3 Gezegenin Hikayesi: Merkür, Uranüs, Neptün ve... Vulcan? X Gezegeni?

Bilim nedir? Hiç düşündünüz mü, "bilimsel yöntem" derken kastettiğimiz şey aslında ne? Bu yazıda oturup size bunun resmî tanımı üzerinden giderek, "Efendim işte bir gözlem yaparız, oradan yola çıkarak bir hipotez geliştiririz, onu test ederiz, yanlışlayabilirsek hipotezi terk eder veya değiştiririz." gibi şeyler anlatmayacağız. Bunlar, bilimin kağıt üzerinde nasıl işlediğidir. Bilimin kalbinde ne var? Cevap çok basit: Kandırılmamak. Öyle eş dost tarafından kandırılmamak da değil; doğa tarafından kandırılmamak. Kendimiz tarafından kandırılmamak. Richard Feynman bunu çok güzel bir şekilde ifade etmişti:

Bilim, kendi kendini kandırmamanın bir yoludur. İlk kuralı, kendini kandırmamaktır. Çünkü kandırılması en kolay kişi, kendinizsiniz.

Yani "bilimsel metot" dediğimiz şey, Neil deGrasse Tyson'ın ifadesiyle şöyle özetlenebilir:

Ne yaparsan yap, ama ne yaparsan yap, kendini kandırma. Bunun için ne gerekiyorsa yap.

Çünkü bir düşünün, istediğimiz kadar önyargıya ve inanca sahip olalım, onların doğru mu yanlış mı olduğuna karar veren nihai merci doğadır. Herhangi bir konuda, herhangi bir şeye inanıyor olabilirsiniz; ama doğadan deney yoluyla topladığımız veriler o inancınızla aynı fikirde değilse... Hatalısınız. Bitti. İstediğiniz kadar kavgaya tutuşun, sonuç değişmez.

3 Gezegenin Hikayesi

Bu nedenle doğaya çok zekice yaklaşmamız gerekiyor; aksi takdirde kültürümüzden, geçmişimizden, kendi zihinsel kurgularımızdan ötürü Evren'i olduğu gibi değil de, olmasını istediğimiz gibi anlamamız, dolayısıyla kendimizi aldatmamız kaçınılmaz. Ve bu yazıda sizinle paylaşacağımız üç gezegenin hikayesi, bilimsel yöntemin gücünü harika bir şekilde anlatıyor.

Uranüs ve Neptün'ün Dansı

1781 yılında büyük astronom William Herschel, Uranüs isimli 7. gezegeni keşfetti. Onun zamanında Newton'un Kütleçekim Teorisi artık iyice yerleşmişti ve uyduların gezegenleri etrafında, gezegenlerin Güneş etrafında hareketini neredeyse kusursuz bir şekilde açıklayabiliyordu. Bu zafer, fizikçilere büyük bir özgüven kazandırmıştı. O güne kadar hangi gezegene baktılarsa, hepsinin yörüngelerini ve hızlarını Newton'un temel formülleri ile açıklamayı başarmışlardı.

Uranüs, işleri bozdu. Dünya'dan 4 kat büyük bir çapa sahip olan ve bizden 2 milyar kilometre uzakta bulunan Uranüs, Newton'un yasalarına uymuyordu.^[1] Bir ihtimal, Newton'un teorisinin sınırlarına ulaşmıştık. Belki de Güneş'ten yeterince uzağa gittiğimizde Newton yasaları bozulmaya başlıyordu? Ne de olsa hiç kimse, Newton'un formüllerini Güneş'ten o kadar uzakta test etmemişti! Dolayısıyla teorinin sınırlarına ulaşmış olabilirdik.

Ya da... 1 asırdır baktığımız her cismin hareketini mutlak bir başarıyla açıklayan teori doğruydu da, gözlemciler olarak biz bir şeyleri gözden kaçırıyorduk? Belki de henüz tespit edemediğimiz bir diğer gezegen var ve o, Uranüs üzerine muazzam bir kütleçekimi uygulayarak yörüngesini kaydırıyordur?

