YİRMİNCİ YÜZYILDA BİLİM

                                       

   On dokuzuncu yüzyıl boyunca hızla gelişen bilim, yirminci yüzyılda daha da çabuk ilerledi. Bilimsel keşifler sayıca arttığı gibi, daha önce hiç görülmemiş sayıdaki bilim adamı, daha etkin ve daha gelişmiş bir donanım kullanarak çok kez şaşırtıcı sonuçlara ulaştı; bunlar, birkaç nesil öncesinin hayal gücü en kuvvetli aydınlarını bile hayrete düşürecek nitelikteydi. Bu kadar çok bilimsel araştırma doğal olarak çok miktarda yeni ve ayrıntılı delilleri de beraberinde getirdi ve fiziksel evren hakkında bazı karmaşık ve özel kavramlar doğdu. Ancak, hala yirminci yüzyılda yaşadığımızdan bu yüzyılda gelişen bilimi tarihsel açıdan değerlendirmek için vakit henüz çok erkendir. Bilimin gelişmesi hala devam etmektedir ve yapılan araştırmaların büyük bir kısmı, geride durup onları tarihsel perspektif açısından görmemize izin vermeyecek kadar yenidir. Böyle olmakla birlikte, yirminci yüzyıl biliminin bazı konularını seçmek ve gelişim çizgisini vermek mümkündür.

     Yirminci yüzyıl bilimi, birçok yeni sahada araştırma yapmayı kolaylaştıran yirminci yüzyıl teknolojisindeki dikkat çekici gelişmeler tarafından da değişime uğratılmıştır her ne kadar burada, bu sürece dâhil olan bütün farklı teknolojileri ve bunların neticesi olarak ortaya çıkan yeni bilim dallarının hepsini ele almak mümkün değilse de, 1960’lı yıllardan beri her çeşit bilginin toplanmasında ve işlenmesinde devrim yapmış olan elektronik biliminden ve bilgisayar teknolojisinden bahsetmek gerekir.

        YİRMİNCİ YÜZYILDA BİYOLOJİ

 Darvinizmin doğurduğu sonuçlar

        Darwin’in evrim teorisi, biyolojiyi derinden etkilemiştir. Hayvanların ve bitkilerin gelişmesi konusuna duyulan ilgiyi o kadar arttırmıştır ki, on dokuzuncu yüzyılın ikinci yarısında yapılan biyoloji araştırmalarının en büyük kısmı bu konu üzerinde olmuştur. Diğer taraftan teorinin bütünü, bilimsel yöntemin klasik bir örneğini, bilimde tüme varımın ideal modelini sunmuş gibi görünmekteydi. Zira Darwin, biyoloji ile ilgili çok büyük miktarda ayrıntılı bilgi toplamış ve bunları kendi kurduğu evrim teorisinde kullanmıştı.

        1860’lardan 1880’lere kadar, gerek türler arası gerekse türiçi üyeler arasındaki evrimsel ilişkileri araştırmak gayesiyle morfolojide (canlı varlıkların şekillerini inceleyen bilim dalı) büyük gayretler sarf edilmişti. Morfologlar, iki ya da daha çok organizma gruplarına ortak atalar bulmaya, ortak şekillerin gerisinde temel bir birim keşfetmeye ve belli bir hayvanın gelişme tarihi gösterecek soy ağaçlarını çizecek çalışmıştı. Liderleri, darwinin savunucusu Ernst HÆKEL idi.

         Yirmici yüzyılda deneysel embriyolojinin gelişmesi için ortam hazırlandı ve bitki türleri melezleme konusunda deneyler başlatıldı. Bu deneyler özellikle Hugo de VRİES tarafından yapıldı. De Vries, 1890’larda Hilversum yakınında, şöhret olmasını sağlayacak bir bitki ile karşılaştı: bu bitki, akşam nergisiydi (oenthera lamarckiana). De vries bu bitkinin oldukça farklı iki ırkının aynı çayırda yan yana büyüdüğünü fark etti. Kendi kendilerini döllendiklerinde kendilerine benzer döl verdiklerini, fakat çapraz döllenmede, üç farklı tipin ortaya çıktığını gördü; her tip, yeni türler oluşturacak kadar farklı yaprak şekli ve başka özellikler göstermekteydi.

           Mutasyon teorisi, evolüsyona, yeni ve deneye daha fazla dayalı bir yaklaşım getirdi; benzer şekilde, deneyi esas alan yaklaşım da embriyolojiye yeni bir bakış getirdi. Morfologların yaklaşımı ve biyogenetik yasası karşısında gittikçe artan memnuniyetsizlik 1888’de Wilhelm ROUX ile doruğa ulaştı. 1850’de Almanya’nın doğusundaki jena şehrinde doğan Roux, 1888’de, kurbağa embriyoları üzerinde yaptığı deneylerin sonuçlarını yayınladı. Bu çalışmasında, yumurtadan embriyoya ve sonra kurbağaya geçiş mekanizmasını analiz etmekteydi. Roux, yeni bir gelişim teorisi(mozaik teorisi) teklif etti ve bu teoriye göre, yumurta içindeki hücre bölünmeleri sırasında, hücre içinde bulunan kalıtımsal tanecikler eşit olarak dağılmıyordu. Bu sebeple, her bölünmede ortaya çıkan iki yeni hücre, farklı kalıtımsal özelliklere sahip olacaktı. Yeni bölünmeler bu özellikleri daha da sınırlayacak ve sonunda meydana gelen hücrenin, belirli ve tek bir doku tipi ile ilgili sadece tek bir kalıtım özelliği bulunacaktı. Bu, deney ile doğrulanabilir bir teoriydi ve Roux da böyle yaptı.

