Gzlemsel Gkbilim Brahe Kepler Galilei MSGS Felsefe Blm

Gözlemsel Gökbilim: Brahe, Kepler, Galilei MSGSÜ Felsefe Bölümü 5 Mart 2013 Cemsinan Deliduman

Platonik Evren Modelleri

Aristo’ya göre evren

Batlamyus’a göre evren Güneş Dünya Ay

Kopernik’in Güneş merkezli modeli

İki karmaşık evren modeli Batlamyus Kopernik

Mars’ın ilmek hareketinin Güneş merkezli modelde açıklaması

Yetersiz gözlem verileri �Antik çağda yapılan ve Araplar tarafından yapılan yeni gözlemler Kopernik’in evren modelini uydurmakta kullandığı verilerin çoğunu oluşturdu. Kendisi çok az ve pek doğru olmayan gözlemler yaptı. Kopernik’in kullandığı veriler kısmen yanlıştı. Hem evren modeli tam olarak doğru değildi, hem de onu bazı yanlış verilere uydurmaya çalışıyordu. �Önemli ilerlemeler kaydetmeden önce, kapsamlı, hatası az ve güvenilir gözlemlere gereksinim vardı.

Tycho Brahe’nin Gözlemleri

Tycho Brahe (1546 -1601) ve Gözlemevi

Tychonic Evren modeli Dünya Ay

Tycho Brahe ve Süpernova (1572)

1572 süpernovasının kalıntısı

1577 Kuyrukluyıldızı

Feleğin çeperinden geçen kuyrukluyıldız

Johannes Kepler ve 3 Yasası

Johannes Kepler (1571 -1630)

Evren’in ilkesi: Geometri �Kepler “Kozmografik Gizem” (1596) isimli kitabında evrenin yasalarını geometri, gökbilim, müzik ve astrolojinin bir bileşimiyle elde etmeyi dener.

Kepler’in Platonik evren modeli Platonik Katılar

Platonik Katılar ve Evren �Kepler’in düşündüğü, düzgün Platonik şekillerin her birini kürelere, biri diğerinin içinde olacak şekilde, peşi sıra yerleştirmekti. Bu Güneş’in merkezde olduğu altı eşmerkezli küre oluşturabilmek demekti. Kürelerin her biri o zaman bilinen altı gezegene karşılık bir yörünge içerecekti. �Aslında doğru diye verilen bu anlamlı açıklama yanlıştır. Kepler’in zamanında gezegenlerin yörüngelerinin oranını doğru olarak vermemekteydi ve bugün biliyoruz ki altıdan daha çok gezegen vardır.

Gözlemle kuram arasında kesin niceliksel uyuma olan gereksinim �Kepler, 1600’den 1606’ya kadar Brahe’nin verileriyle Mars’ın yörüngesini çembersel hareketlerin birleşimleriyle tam olarak uydurmayı denedi. Yayın sekiz dakikasına kadar uyum elde etti, ama veriler daha hassas olmasına karşın daha iyi bir uyum elde edemedi. �“. . . Bundan sonra bu yolda kendi fikirlerime göre önden gideceğim. Çünkü, bu sekiz dakikayı ihmal edebileceğimize inansaydım, hipotezimi ona göre onarırdım. Fakat bunları ihmal etmek izin verilemez olduğu için, bu sekiz dakika gökbilimin tamamen yenilenmesine giden yolu işaret ediyor. . . ”

Gözlem Verilerinden Yasalara �Kepler’in yasalarını formüle etmesi yaklaşık yirmi yıl almıştır. �Bu yasalar büyük oranda gözlemsel olarak ve deneme yanılmayla, gerilerinde anlaşılır bir kuram olmadan keşfedildiler. Bunlar Kepler’in uzun yıllar boyunca büyük miktarda veriyi çalışarak bulduğu düzenliliklerin kısa matematiksel özetleriydi. �Bu nedenle Kepler yasalarını sentetik sonsal olarak nitelendirebiliriz.