Peki eğer sorun bizim gözlemlerimizdeyse, tam olarak nerede ve ne büyüklükte bir gezegen olmalı ki, Uranüs'ün olması gereken yörüngesinden sapmasını açıklayabilelim?

Astronomlar masa başına döndüler, hesaplamaları yaptılar. Bu, zor bir hesaplamaydı, çünkü bir gezegeni bilip de belli bir mesafedeki kütleçekimini hesaplamak kolaydır; belli bir noktadaki kütleçekim etkisini bilip de ona sebep olabilecek gezegen büyüklüğünü ve mesafesini hesaplamak çok daha zordur. Hele ki bilgisayarların olmadığı zamanlarda bu çok daha zordu.

Ama başardılar! Hesabı yaptılar ve eğer Newton'un teorisi doğruysa, tam da orada, şu kadar mesafede, şu büyüklükte bir gezegen olmalı dediler.^[2] Ve o gezegen varsa, Uranüs'ün yörüngesi de Newton yasalarına uyuyor demektir!

Ve bam! Teleskoplarını buna göre gökyüzüne çeviren astronomlar Urbain Le Verrier ve John Couch Adams, daha nereye bakmaları gerektiği bilgisinin (yani hesaplamaların sonucunun) kendilerine ulaştığı gece, teleskoplarını o yöne çevirdiler ve kısa süre içinde yeni bir gezegen keşfettiler: Neptün!^[3] Güneş Sistemi'nin 8. ve son gezegeni...

Neptün Keşfinin Önemi: Teorine Güven!

Burada yapılanın önemini görebiliyor musunuz? Etrafımızda olup bitene bakarak, cisimlerin hareketini açıklama iddiasında bulunan bir teori geliştiriyoruz: Newton'un Teorisi. O teoriyle, yeni keşfettiğimiz sayısız cismin hareketini, daha onları keşfettiğimiz anda açıklayabiliyoruz. Bunlardan bir tanesi teoriye uymuyor gibi gözüktüğünde, teoriyi hemen terk etmek yerine, gözlemlerimizi kontrol ediyoruz. Teori, bir tahminde bulunuyor: "Eğer X varsa, Y gözlemi açıklanabilir!" diyor. X'i arıyoruz ve tam da teorinin tahmin ettiği yerde buluyoruz. Bu, bilimin zaferidir! Bu, bilimin gücüdür.

Ama hikaye burada bitmiyor... Şimdi sistemin en dışından, en içine dönelim: Merkür'e...

Merkür ve Vulcan'ın Dansı?

19. yüzyılda, Güneş'e en yakın gezegen Merkür üzerinde çalışmalar yapan astronomlar, Dünya'nın yaklaşık 3'te biri kadar olan Merkür'ün yörüngesinde de anormallikler tespit ettiler.^{[4], [5], [6]}

Bu defa astronomlar daha özgüven sahibiydi. Newton'un teorisini sorgulamak akıllarından bile geçmedi. Nasılsa bu yoldan geçmişlerdi ve ne yapmaları gerektiğini biliyorlardı: Merkür'ü yörüngesinden saptıran, göremedikleri bir gezegen olmalıydı! Bu gezegen Güneş'e çok yakın olduğu için gözden kaçmış olmalıydı. Fizikçiler kendilerinden öyle eminlerdi ki, sıfırıncı gezegene bir isim bile vermişlerdi: Vulcan! 

Hemen kollar sıvandı, hesaplamalar yapıldı, anomaliyi açıklayabilecek "sıfırıncı gezegen"in konumu ve büyüklüğü belirlendi. Ama nereye bakılırsa bakılsın, Vulcan keşfedilemedi.^[3] Yoktu! Her şeyi denediler: Tam Güneş tutulması sırasında Güneş'in parlaklığı azaldığında yıldızımızın etrafında gezegeni görebileceklerini umdular. Yoktu!

Saha, gerilmeye başladı... Newton yanılmış olabilir miydi?

