Yazılarımın konularını seçerken ekseriya, okuyanlar günlük hayatın ötesinde, öncelikle neyi merak ederler, neleri bilmek isterler, neleri ilginç bulurlar diye düşünürüm. Tabii ara sıra, biraz da haddimi aşarak, şayet bilinmiyorsa şunun da bilinmesi herhalde gerekir diye düşünüp yazdığım da vakidir ki derginin Kasım 2004 sayısında yer alan “ Ay’ın Karanlık Tarafı “ konulu yazı buna bir örnektir.
 

Bu sayı için de, okumak zahmetine katlanacaklar tarafından ilginç bulunacağına inandığım bir konu seçtim : Bu yazımda, ışıktan ve evreni dolduran diğer titreşim türlerinden kısaca bahsetmek istiyorum.  Bundan amacım, sık sık karşılaştığımız, kısa, orta ve uzun radyo dalgaları, mikrodalgalar, enfraruj ve ültraviyole ışınları ile ( x ) ve gamma ışınları gibi kavramlar hakkında kısa bir fikir edinilmesini sağlamaktır. 
 

Çok farklı bir mahiyet arz eden ve varlıkları henüz deneyle doğrulanamamış olan çekim dalgalarıyla bildik ses dalgaları hariç, ışık da dahil olmak üzere burada adı geçen titreşimlerin tümü birden bilim aleminde elektromanyetik dalgalar ya da  elektromanyetik radyasyon olarak mütalaa edilirler ki, bunların birbirlerinden fiziki anlamda farkları sadece dalga boyları bazındadır. Saniyede yaklaşık 300.000 km. hızla yol alan elektromanyetik dalgalar,  bir ucunda en küçük dalga boylu gamma ışınlarının, diğer ucunda uzun radyo dalgalarının yer aldığı bir bant oluştururlar. Işık dalgaları, bu bandın üzerinde ortanın sağında kalan dar bir bölgede yer KÂİNATIN TİTREŞİMLERİ almaktadırlar. Dalga boyu, birbirini takip eden iki dalga tepesi arasındaki mesafedir ve uzunluğu 1 metrenin milyonda biri olan mikronla ya da 1 metrenin milyarda biri olan nanometre ile ölçülür. Dalga hareketini tanımlamak için kullanılan diğer bir kavram da hareketin frekansıdır. Frekansı, genel anlamda, herhangi bir olayın birim zaman süresi içindeki  tekrarının sayısı olarak  tarif edebiliriz. Dalga hareketleri söz konusu olduğunda ; frekans, 1 saniyelik zaman dilimi içerisine sığan dalga boyu sayısıdır ve birimi Hertz (Hz.)’dir. Örneğin orta boyda radyo dalgalarının frekansı 1.000.000 Hertz’dir demek, 1 saniyelik yayın süresi içine, her birinin boyu yaklaşık 3 futbol sahası uzunluğunda, 1.000.000 dalga sığıyor demektir ki bu ilk bakışta inanılmaz bir rakam gibi görülse de, radyo dalgalarının hızlarının saniyede 300.000 kilometre, bir futbol sahasının uzunluğunun ise 100 metre civarında olduğunu da unutmamak gerekir.
 

Şimdi biraz konunun tarihine eğilelim : “ Başlangıçta sadece ışık vardı “. İnsanlık diğer elektromanyetik dalga türlerinin varlığını ise, son bir,  iki yüzyıl içinde bilim ve teknoloji alanında vaki gelişmeler sonucu öğrenmiştir. Işık kavramı, düşünürleri binlerce yıldan beri meşgul eden başlıca konular arasında yer almıştır. Bu alanda yazıya dökülmüş ilk çalışmalar M.Ö. 325 ile 270 yılları arasında yaşamış olan İskenderiyeli Eukleides (Öklides ) tarafından yapılmıştır. Bizim daha ziyade geometriye yaptığı önemli katkılarıyla tanıdığımız Eukleides, Optica (Optika) isimli kitabında, ışığın düz hatlar şeklinde yayıldığını yazmış, bu meyanda yansıma olayını da incelemiştir. Burada ilginç ve oldukça da garip olan husus, Eukleides’in, görme olayının gözden çıkıp görülen cisme giden ışınlar sayesinde gerçekleştiğini iddia etmiş olmasıdır ki kendisinden sonra gelen bazı Yunanlı düşünürler de nedense bu fikri benimsemişlerdir. Halbuki biz cisimleri, bunlardan yansıyan veya elektrik ampullerinde olduğu gibi bizzat cisim tarafından üretilen ışık ışınları vasıtasıyla görürüz.
 