Kepler’in 1. Yasası Gezegen Odak Güneş

Dışmerkezliği farklı elipsler Ø Eğer elipsin odak noktaları üste iseler çember elde edilir. Ø Gezegen yörüngeleri dışmerkezliği çok küçük olan elipslerdir. Ø Kuyrukluyıldız yörüngeleri ise dışmerkezliği büyük olan elipslerdir. Güneş l Merkez Güneş a: Yarı-majör eksen

Elips bir çeşit konik kesittir

Konik Kesitler Çember

Kepler’in 2. Yasası

Eşit zamanlarda eşit alanlar Güneş

Yarı-majör eksenin kübü Kepler’in 3. Yasası Bu düz çizgi Kepler’in Periyot Yasasıdır. Yörünge periyodunun karesi

Kepler’in 3 Yasası Gezegenlerin yörüngeleri odaklarından birinde Güneş olan bir elipstir. 2) Gezegenden Güneş’e çizilen bir doğru gezegenin hareketi süresince eşit zamanlarda eşit alanlar tarar. 3) Bir gezegenin yörünge periyodunun (Güneş etrafında bir tam tur atmak için geçen zaman) karesi gezegenin Güneş’ten ortalama uzaklığının (yarı-majör eksenin uzunluğu) kübüyle doğru orantılıdır: T 2 ile a 3 orantılıdır. 1)

Osmanlı’da Gökbilim

Takiyuddin ve İstanbul Rasathanesi © K. Yavuz Ekşi

1577 Kuyrukluyıldızı © K. Yavuz Ekşi

1578’de veba �Uğursuzluğun kaynağı olarak rasathane gösteriliyor. �Takiyüddin ve çalışma arkadaşlarının rasathaneden meleklerin bacaklarını gözlediği dedikoduları ortaya atılıyor. �Şeyhülislam (Ahmed Şemseddin Efendi): “Alttan delikli borularla meleklerin bacaklarını dikizlemek büyük günahtır”. © K. Yavuz Ekşi

Şeyhülislam Ahmet Şemsettin Efendi’nin rasadhanenin kapatılması için padişaha yazdığı mektup � İhrac-ı Rasad meş'um perde-i esrarı felekiyeye küstahane itlak-ı cür'etin vehamet ve akibeti meczumdur. Hiçbir mülkde mübaşeret olunmadı ki ma'mur iken harap ve bünyan-ı devleti zelzelenak-i inkilab olmaya. � Gözlem yapmak uğursuzluk getirir. Feleklerin sırlarını küstahça anlamaya çalışmanın vahim sonuçları çok açıktır. Gözlem yapılan hiçbir memlekette mamur devletin tahrip olmadığı ve devlet yapısının zelzeleye uğramadığı görülmemiştir. © K. Yavuz Ekşi

Osmanlılar ve Kopernik Devrimi �Osman İbn Abdulmannân �Bernard Varenius: Geographia Generalis �Coğrafya Kitabı Tercümesi (1751) �Eğer bir kimse kebap pişirmek isteyip bir şişe et taksa, makul ve münasip olan, kebabı ateşin etrafında döndürmektir; yoksa ateşi kebabın etrafında döndürmek değil. �Gene de bu görüşün, mantıklı olsa da, semavî dinlere uymadığını dile getirmiştir. © K. Yavuz Ekşi

Galilei’nin Teleskop Gözlemleri

Galileo Galilei (1564 -1642)

Teleskop (1609)

Ay mükemmel görünmüyor

Modern bir fotoğraf

Jüpiter’in Uyduları

Modern bir fotoğraf

Satürn’ün Halkaları

Modern bir fotoğraf

Venüs’ün Evreleri

Modern fotoğraflar

Venüs’ün Evreleri Dünya merkezli sistem Güneş merkezli sistem

Kopernik’in kuramına olan ilgi

Engizisyon ØDünya dönüyorsa, nasıl oluyor da zıplayıp aynı yere düşüyoruz?