Genel Görelilik Teorisi'nin İlanı

1916 yılında Albert Einstein, Genel Görelilik Teorisi'ni ilan etti. Konunun Merkür ile pek bir ilgisi yoktu, tamamen alakasız nedenlerle geliştirilmişti. Ancak teori, Newton'un dediğinin aksine, kütleçekiminin cisimler arasındaki doğrusal bir ipin çekilmesi gibi olmadığını, uzay ile zamanın birbirinden bağımsız olmadığını ve kütleli her cismin uzay-zaman dokusunu büktüğünü, dolayısıyla her cismin kendine ait bir kütleçekim kuyusu yarattığını ileri sürdü. 

Burada sık yapılan bir hata, Einstein'ın Newton'u "çürüttüğü" ve fizikten Newton'u dışladığı yönündeki görüştür. Bu, tamamen hatalıdır. Einstein'ın teorisi, Newton'un teorisini dışlamıyor, onu kapsıyor. Newton'un teorisinin kapsamını ve gücünü arttırıyor. Newton'un açıklayabildiği her şeyi açıklamayı başarıyor; ama Newton'un açıklayamadığı, çünkü o dönemde haberinin bile olmadığı gözlemleri ve gerçekleri de açıklamayı başarıyor. Daha kısıtlı bir kapsamda Newton'un teorisini halen kullanıyoruz: arabalar, bilgisayarlar, uçaklar... Her şey Newton'un teorisi sayesinde inşa ediliyor, gezegenler ve uyduların birçoğunun hareketini Newton sayesinde hızlı ve kolay bir şekilde hesaplayabiliyoruz. Ama yıldızlar ve kara delikler gibi devasa cisimlerin kütleçekimini, Newton'un teorisiyle açıklayamıyoruz. İşte Einstein'ın göreliliği arabaları, bilgisayarları, uçakları, gezegenleri ve uyduları da açıklıyor; yıldızları ve kara delikleri de...

İşte anahtar buydu! Eğer devasa kütleli bir cisme çok yakınsanız, Newton'un teorisi bozuluyordu. O devasa cisimlerin etrafındaki hareketi, yörüngeleri, hızları ve diğer fiziksel büyüklükleri Görelilik Teorisi ile açıklamanız gerekiyordu. Ve Merkür, Güneş'e çok yakın bir gezegen. Fizikçiler bu yeni fiziksel anlayışı Merkür'e uyguladılar ve bam! Merkür, Einstein'ın "genişletilmiş kütleçekim teorisi" olarak görebileceğiniz Genel Görelilik Teorisi'ne birebir uyuyordu!^[7]

Teori, büyük kütleli cisimler etrafındaki hareketle ilgili bir öngörüde bulunmuştu ve kusursuz bir tahmin yapmıştı! Ve böylece Vulcan fikri, o gün öldü. Kimsenin kendini kandırmaya niyeti yoktu. Bilim, çok açıktı.

Vulcan'ın Keşfedilememesinin Önemi: Teorin, Her Şeyi Açıklayamıyor Olabilir!

Şimdi... Elimizde ne var? Teorilerimize uymayan iki gezegen... Ama ikincisi örnekte çözüm, ilkindeki gibi yeni bir gezegen bulmakta değildi. Teorimiz eksikti!

Newton'un "hareket yasaları" olarak bilinen şey, "yasa" değildi - ki o zamanlarda bu kavramlar pek iyi tanımlanmış da değildi: Yasa, ilke, teori, hipotez gibi kavramlar 20. yüzyılda daha net anlamlara kavuştu. Newton, gözlemlerinden, yani yasalardan yola çıkarak, bir teori inşa etmişti ve her teori gibi, bu teorinin de bir gücü ve kapsamı vardı. Ve bizler, Uranüs örneğinde o teorinin muazzam öngörü gücü sayesinde yeni bir gezegen keşfettik, Merkür örneğinde ise teorinin kapsamının sınırlarına ulaştık ve o dönemde tamamen alakasız nedenlerle geliştirilen daha kapsamlı bir kütleçekim teorisiyle doğayı açıklamayı başardık. Böylece Evren'e yönelik algılarımız bir anda katlanarak arttı. Artık sadece Güneş-Merkür ikilisini değil, uzayda büyük kütleli cisimler etrafındaki her gök cismini açıklayabiliyoruz. İşte bu nedenle bilimsel metot önemli, bu nedenle Evren'i olmasını istediğimiz gibi değil, olduğu gibi görmemiz gerek ve bilim, bunu yapmamızı sağlayan en güçlü araç.

