Işık ve Işığın Tarihi Serüveni

Işık ve Işığın Tarihi Serüveni

Işık, bir ışımanın ışık kaynağından çıktıktan sonra cisimlere çarparak veya direk olarak yansıması sonucu canlıların görmesini sağlayan olgudur. C ile gösterilir. Yunanca'da celeritas (hız) anlamına gelir. Einstein'ın E=mc² kütle-enerji eşdeğerliğindeki c ışık hızını ifade eder. Görünür ışık (yaygın kullanımı ışık), insan gözü tarafından algılanabilen ve görülen elektromanyetik dalgadır. Işık Sinüs dalga’sı ve parçacık (foton) şeklinde hareket eder. Görünür ışığın dalga boyu 400 nm ile 700 nm arasındadır. Bu aralık elektromanyetik tayfta, kızılötesi ile morötesi arasına denk gelir. Görünür ışığın dalga boyu kızılötesinden kısa, morötesinden uzundur.
Işığın özellikleri arasında şiddeti, yayılma yönü, frekansı, kutuplanması ve vakumda 299,792,456 m/s olan hızı yer alır.



Işık da diğer elektromanyetik ışınımlar (EMI) gibi foton adı verilen "paketlerden" oluşur. Fotonlar dalgaların ve parçacıkların özelliklerini gösterir. Bu, fizikte dalga parçacık ikiliği olarak adlandırılır. Işığı inceleyen fiziğin alt dalı optiktir. Optik, modern fiziğin önemli bir araştırma alanıdır.

Ve ışığın tarihi serüvenine bir göz atalım;İnsanoğlu ışınları tâ ilk çağlardan bu yana anlamaya çalıştı. Onun üzerine çeşitli yorumlarda bulundu. Çoğumuz için ışık, Güneş veya bir ampulden yayılan aydınlık vesilesi; fizikçilere göre ise, elektromanyetik dalga spektrumunun dar bir aralığı... Milat’tan beş asır önce yaşayan Pisagor, görebilmemizi her nesnenin kendisinin çıkardığı çok ufak parçacıklara bağlamıştı. Göz, onları yakalıyor ve görebiliyordu. Öğrencisi Empedokles'e göre ateşimsi ışınlar maddeden değil, gözden çıkıyordu. Eflatun (MÖ 428-347) ise, görmemizin, hem nesnelerden çıkan harici ışık, hem de gözümüzden dışarı çıkan dahili ışıkla mümkün olduğunu düşünüyordu. Aristo'ya (MÖ 384-322) gelince, o farklı şeyler söylüyordu: Işık, evreni dolduran ve çok ufak olan "pellucid" adlı maddenin hareketi sonucuydu.

Bu kanaatler Müslüman ilim adamlarının yeni keşiflerine kadar sürecekti. Bilim tarihinde optiğin kurucusu olarak bilinen İbnü’l-Heysem (965-1040), hem eski nazariyeleri çürütüyor, hem de ışık üzerindeki perdeyi kaldırıyordu. İbnü’l-Heysem, optik, astronomi ve matematik dahil değişik konularda çalışmalar yaptı. Optiğin görme, yansıma, kırılma, gökkuşağı ve renk gibi konularını sistematik bir anlayışla ele aldı ve bunları çözüme kavuşturdu. Işığın kırılmasını; hava, cam ve su gibi farklı ortamlarda farklı hızlarda hareket etmesine bağladı.



