Sir Issac NEWTON

Newton (1642 – 1727), tarihin yetiştirdiği en büyük bilim adamlarından
biridir ve matematik, astronomi ve fizik alanlarındaki buluşları göz
kamaştırıcı niteliktedir; klasik fizik onunla doruğa erişmiştir.
Bilime yaptığı temel katkılar, diferansiyel ve entegral hesap,

evrensel çekim kanunu ve Güneş ışığının yapısı olarak sıralanabilir.
Çalışmalarını Doğa Felsefesinin Matematik İlkeleri (Principia) ve
Optik adlı eserlerinde toplamıştır.

Newton, diferansiyel integral hesabı bulmuştur ve bu buluşu 17.
yüzyılda ortaya çıkan ve çözümlenmek istenen bazı problemlerden
kaynaklanmaktadır.

Bu problemlerden ilki, bir cismin yol formülünden, herhangi bir andaki
hız ve ivmesini, hız ve ivmesinden ise aldığı yolu bulmaktı. Bu
problem ivmeli hareketin incelenmesi sırasında ortaya çıkmıştı;
buradaki güçlük, 17. yüzyılda ilgi odağı haline gelen ansal hız, ansal
ivmenin hesaplanması (hızın veya ivmenin bir andan diğer bir ana
değişmesini belirlemek) idi.

Örneğin, ansal hız bulunurken, ortalama hız durumunda olduğu gibi,
alınan yol geçen süreye bölünerek hesaplanamaz, çünkü verilen bir an
içinde alınan yol ve süre sıfırdır; sıfırın sıfıra oranı ise
anlamsızdır. Bu biçim hız ve ivme değişimleri diferansiyel hesap ile
bulunabilir.

İkinci problem, bir eğrinin teğetini bulmaktı. Bu problem hem bir
geometri problemiydi, hem de çeşitli alanlardaki uygulamalarda çok
önemliydi. Bu problemlerin çözümü için diferansiyel hesabı uygulamak
gerekir.

Üçüncü problem de, bir fonksiyonun maksimum veya minimum değerlerinin
bulunması sorunuydu. Örneğin, gezegen hareketlerinin incelenmesinde,
bir gezegenin Güneş’ten en büyük ve en küçük mesafelerinin bulunması
gibi maksimum ve minimum problemleri ile karşılaşılmaktaydı.

Dördüncü problem ise, bir gezegenin verilen bir süre içinde aldığı
yol, eğrilerin sınırladığı alanlar, yüzeylerin sınırladığı hacimler
gibi problemlerdi. Bunların çözümleri integral hesap yardımıyla
bulunur.

Newton 1665 yılında uzunluklar, alanlar, hacimler, sıcaklıklar gibi
sürekli değişen niceliklerin değişme oranlarının nasıl bulunacağı
üzerinde düşünmeye başlamıştı. Bir niceliğin diğer birine göre ansal

değişme oranını (dx/dy) diferansiyel hesap ile bulmuş ve bu işlemin
tersiyle de (integral hesap) sonsuz küçük alanların toplamı olarak
eğri alanların bulunabileceğini göstermiştir. Newton, iki mekanik
problemin çözümünü bulmaya çalışırken diferansiyel entegral hesabı
geliştirmiştir. Bu problemler:

1) Gezegenin hareketi sırasında yörüngesi üzerinde katettiği yoldan,
herhangi bir andaki hızını bulmak,

2) Gezegenin hızından, herhangi bir anda yörüngesinin neresinde
bulunacağını hesap etmekti.

Bu problemlerin çözümüne hazırlık olarak Newton, y = x2 denkleminde
herhangi bir andaki yolu y, ve düzgün bir dx hızı ile alınan başka bir
andaki yolu da x ile göstererek, 2xdx’in aynı anda y yolunu alan hızı
temsil edeceğini söylemiştir.

Newton diferansiyel-integral hesabı bulduğunu 1669 yılına kadar
kimseye haber vermemiş ve ancak 42 yıl sonra yayınlamıştır. Bundan
dolayı da Leibniz ile aralarında öncelik problemi söz konusu olmuştur.
Leibniz, Newton’dan daha iyi bir notasyon kullanmış, x ve y gibi iki
değişkenin mümkün olan en küçük değişimlerini dx ve dy olarak
göstermiştir.

1684 yılında yayımladığı kitabında dxy= xdy+ ydx, dxn= nxn-1, ve
d(x/y)=(ydx-xdy)/y2 formüllerini vermiştir.

Newton matematiğin başka alanlarına da katkıda bulunmuştur. Binom
ifadelerinin tam sayılı kuvvetlerinin açılımı çok uzun zamandan beri
biliniyordu. Pascal, katsayıların birbirini izleme kuralını bulmuştu;
ancak kesirli kuvvetler için binom açılımı henüz yapılmamıştı. Newton
(x-x2)1/2 ve (1-x2)1/2 açılımlarını sonsuz diziler yardımıyla
vermiştir.