Ama durun, daha bitmedi. Uranüs'teki anomaliler sayesinde keşfedilen Neptün'ü hatırladınız mı?

Neptün'deki Anomali ve X Gezegeni

Buraya kadar anlattıklarımız olup biterken bazı astronomlar, daha keşfinden beri Güneş etrafında 1 tam turunu bile tamamlamamış olan bu yeni gezegenin yörüngesini izlemeye devam ediyorlardı. Yani tüm yörüngeyi henüz bilmiyorduk, sadece ufak parçalarını biliyorduk. Ve o parçalara baktığımızda, heyecan verici bir şey oldu: Neptün'ün yörüngesinde de problem vardı!

Newton'un teorisi yine çalışmıyordu. Einstein'ın teorisi de buraya uygun değildi, çünkü Neptün Güneş Sistemi'nin en dışlarında ve burada kütleçekimi Einstein'ın ekstra bir açıklama yapamayacağı kadar zayıf.

Bilim insanlarının en başa dönmesi gerekti: Demek ki 9. bir gezegen daha olmalı, başka ne olacak? Bu defa ona havalı isimler vermek yerine, X Gezegeni adını verdik.^{[8], [9]} Vulcan fiyaskosundan sonra bilim insanları, daha ağırbaşlı ve sakin olmaları gerektiğini biliyorlardı.

Yine de Percival Lowell gibi astronomi tutkunları, bu hipotetik gezegeni keşfeden ilk kişi olmak için kolları sıvadılar.^[10] Lowell oldukça zengin bir adamdı ve sırf X Gezegeni'ni keşfetmek için kendi gözlemevini kurdu: Lowell Gözlemevi adını verdiği bu gözlemevinde Clyde Tombaugh isimli bir astronomu işe aldı.

Tombaugh, çok dikkatli ve özenli bir bilim insanıydı. X Gezegeni'nin olması gereken yere teleskobu çevirip, düzenli aralıklarla gökyüzünün fotoğraflarını çekti ve bu fotoğrafları birbiriyle kıyaslayarak, aradaki farkları tespit etti. Bu farklar, gökyüzünde hareket eden cisimlere karşılık geliyordu; çünkü bildiğiniz gibi uzak yıldızlar gökyüzünde pek hareket etmezler, daha yakın cisimlerse, bu yıldızlı arkaplan önünde hızlı bir şekilde yer değiştirebilirler. İşte bu özenli çalışmalar sonucunda Tombough, 1930'da 9. gezegeni keşfetti: Plüton!^[9]

Ama ufak birkaç sorun vardı: Öncelikle, Plüton'un keşfedildiği mesafe, Neptün'ü etkileyecek mesafede değildi. İkincisi, Plüton ilk keşfedildiğinde henüz boyutu tam olarak ölçülmemişti, sadece gözlemi yapılmıştı. O nedenle gazeteler, bu keşfi "Dünya büyüklüğünde yeni bir gezegen bulundu!" diyerek verdiler; halbuki Plüton, bırakın Dünya'yı, Ay'dan bile küçüktür! Dünya büyüklüğünde olduğundan çok emindik, çünkü ancak ve ancak Dünya büyüklüğündeyse Neptün'ün hareketindeki anomalileri izah etmemizi sağlayacaktı. 

Yıllar geçti ve Plüton araştırmaları giderek hız kazandı ve Plüton'un Dünya'dan kat kat küçük olduğu anlaşıldı. Burada kritik nokta şu: Plüton'un boyutu yıllar geçtikçe küçülmedi. Boyutu milyonlarca yıldır neyse, şimdi de o. Bizim gözlemlerimiz yıllar geçtikçe gelişen bilim ve teknoloji sayesinde keskinleşti ve Plüton'un gerçek boyutuna yakınlaştı. Zaten bilimin yaptığı da bu işte: Bizim ölçümlerimizden bağımsız olarak gerçek olan gerçeklere olabildiğince yakınlaşmak. Her zaman %100 yaklaşamasak bile, onu %99.9999... yapabilmek. Bugüne kadar geliştirdiğimiz her türlü bilgiye erişme yönteminden kat kat başarılı! Kıyas bile edilemez!

