Matematiğin gücünü anlamamıza yardımcı olan en çarpıcı örneklerden biri Neptün gezegeninin keşfidir. Neptün, diğer gezegenlerin aksine teleskopla değil, kuramsal yöntemlerle ve hesaplamalarla keşfedilmiş bir gezegendir.
18. yüzyılın büyük bölümünde güneş sistemi son derece basit bir yerdi. Çünkü sadece Güneş, Dünya dahil yedi gezegen, Ay, Jüpiter’in dört uydusu, Satürn’ün beş uydusu ve birkaç periyodik kuyruklu yıldız biliniyordu. Sonrasında asteroitlerle dolu olduğunu anlayacağımız, Mars ve Jüpiter arasındaki bölge de hala boştu.
Ve güneş sistemindeki tüm bilindik cisimler, Newton’un kütleçekim yasasına göre düzenli bir şekilde hareket ediyordu. Fakat bu tablo, William Herschel’in Mart 1781’de Uranüs’ü tesadüfen keşfetmesiyle değişti.
Herschel kardeşler ve Uranüs’ün keşfi
13 Mart 1781’in gecesinde, astronom William Herschel ve kardeşi Caroline Herschel, kendi yaptığı teleskopla, yıldızları araştırmaya başlamıştı. Bu süreçte bulanık bir yıldız fark ettiler. Önce bir kuyruklu yıldız gördüklerini düşündüler.
Ama sonraki gecelerde yaptıkları gözlemler ile keşfettikleri şeyin bir kuyruklu yıldız değil gezegen olduğunu anlayacaklardı. Bu antik çağda bilinmeyen ve teleskop çağında keşfedilen ilk gezegendi.
William Herschel yeni gezegene İngiltere Kralı III. George’un adını verdi. Bu isim kabul edilseydi bugün gezegenleri Güneş’ten uzaklık sırasına Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter, Satürn… ve George biçiminde sayacaktık. Neyse ki Alman astronom Johann Bode, Roma tanrısı Satürn’ün babasının adını önerdi: Uranüs. Bu isim kabul gördü.
Ancak bir sorun vardı. Yeni gezegenin yörüngesi, matematikçilerin ısrarla iddia ettiği yolu takip etmeyi inatla reddediyor ve ötesinde gizlenen başka bir gezegene işaret ediyordu.
1821’de, Alexis Bouvard adında artık büyük ölçüde unutulmuş bir Fransız gökbilimci, üzerinde uzun yıllar çalıştığı Uranüs’ün hareket tablolarını yayınladı. Sonuçları Uranüs’ün keşfinden önceki gözlemler ile birleştirmeye çalıştı ama yapamadı.
Sonuçta eski gözlemleri bir kenara atmaya karar verdi. Ancak yine de Uranüs’ün gözlemlenen hareketi tutarlı değildi. Kimi zamanlarda olması gerekenden daha hızlı, kimi zamanlarda da daha yavaş hareket ediyor gibi görünüyordu.
Bouvard bunun sebebinin, bilinmeyen bir gezegen olabileceğinden şüphelendi. Sonunda, iki matematiksel astronom konuyu araştırmaya başladı. Bu kişiler İngiliz matematikçi John Couch Adams (1819-1892) ve Fransız matematikçi ve astronom Urbain Le Verrier (1811-1877) idi.
Neptün Gezegeninin Keşfi
Ancak elbette o dönemlerde bilgisayarların da olmadığı hatırlanırsa, bu kolay bir süreç değildi. Adams ve Le Verrier tersine mühendislik yapmak zorunda kaldı. Öncelikle Uranüs’ün hareketleriyle işe başlamaları ve bunları açıklayan yörünge elemanlarını kesin olarak belirlemeye çalışmaları gerekiyordu.
Greenwich’teki Kraliyet Gözlemevi’nden elde edilen Uranüs’ün gözlenen hareketine ilişkin verileri kullanarak Adams, gözlemi teoriyle uzlaştırmak için bilinmeyen gezegen hipotezini kullanmaya çalıştı. Adams, farklı hipotezler kullanarak altı hesaplama yaptı. Sonuncusu hariç hepsinde varsayılan gezegenin ortalama uzaklığını belirlemek için yarı deneysel Bode yasasını kullandı.