Eukleides’i takiben, birinci yüzyılda yaşamış olan İskenderiyeli Heron,  Catoprica (Katoprika) isimli kitabında ışık ışınlarının yansıma kanunlarından bahsetmiştir.

İlkçağ sona ermeden ışığın kırılması üzerine çalışmalar yapan bir diğer düşünür de M.S. 85 ile 165 yılları arasında  yaşamış olan yine İskenderiyeli  Ptolemaios (Ptolemayos)’dur. Ptolemaios’a batılılar Ptolemy, islam alimleri Batlamyus derler, fikirleriyle özelikle astronomi ve coğrafya alanında Avrupa ortaçağ düşünce hayatında büyük etkileri olmuştur.
 

965 ile 1040 yılları arasında yaşamış olan İbn el - Heysem, Avrupalılar’ın deyişiyle Alhazen ise,  matematik ve hekimlik alanındaki çalışmalarının yanında optik alanında yaptığı çalışmalarla da  ortaçağ Avrupası’nın düşünce hayatında önemli etkiler yaratmış olan  islam alimlerinden biridir.

İbn el-Heysem, ışıkla ilgili araştırmalarında küresel ve parabolik aynalarla mercekler kullanmış, bu meyanda ışığın atmosferde kırılması olayını da incelemiştir.
 

Kronolojik sırası geldiğinden burada biraz durup gözlüğün tarihinden de kısaca bahsedelim :  Avrupa’da  merceklerin görmeğe yardım amacıyla kullanılabileceği görüşü ilk olarak 1268 yılında, İngiliz düşünürü  Roger Bacon (Racır Biykın) tarafından gündeme getirilmiştir. İlk gözlükler buradan yola çıkılarak 1286 ile 1289 yılları arasında  İtalya’nın Pisa kentinde Salvino D’Armate ya da Alessandro Spina tarafından imal edilmiştir. Ancak, cam yerine doğal silisyum kristali quartz  kullanılarak yapılan ve tek mercekten ibaret olan bu gözlüklerin  ilk olarak bu kişilerden hangisinin elinden çıktığı sarahatle bilinmemektedir. Daha sonraları gözlükler camdan ve  çift mercekli olarak  imal edilmeye başlanmış, bu arada çerçeveleri de geliştirilmiş ve kullanım kolaylığı sağlamak üzere,  o zamana kadar el ile tutulan ya da buruna sıkıştırılarak kullanılan gözlüklere saplar eklenmiştir. Rönesansı ve hızlı basan matbaaların faaliyete geçmelerini  takiben giderek uygarlaşan Avrupalı, okuma alışkanlığı kazanmaya başlayınca, icadından yaklaşık 340 yıl sonra, 1629 yılından itibaren İngiltere’de gözlük sanayii ortaya çıkmış ve bu suretle gözlük kullanımı yaygınlaşmıştır. Mercekleri, uzaktaki cisimleri görmek üzere ilk defa bir boru içine yerleştirip bir anlamda teleskopu icat eden  Hollandalı Hans Lippershey (Liperşey)’dir.  Lippershey’in 1608 yılında yaptığı bu aletin, cisimleri 30 defa büyüten bir benzerini 1609 yılında imal eden Galileo, bununla  Ay’ın üzerindeki dağları ve kraterleri, Güneş’in lekelerini, Jupiter gezegeninin halen kendi adıyla anılan 4 büyük uydusu ile Satürn’ün halkalarını keşfederek bilim dünyasına yeni ufuklar açmıştır.

Burada da biraz duralım : Klasik anlamda bir teleskop yapmanın iki yolu vardır.
 