Batı'da ışığın ilmî olarak incelenmesi Isaac Newton (1643-1727) ile başladı. 1801'de Thomas Young'un deneyleri "Girişim Prensibini" ortaya çıkardı, ve dikkatleri dalga-parçacık münasebetine çekti. Young, bütün fezayı dolduran ve ışık dalgalarının teşekkülüne vesile olan "esir" kavramını gündeme getirdi. On dokuzuncu asrın ilk yarısına gelindiğinde “esir teorisi” belli bir temele oturmuştu. Esir bütün kâinatı dolduran fotondan da ince, maddenin en lâtif hâli idi. Bir geminin denizde yüzmesi gibi, gezegenler de fezada "esir denizi"nde yüzüyorlardı. Işık dalgaları, esir tarlalarında yaratılıyordu. Esiri anlamak için deneyler düzenleyen Albert Michelson ve Edward Morley, esirin varlığını tecrübî olarak ortaya koyamamışlardı (1887), ama ışığın sabit bir hıza sahip olduğunu belirlemişlerdi (299792458 metre/saniye). Bu gelişmeler üzerine Einstein şunları söylemişti: "Fezadaki veya esirdeki ışık hızının saniyede 300.000 km olduğunu biliyoruz. Kaynağından bir kez çıktıktan sonra elektromanyetik dalgalar bağımsız bir varlık gösterir ve enerji taşır. Şimdilik, mekanik yapıda bir esirin birçok güçlük çıkardığını bile bile şuna inanmayı sürdüreceğiz; esir, içinde elektromanyetik dalgaların ve dolayısıyla da ışığın yayıldığı bir ortamdır."

Işıkla ilgili çalışmalar yapan Max Planck, ısının da bir elektromanyetik dalga olduğunu, ışığın "kuanta" denen belirli paketler halinde (h=6,62 x 10-27 erg/sn) kesikli bir biçimde yayıldığını ve soğrulduğunu keşfetti. 1905'e gelindiğinde Einstein, dalga özelliğini bildiğimiz ışığın, parçacık olduğunu öne sürüyordu. Ona göre, ışınlar hem dalga, hem de "ışık paketi" (kuanta) veya "foton" denen bir parçacık hususiyeti gösteriyordu. Einstein'in gündeme getirdiği bir başka enteresan husus da, madde ile ışığın (enerji) birbirlerine dönüşüp dönüşemeyeceğiydi. 1917'de Einstein: "Hayatımın geri kalan kısmını, ışığın ne olduğunu bulmakla geçireceğim." demişti; ama ölümünden dört yıl önce (1951) şunu söylüyordu: "Elli yıl boyunca bir ışık kuantumunun ne olduğunu anlamaya çalıştım. Ama yine de ona yaklaşamadım."

"Esir" düşüncesi
Işınların iki yapılı hususiyetlerini zihne yakınlaştırmak için ip ve art arda dizilmiş tespih taneleri benzetmelerinden istifade edebiliriz. İpin yılankavi dalgalanmaları ışınların dalga yapısını hakkında basitçe bir fikir verebilir. Suya attığımız taşla oluşan iç içe dalgaları ve bunların yayılışını da gözümüzde canlandırabiliriz.

Kuantum fizikçisi Arthur Zajonc, Işık ve Şuurun Ortak Tarihi adlı kitabında şu soruları sormaktadır:"Işığın bir dalga olduğunu söylersek, bu hareketi sağlayan faktör nedir? Meselâ su ve ses dalgaları salınım hareketi sonucu oluşur. Ses dalgaları hava ile iletilir. Peki ışık dalgalarının taşınmasını sağlayan vasıta ve hususiyetleri nelerdir? Bu sorunun cevabı olan ortam, maddî tabiata dahil bir unsur değildir."

Zajonc, fezayı dolduran ve adına "esir" denen bir "maddenin" lüzumuna inanıyordu. Esir tarlası olarak bilinen bu ortam enerji ve ışınların da hem kaynağı, hem de taşıyıcısı idi. Su molekülleri arasında bir çekim kuvveti (kohezyon) olduğundan, bunlar daima beraber bulunurlar. Haricî bir kuvvet uygulandığında ise beraberce bir salınım oluşur. Sudaki dalgaların teşekkülünü kolayca açıklarken, eğer feza mutlak boşluktan ibaret ise, boyutların sıfırlandığı, şekil ve biçimlerin tükendiği "boşlukta" dalga oluşumunu nasıl açıklayacağız?

