Galileo’nun Pisa Kulesi Deneyi

Günümüze kadar ulaşan belki de en ünlü deneyi olan Galileo’nun Pisa Kulesi deneyi bir o kadar da tartışılan bir deneydir. Yapılıp yapılmadığı tam olarak kesin olmamakla birlikte deneyin “sonucu”, o zamanın fizik anlayışıyla tamamen çelişir görünüyordu.

1589 ve 1592 yılları arasında İtalyan bilimci Galileo’nun Pisa Kulesi’nde bir dizi deney yaptığı söylenir. Yapıldığı iddia edilen deney şu şekilde gerçekleşmiştir: Galileo eğik Pisa Kulesi’nden, ağırlıkları farklı 2 top bırakıyor. Amacı ise topların düşüş süresinin, kütlelerinden bağımsız olduğunu göstermekti.

Buna göre, Galileo yaptığı Pisa Kulesi deneyi ile birlikte, farklı ağırlıktaki cisimlerin aynı ivmelenme ile düştüğünü keşfetmiştir. Bu da onun cisimlerin hareketine ilişkin tahminlerini doğrularken, Aristotelesçi fiziğin öğretilerini çürütüyordu.

Çünkü Aristoteles, cisimlerin kütlelerine orantılı hızlarla ivmelenerek düştüğünü öne sürüyordu. Yani Aristoteles’e göre bir cisim ne kadar ağırsa o kadar hızlı düşmeliydi. Hafif cisimler için ise durum tam tersiydi. Cisim ne kadar hafifse o kadar geç düşmesi gerekiyordu.

Deneyin yapıldığını söyleyen kişi, Galileo’nun öğrencisi ve biyografi yazarı Vincenzo Viviani‘dir. 1654 yılında yazdığı Galileo’nun deneyini de içeren biyografi 1717 yılında yayınlanmıştır.

Birçok tarihçi ise bu deneyin gerçek bir testten ziyade bir düşünce deneyi olduğu ihtimalini göz önünde bulunduruyor.

Pisa Kulesi Deneyi Bir Muamma Mı?

Yapılıp yapılmadığı belirsiz olan Pisa Kulesi deneyinin bu kadar ünlü olmasının nedeni ortaya koyduğu sonuç olabilir. Galileo, tasarladığı bir düşünce deneyiyle birlikte, kule deneyindeki ortaya çıktığı söylenen aynı sonuca ulaşmıştır.

Kule deneyinin yapılmış gibi gösterilmesinin bir diğer nedeni de Vincenzo Viviani’nin Galileo’nun öğrencisi olması nedeniyle onu çok yakından tanıması olabilir. Bu yakınlık nedeniyle Vincenzo’nun biyografisinde Galileo hakkında anlattığı şeylerin doğruymuş gibi aktarılması ihtimali de mevcuttur. Neticede aşağıda görüleceği gibi, ister düşünce deneyi ister fiziksel deney olsun Galileo’nun ulaştığı sonuç hakikatin ta kendisi olacaktır.

Viviani, deneyin gerçekleştiğini iddia ettiği zamanlarda Galileo henüz “serbest düşüş kanunu”na ilişkin son hesaplamaları formüle etmemişti. Ancak, aynı ortamda düşen aynı maddeden yapılmış cisimlerin eşit hızlarda düştüğüne ilişkin bir görüş geliştirmişti. Bu görüş Aristoteles’in öğrettiği şeye kesinlikle zıttı.

Galileo’nun Düşünce Deneyi

Galileo, “İki Yeni Bilim” adlı kitabında, serbest düşüş halindeki cisimler ve yörüngeler hakkında fikirlerini açıklamıştı. Kitaba ismini veren “İki Yeni Bilim” ise cisimlerin hareketi ve onların yapılışına ilişkin bilim dallarıydı. Cisimlerin hareketine ilişkin Galileo’nun çalışmaları bugünkü fiziğe bir temel olurken cisimlerin yapılışına ilişkin alan ise mühendisliğe önemli katkılarda bulunmuştur.

Galileo’nun “İki Yeni Bilim” adlı kitabının kapağı

Galileo, Hareket Üzerine isimli kitabında vurguladığı ünlü bir düşünce deneyiyle cisimlerin düşme hızının, kütlelerinden bağımsız olduğu sonucuna varıyor. Düşünce deneyi ise şu şekildedir: Biri hafif, diğeri ağır olan iki cisim hayal edelim. Bu iki cisim de birbirine bir ip ile bağlı olsun. Bağlı olan bu iki cismi de sonra yüksek bir yerden aşağı bırakalım.

Eğer Aristoteles’in düşündüğü gibi ağır cisim hafif olandan daha hızlı düşerse aralarındaki mesafe artacağı için ip gerilecektir. Çünkü bu durumda hafif olan cisim daha yukarıda, ağır olan cisim daha aşağıda olarak düşecektir. Fakat 2 cisim bir bütün olarak düşünüldüğünde toplam ağırlığı, ağır olan cisimden fazla olacaktır. Bu nedenle 2 cisim daha hızlı bir şekilde düşmelidir.

Görüleceği üzere çelişkili bir durum ortaya çıkıyor. Birinci durumda ağır olan cismin hafif olandan önce düşmesi söz konusudur. Fakat ikili cismin toplam ağırlığı, ağır cisimden fazlaysa daha önce düşmesi gerekir. Hem ağır cismin hafif cisimden önce düşmesi hem de her ikisinin önce düşmesi imkansızdır. Bu çelişkiyi düşünce deneyiyle ortaya çıkaran Galileo, Aristocu düşüncenin yanlış olduğunu kesin bir şekilde ortaya koymuştur.