Prensip olarak her iki halde de, herhangi bir gök cisminin, bize kadar ulaşan ışık ışınlarını alet kullanarak bir noktada toplayıp yoğunlaştırmak suretiyle oluşturulan görüntüsüne, oküler denilen özel bir büyüteçle bakarsınız. Işık ışınlarını odak dediğimiz bu noktada toplamak için ; ya gelen ışınları bir borunun ön tarafına yerleştirdiğiniz uygun bir mercekten geçirirsiniz ki bu takdirde ışığın kırılma özelliğini kullanmış olursunuz, ya da bu görüntü oluşturma işini, borunun arkasına yerleştirdiğiniz bir devaynası (çukurayna) vasıtasıyla sağlarsınız ki, bu takdirde de ışığın yansıma özelliğini kullanmış olursunuz.  Bu konuda daha iyi bir fikir verebilmek için yazıya iki ayrı tür teleskopun prensip şemaları da eklenmiştir.
 

Bilindiği gibi ışığın kırılması; ışık ışınlarının (hava gibi) bir ortamdan (cam, ya da su gibi) diğer bir ortama geçerlerken yollarından sapmaları olayına verilen isimdir. Kırılma olayı sırasında farklı dalga boylarındaki ışınlar farklı açılarla kırılırlar. Bundan dolayı Galileo’nun teleskopundaki mercekler dahil olmak üzere o yıllarda yapılan merceklerin odaklarında oluşan görüntülerde netlik sağlanamıyordu. Bir başka ifadeyle mercekten farklı açılarla kırılarak geçen ışık ışınları tam olarak tek bir noktada kesişmiyorlardı ve bu durumda aletin odak noktasında net olmayan, tayflı bir görüntü meydana geliyordu. Bütün çabalarına rağmen bu optik kusuru telafi edemeyen Sir İsaac Newton da, yansıma hadisesinde  böyle bir mahzur olmadığından, 1668 yılında küçük bir devaynası kullanarak günümüzde de kendi adıyla anılan yansıtmalı teleskopu icat etmiştir. Merceklerdeki bu kusur ise, daha sonraları birden fazla merceğin bir arada  kullanılması suretiyle  giderilmiştir ki bunlara akromatik mercekler denilmektedir.

Minik mercekleri de gözle görülemeyen çok küçük cisimlere bakmak için kullanan ve bu suretle mikrop dediğimiz küçük yaratıkların varlığını keşfeden, 1729 ile 1799 yılları arasında yaşamış olan Hollandalı Antoni Van Leeuwenhoeck’tür ki geçmiş yazılarımızdan birinde bundan da bir miktar bahsetmiştik.

Aynalar, merceklere nazaran çok daha büyük ebatlarda imal edilebildikleri için yansımalı teleskoplar, daha fazla ışık toplama kabiliyetine, dolayısıyla çok daha fazla büyütme gücüne sahiptirler. Halen kullanılmakta olan Dünya’nın en büyük iki teleskopu, Havai’deki Mauna Kea dağının 4200 metrelik zirvesinde yan yana bulunmaktadırlar.  Bu aletlere Keck teleskopları adı verilmiştir. Her birinin ayna açıklığı 10’ar metredir ve her biri 36’şar parça, altıgen formlu küçük  aynanın bir araya gelmesiyle oluşturulmuşlardır. Gök cisimlerinden gelip, bilgi sayarların kontrolü altında çok hassas bir şekilde hareket ettirilerek pozisyonları ayarlanabilen 1.8 metre çaplı ve eğri yüzeyli bu küçük aynalardan yansıyan ışık ışınlarının tümü birden  tek bir odak noktasında toplanmakta ve bu suretle 36’sı birden 10 metre açıklığında, hiperbolik yüzeyli tek bir ayna görevi yapmaktadırlar. Her iki dev aynanın aynı gök cismine kilitlenmesi halinde de, veriler, ışığın  interferens ( girişim ) özelliğine dayalı tekniklerle süperpoze edilerek objelerin görüntülerini  büyütmede 20 metre açıklığında tek aynalı bir teleskop randımanı sağlanmaktadır.
 