   Mendelizim

          Yeni yüzyılın başında, ileride biyoloji bilimini etkileyecek bir başka faktör belirdi: bu da, Mendel’in çalışmalarının yeni keşfiydi. Gregor MENDEL (1822-1884), bugün Çek Cumhuriyeti’inde bulunan Brno’da1850 ile 1860 yılları arasında bitki türlerini melezleme konusunda bir dizi deney yapmış olan Bohemya’lı bir papazdı. Elde ettiği sonuçlar oldukça dikkat çekiciydi. Uzun boylu bir bezelye fidesinin başka uzuzn boylu bir bezelye fidesiyle çaprazlanması uzun boylu fide, kısa boylu fide ile kısa boylu fidenin çaprazlanması kısa boylu fide vermekte; fakat uzun ile kısa boylu fidenin çaprazlanması bir dizi beklenmedik sonuçlara götürmekteydi. İlk çaprazlamadan çıkan ürünlerinin hepsi uzun boyluydu, fakat bunlar aralarında çaprazlandığında ikinci kuşakta, uzun boyluların kısa boylulara oranı 3/1 gibi olmaktaydı. Kısa boylu soy diğer kısa boylu bitkilerle çaprazlandığında, kısa boylu bezelyeler elde edilmekteydi. Böylece “kısa boyluluk” karakteri her ne kadar ilk kuşakta “uzun boyluluk”  karakteri tarafından maskelenmiş ise de, bir sonraki kuşakta değişmemiş olarak yeniden ortaya çıkmaktaydı. Bu neticeleri açıklamak için Mendel, her kuşağın, miras aldığı her karakter için, iki faktör içerdiğini teklif etti: Bunlardan biri anadan biri babadan gelmekteydi.

       Mendel neticelerni, ayrıntılı bir matematiksel analiz ile Brono Doğa Bilimleri Cemiyeti’nin dergisinde yayınladı ve bunlar arada, otuz beş yıldan fazla bir müddet unutulmuş olarak kaldılar. Mendel, muhakkak ki darwin’e makalesinden bir nüsha göndermişti, ancak Darwin onu muhtemelen hiç okumamıştı. Mendel’in makalesi, 1900’da hem de Vries hem de bitki hibdridlemesiyle ilgilenen iki başka biyolog tarafından birbirinden habersiz olarak yeniden keşfedildiyse de, yine başarı kazanamadı

       Morgan, Columbia Üniversitesi’ndeki araştırmalarının neticesinde Mendelizmi eleştirmeyi birakıp savunmayı başladı. !908 yılında, de Vries’in bitkilerde gözlediği bir cins mutasyonun hayvanlarda meydana gelip gelmediğini öğrenmek için bir sirke sineği türünü üretti. Sirke sineği seçmesinin sebebi, her on veya on dört günde yeni bir soyun üremekte olmasıydı; böylece, genetik değişmeleri kısa zaman süresi içerisinde incelemek mümkün olmaktaydı. Morgan, Drosophila ile yaptığı deneylerde, türler seviyesinde şaşırtıcı mutasyonlarla karşılaşmadı.

      Morgan bu sebepten Mendelizmi benimsedi ve gözlerle ilgili faktörün cinsiyeti belirleyen faktörle bağlantılı olduğunu varsaydı. Kalıtımın cinsiyetle bağlantılı olduğu varsayımı, kalıtımı açıklamak için Mendelizm ile Kromozom Teorisi arasında bağ kurulmasına zemin hazırladı.

         Morgan’ın iyi bir araştırma gurubu vardı Alfred STURTEVANT , çiftleştirme neticelerinin matematiksel analizinde ve kromozomlar üzerindeki genetik faktörlerin yerlerinin işaretlenmesinde uzmandı. Grup, birlik içinde çalışmaktaydı. Tek bir genin izole edilmesiyle 1960’larda doruğa ulaşan sonraki araştırmalar, Columbia gurubunun ileri görüşlülüğü yanında, genlerin fiziksel birer gerçek olduğunu da ıspatladı

           GENEL FİZYOLOJİ     

 

     Hayatla ilgili bütün olayların temel kimya ve fizik yasalarına indirgene bileceğine olan inanç, yirminci yüzyılın başında daha da kuvvetlendi. Prusya’da 1859 yılında doğan ve bir Amerikalı ile evlendikten sonra 1891’de ABD’ye giden Jacques LOEB, bu mekanikçi ekolün ledrlerinden biriydi. Bu ekol, 1880’lerde Roux tarafında ortaya atılan ve Entwicklungsmechanik (gelişme mekaniği) olarak bilinen alman hareketinden doğmuştu. Loeb, “mekanikçi hayat kavramı hakkındaki görüşlerini 1911 yılında uluslararası bir kongre açıkladı ve fikirleri 1920’li yıllar boyunca yaygın kabul gördü.

