Geleneksel Dönemin Modernist İnsanı: Evangelista Torricelli

Wolfgang Amadeus Mozart, yalnızca 35 yıl süren kısacık ömrüne 626 eser sığdırmayı başarmıştı. Elizabeth Aschiem, röntgen ışınları üzerinde çalışma yaparken kansere yakalanmıştı. 411 yıl önce bugünlerde dünyaya gelen Evangelista Torricelli ise hem günlük hayatta çok yararlandığımız ama etkisinden bihaber olduğumuz bir icadın sahibi hem de 39 yıllık ömrüne değerli fikirler sığdıran birisidir. 

Tarih 15 Ekim 1608... Papalık Devleti’ne bağlı olan Faenza’da, Rönesans’ın etkileri devam ediyor. Reform ise uzakta, duvarların ardında bekliyor. Kentin “fayans” ve “majolika” adını verdiği sırlanmış resimler ve süslerle çevrili Özgürlük Meydanı’nda güneşli bir gün. Meydan çevresindeki evlerden birinde bir hareketlilik var; zira Gaspare ve Caterina Torricelli çifti erkek çocuklarının dünyaya gelişini kutluyor. Tabii anne ev hanımı baba ise tekstil işçisi; ailenin durumu o dönemin genelinde olduğu gibi berbat.

Barometrenin mucidi ve optik çalışmaların ustası Evangelista Torricelli, işte böyle bir ortamda, 411 yıl önce bugünlerde dünyaya gelmişti. Bilim ve teknik konusundaki yetenekleri ilk fark edildiğinde henüz beş yaşındaydı ama Papalık yönetiminin skolastik düşüncesi ve ailenin durumu malum. Bu nedenle toplum içinde eğitim öngörülemez.

Ailesi tarafından Camaldolese rahibi olan amcası Jacobo’nun yanına gönderilen Torricelli, felsefe konusundaki merakını ve matematik konusundaki bilgisini tek bir potada eritmeye başlıyor: analitik düşünme. Daha sonra, 1628’de, amcası tarafından Collegio della Sapienza’da matematik profesörlüğü yapan bir Benediktin Tarikatı rahibi ve aynı zamanda Galileo Galilei’nin öğrencisi olan Benedetto Castelli’nin yanına Roma’ya gönderiliyor. Castelli o dönemler akan sular üzerinde deneyler yapıyor, hidrolikler alanında kütleyle uğraşıyor ama net bir sonuca ulaşamıyor.

Torricelli, 1632’de, Galilei Galileo’nun Dialogues of The New Science adlı eserine onun Kopernikçi görüşü savunduğunu belirten bir mektup yazıyor. Ve böylece Galileo’nun uzay-zaman hakkındaki görüşlerini kendi fizik bilgisiyle eşleyerek zihninde soyut biçimde yer alan projeleri somutlaştırmaya karar veriyor.

Barometre Nasıl İcat Edildi?

Dönemin Toskana Grandükü, kendisine özel bir havuz yapılmasını emreder. Grandük'e hizmet eden pompa üreticileri isteği uygulamaya başlarlar. Ancak suyu, on iki metreden fazla yükseltemezler. Emme tulumba yardımıyla bu yükseklik on dört metreye kadar çıkarılır ama hala daha Grandük'ün istediği gibi olmamıştır.

Galileo ile basınç ve uzay hakkında fikir alışverişi yapan Torricelli, bu suyu, sudan on dört kat daha yoğun olan cıvayla yükseltmeyi dener. Bu çalışmasında Galileo’ya yazdığı mektupların birinde bahseder. Ve istediği seviyeye bir türlü ulaşamadığını da ekler. Galileo ise ona cıva miktarını arttırmasını ve 1,2 metrelik bir boru kullanmasını söyler. 1643’te sonuca varılır.

Torricelli’nin 1643 yılında keşfettiği barometre, adını, havanın ağırlığının cıvanın ağırlığına karşılık ölçülmesi sebebiyle iki ağırlık ölçüsünü belirten Yunanca iki kelimeden almaktadır: ağırlık anlamına gelen "baro" ve ölçü anlamına gelen "metre".

İçi cıva dolu olan dikey borulu sistemde borunun üst ucu kapalıdır. Alt uç ise pürüzsüz bir şekilde açık bırakılır ancak ağzı cıva dolu bir kaba daldırılmış haldedir. Atmosfer basıncının bu kap içindeki cıva yüzeyine yaptığı basınç şiddetine göre, boru içerisindeki cıva sütunu yükselip alçalır.

