Enrico Fermi’nin Jeofizik Dersleri

Enrico Fermi'nin Jeofizik Dersleri
Enrico Fermi'nin Jeofizik Dersleri

Yazarımız 2014 yılında Chicago Üniversitesi Regenstein Kütüphanesinin Fermi Arşivlerinde “Columbia, Jeofizik, 1941” etiketli Enrico Fermi’nin Jeofizik Dersleri verdiğine dair bir klasör keşfetmiş. O sırada eşi Bettina Hoerlin ile Fiziğin Papası Enrico Fermi hakkında bir kitap yazıyorlarmış. Açıkcası bu bizim için de yeni bir keşif biz de her gün yeni şeyler öğreniyor, fizik dünyasında neler oluyor öğreniyoruz.

Fermi’nin fizikte geniş ilgi alanları ve uzmanlığı vardı, bu yüzden jeofizik çalışmalarından da oldukça da yazarımız etkilenmiş.

Fermi’nin 1939-41 bahar dönemlerinde bir jeofizik dersi verildiği de Columbia Üniversitesi tarafından teyid edilmiş. Yani 80 yıl önce kim hangi dersi vermiş kayıt tutuyorlar. Gerçekten bir üniversite kolay kurulmuyor. Arşiv bilgilerinin çok değerli olduğunu söylemeliyiz.

Enrico Fermi Kimdir?

Fermi’nin teorik ve deneysel fizikteki başarıları göz önüne alındığında, jeofizik öğretmek alışılmadık bir seçim gibi görünebilir. Yine de, Ocak 1939’da kendisi ve ailesi Stockholm üzerinden ABD’ye göç ettiğinde, Fermi’nin Columbia’da öğrettiği ilk ders buydu. Stockholm’de Fermi, yeni Radyoaktif elementleri keşfetmek için yavaş nötronların neden olduğu nükleer reaksiyonlar üzerine yaptığı çalışma nedeniyle 1938 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü.

O ve ailesi, yakın zamanda kabul edilen ırk yasalarının Yahudi olan karısı Laura’yı tehdit ettiği Faşist İtalya’dan kaçmıştı. Kanunların iki çocuğuna karşı ayrımcılık yapacağından ve İtalyan fiziğinin geleceğini bozacağından hiç şüphesi yoktu.

Columbia’da Fermi, ABD’ye göçünden sadece haftalar önce keşfedilen bir fenomen olan nükleer fisyon üzerine hemen bir araştırma programına başladı. Görevinin bir parçası olarak, öğretmenliğe de başladı.

Fermi, sıfırdan bir fizik müfredatı oluşturma konusunda daha önce deneyime sahipti. 1920’lerdeki İtalyan üniversite sistemi fiziği tamamen deneysel bir konu olarak ele aldı, bu nedenle kurs teklifleri sınırlıydı.

Fermi’nin Sapienza Üniversitesinde ki Çalışmaları

Fermi, 1926’da Roma Sapienza Üniversitesi’nde İtalya’nın ilk teorik fizik profesörü olduğunda ve kendisi İtalya’da bir ilk olan kuantum fiziği dersine ek olarak bir şeyler öğretmesi istendiğinde, seçilebilecek çok az ders vardı.

Fisica terrestre’yi ( Dünya Fiziği) seçti. Yani bir anlamda jeofizik dersini seçti. Fermi’nin bu ders için müfredatı, on yıldan biraz daha uzun bir süre sonra Columbia’da öğrettiği jeofizik dersine belirgin bir benzerlik taşıyordu.

Fermi, ünlü berrak bir anlatım ustasıydı.  1932 tarihli Modern Fizik İncelemeleri adlı uzun makalesi “Kuantum radyasyon teorisi” – herkesin bildiği zor bir konu – örnek bir netlik ve eksiksizlik modeli olarak kabul edildi.