Boşluğun "boş" olmadığını, "esir" denen ince bir "madde" ile dolu olduğunu kabul ettiğimizde ise karşımıza başka sorular çıkmaktadır: "Esir" içindeki ışık ve dalgalarının salınımını sağlayan güç nedir? Kim veya ne onun harekete geçmesini sağlamaktadır? Esirdeki düzenliliği sağlayan güç nedir veya kimdir?

"Yaratıcı Sonsuz Bir Güç’ün" varlığını kabul etmeden yapılan açıklamalar tatmin edici olmaktan uzaktır. Pozitif bilim adına çözdüklerimiz, tıpkı gözü kapalı, el yordamı ile fili tarif eden adamın durumuna benziyordu. Fili sadece elimize gelen kısımdan ibaret zannediyorduk.

20. yüzyılın ortalarında, gerek atom içinde ve gerekse ışınlar dünyasında, farklı işleyiş, mekanizmalarının ve kanunlarının vazedildiği mükemmel bir şekilde işlettirildiği fark edilmeye başlandı. Bu "yeni dünya" Kuantum fiziğinin hızla gelişmesine yol açtı.

Kuantum bilimi, çok hassas mizanlar, ince hesaplar ve kritik değerler aralığında işletilen kâinatın Meşiet-i İlâhîye’yi açıkça gösterir şekilde mümkün olan hallerden en uygununun tercih edildiği bir tecelli ile her an yeniden yaratıldığını gösteriyor. İçinde yaşadığımız kâinat holografik (bütünde parçanın, parçada bütünün saklanışı) bir düzen ve işleyişe sahip kılındığını ortaya koyuyor, içinde yaşadığımız dünyayı birbirinden yalıtılmış çok küçük unsurlara ayıramayacağımızı anlatıyordu. Işığın dalga-parçacık modeli dahil kâinattaki bütün parçaların, aralarında münasebetlerin devam ettiği bir doku bütünlüğü ile birbirine bağlı şekilde yaratıldığını kuantum fiziği gözler önüne seriyordu.

Işık Nedir?

Işığın tarifindeki karışıklıklardan birisi; onun hem "dalga", hem de "parçacık" gibi ikili özellik göstermesinden kaynaklanmaktadır. Bir deneye göre ışığın yayılması, tıpkı havuza atılan bir taşın su yüzeyinde yaptığı dalgalanmalar gibidir. Öte yandan başka deneylerde bu defa ışık, dalga gibi değil de sanki maddî parçacık gibi tanecik özellik sergileyerek; karşıdaki nesneye çarpıyor. İşin tuhaf tarafı, her iki deneyi de bir arada yapmak mümkün olamıyor. Işık parçacık gibi bir özellik gösterdiği zaman, sanki pencere camına vuran yağmur damlaları gibi kesik kesik, aralıklı darbeler halinde kendini gösteriyor.

Işığın özelliğini fizikçiler tartışadursun, biz ışığa biyoloji gözü ile bakarsak, ışığın aslında hayata vesile olan birinci faktör olduğu sonucuna varırız. Güneş ışığı olmasaydı karbon temelli organik hayat bu kadar zengin ve çeşitli olur muydu? Fotonlar ahenkli ve dengeli enerji paketleri olarak yaratılmasaydı, yaratılış ağacının meyvesi olan insan, gözüyle bu güzellikleri temâşa edebilir miydi?