Daha net bir şekilde anlatmamız gerekirse: Bir asansörü cıvalı barometre; içindeki bireyi ise atmosfer basıncı olarak kabul edelim. Eğer bulunduğunuz kattan aşağıya gitmek için düğmeye basıyorsanız asansör aşağı hareket eder ama onu tutan ipler yukarı çıkar; şayet yukarı gitmek istiyorsanız tam tersi bir işlem gerçekleşir. Yani atmosfer basıncı arttıkça boru içindeki cıva yükselir.

Torricelli’den yıllar sonra temelleri atılan modern dünyada ise aneroid/madeni/sıvısız barometre (1843, Fransa, Lucien Vidie) icat edilmiştir. Bu barometre, atmosfer basıncına bağlı olarak daralan ve genişleyen, daralma-genişleme ölçüsünü rakamlarla ifade eden metal bir kutudan oluşur. Hava taşıtlarında, dağcılık sporunda ve maraton koşucularının yaptığı antrenmanlarda kullanılan altimetreler, aneroid barometrenin örneklerinden birisidir. Kısaca, atmosfer basıncı deniz seviyesinden yükseldikçe azalır. Altimetre ibresi, gözlemcinin içinde bulunduğu atmosferik basınç düzeyine karşılık gelen yüksekliği gösterir.

Torricelli’nin Deneyi

İtalyan fizikçi, biraz önce bahsettiğimiz bir metre kadar uzunlukta olan boruyu, cıva dolu bir çanağın içine daldırmıştır. Tüpü bu konumda dik olarak tuttuğu zaman, civanın bir kısmı cıva çanağına akmış ve tüpün kapalı ucunda bir "boşluk" ortaya çıkmıştır ve böylece açık hava basıncını hesaplamıştır. Açık hava basıncı, bu deneye göre, 10,3 metrelik su sütunu veya 760 milimetrelik cıva sütunuyla dengelenmiştir.

Torricelli Yasası                            

Optik alanda da önemli çalışmaları bulunan Evangelista, Grandük'ün de etkisiyle, barometre sayesinde şöhret kazanır. Artık o, döneminin, hatta tarihin en ünlü simalarından ve bilim insanlarından birisidir. Kendi adını taşıyan ve bir açıklıktan akan akışkanın hızını inceleyen yasaya göre Torricelli, bir kabın altına açılan bir delikten akan suyun hızının suyun derinliğinin karesiyle orantılı olduğunu bulmuştur. Bu yasa, aşağıdaki gibi ifade edilir:

$v=\sqrt{\genfrac{}{}{0ex}{}{2gh+2(P-P_a)}{\rho }}$

Matematik Çalışmaları

Fizik ve felsefeyi bir potada eritmeyi başaran Torricelli, dönemin cevapsız kalan matematik sorularına, analitik düşünme yeteneği sayesinde mantıksal cevaplar bulmuş ve onları daha sonra formüle etmeyi başarmıştır. Alanı sonsuz ancak hacmi sonlu bir değer alan Torricelli trompeti bunun en güzel örneklerinden birisidir.

Bu iddia o tarihlerde “imkansız” olarak kabul görmüştür. Ve sonsuzluğun doğasına ve yapısına dair taraflar arasında hararetli bir tartışma başlatmıştır. Aralarında Thomas Hobbes’un da bulunduğu bazı filozoflar sonsuzluğun bulunamayacağını söylerlerken bazıları da bunun matematiksel olarak mümkün olduğunu söylemişlerdir. Ve Torricelli ikinci grubun öncüsü olmuştur…

1644’te ise De Dimensione Parabolae adıyla yayımlanan eserinde Torricelli, azalan pozitif terimlerden oluşan "a₀, a₁, a₂…" serisini ele almış ve buna karşılık gelen ve zorunlu olarak "L"nin seri limiti olarak gördüğü "a₀-L" değerine yakınsayan iç içe serileri "(a₀-a₁) + (a₁-a₂) +…" serileri olarak göstermiştir. Böylece geometrik serilerin toplamı için somut bir ispat geliştirmiştir.

Rüzgârları Açıklamayı Başaran Bilim İnsanı!

Basınç çalışmalarında rüzgârın gücünü anlayan Torricelli, bu doğal güzelliğin oluşumuna dair ilk bilimsel açıklamayı getirmiştir:

…rüzgârlar Dünya’nın farklı bölgelerindeki hava sıcaklığı ve hava yoğunluğu farkları nedeniyle oluşmaktadır.

25 Ekim 1647’de tifo nedeniyle Floransa’da hayatını kaybeden Torricelli, 39 yıllık ömründe önemli keşifler yapmış ancak bir o kadarını da somutlaştıramadan ölmüştür. Yelken gibi kalkan, kahverengiye çalan siyah bıyıkları, göz kapaklarına kadar inen ince kaşları, yüzündeki merak ifadesi, araştıran gözleri, üzerinden çıkarmadığı kürkü ve soyut düşünce tarzıyla Evangelista Torricelli....