirliğinin sonucudur: asılma noktasının birliği, soyut bir boyutun ikiliği, p sayısının üçlü niteliği, kökün gizli dörtgeni, dairenin kusursuzluğu arasında.

Asılma noktasının düşeyi üzerinde, tabanda, çekimi kürenin içinde gizli bir silindire ileten magnetik bir düzenin, devinimin sürekliliğini sağladığını da biliyordum: maddenin direncine karşı koyan, ama Sarkaç Yasası'na ters düşmeyen, tersine, bu yasanın kendini ortaya koymasına izin veren bir düzen; çünkü, boşlukta, genleşmeyen, ağırlıktan yoksun bir telin ucuna asılı, havanın direnciyle karşılaşmayacak, asılma noktasıyla da sürtüşmeyecek, ağırlığı olan herhangi bir maddi nokta sonsuza dek düzenli olarak salınırdı. (s. 15)

...

Bir konuşmayla silkindim; gözlüklü bir oğlanla -ne yazık- gözlüksüz bir kız arasında, kayıtsızca bir konuşma:

"Bu Foucault Sarkacı," diyordu oğlan. "İlk deney, 1851'de, bir mahzende yapıldı, sonra Observatoire'da, sonra da Pantheon'un kubbesi altında; 67 metre uzunluğunda bir telle 28 kilo ağırlığında bir küre ile. 1855'ten beri de burada, küçültülmüş boyutta, şu kirişin ortasındaki delikten sarkıyor."

"Peki, ne yapıyor, sallanıp duruyor mu öyle?"

"Dünyanın döndüğünü gösteriyor. Ama, asılma noktası sabit kalıyor ..."

"Neden sabit kalıyor peki?"

"Çünkü, bir nokta... nasıl söylesem... tam merkez noktası, iyi bak, gördüğün tüm noktaların tam ortasında duran nokta, tamam işte o nokta -geometrik nokta- onu göremezsin, boyutları yoktur; boyutları olmayan bir şeyse ne sağa gidebilir, ne sola, ne aşağıya, ne de yukarıya. Demek ki, dönmez. Anlıyor musun? Noktanın boyutları yoksa, kendi çevresinde bile dönemez. Kendisi bile yoktur..."

"Ama dünya dönüyor."

"Dünya döner, ama nokta dönmez. İster hoşlan, ister hoşlanma, böyle bu. Tamam mı?"

"Bu onun bileceği iş."

Zavallıcık. Başının üstünde kozmosun biricik sabit noktası, panta rei'nin¹ lanetinden kurtulmuş biricik şey duruyordu da, bunun kendisinin değil, Sarkaç'ın bileceği şey olduğunu düşünüyordu. Kızla oğlan hemen uzaklaştılar oradan; oğlan, olağanüstü şeylerin olabilirliğine karşı onu körelten bir el kitabıyla eğitilmiş, kızsa, uyuşuk, sonsuzun ürpertisine karşı duyarsız, ikisi de, Bir'le, En-Sof'la, Söylenemez'le karşılaşmalarının -ilk ve son karşılaşmalarının- ürkütücü yaşantısını belleklerine kaydetmeksizin. Bu kesinlik sunağının önünde nasıl diz çökmez insan? (s. 17-18)

1. panta rei: Yunanca "her şey akar" anlamına gelir. Herakleitos tarafından kullanılmıştır. Ona göre, evren bir süreçtir, "gerçek olan yalnızca değişim"dir.