Bu yeni ölçümler sayesinde anlaşıldık ki Plüton, Neptün'ün yörüngesini bozamayacak kadar küçüktü. Yani "X Gezegeni"ni keşfetmemiştik; hatta bu durum, popüler kültürde uzaylılar, Marduk, vb. yalanlara da neden oldu. Keşfettiğimiz şey, Kuiper Kuşağı adı verilen asteroid kuşağı içerisindeki iri cisimlerden birisiydi. Hatta öyle ki, Plüton bir gezegen bile değildi, bir cüce gezegendi.

1993 yılına geldik... Ortada ne X Gezegeni var, ne de Neptün yörüngesindeki anomaliyi açıklayabilecek bir açıklama... Bunun üzerine NASA'nın Jet İtim Laboratuvarı'ndan Myles Standish, Neptün'ün yörüngesine dair eldeki verileri sorgulamaya karar verdi.

Sahi, Neptün'ün yörüngesini nereden biliyoruz? Şöyle: Birden fazla gözlemevi, gök cisimlerini gözleyip, kayıtlar tutuyorlar ve bunu araştırmacılar ile paylaşıyorlar. Onlar da, bu verilerden yola çıkarak teorilerini test edebiliyorlar. Standish'in incelediği gözlemevlerinden birisinin verilerinde bazı anormallikler vardı; teleskobun kalibrasyonunda sıkıntılar olduğuna işaret ediyordu. Dolayısıyla şöyle düşündü:

Bu kuşkulu verilere sahip olan gözlemevinden gelen verileri bir anlığına göz ardı etsek ve diğer gözlemevlerinin verilerini kullansak ne olur acaba?

Bunu yaptığında, bam! Neptün, başından beri Newton'un teorisine harfiyen uyuyordu. Sorun, veri toplama araçlarımızdaydı! Bizi kandıran bu sefer doğa değildi, teleskoplarımızdı!

Sonuç

İşte size 3 gezegen, 3 hikaye, 3 vaka analizi... Birinde teorimiz doğru, gözlemlerimiz eksikti. Diğerinde gözlemlerimiz doğru, teorimiz eksikti. Sonuncusunda ise gözlem metodu ve kaydı hatalıydı.

Bu hata art niyetli bir hata değildi; ama bu işin doğası bu işte! Kandırılmak aşırı kolay. Beynimiz önyargılarla ve zaaflarla dolu. Evren'in bir kullanma kılavuzu yok. Kapkaranlık bir oda içerisindeyiz ve odanın ne olduğunu, içinde neler olduğunu, odada olup bitenlerin neden ve nasıl o şekillerde olduğunu bilmiyoruz.

Ama bilebiliriz. Eğer odaya dair aklımıza gelen ilk olasılıklara sığınmak yerine, kendimizi kandırmaksızın bu oda hakkında neler bilebiliriz diye sorarsak ve bunu garanti altına almayı hedefleyen bir metodoloji tutturabilirsek, o odanın sırlarını çözebiliriz. Bilime işte tam da bu nedenle ihtiyacımız var. Bilim, kusursuz değil. Bilim, hatasız değil. Bilim, mutlak doğru değil. Ama bilim, sistematik bir yaklaşımla kendimizi kandırmamayı garanti altına almamızın, gerçeğe olabilecek en fazla miktarda yaklaşabilmenin bugüne kadar keşfedilmiş en başarılı yolu.

Daha iyisi yapılana kadar, en iyisi bu. Ve işte bu yüzden ondan sonuna kadar faydalanmak zorundayız.

Not: Neptün'ün keşfinin kredisi konusunda ABD ile İngiltere arasında günümüze kadar uzanan bir çekişme mevcuttur. İngilizler kendilerinin keşfettiğini iddia ederken, ABD'liler keşiflerini İngilizler'in çaldığını iddia etmektedirler. Burada hikayenin akıcılığını bozmamak adına bu detaylara girmedik; ancak merak edenler kaynaklardan bu konuda daha fazla bilgi alabilirler.