       Rus Ivan PAVLOV ile İngiliz Charles SHERRINGTON, bu konuda bazı önemli çalışmalar yaptılar. Sechenov, Helmholz ve Bernard ile çalışmış bütün davranışların sinirlere verilen ve sinirlerden çıkan uyarılar arasındaki dengeden kaynaklandığı inancına varmıştı.

            BİYOKİMYA

     Birinci Dünya savaşı bir felaket oldu. Onu takip eden olaylar on dokuzuncu yüzyılın sonundan itibaren ve yirminci yüzyılın ilk yıllarında, politikada ve ekonomide yavaş yavaş ortaya çıkan değişimlere daha bariz olarak dikkat çekti. Bu değişimlerden biri, eski sosyal düzenin yıkılarak daha eşitlikçi görüşün doğması, yani o güne kadar birbirinden ayrı olan değişik toplum tabakalarının yavaş yavaş kaynaşmasıydı bu süreç bilim çevrelerinde zaten işlemekteydi ve biyolojide, daha önce birbirinden ayrı olan bilim dallarının gittikçe daha çok birbirlerine yaklaşmasıyla kendine gösterdi. Biyokimya, esas itibariyle, solunum veya proteinlerin metobolizması gibi yaşamsal süreçlerdeki kimyasal reaksiyonları inceleyen bir bilim dalıdır.

         Cambridge Üniversitesi’nin 1914’de ilk biyokimya profesörü olarak bu üniversiteye atanan HOPKİNS, hayvan metobolizmasında bir çok önemli madde keşfettiği gibi, amino-asitler olarak bilinen bazı temel protein parçalarının vücut tarafından üretilemediğini ve bunların dışarıdan besinlerle alınması gerektiğini buldu. Bu “yardımcı maddeler”, bugün bizim “vitamin” dediğimiz maddelerdi.

      Çok önemli sonuçlar vermiş olan bir başka biyokimya araştırması ise, yağ ve karbonhidrat moleküllerinin organizmaya enerji vermek için canlı hücreler tarafından nasıl parçalandığı ve bu parçalanmanın atık ürünlere -karbondioksit, su, vs. – ile ilgiliydi.

         Biyokimya araştırmalarının bu iki yönü, kolaylıkla iki döneme ayrılabilir. Birincisi, enzimlerin yapısının ve solunum olayında oynadıkları rolün incelendiği dönem; ikincisi ise proteinlerin yapısının açığa çıkarıldığı ve şeker gibi enerji veren moleküllerin parçalanma mekanizmasının ortaya koyduğu dönemdir.

         Yirminci yüzyılın başında, proteinlerin asitler veya belirli enzimler tarafından parçalanması neticesinde bazı aminoasitlerin kimyasal olarak oluştuğu artık bilinmekteydi; ancak aminoasitler ile proteinler arasındaki ilişki açık değildi. O zamanlar, proteinlerin yapısı hakkında iki teori vardı. Alman kimyager Wilhelm OSTWALD tarafından kuvvetle desteklenmekte olan birinci teoriye göre, proteinler, moleküllerden oluşan küçük grupların meydana getirdiği geniş topluluklardı ve belirli bir kimyasal bileşimleri yoktu. KEKULE’nin öğrencisi olan bir diğer alman kimyager Emil FİSCHER ise, proteinlerin de diğer maddeler gibi moleküllerden ibaret olduğunu ve belirli sayıda spesifik atomlardan meydana geldiğini ileri sürmekteydi. Kimya araştırmalarına yeni standartlar getiren Fischer’in çalışmaları, aminoasitlerin protein moleküllerinin yapı taşlarını teşkil ettiklerini ortaya koydu. Bunun üzerine Fischer, proteinlerin büyük moleküller olduğuna karar vermekle birlikte molekül ağırlıklarını 5000 ile sınırladı: hidrojenin atom ağırlığı 1,008; karbonunki 12,01; ve oksijeninki 16,00 alındığında, daha da büyük moleküller elde ediliyordu.

          Bu gelişmelerin neticesinde, 1940’lı yılların ortalarında, Cambridge’de bir grup İngiliz biyokimyacı Frederick SANGER’in liderliğinde insulin proteinindeki aminoasitlerin düzenini inceledi ve bu incelemeler, proteinlerin aslında peptit bağları ile bağlanmış aminoasit moleküllerinin uzun zincirler olduğunu kesin olarak göstermiş. Tabiî ki  bu çok önemli bir neticeydi ve 1930’lu yılların ortasında Linus SAOLİNG ve meslektaşı Robert COREY tarafından Kalifornia Teknoloji Enstitüsünde yapılan araştırma ile uygunluk içindeydi. Bu bilim adamları, uzun zincirli protein moleküllerinin birbiri üzerine helis (helix) şeklinde sarılmış olduğunu keşfetmişlerdi.