Galilei’nin Hareket Kuramı

Aristo’ya göre Dünya’da hareket: Doğal olan yere doğru

İlkçağ’da hareket üzerine kuramlar Aristo: Doğal olmayan hareket dış bir etkenin etkisine gereksinim duyar. �Hipparchus: “Etkili kuvvet” kavramı. Bu etkili kuvvet, cismi saran ortam tarafından yavaşça dağıtılır ve böylece cisim en sonunda durur. �Philoponus (533): Farklı ağırlıklar farklı zamanlarda düşmez. “Burada mutlak yanlış olan birşey var ve mantık yoluyla yapılacak gösterimlerdense gerçekle daha iyi sınayabileceğimiz birşey. ” “Bir taş kuvvetle fırlatıldığında. . . fırlatan, taşa hareket ettirici bir kuvvet [verir]. ”

Ortaçağ’da hareket üzerine kuramlar �Ockhamlı William: Hareket başladıktan sonra onu sürdürecek bir nedene ihtiyaç duymaz. �Buridan: “İtki” kuramı. İtki = kütle x hız. Bir nesneyi hareket ettiren, itkiyi nesneye aktarır. İtki bir dış etken tarafından azaltılmadığı sürece kütlede sonsuza kadar kalabilir. Kendi haline bırakılmış hareket eden bir cisim hareket etmeye devam eder. �Oresme: Sabit ivmeli hareket için: x= vt / 2 (Merton teoremi). Galilei’den 300 yıl önce ispatladı. Ø İtki kuramı Galilei tarafından biliniyordu.

Galileo İki Yeni Bilim üzerine Söyleşiler (1638)

Torricelli ve barometre deneyleri: Boşluk mümkün

Göreli ile mutlak olanın ayrıştırılması: Kopernik Devrimi � Algı organlarımız bize Güneş’in hareket ettiğini söylerler. Usumuzu kullanarak görebiliriz ki Güneş’in gökyüzündeki hareketi aslında bizim hareketimizdir.

Görünümlerin arılaştırılması Basit birleşik hareketler genelde sürtünme veya hava direnci gibi çevresel etkilere maruz kalırlar. Bilimsel yöntem sistematik olarak hareketin özelliklerini irdeleyerek olayın gerçek nedenini açığa çıkarmaya çalışır.

Galilei ve Bilimsel Yöntem � Görünümlerin arılaştırılması � Göreli olanın mutlak olandan ayrıştırılması “. . . hareketi incelememizde, sanki elimizden tutulmuş gibi, doğanın diğer bütün işlemlerinde, kendi geleneğini ve alışkanlıklarını izlerken, doğanın yalnızca en yaygın, basit ve kolay araçlarını kullanma yolunu seçtik. ”

Galilei’nin Deneyleri � 1602 – Sarkaç deneyleri. � 1604 – Eğik düzlem deneyleri. � 1607 – Eğik atış hareketinin incelenmesi. Eğik atışın yörüngesinin parabol olduğunun keşfi.

1. Sarkaç

Sarkaç � 1. Düzgün sürekli hareket çevresel etkilerden bağımsız kalır. � 2. Eylemsizlik ilkesine ve cisimlerin düzgün düşüşlerine örnek oluşturur. � 3. Hareketin sicim uzunluğuna ve sarkaç kütlesine bağımlılığının matematiksel analizine olanak tanır.

2. Eğik Düzlem

Eğik Düzlem ". . . böyle bir düzlemde, aynen dikey bir düzlemde olacağı gibi, kütleleri farklı cisimlerin nasıl davranacağı bulunabilir. . . " Galilei

Eğik Düzlem �Hareketi yavaşlatarak matematiksel ilişkilerin keşfedilmesine olanak sağlar. �Hava direncinin etkilerinden kurtarır. �Görünümleri basitleştirip arıtarak hareketin ilk matematiksel yasasının bulunmasına olanak sağlar. �Bu deneylerde Galilei zamanı “serbest değişken” olarak düşündü. Zaman, Newton için de “akıp giden değişken” olarak önemli olacaktı.