Daha büyük açıklıklı ayna yapılması yolunda epeyi zamandan beri ortalarda dolaşan bir fikir son günlerde tekrar gündeme getirilmiş bulunmaktadır: Buna göre, örneğin 30 metre çapında tava şeklinde, derince bir kap yapalım, içine cıva dolduralım ve bu kabı,  uzantısı arzın merkezinden geçen, tabanına dik bir eksen etrafında, hesapla tespit edeceğimiz sabit bir hızla döndürelim. Meydana gelen merkez kaç kuvvetlerin etkisiyle cıva kabın ortasından  kenarlarına doğru meyil yaparak yükselir ve dönüş hareketi süresince,  30 metre açıklığında eğri bir yüzey oluşur ki biz bu parlak yüzeyi çukurayna gibi kullanabiliriz. Ancak, burada ciddi bir mahzur vardır; bu cıvadan aynayı akıcılığının doğası gereği  istediğimiz bir gök cismine yönlendiremeyiz. Böylece oluşturulacak  bu düşey eksenli teleskop ile sadece,  Dünya’nın hareketine bağlı olarak geceleri kendiliğinden aynanın görüş alanına giren başüstümüzdeki gök cisimlerine bakabiliriz. Bugünlerde bazı bilim adamları tarafından da, böyle bir teleskobu uydumuz Ay’ın yüzeyinde çalıştırma fikri ortaya atılmış bulunmaktadır.
 

Konumuza dönelim ve yerimiz giderek azaldığından biraz hızlanalım : Bilindiği gibi 1666 yılında Newton, güneş ışığını bir cam prizmadan geçirerek beyaz ışığın aslında yedi ayrı renkten oluştuğunu göstermişti. İngiltere’de yaşamış olan Alman asıllı bilim adamı  William Herschel,

1800 yılında,  böyle bir prizma vasıtasıyla oluşturulan tayftaki kırmızı rengin ötesine bir cıvalı termometre tuttuğunda cıvanın yükseldiğini gördü ki bu olay, kırmızı ışığın ötesinde göze görünmeyen ve ısı yayan ışınımların mevcut olduğu anlamına gelmekteydi. Varlığı bu şekilde keşfedilen bu yeni radyasyon türü, “ kızılötesi “, “ enfraruj “ veya “ infrared “ ( IR ) ışınım olarak adlandırıldı. Bugün bilinmektedir ki Güneş’ten yayılan radyasyonun % 60’ı kızılötesi bölgesindedir.
 

Bu keşfi takiben dikkatler bu sefer tayfın öteki ucuna çevrildi. Üzerine mavi ya da mor ışık düşürülen gümüş nitrat, siyahlaşarak gümüşe ayrışır. Alman bilim adamı Ritter, gümüş nitratı tayftaki mor çizginin ötesine koyduğunda bu ayrışmanın hızlandığını gösterdi. Bu deney tayfın mor ötesinde de göze görünmeyen ışınımlar olduğunu ispat etmekteydi. Bu ışınlara da“ morötesi “, “ ultraviyole “ (UV) ışınları adı verildi.
 

Mor ışığın dalga boyu, tayfın diğer ucundaki kırmızı ışığın dalga boyundan daha küçük, dolayısıyla frekansı kırmızı ışığın frekansından daha büyüktür.

Bilindiği gibi ışık ışınları enerji taşırlar ve taşınan enerji ile frekans arasında şöyle bir bağlantı vardır : [ E (enerji) =  h x v]  Burada,  v (nü) dalganın frekansı, h ise fizikte Planck sabiti olarak adlandırılan bir büyüklüktür. Bu formülden kolaylıkla anlaşılacağı gibi görünür ışık bandında en küçük frekansa sahip olan kırmızı ışık bundan ötürü en düşük enerji değerine de sahiptir. İşte bu nedenle karanlık odalarda fotoğraf banyo edilirken, çalışma kolaylığı sağlamak için kırmızı ışıkta çalışılır, zira zayıf enerjili kırmızı ışık fotoğraf kağıdını etkilemez. Yüksek frekanslı, dolayısıyla yüksek enerjili mor ötesi ışınlar da bu özellikleriyle, yazın güneşte fazla kalındığında hücrelerimizi etkileyerek  sağlığımız için ciddi tehlike yaratırlar.
 