         Proteinlerin yapısı incelenirken, farklı bir konuda yürütülen biyokimya araştırmaları da ürünlerini vermeye başlamıştı; bu, solunum yani protein moleküllerinin parçalanmasıyla ile ilgiliydi. Otto WARBURG’un Berlin’deki laboratuarında yürüttüğü çalışmalar, denizkestanesi, maya ve diğer hücrelerdeki solunum olayının demir içeren bir enzim tarafından gerçekleştirildiğini ima etmiş ancak bunun kimyasal olarak kesin ispatı 1920’li yılların sonuna doğru yapılmıştı. Demir içeren bu özel enzimin çok küçük miktarlarda bulunması, ispatı güçleştirmekteydi. -İngiliz biyokimyacı David KEİLİN’ inin 1925’de böcek kasları arasındaki maddelerin incelemek için kullandığı ve spektrofotometri adı verilen teknik – bu demirli enzimin solunum ile ilişkili olduğunu nihayet 1930’da belirledi.

      MOLEKÜLER BİYOLOJİ

         İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra biliminde araştırmaya  geri dönebilen ilk batı ülkeleri savaştan galip çıkan İngiltere, Fransa ve ABD oldu ve bunlar pahalı araştırma projelerini destekleyebilen yegane ülkelerdi. Ayrıca bu ülkeler ulusal bilim adamları topluluğunun 1930 yıllarında Nazi zulmünden kaçan göçmenlerle zenginleştiği ülkelerdi. S.S.C.B kazanan ülkeler arasında yer almış ve bilimsel araştırma sahasında büyük bir birikim elde etmiş olmasına rağmen. Savaşın sebep olduğu yıkım bu ülkede yeniden yapılanma gerektirmiş ve bu da saf bilim ile ilgili araştırmalara ister istemez sekte vurmuştu.

       Daha sonraları taktir görecek bir diğer erken keşif de Archibald GARROD’ın keşfiydi. Garrod 1909yılında Mendel’in genlerini metobolizmadaki bazı süreçleri engellediğini açıkladı bu keşif çok önemli bir keşifti.

        Maddi yapısı henüz tam olarak belirlenmemiş olmakla birlikte kalıtım hakkındaki genel tablo artık şekillenmeye başlamıştı 1038 yılında, atom fizikçisi olmakla birlikte daha sonra biyolojiye yönelmiş olan Max DELBRÜCK, bu konuda yeni bir adım attı. Biyoloji araştırmalarını yeni bir araştırma ”hayvanı” olarak bakterilere saldıran bir virüs olan “bakteriyofaj”ı teklif ettiğinde Kaliforniya teknoloji enstitüsünde çalışıyordu. Döl arası zaman bakterilerinkine yakın olduğu için kültürü kolaylıkla yapılan bir virüs, yalnızca iki tip molekülden meydana geldiği için araştırmacılara daha sonra büyük kolaylık sağladı. Kalıtımın maddesi üzerindeki ilk araştırmalar, ilgili proteinler üzerinde yoğunlaştı. Ancak daha sonra bakterilerin selim tiplerinin, ölü fakat virulent tiplerle birlikte bir canlı varlığa enjekte edilmesiyle bazı selim tiplerin de virulent hale geldiği anlaşılması üzerine araştırmalar yön değiştirdi. Bakterilerdeki bu değişikliğin sebebi, virulent bakteride değişikliğe sebep olan bir etkenin bulunmasıydı ve bu etken de özel nükleik asit olan DNA idi.

           DNA’nın bu yeni yapısı, diğer moleküllerin inşasını yönlendirmede DNA’nın nasıl etkili olabileceğini tahmin etmeyi sağladı.DNA’daki çift sarmaldan her biri RNA gibi diğer nükleik asitlerin sentezi için bir çerçeve olabilecekti. 1953 ile 1963 arasındaki araştırmalar bu soruyu cevapladı ve böylece genlerin protein sentezini nasıl kumanda ettiklerine dair tam bir biyokimyasal açıklama elde edildi.

                     ATOM FİZİĞİ VE KUANTUM TEORİSİ

         Seyreltilmiş gazların içinden elektriğin geçirilmesi, elementlerin dolayısıyla atomların yapısını daha iyi anlamak sürecinde yeni bir evrenin başlangıcı oldu. Bu teknik gazların alev almasını ve böylece spektroskop ile incelenmesini sağlamak için geliştirilmişti. Ancak fizikçiler ve kimyagerler, deney yaptıkça, meydana gelen deşarjın tüpteki havanın boşalma derecesine bağlı olduğunu fark ettiler. Özellikle, tüpün cam yüzeyi üzerinde meydana gelen ve tüpün ucundaki metal iğnelerin yani elektrotların birinden yayılan bir şeyden kaynaklanıyor gibi görünen bir ışıldama ilgilerini çekti. Söz konusu olan elektrot, negatif elektrot veya “katot” idi.