Eğik Düzlem ". . . böyle bir düzlemde, aynen dikey bir düzlemde olacağı gibi, kütleleri farklı cisimlerin nasıl davranacağı bulunabilir. . . " Galilei Hareket edilen toplam uzaklık geçen zamanın karesiyle orantılıdır.

Sabit İvmeli Hareket �“Hareketsiz halde başladığında, eşit zaman aralıklarında eşit hız artışları kazanan bir harekete sabit ivmeli hareket denir. ” �Bir cisim dünya yüzeyine yakın bir yerden serbest bırakıldığında sabit bir ivmeyle düşer. Galilei, bu tür sabit ivmeli hareketten doğal olarak ivmelenen hareket diye söz etti. �Galilei’ye göre Dünya’nın yüzeyine paralel bir şekilde hareket eden bir cisim engellenmedikçe bu hareketine devam eder. Galilei, doğal hareketi düzgün bir doğru boyunca yapılan hareket olarak algılamadı.

3. Eğik Atış Hareketi

Eğik Atış �Görünümlerin arındırılması: Hareket bileşenlerinin ayrıştırılması ve incelenmesi.

Eğik atış yörüngeleri hep paraboldür.

Parabol bir çeşit konik kesittir

Düşey hareket yatay harekettten ayrıştırılabilir.

Eğik Atış Hareketi

Tek gibiymiş görünen hareket aslında iki farklı hareketin birleşiminden oluşmuştur.

Bir arada olsalar dahi ikisi de birbirlerinden bağımsızdır. Sadece yatay hareket Eğik atış hareketi Sadece düşey hareket

Eğik Atış Hareketi �Görünümlerin arındırılması hareketin farklı bileşenlerinin ayrıştırılmasına ve matematiksel olarak betimlenmesine olanak tanır. �Bilimsel yöntem indirgemecidir. Karmaşık yapıları basit parçalarına ayırır.

Göreli olanı mutlak olandan ayırmak

Galilei Göreliliği Hareketli gözlemciye göre topun hareketi Duran gözlemciye göre topun hareketi

Birincil ve İkincil Özellikler The Assayer (1623) Göreli olanı mutlak olandan ayırmak: � 1. Birincil özellikler gerçekten cisimin sahip olduğu özelliklerdir. Örneğin büyüklük, biçim, miktar, hız gibi. � 2. İkincil özellikler cisimlerin bizim üzerinde yarattığı ve sadece bizim kafamızda olan, ancak cisimde olmayan, özelliklerdir. Örneğin tüyün verdiği gıdıklanma hissi. Galileo’ya göre bütün algılanabilir özellikler, örneğin renk, ses, sıcaklık, tat ve koku sadece kafamızın içinde yer almaktadır. Algılanan özellikler görelidir.

Aristo ve Galilei’nin Hareket Kuramları Serbest düşme Doğal Hareket Eğik atış Açıklanması gereken hareket Serbest düşme Doğal Hareket Açıklanması gereken hareket

Descartes. Felsefenin İlkeleri (1644) Eylemsizlik ilkesi hakkında: �“Doğanın ikinci yasası: Bütün hareketler kendiliklerinden düzgün bir doğrudadır ve dolayısıyla bir çemberde hareket eden bütün cisimler her zaman tanımladıkları çemberin merkezinden uzaklaşma eğiliminde olurlar. Kendi haline bırakılan bir cismin bütün parçaları, hiçbir zaman eğrilen bir doğru boyunca değil, aksine yalnızca düzgün bir doğru boyunca hareke etmeye devam eder. . . ve bütün eğrisel hareketler her zaman zorlamadır. ”

Gökyüzü ve Yeryüzü fiziğini birleştirmek: Isaac Newton