Günlük hayatımızdaki elektromanyetik dalgaların kuşatıcı tecellilerden, aydınlatma, elektrik ve manyetik kuvvetleri taşıma gibi fiiller bir yana; radyo, televizyon ve telefon gibi hizmetlerde ışınların sırlarının ortaya çıkarılması ve hizmetimize sunulmasıyla çağımız, iletişim ve bilim çağı haline gelmiş bulunuyor. Özellikleri ve mahiyeti ne olursa olsun ışınlar, kendilerine yüklenen vazifeleri "ışık hızında" yerine getiren birer hizmetçi olarak yaratılmışlar. Birbirinden farklı sayısız elekromanyetik dalga, ister hava boşluğunda ve isterse de iletken bir telde olsun, karışmadan ve birbirinin vazifesine müdahele etmeksizin kendilerine yüklenen görevleri hakkı ile yerine getiriyorlar. Bu görevlerinde onları İlâhî emir ve iradenin en parlak tecellilerini sunarken müşahede ederiz. Işınların hiçbir sebebe bağlanamayan harika fiilleri, onlara hükmeden kudret ve iradeyi açıkça gösterdiğinden kendilerini idare ve tedvir edene ışık parmakları ile delil olurlar.

Işığın Garip Özellikleri

"Kuantum dünyasının" sırlarının aralanması ile ışınları kavramada tamamen yeni ve farklı bir yol açılmıştı. Kuantum fiziğinin getirdiği yeni bakış açısı olmasaydı ışık konusunda çok daha az şey bilecektik.

Bir çift ışın kuantın, sonsuz sayıda kuant haline gelmesi; sonra da fezada bir saha meydana getirip, sanki tespih taneleri gibi art arda ve uç uca dizilmeleri, madde ve mekân kavramlarını aşan özelliklerdi. Konunun ilgi çeken diğer boyutu ise Allah'ın varlığı ve O'nun sıfatları ile ilgili inanca ait hususların yeni bilimin getirdiği bakış açısı ile daha iyi kavranma yolunun açılmasıydı. Meselâ kuantum dünyasında az-çok, uzak-yakın gibi zaman ve mekân kavramları kalkıyordu. Daha önce Bediüzzaman Hazretleri ’nin güneş misali ile izah ettiğine benzer şekilde, Allah'ın birliği ile beraber her yerde bulunmasını, her şeyle bizzat ilgilenip idare etmesini artık daha kolay kavrayabilirdik.

Radyo vericisinde söylenen bir "Bismillah" sözünü düşünelim: Tam harfleriyle ve söyleyenin şivesiyle hiç bozulmadan ânında fezanın her tarafını doldurmaktadır. Bir sözün aynı anda bütün fezayı kaplaması, bir damla suyun bir anda bütün Güneş Sistemi'ni dolduracak bir deryaya dönüşmesi gibi olağanüstü bir hâdise, aynı zamanda bütün fezaya hükmeden, şems-i ezelî olan Cenab-ı Hakk'ın her yerde hazır ve nâzır oluşunu, hem ehad hem vâhid oluşunu, ‘kün’ emriyle her şeyi bir anda yaratması gibi azametli icraatlarını insan zihnine yaklaştırmaktadır.

Kuantum bilimi ile ortaya çıkartılan bir başka şaşırtıcı "ışın özelliği" ise, birbirine zıt doğrultuda iki ışık kaynağından çıkan fotonların, uzaktan birbiriyle "haberleşmeleri" hâdisesidir. Birbirinden bağımsız ve farklı foton kaynaklarından çıkan ışınların birbirlerini "etkiledikleri" görülmüştür. Birbirinden bağımsız ve uzaktaki fotonlar nasıl haberdar oluyorlar? Işık hızı ile hareket eden fotonların birbirleri arasındaki iletişim hızı ışık hızından büyük olmalı ki, haberleşme mümkün olabilsin. Aralarında foton telepatisi mi var diyeceğiz?

Bazı özel ortamlarda elektromanyetik dalgaların, ışık hızından daha da hızlı gidebildiklerini gösteren deneylerin gözlenmesi "ışık hızının aşılmasını" gündeme getirmektedir. Bu hâdise ışıkla ilgili faraziyelerimizi değiştirecek gibi görünüyor. Işık hızının aşılması ile ilgili teorik düşünceler, pratiğe uygulanabilirse, fiziğin temel direği olan "İzafiyet Kanunu"nun değişikliği gündeme gelecek.