         Alman fizikçi Philipp LENARD, 1894 yılında, katot ışınlarının metal varak içinden geçebildiğini ve Crookes’un farzettiği gibi gaz molekülü olmadığını göstermişti. Diğer taraftan Thomson, ışınların hızını ölçerek bunların ışıktan 1600 kere daha yavaş olduğunu hesapladı ve bu ışınların parçacıklardan meydana geldiğini görüşünü benimsedi. Bir dizi deney sonunda, 1896 yılında, “basit atom ve moleküllerin boyutları ile kıyaslandığında bu parçacıkların daha küçük” olmaları gerektiğini söyledi. Thomson’un  tasarladığı deneyler, bu miktarları ayrı ayrı değil, iki miktarın oranını verebilmekteydi. Ancak, bütün gazlar için aynı neticeleri elde etmekteydi ve bu da, bir atomdan daha küçük bir şeyle karşı karşıya olduğunu neredeyse kesinleştirmekteydi. Bununla berber, 1898’de elektrik yükünü ölçmeyi başardı. Daha sonra yapılan çalışmalarla daha iyi sonuçlara ulaşıldı. Chicago Üniversitesi’nden Robert Milikan 1909 yılında çok kesin neticeler elde etti.

        1896 yılında, Thomson’un katot ışınları üzerinde çalıştığı dönemde, Fransız fizikçi Henri Becquerel, ağır elementlerden olan uranyumun da, “Röntgen’in X Işınları” gibi gazları iletken yapan ışınlar yayımlamakta olduğunu keşfetti. O zaman, uranyumun bu şekilde davranan tek element olup olmadığı, benzer şekilde davranan başka elementlerin de bulunup bulunmadığı sorusu ortaya çıktı. Fransız fizikçi Pierre Cruie ile evli olan Polonyalı kimyager Marie Cruie , 1898 yılında, bir uranyum cevheri olan peşblendde radyasyon keşfettiler. Uzun ve dikkatli bir analizden sonra Curie’ler, çok aktif iki elementten meydana gelen etken madeyi cevherden ayırdılar; bu elementlerden birine, Marie’nin anavatanın şerefine “Polonyum” ve diğerine ise “Radyum” ismini verdiler. Bu elementlerin ayrı ayrı elde edilmesi için bir dizi geliştirilmiş kimyasal reaksiyonun gerçekleştirilmesi gerekliydi ve bu reaksiyonlar, elementlerin radyoaktifliğini (“radioactive” Cruie’lerin koyduğu bir terimdi) azaltmadığından, bunun atomların kendine ait bazı özelliklerden kaynaklanmış olması gerektiği açıkça anlaşıldı.

        1898 yılında Kanada Üniversite’ne fizik profesörü olarak tayin edilen Rutherford, yaptığı çalışmalarla çok geçmeden, iki farklı ışının – bunları alfa ve beta ışınları olarak adlandırdı- yayıldığını keşfetti. Meslektaşı İngiliz fizikçi Frederick Soddy ile birlikte yaptığı araştırmalar sonucunda, bu iki bilim adamı, bunların aslında ışın olmayıp parçacık olduklarını fark etti; 1903 yılında, radyoaktif maddelerin atomlarının kendiliğimden bölündüğünü keşfetti. 1907 yılında Rutherford İngiltere’ye, Manchester Üniversitesi’ne geri döndü ve burada, bugün “Geiger” sayacının mucidi olarak tanınan genç Alman fizikçi Hans Geiger’in yardımıyla, hangi radyoaktif elementten gelirse gelsin, alfa parçacıklarının Helyum gazı atomları ile aynı tayfı verdiklerini ve aynı kütleye sahip olduklarını keşfetti.

         Mesele nihayet 1910’da William Bragg tarafından açığa kavuşturuldu. Bragg o sıralarda Leeds Üniversitesi’nde çalışmaktaydı ve ışınların seyreltik gazların atomlarına çarptığında bu atomların yüksek hıza sahip elektronlar yayımladığını ve bunların da diğer atomların elektronlarını kovduğunu buldu.

         Bohr’un atom modeli, 19. yüzyılın sonunda ve 20. yüzyılın başında yapılan diğer araştırmalar tarafından doğrulandı. Bu model Hidrojen elementinin tayf çizgilerinin, niçin 1885 yılında İsviçreli fizikçi ve öğretmen Johann Balmer  tarafından keşfedilen matematik diziye uyan belirli dalga boylarından oluşan bir dizi halinde göründüğünü açıladı, Alman fizikçilerinden Max Planck ve Albert Einstein’ın bazı çalışmaları ile de uygunluk içindeydi. Berlin’de fizik profesörü olan Planck, 1900’de, radyasyonun sürekli bir akım şeklinde değil fakat bağımsız enerji paketleri yahut “kuantum”lar şeklinde ortaya çıktığını ve böylece radyasyonun dalga boyu ne kadar kısa ise, kuantum sayısının yani toplam enerji miktarının o kadar büyük olacağını ileri sürmüştü.