Principia’da Newton, Galilei ile önemli değişime uğrayan hareket
problemini yeniden ele alır. Uzun yıllar Aristoteles’in görüşlerinin
etkisinde kalmış olan bu problemi Galilei, eylemsizlik ilkesiyle
kökten değiştirmiş ve artık cisimlerin hareketinin açıklanması problem
olmaktan çıkmıştı.

Ancak, problemin gök mekaniğini ilgilendiren boyutu hâlâ tam olarak

açıklanamamıştı. Galilei’nin getirdiği eylemsizlik problemine göre
dışarıdan bir etki olmadığı sürece cisim durumunu koruyacak ve eğer
hareket halindeyse düzgün hızla bir doğru boyunca hareketini
sürdürecektir.

Aynı kural gezegenler için de geçerlidir. Ancak gezegenler doğrusal
değil, dairesel hareket yapmaktadırlar. O zaman bir problem ortaya
çıkmaktadır. Niçin gezegenler Güneş’in çevresinde dolanırlar da
uzaklaşıp gitmezler?

Newton bu sorunun yanıtını, Platon’dan beri bilinmekte olan ve
miktarını Galilei’nin ölçtüğü gravitasyonda bulur. Ona göre, Yer’in
çevresinde dolanan Ay’ı yörüngesinde tutan kuvvet yeryüzünde bir taşın
düşmesine neden olan kuvvettir. Daha sonra Ay’ın hareketini mermi
yoluna benzeterek bu olayı açıklamaya çalışan Newton, şöyle bir
varsayım oluşturur:

Bir dağın tepesinden atılan mermi yer çekimi nedeniyle A noktasına
düşecektir. Daha hızlı fırlatılırsa, daha uzağa örneğin A’ noktasına
düşer. Eğer ilk atıldığı yere ulaşacak bir hızla fırlatılırsa, yere
düşmeyecek, kazandığı merkez kaç kuvvetle, yer çekim kuvveti
dengeleneceği için, tıpkı doğal bir uydu gibi Yer’in çevresinde
dolanıp duracaktır

Böylece yapay uydu kuramının temel prensibini de ilk kez açıklamış
olan Newton, çekimin matematiksel ifadesini vermeye girişir. Kepler
kanunlarını göz önüne alarak gravitasyonu F = M.m /r olarak formüle
eder. Daha sonra gözlemsel olarak da bunu kanıtlayan Newton, böylece
bütün evreni yöneten tek bir kanun olduğunu kanıtlamıştır. Bundan
dolayı da bu kanuna evrensel çekim kanunu denmiştir.

Newton’un diğer bir katkısı da fizikte kuramsal evreyi gerçekleştirmiş
olmasıdır. Kendi zamanına kadar bilimde gözlem ve deney aşamasında bir
takım kanunların elde edilmesiyle yetinilmişti. Newton ise bu kanunlar
ışığında, o bilimin bütününde geçerli olan prensiplerin oluşturulduğu
kuramsal evreye ulaşmayı başarmış ve fiziği, tıpkı Eukleides’in

geometride yaptığına benzer şekilde, aksiyomatik hale getirmiştir.
Dayandığı temel prensipler şunlardır:

1. Eylemsizlik prensibi: Bir cisme hiçbir kuvvet etki etmiyorsa, o
cisim hareket halinde ise hareketine düzgün hızla doğru boyunca devam
eder, sükûnet halindeyse durumunu korur.

2. Bir cisme bir kuvvet uygulanırsa o cisimde bir ivme meydana gelir
ve ivme kuvvetle orantılıdır (F = m.a).

3. Etki tepki prensibi: Bir A cismi bir B cismine bir F kuvveti
uyguluyorsa, B cismi de A cismine zıt yönde ama ona eşit bir F kuvveti
uygular.

Newton’un ağırlıkla ilgilendiği bir diğer bilim dalı da optiktir.
Optik adlı eserinde ışığın niteliğini ve renklerin oluşumunu ayrıntılı
olarak incelemiştir ve ilk kez güneş ışığının gerçekte pek çok rengin
karışımından veya bileşiminden oluştuğunu, deneysel olarak
kanıtlamıştır.

Bunun için karanlık bir odaya yerleştirdiği prizmaya güneş ışığı
göndererek renklere ayrılmasını ve daha sonra prizmadan çıkan ışığı
ince kenarlı bir mercekle bir noktaya toplamak suretiyle de tekrar
beyaz ışığı elde edebilmiştir. Ayrıca her rengin belirli bir kırılma
indisi olduğunu da ilk bulan Newton’dur

belgesi-544