Hans Bethe ve Richard Feynman gibi sahadaki aydınlatıcılar daha sonra konuyu bu makaleden öğrendiklerini söyleyeceklerdi.

Fermi’nin 1936 yazında Columbia’da Üniversitesinde termodinamik dersleri verdi. İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra da aynı üniversitede ki verdiği nükleer fizik dersi popüler ders kitaplarına dönüştürecekti.

Fermi’nin aşağıda çoğaltılan notlarının bir sayfası, daha uzun bir sınıf tartışmasının parçası olması muhtemel olan izotermal ve adyabatik atmosferler için durum denklemlerini basitçe sunarak başlar.

Enrico Fermi Ders Notları
Credit: Courtesy of the University of Chicago Library

Fermi daha sonra, izotermal bir atmosfer için üstel olarak ve adyabatik bir atmosfer için de doğrusal olarak, iki durumda da basıncın yüksekliğe göre nasıl azaldığını notlarından görebiliriz.

Belki zeki bir öğrenci, Fermi adyabatik yaklaşımın daha gerçekçi olduğunu söylemesine rağmen, türetilen denklemlerin yeterince yüksek bir irtifa için hem basıncın hem de sıcaklığın sıfıra düştüğünü ima ettiğini fark edebilirdi.

Bu noktada, eğer bunu daha önce yapmamış olsaydı, Fermi, algılanan tutarsızlığın, bir formülün geçerli olduğu koşulların sınırlarını anlama ihtiyacının mükemmel bir örneği olduğunu açıklayacaktı.

Fermi, öğrencilerin ve arkadaşlarının fiziksel niceliklerin sayısal tahminlerini yapmaya özellikle düşkündü. Bu zorluklar o kadar sıktı ki, bu tür sorgulama fizik camiasında “Fermi Sorusu” olarak bilinir hale geldi.

Eski öğrencileri, onlarla düzenli olarak yediği ortak öğle yemeklerinde, Fermi’nin “Penceredeki kir dökülmeye başlamadan önce ne kadar kalın olabilir?” gibi sorular bile tartışılırdı.

Bu tür soruları yanıtlama becerisini geliştirmenin onlara herhangi bir soruna saldırma güvenini vereceğini hissetmiş olabilir.

Jeofizik, 1941’den bu yana büyük ilerlemeler kaydetti. Levha tektoniğinin olağanüstü bir örneği olan bazı konulardan Fermi’nin notlarında bahsedilmiyor.

Kökleri Alfred Wegener’in 1915’teki kıta kayması çalışmasına kadar uzanmasına rağmen, teorinin 1960’lara kadar geniş çapta kabul edilmediği göz önüne alındığında, bu ihmal anlaşılabilir.

Jeomanyetizma ve bilgisayar bilimleri alanları da hızla ilerlemiştir. Fermi, birçok ilgi alanı arasında, aynı zamanda hesaplamalı fizikte bir öncü olduğu göz önüne alındığında, kesinlikle ikincisini ayrıntılı olarak takip ederdi.

Ancak jeofiziğin çoğu hala 1941’de zaten bilinen fizik yasalarına dayanmaktadır. Bu nedenle Fermi’nin kullandığı teknikler güncelliğini yitirmiş değildir ve onun jeofizik öğretimine yaklaşımı tarihsel ilgiden daha fazlasıdır.

Genç ve yaşlı bilim adamları, sürekli gelişen ve büyüleyici alanı öğretmekle dev bir fiziğin nasıl uğraştığını görmekten zevk alabilir ve faydalanabilirler.

Yazarımız Gino Segrè, Pennsylvania Üniversitesi’nde fizik profesörüdür. Illinois Üniversitesi’nden emekli fizik profesörü John Stack ile birlikte, Aralık ayında University of Chicago Press tarafından yayınlanacak olan Unearthing Fermi’s Geophysics kitabını yazdı.

Kaynak: Physics Today

Derleyen: Hasan Ongan

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*