       Kuantum teorisi veya enerjinin bağımsız enerji paketleri ile yayıldığını kabul eden teori, birkaç matematiksel fizikçi tarafından ayrıntılı olarak geliştirildi. Bunlar arasında; Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Paul Dirac, Werner Heisenberg vardı. Teorinin en önemli neticelerinden birisi, 1927 yılında Heisenberg’in tarafından teklif edilmiş olan belirsizlik ilkesini açıkça ortaya koymuş olmasıydı. 1901’de Almanya’da Würzburg’da doğan Heisenberg bir müddet Bohr’un yanında Kopenhag’da çalıştı. Heisenberg, enrjinin bağımsız kuantumlar ile hareket ettiğinin farzedilmesi halinde, zaman ve enerji gibi birbirlerine sürekli olarak etki eden bazı değişken çiftlerin tam kesinlikle belirlenemeyeceğini ispatladı. Değişkenlerden biri ne kadar çok kesin olarak belirlenirse, diğerinin alacağı değerler dizisi o kadar büyük olacaktı. Bu ilke, enerjinin kuantumlaştırılmasının bir sonucu olarak ortaya çıkmış ise de, fizikçilerin hepsi, çok küçük de olsa bu belirsizliği kabullenmeye hazır değildi. Einstein kuantum teorisini reddetti: ona göre, “Tanrı zar atmazdı”. Heisenberg’in ilkesi, çok sayıda felsefi tartışmaya da sebep oldu.

     Bohr’un atom teorisi ilk defa 1869 yılında Rus kimyager Dimitri Mendeleyef (Bazen Mendeleef olarak da okunur) tarafından tasarlanan kimyasal elementlerin Periyodik Cetvel’ine de teorik bir temel hazırlamış oldu. Bu cetvelde kimyasal elementler atom ağırlığına göre düzenlenmişti ve düşey sütunlarda benzer kimyasal özelliklere sahip atomlar bulunmaktaydı. Bohr atom modeli, birçok atomun niçin bu şekilde düzenlenmiş olması gerektiğini açıklamaktaydı: Kimyasal özellikler, yörüngelerde hareket eden elektron sayısına, bu sayı da çekirdeğin elektrik yüküne bağlıydı. Elektrik yükü de bizatihi çekirdeğin kütlesine dolayısıyla atom ağırlığına bağlıydı.

       Nötrinoların, mezonların ve hatta “tuhaflık” (çok yüksek hıza sahip atomaltı parçacıkları çarpışmasında gözlenen garip neticeleri açıklamak için tasarlanan ayırt edici nitelik) taşıyanlar gibi daha esrarlı parçacıkların keşfiyle, atom ve bileşenleri ile ilgili teori 1950’li yılların ortalarından itibaren yeni ve karmaşık bir sahaya girdi. Yeni nükleer parçacıklar çoğaldı. Bunun kaçınılmaz neticesi olarak nükleer fizikçiler daha temel birimler aradılar. Gerçekten de, üç yeni parçacık ( ve onlara eşlik eden karşıt parçacıklar) teklif edildi. Bu parçacıklara, James Joyce’un “Finnegan’s Wake” adlı eserinde ki bir bölümden ilham alarak “kuark” adı verildi.

      Atom ve kuantum teorilerinden doğan bir başka bilimsel gelişme, katı hal fiziğinin gelişmesiydi. Katıların davranışını, özelliklerini ve yapısını inceleyen bu yeni araştırma alanı, gerek manyetizma gerek malzemelerin elektrik iletkenliği konusunda yeni araştırmalara özelliklede yarı iletkenlerin keşfine ötürdü. Bu sonucu keşfin pratikte olduğu kadar teoride de çok derin etkileri oldu. Böylece, Jhon Barden, Walter Britain ve William Shockley, 1948 yılında Amerika Birleşik Devletleri’nde transistörü icat ettiler. Katı hal fiziği son zamanlarda, yapay zeka konusunda ki güncel gelişmelere zemin hazırlayan mikrobilgisayarların kalbindeki mikrominyatür devrelerin – her zaman her yerde görülen “çip”lerin  (yongaları) icadına götürdü. Bilimsel araştırmada olduğu kadar uygulamalı teknoloji ve tıp sahasında büyük pratik fayda sağlayan bir diğer netice ise “lazer” ve onun mikrodalga karşılığı olan “mazer”dir. Işık ve çok kısa dalga boyuna sahip radyo dalgaları, atom fiziğinden türetilen teknikler ile meydana getirilmiştir. Bu mikrodalgalar alışılmamış derecede yoğundur; çünkü, yayımlanan radyasyonun bütünü birbiriyle faz halinde olan ve böylece çok yüksek enerjiye sahip olan ince ışınlardan oluşur. Mikrodalgaların uygulamaları arasında, çok yüksek hassasiyete sahip ölçü aletlerinin yapılması ve geliştirilmesi bulunmaktadır. Böylece, fizik, yirminci yüzyıl boyunca, hem güçlü silahların yapımında hem de gündelik hayattaki yeni araç ve gereçlerde kullanılmıştır.     