Son ve en doğru hesaplamalarını Eylül 1845’te tamamladı. Bu hesaplamalar varsayılan gezegen için teorik konumlar veriyordu. Adams sonucunu öğretmeni ve Cambridge Gözlemevi müdürü James Challis’e iletti. Masasının üzerinde dağlar kadar başka iş varken Challis, aşırı meşgul olan herhangi birinin yapacağını yaptı: Adams’ın fikirlerini daha üst bir otoriteye taşımasını önerdi.
Bu durumda Adams, astronom George Biddell Airy ile iletişime geçmeye çalışacaktı. Ancak bunda bir türlü başarılı olamayınca vazgeçti ve Uranüs problemini bir süreliğine bir kenara bıraktı. Uranüs’ün yörüngesini açıklama girişimi de Le Verrier ve Fransızlara düştü.
1 Haziran 1846’da Le Verrier hesaplama sonuçlarını duyurdu ve Adams’ın bir önceki sonbaharda önerdiği yere yakın bir konum önerdi. Ancak o da ilgisizlikten başka bir şeyle karşılaşmadı. Sonunda, gezegeni gerçekte olduğu yerden sadece bir derece uzağa koyan son bir hesaplama yayınladıktan sonra aradığı desteği buldu.
Bunlar, Berlin Gözlemevi’nde bir gökbilimci olan Johann Galle ve araştırmalarında yardımcı olması için Berlin’de yeni yayınlanmış bir yıldız haritasının kullanılmasını öneren Heinrich Louis d’Arrest adlı bir öğrenciydi. Bu sayede 23 Eylül 1846’da teleskopta bir saatlik çalışmanın ardından Neptün’ün yerini saptadı.
Neptün Gezegeni Matematik Olmadan Keşfedilebilir miydi?
Alman astronom Johann Galle’nin matematiksel hesaplamayı doğrulaması bunun sekizinci gezegen olduğunu kanıtladı. Adı Neptün yani Roma deniz tanrısı oldu.
Neptün’ün keşfinden sonraki süreç de, kendisinin keşif süreci kadar ilgi çekicidir. Çünkü bu keşif gergin İngiliz-Fransız ilişkilerinin olduğu bir dönemde uluslararası bir olaya dönüşme tehlikesini tetiklemişti. Sonuçta keşifte artık ikisinin adı da birlikte anılıyor.
Neptün’ün keşfinden kısa bir süre sonra, Amerikalı matematikçi Benjamin Peirce, Adams ve Le Verrier’in varsayımlarının bazılarında iyi olmaktan ziyade şanslı olduklarını öne sürdü. O dönemde Adams ve Le Verrier de dahil olmak üzere çoğu gökbilimci, Peirce’in eleştirilerini reddetti. Sonuçta, tahminler Neptün’ü başarıyla bulmak için yeterince doğruydu.
İronik olarak, sonrasında ortaya çıktığı gibi, hem Le Verrier hem de Adams çok şanslıydı. Tahminleri, Neptün’ün hesaplamalarını 1840-1850 civarında yaptıkları için doğru sonucu vermişti. Hesaplarını başka bir zamanda yapsalardı, tahmin edilen her iki sonuçta yanlış olurdu. Neptün’ün güneş etrafında bir tur atması 165 yıl sürer. Bu nedenle aynı sonucu elde etmeleri ancak 165 yıl sonra mümkün olabilirdi.
Bu arada, Neptün gezegeninin keşfi aslında matematiğin yardımı olmadan da olabilirdi. Örneğin, ilk teleskoplardan birini kullanan büyük gökbilimci Galileo’nun 1612’de Neptün’ü sönük bir yıldız olarak kaydettiği söylenir. Onu birkaç hafta boyunca izlemiş olsaydı, olağandışı hareketini muhtemel fark ederdi.
Kaynaklar ve İleri Okumalar:
- Finding Neptune: How we discovered the eighth planet. Yayınlanma tarihi: 18 Mayıs 2023. Kaynak site: Astronomy. Bağlantı. Finding Neptune: How we discovered the eighth planet
- Today in science: Discovery of Neptune; yayınlanma tarihi: 23 Eylül 2016; Bağlantı: https://earthsky.org/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