Pisa Kulesi Deneyi Efsanesi Nasıl Ortaya Çıktı?

Galileo’nun hayatıyla ilgili bilgilerin birçoğunu, yukarıda da bahsedildiği üzere İtalyan bilgin Viviani’ye borçluyuz. Galileo’nun gerçekleştirdiğini söylediği deneyde, Pisa Kulesi’ne çıkıp “bütün öğrencilerin, öğretmenlerin ve felsefecilerin gözü önünde” deneyini yapmıştır. Bir diğer önemli nokta ise aynı yoğunlukta fakat farklı ağırlıkta olan cisimlerin, aynı hızda düştüğünü gösterdiğini söylüyor.

Kendi kitabında ise yukarıda bahsedildiği gibi Galileo, düşünce deneyine başvuruyor. Pisa Kulesi’nden bahsetmezken, bir top mermisi ve misket tüfeğinin yuvarlak mermisiyle deney yaptığını açıklıyor. Viviani de Galileo’nun bu deneyi Pisa Kulesi’nde gerçekleştirdiğini yazarak bugün bizlere kadar ulaşıyor.

Bilim tarihçileri Galileo’nun düşen cisimlere ilişkin deneylerini birkaç bakımdan etkileyici bulur. Birincisi Galileo’nun bu deneyleri yapan ilk kişi olmamasıdır. 6.yüzyıl kadar erken bir tarihte, Aristoteles’in hareket yasalarından şüphe duyan diğer bilginler benzer deneyler yapmışlardı. Düşen cisimlerle ilgili yaptıkları deneylerle Aristoteles’in teorisinin yanlış olduğu sonucuna ulaştılar.

Diğeri ise Galileo’nun, farklı ağırlıktaki cisimlerin farklı hızlarda düşmediği deneyine ilişkin sunduğu rapordur. 1980’lerin başlarında bilim tarihçisi Thomas Settle, Galileo’nun deneyini tekrar etmeyi denedi ve aynı şeyi gözlemlemişti.

Galileo’nun Pisa Kulesi Deneyi Neden Bu Kadar Ünlü?

Serbest düşüşte olan cisimlere ilişkin deneyler neden bu kadar popüler olmaya devam ediyor? Örneğin 1969 yılında Apollo astronotları da Ay üzerinde buna benzer bir deney gerçekleştirmişti. Deneyde bir kuş tüyü ve çekiç, Ay’ın havasız ortamında serbest düşüşe bırakılıyordu. Ay’da hava olmaması nedeniyle sürtünme kuvvetine maruz kalmayan cisimler aynı hızda yere düşüyordu.

Günlük yaşantımızda hepimiz, ağır cisimlerin hafif cisimlerden daha önce yere düştüğüne şahit oluruz. Dünya’da hava direncinin olması nedeniyle de kuş tüyünün çekiçten daha geç yere düşeceğini hepimiz biliriz. Fakat Galileo’nun ya da Apollo astronotlarının deneylerinde durum tam tersidir. Ağır cisimler, hafif cisimlerle birlikte aynı hızda düşmektedir. Belki de sağduyumuza ve günlük deneyimimize aykırı gibi göründükleri için bu deneyler bu kadar popülerdir.

Hafif Cisimler Daha Geç Düşmüyor Mu?

Hemen aklınıza şu soru gelebilir: Tamam Ay’da hava yok bu yüzden cisimlerin ağırlıkları farklı olsa da aynı hızda düşüyorlar. Peki Galileo’nun deneyinde neden hafif cisimlerle ağır cisimler aynı anda yere düşüyor? Galileo deneyini Ay’da mı yaptı sanki?

Örneğin Dünya’da kuş tüyü ile çekiç açısından hafif olan kuş tüyü yere daha geç düşerken neden Galileo’nun deneyinde hafif olan top ile ağır olan top aynı anda düşer? Burada önemli olan cisimlerin ağırlıkları değil yukarıda da bahsedildiği gibi yoğunluklarıdır. Çok yoğun fakat hafif olan bir cisim, onunla aynı ağırlığa sahip fakat daha az yoğun olan bir cisimden çok daha hızlı bir şekilde yere düşecektir. Her ne kadar durum karışık görünse de aslında çok basit ilkelere dayanıyor.

Sonuç olarak Galileo’nun Pisa Kulesi deneyi gerçekleşmemiş olsa da bilim tarihinde bir semboldür. Çünkü verilmek istenen sonuç ve Galileo’nun ünlü düşünce deneyleri, Aristoteles fiziğinin yanlış olduğunun kanıtlanmasında büyük bir rol oynuyor.(Galileo’nun, Aristoteles fiziğinin yanlışlığını ortaya koyduğu diğer deney ve gözlemleri hakkında bilgi almak için şu yazımızı, Galileo’nun hayatı hakkında bilgi almak için ise buradaki yazımızı okuyabilirsiniz.)

İster düşünce deneyi ister fiziksel deney olsun, Galileo’nun deneysel çalışmaları, temeli deney ve gözlem olan modern bilimin başlangıcı olarak kabul edildiğinden literatürde kendine geniş bir yer bulur.

Kaynak: Wikipedia

Leave a Reply