                         YİRMİNCİ YÜZYILDA ASTRONOMİ

       Astronomi, yirminci yüzyıl boyunca büyük ilerlemeler kaydetti; her ne kadar uzay araçları son zamanlarda güneş sistemi araştırmalarına yeni bir bakış açısı getirdiyse de, özellikle yıldızlar astronomisinde çok önemli adımla atıldı. Bu arada kozmolojinin, yani evrenin kendisinin, başlangıcının ve muhtemel sonunun, gerçek anlamda bilimsel bir yaklaşımla incelenmesi nihayet mümkün oldu. Bu ilerlemelerin bazıları yeni alet ve teknikler sayesinde gerçekleşti.

       Yüzyılın ilk yarısında yıldızlar astronomisindeki ilerlemeler büyük ölçüde Danimarkalı astronom Ejnar HERTZSPRUNG, Amerikalı Henry Norris RUSSEL ve İngiliz Arthur EDDİNGTON’un çalışmaları ile bağlantılı idi. Bu astronomların araştırmaları HUGGİNS’in teorisine ve özellikle Cizvit Angelo SECCHİ ve Amerikalı Edwart PİCKERİNG’in spektroskopi çalışmalarına dayanmaktaydı. İki mesele vardı. Birincisi tayf çizgilerinin gerçekten de yer üzerindeki kimyasal elementleri temsil ettiğini doğrulamak; diğeri ve daha da önemlisi, renk ve parlaklık bakımından farklılık gösteren yıldızların büyük çeşitliliğine anlam verecek şekilde yıldızların tayf çizgilerini sınıflandırmaktı.

         Hertzsprung’un hedefi, yıldızların uzaklıklarını ölçmekti ve Henry DRAPER’in sınıflandırmasının kendisine yardımcı olabileceğini düşündü. Zira bu sınıflandırma –her ne kadar bazı istisnalar var ise de- mavi yıldızların kırmızı yıldızlardan özleri itibariyle daha parlak olduğunu göstermişti. Hertzsprung, yıldızların öz parlaklıklarını onların tayf sınıflarına göre işaretleyerek, tayfları bilindiği takdirde diğer yıldızların gerçek parlaklıklarını gösterecek bir diyagram elde edilebileceğini düşündü. Öz parlaklığı bulunca bunun, yıldızların gök yüzündeki görünün parlaklığı ile kıyaslayabilecek ve böylece yıldızların uzaklıklarını hesaplayabilecekti: zira, yıldız ne kadar uzakta ise, öz parlaklığı o kadar azdı. Russel’in gayesi yıldızların iç yapısını kavramaktı ve o da, sıcaklığa dayalı bir sınıflandırma olan Draper sınıflandırmasının kendisine yardımcı olabileceğini düşündü. Tayf analizi, mavi yıldızların en sıcak, kırmızı yıldızların en soğuk olduğunu göstermişti.

         Evrenin on binlerce yıldız adasından veya bizimkine benzeyen galaksiden ve bunların da yıldızlardan, tozdan ve gazdan meydana geldiğine dair kesin delilin elde edilmesi Edwin HUBBLE sayesinde oldu. Hubble 1. dünya savaşı sırasında ABD ordusunda görev yaptıktan sonra 1919 yılında, Mount Wilson Rasathanesi’ndeki ekibe katılması için Hale’in yaptığı teklifi kabul etti. Burada galaksilerden meydana gelen bir evrenin varlığını ispat etmekle kalmayıp çok önemli bir keşif daha yaptı. Hubble, uzak galaksilerin Mount Wilson’daki güçlü donanım ile alınmış tayflarını analiz ederek, bütün tayfların istisnasız olarak kırmızıya kaymış olduğunu gösterdi.

          Büyük teleskoplarla yapılan gözlemler, evreni incelemenin tek yolu değildi. Bu gerçeğin aşılması ve gökteki kaynaklardan yayılan ışınını belirlemek için yeni vasıtaların geliştirilmesi, astronomideki en önemli gelişmeler oldu. Bu yeni yöndeki ilk başarıların kaynağında AB Devletlerinde radyo dalgaları üzerinde çalışan mühendis Karl JANSKY’nin 1932 -33 yılında tesadüfen yaptığı bir keşif vardı. Jansky, radyo parazitlerini analiz ederken, bazı parazit kaynaklarının Samanyolu yönünde yer aldığını fark etti. Hertz’in 1888’de radyo dalgalarını keşfetmesinden sonra güneşten gelen radyo dalgalarını tespit etmek için teşebbüsler yapılmış, fakat bunların hepsi teknik sebepler yüzünden başarısız olmuştu. Dolayısıyla Jansky’nin yer ötesinde (extra-terrestrial) gelen radyo yayınlarını belirlemesi ilk başarıydı.