Işık bandında bütün bunlar olup biterken,1860 yılında İskoçyalı fizikçi James Clerk Maxwell, çağdaşı İngiliz fizikçi  Michael Faraday’ın çalışmalarından da yararlanarak o zaman kadar varlığı bilinen ya da bilinmeyen bütün radyasyon çeşitlerini kapsayacak şekilde, ışığın elektromanyetik teorisi adı altında yepyeni bir teori ortaya attı.  Bu teoriye göre, gözle görülen ya da görülmeyen ışık, elektromanyetik alan kaynaklı fiziksel bir olaydır.

Kırmızı ve mor ötesi radyasyonun varlığının keşfinden ve radyasyonun elektromanyetik teorisinin ilanından sonra, 1887 yılında Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz bir indüksiyon bobini kullanarak yeni bir radyasyon türünün varlığını keşfetti. Bu yeni radyasyonun dalga boyu, kızılötesi ışınların dalga boylarından daha büyüktü, bunlara ilk zamanlarda Hertz, daha sonraları  radyo  dalgaları  adı verildi. Radyo dalgaları; kısa, orta ve uzun radyo dalgaları olarak tasnif edildiler ki günlük hayatta adını sıkça duyduğumuz mikrodalgalar da kısa dalga radyo bandında yer alırlar.
 

Burada da yine biraz duralım. Böyle işlere meraklı iseniz eğer, bitpazarından eski model bir daktilo şaryosu bulun, bunun lastik rulosunu alın, bu ruloyu elektrik malzemesi satan bir mağazadan temin edebileceğiniz ince  bobin telleriyle sararak çok sarımlı bir elektrik bobini oluşturun ve telin her iki ucunu, aralarında bir santim kadar mesafe kalacak şekilde, karşılıklı getirip bir yere tutturun. Sonra bu rulonun içine sığacak ebatta ve rulo ile aynı uzunlukta yalıtkan maddeden yapılmış silindir şeklinde bir çubuk alın, bu çubuğu da kalın bobin telleriyle, az sarımlı  bir bobin oluşturacak şekilde sarın ve bunu  rulonun içine yerleştirin, sonra da bu ikinci bobinin dışarıda bıraktığınız iki ucu arasına eski model bir kapı zilini (ihtiyacınız olmadığından sesini kısarak) bağlayın ve çalıştırın. Kaliteli bir iş yapmışsanız eğer, zili çalıştırdığınız sürece  dıştaki bobinin açıkta bıraktığınız iki ucu arasından kıvılcım atladığını göreceksiniz ve şayet yakınınızda bir radyo alıcısı varsa bu ilkel cihazın ürettiği radyo parazitlerini de işiteceksiniz. Aralarından kıvılcım atlayan iki ucu elinizle tuttuğunuzda da sizi hafifçe cereyan çarpacaktır. İşte radyo dalgaları üreten basit bir indüksiyon bobini böyle yapılabilir ki bu iş bilfiil tecrübeyle sabittir.
 

Yine konumuza dönelim : Radyo dalgalarının varlığı da bu şekilde tespit edildikten hemen sonra Alman fizikçi Wilhem Konrad Roentgen (Röntgen) 1895 yılında, bir tesadüf sonucu, mahiyeti belirsiz yeni bir radyasyon türü keşfetti ve yüksek enerjili bu yeni ışınıma  (X) ya da Röntgen ışınları adı verildi. Bu keşfi takiben, yirminci yüzyılın başlarında radyoaktif maddelerle yapılan laboratuvar çalışmaları sırasında bu tür maddelerin yaydığı gamma ışınlarının varlığı da anlaşıldı. Gamma ışınları, (X) ışınlarından sonra elektromanyetik bandın en ucunda yer almaktaydı ve dalga boyları olağan üstü küçük, dolayısıyla frekansları olağan üstü büyük olduğundan son derecede yoğun enerji taşımaktaydılar, öyle ki bu ışınlar 30 santim kalınlığında demir blokları dahi geçebilmekteydiler. Bilindiği gibi nükleer bombaları bu kadar ölümcül kılan da, patlamaları sırasında açığa çıkan bu tür ışınlardır. Gamma ışınlarının keşfiyle bir ucunda uzun radyo dalgaları, diğer ucunda gamma ışınımları yer alan elektromanyetik radyasyon bandının ( Şekil 1’deki ) resmi tamamlanmış oldu.