Neptün’ün Matematikle Keşfi

Neptün'ün varlığını tahmin ederek konumunu hesaplayan İngiliz matematikçi John Couch Adams (1819-1892) ve Fransız matematikçi ve astronom Urbain Le Verrier (1811-1877)

Alman astronomu Galle, 23 Eylül 1846 gecesi teleskopla Neptün’ü ilk kez gözlemişti. Fakat Neptün’ün varlığını, Fransız matematikçi Le Verrier daha önceden matematiksel hesaplarla haber vermişti.

Neptün, NASA Voyager. Voyager’ın kamerasının yeşil ve turuncu filtre ile 1989’da çekmiş olduğu fotoğraf

Neptün gezegeninin varlığının ve yerinin önce matematiksel olarak, sonra da gözlemle keşfedilmesi, matematik ve astronomi tarihinin ve genel olarak da bilim tarihinin en önemli olaylarından biridir. Çünkü matematiğin ve astronomik gözlemin bu çakışması, bilimsel çıkarımlar ile gözlenebilir gerçeklik arasındaki uyumun mükemmel bir örneğini oluşturuyor.

Einstein, “evrenin en anlaşılmaz yanı, anlaşılabilir olmasıdır” demişti. Evrenin anlaşılabilir olması onun matematiksel olduğu anlamına geliyor. Matematiğin doğuşu, doğa bilimlerinin doğuşu kadar eskidir. Fakat doğanın dilinin matematik olduğu düşüncesinin egemen hale gelmesi, ancak Kepler, Galilei, Descartes, Huygens, Newton, Laplace gibi bilim insanlarının çalışmalarıyla oldu.

17. yüzyılın başında teleskopun icadı ve aynı yüzyılda Newton ve Leibniz tarafından diferansiyel ve integral hesabın geliştirilmesi, astronominin de büyük bir yükselişe geçmesini sağladı. Newton evrensel kütleçekim yasasını formüle etti. Laplace matematiksel analiz metotlarından yararlanarak gökmekaniğinde gelişmeler sağladı ve Lagrange’ın matematik çalışmaları da bu alana önemli katkılarda bulundu. Pertürbasyon teorisi, Güneş’in gravitasyonel (kütleçekim) alanında bulunan bir gezegenin hareketi üzerindeki diğer gezegenlerin çekim kuvveti etkisinin hesaplanmasına imkan veriyordu.

Uranus gezegeni 1781’de keşfedildi. Fakat keşfini izleyen yıllarda Uranus’un hareketinin tam bir hassasiyetle hesaplanamaması, bilinmeyen bir gezegenin onun üzerinde etkisi olabileceği konusunda bir şüphe uyandırmaya başlamıştı. Cambridge Üniversitesi’nden genç İngiliz matematikçi John Couch Adams (1819-1892) ve Fransız matematikçi ve astronom Urbain Le Verrier (1811-1877) bu konuyu araştırmaya başladılar. Le Verrier’den daha önce harekete geçen Adams, 1845’te hipotetik gezegenin konumunu tam olarak hesaplamayı başardı. Gezegenin gözlenmesi için Greenwich Gözlemevi’nde astronom olan James Challis’e başvuran Adams ondan olumlu bir cevap alamayınca bu kez gözlemevinin direktörü olan George Airy’ye talebini iletti. Fakat o da Adams’ın önerisini dikkate almadı.

Johann Galle (1812-1910)

Le Verrier ise Adams’dan iki ay kadar sonra oluşturduğu tezini sürekli geliştirdi ve 31 Ağustos 1846’da yeni gezegenin yörüngesini, kütlesini ve aktüel pozisyonunu öngören nihai hesaplarıyla gezegenin öngörülen yerde gözlemle saptanması için Paris Gözlemevi’ne başvurdu.  Fakat gözlemevinin kuşkucu ve kararsız astronomları Le Verrier’nin önerisine önem vermediler. Le Verrier çabalarının sonuçsuz kalması üzerine, iyi gökyüzü haritaları düzenlediklerini bildiği Berlin Gözlemevi’ne başvurdu.  18 Eylül 1846’da da Berlin Gözlemevi astronomu Johann Galle (1812-1910)’ye varsayımsal gezegeni gözlemesi için istek mektubu yazdı. Mektup 23 Eylül 1846’da yerine ulaştı ve aynı akşam Galle, asistanı Henri ile birlikte, Le Verrier’nin gösterdiği bölgede yeni gezegenin varlığını saptadılar. Hipotetik gezegenin varlığını ve yerini Le Verrier’den önce saptayan Adams, Le Verrier kadar şanslı çıkmamıştı.

Fransız L’Illustration dergisinin 7 Kasım 1846 tarihli sayısında yayınlanan karikatürde Adams, Neptün’ü gökyüzünde bulamıyor ve sonra Le Verrier’in notlarında buluyor. Bugün Adams’ın Le Verrier’den birkaç ay önce benzer hesapları yapmış olduğunu fakat Greenwich Gözlemevi’nin,  Neptün’ü ilk kez gözleme fırsatını kullanmadığını biliyoruz.

Neptün’ün önce matematik yoluyla yörüngesinin belirlenmesi, sonra da teleskopla gözlenerek önceden belirlenen yerinde keşfedilmesi, gerçekten de modern bilimin en yüksek hedeflerinden biri olan, doğa olaylarının ve hatta tüm evrenin matematikle tasvir edilebileceği düşüncesinin bir kere daha ve bilime daha büyük bir güvenlik derecesi verecek biçimde gerçekleşmiş olması anlamına geliyordu.

Neptün’ün keşfi, Güneş sisteminin keşfinin tamamlanması doğrultusunda önemli bir adımdır. Fakat bundan daha önemli olan şey, teori ve matematik ile gözlem verileri arasındaki uyumun ve bağın ne kadar güçlü olduğunun bu keşifle çarpıcı bir biçimde ispatlanmış olması ve bunun bilimsel düşüncenin toplumsal güvenilirlik düzeyinin de artmasına olan katkısıdır. Bu nedenle Neptün’ün keşfinin, bilim ve düşünce tarihinde çok özel bir yeri vardır.

Yazan: Osman Bahadır

____________________________

Yararlanılan kaynaklar:

Jean-Pierre Verdet; Une histoire de l’astronomie, Editions du Seuil, Paris 1990, s. 231-243.
Louis de Broglie; Savants et Decouvertes, Editions Albin Michel, Paris 1956, s. 31-41.