       Modern radyoastronomi teknikleri ikinci dünya savaşından sonra geliştirildi ve bu gelişme özellikle Avustralya ve İngiltere’de oldu. Bunun sebebi de, bu iki ülkenin gözlem astronomisi sahasında çalışan araştırıcılarının kullanacağı büyük optik teleskoplara sahip olmamasıydı. Yine de radyoastronominin ciddi bir mesele ile karşı karşıya kaldığı kısa sürede anlaşıldı; bu da ayrıntıları belirlemek için yeteri kadar güçlü bir radyoteleskobun temin edilmesiydi. Optik teleskoplar, cisimleri kolayca birbirinden ayırt edebilmekte ve derecenin birkaç binde birinden büyük olmayan ayrıntıları seçebilmekteyken, büyük bir radyo teleskobun ayırma gücü en az elli kere ve ya daha düşük olacaktı. Bunun sebebi de, radyo dalgalarının ışık dalgalarından on bin kere daha uzun olmasıydı. Durumu bir derece düzeltebilmek düşüncesiyle, özel gayeler için birkaç tane büyük radyo teleskop inşa edildi. İngiltere’de Jodrell Bank’ta 1956’da inşa edilen Bernard Lovell’in 76 metre çapındaki yönlendirilebilir çanağı ve 1963’de Puerto RİCO yakınındaki Arecibo’da inşa edilen  ve Cornell Üniversitesi tarafından işletilen 305 metrelik dev çanak bunlar arasındaydı.

        Radyoastronomi, uzayda daha önce gözlenemeyen gazların belirlenmesinden optik  teleskop kullanan astronomların daha önce bilmediği “kuazar” ve “puslar” gibi cisimlerin keşfine kadar birçok önemli başarı elde etti. Kuassarlar, İngiltere, Avustralya ve AB Devletlerindeki radyoastronomların ve optik astronomların ortak çabaları neticesinde 1963 yılında keşfedildi.

         Yirminci yüzyıl astronomisinin en göz alıcı ilerlemeleri, muhtemelen günümüz uzay araştırmalarının başarılarıdır. İnsanlar Ay’a ve gezegenlere yolculuk etmeyi hep hayal etmişlerdi ve 2. Dünya savaşında kullanılan roket teknolojisinin Amerikalılar ve Ruslar tarafından barışçı gayelerle kullanılması bu rüyayı gerçek yaptı. Gözlem astronomisinin bu yeni dönemi, Ekim 1957’de Rusların Yer çevresinde yörüngeye oturtulan küçük bir cisim olan  “sputnik”i fırlatmasıyla açıldı. Bunu üç ay içinde, Amerikalıların yapay uydusu izledi. Uzay teknolojisi hızla gelişti ve güneş sistemi hakkında, başka hiçbir yolla elde edilemeyecek olan çok miktarda ayrıntılı bilgi getirdi. 1959 yılında, tarihte ilk defa, Ay’ın, Yerden hiç bir zaman görünmeyen arka yüzü görüldü; 1969 yılında ise, insan Ay’a ayak bastı ayrıca Dünya’yı uzaydan görmek; bir gezegen olarak Yer’in özellikleri ve onun fiziksel çevresi hakkındaki bildiklerimize daha fazla bilgi eklemek bize uzak oldukları için incelenemeyen gezegenleri, daha önce hiç mümkün olmayan yollarla incelemek mümkün oldu.

        Yirminci yüzyıl astronomisi, evrenin, daha önceki yüzyıllarda tasarlanandan çok daha büyük, daha enerji dolu ve daha karmaşık olduğunu gösterdi. Ayrıca en eski zamanlardan beri insanların ilgisini çeken bir konuya, evrenin başlangıcı ve sonu konusuna, şimdiye kadar ulaşılamamış bir kesinlik getirdi. Bu kozmoloji konusunda, daha önceleri spekülasyonun ötesine geçilememişti. 1975’de, astronominin esasen güneş sistemi ile ilgilendiği yıllarda, alman filozofu Immanuel KANT, Güneş ve Gezegenlerin diske benzer nebulalardan yoğunlaşarak oluştuklarını ileri sürmüştü. Ancak bu fazla cazip bir fikir değildi. Bu fikir, Pierre LABLACE tarafından daha ayrıntılı olarak ele alındı.

        Bilimsel başarıların tarihinden öğrenilecek derslerden bir tanesi de, teorilerin sonsuza kadar yaşamadıklarıdır. Çok kere, her şey en iyi şekilde düzene girmiş gibi göründüğü zaman, yeni gözlemler ve yeni fikirler, onların yerine yeni kavramalar getirir. Ancak bu, bilim denen maceranın bir özelliğidir; fiziksel evren dediğimiz bilmecenin yavaş yavaş çözülmesi Alfred NOYES ‘in zarif olarak ifade ettiği ”Aydınlığa kavuşmak için verilen uzun mücadelenin”nin  bir parçasıdır ki, insanoğlu, kurduğu ilk medeniyetlerin ilk günlerinden beri bu mücadelenin içindedir.