Yirminci Yüzyıla Çağ Atlatan Fizikçi: Richard Feyman

Richard Phillips Feynman, kuantum mekaniği alanında bir devrim yarattı ve Kuantum Elektrodinamiği (QED) teorisini formüle etti. 1965 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne lâyık görülürken, 20. yüzyılın fütüristik bilim insanlarına da eşsiz bir bilimsel külliyat hediye etti. Yaptığı çalışmalar, kullandığımız kuantum bilgisayarlardan nano-tıp uygulamalarına varana dek sayısız alanda gelişimin önünü açtı.

Yirminci yüzyıl fiziği, çoğunlukla 1915 ve 1925 yılları arasında ortaya çıkan ve ‘genel görelilik’ ve ‘kuantum mekaniği’ teorilerini yaratan, birkaç öncü bilim ikonu tarafından karakterize edilir. Öte yandan, bu iki tarih arasında kalan 1918 yılının ilkbaharında, dünyaya yirminci yüzyıl fiziğinde silinmez izler bırakan başka bir öncü ikon geldi: Richard Phillips Feynman.

Richard Phillips Feynman 11 Mayıs 1918’de New York’ta, aslen Rus ve Polonya asıllı Yahudi bir ailenin çocuğu olarak dünyaya geldi. Çocukluğunda, ‘tutucu düşünceye meydan okumak için’ kendisini sorular sormaya teşvik eden babası Melville’den ve yaşamı boyunca terk etmediği mizah anlayışını devraldığı annesi Lucille’den yoğun bir şekilde etkilendi.

Feynman’ın çocukluğunun geçtiği ev, aşağı Manhattan’ın Queens bölgesindeydi. Maddi açıdan görece rahat bir ailede dünyaya gelmişti. Genç bir adam olarak, üretken bir şekilde çalışabilmesi için yeterli fırsata sahipti ve bu nedenle baskı altında bir yaşam sürmedi. Kısacası o, özgür ve yaratıcı bir çocuktu.

Feynman ilk gençliğinde, kendisini “sözde ateist” diye nitelendiriyordu. Radyoları tamir etmekten büyük zevk alıyor ve küçük yaşlardan itibaren mühendislik yolunda bir yetenek sergiliyordu. New York’un Queens bölgesindeki Far Rockaway Lisesi’nde okurken matematiğini kusursuzlaştırdı ve lisenin son yılında New York Üniversitesi Matematik Şampiyonası’nı büyük bir başarıyla kazandı.

Liseden mezun olduktan sonra, kendisine tanınan “Yahudi kotası” nedeniyle, ilk tercihi olan Columbia Üniversitesi’ne girmeyi reddetti ve bunun yerine 1939’da lisans derecesini aldığı Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’ne (MIT) katıldı. Albert Einstein, Wolfgang Pauli ve John von Neumann gibi diğer yol göstericilerle birlikte matematik ve fizik öğreneceği Princeton Üniversitesi’nin yüksek lisans giriş sınavlarında benzeri görülmemiş derecede yüksek bir puan aldı.

ÖZENLE DÖŞENEN TAŞLAR

Fiziğe yönelmesindeki etkin unsur babası Melville’di. Richard’ın doğumunun ardından, bir bilim insanı olarak büyümesi için elinden gelen tüm imkânları seferber edecekti; zira, o yıllarda özelikle erkekler için bilim dünyasının tüm kapıları kolaylıkla açılıyordu. Her ne kadar bilim özgürlükçü bir anlayışı savunduğunu iddia etse de bir kadının akademinin kapısındaki “bekçileri” geçmesi olacak iş değildi. Buna karşın, ilerleyen yıllarda Richard’ın küçük kız kardeşi Joan de bu kapıdan geçecek ve büyük başarılara imza atan bir astrofizikçi olacaktı.

Akademi, babasının Richard için arzuladığı en büyük hayâldi. Oğlunun doğumundan sonra Melville büyük bir gayret göstererek planlarını hazırladı. Yine de Richard’ı hiçbir zaman dar bir patikada yürümeye zorlamadı. Bunun yerine yaklaşımı çok daha sezgisel ve zekiceydi. Genç Richard’ı bildiklerini değil, bilmediklerini araştırmaya teşvik etti. Richard Feynman’ın anlayış tarzının temeli böyle oluştu.

Her zaman yanıtsız soruların peşine düşerek, kendini geleneksel bilgeliğin sınırlandırılmışlığından kurtardı. Önemli soruların cevaplarını bilmeden de bir insanın yaşamasının mümkün ve muhtemel olduğunu öğrendi. Bilgi edinmek için gereken en önemli şey, iyi sorulan bir soruydu. Cevaplar içinse sabırla keşiflerin yapılmasını beklemek gerekiyordu.

Annesi Lucille, Richard’a, daha az belirgin olmasına rağmen yine de bir kâşif olarak gelecekteki başarısı açısından eşit önem taşıyan bir özelliği aşıladı. Bu kritik özellik, güçlü bir mizah anlayışıydı. Melville, Richard’a kendi yolunu seçmesi için gerekli araçları sağlasa da, Lucille ona bir özgüven göstergesi olarak yüksek sesle nasıl gülüneceğini öğretmişti. Her iki ebeveyni de bütün yaşamı boyunca ona rehberlik ederken, Richard açısından yaşam anlayışı, farklı yönelimler aslında zorlu bir denge kurmak anlamına geliyordu.

AŞK, FİZİK VE ATOM BOMBASI

Çocukluk döneminde zihinsel bileşenleri iyice harmanlandıktan sonra, bir sonraki adımında Feynman’ın öncelikleri her şeyden önce bir fizikçi olmak ve ikincil olarak kendisine bir ‘ruh eşi’ bulmak doğrultusunda gelişti. Richard açısından ‘fizikçi’ olmayı ‘ruh eşi’ bulmanın önüne koymak uygun görünse de, bu durum kesinlikle birinin diğerinden daha büyük bir kişisel önem taşıdığı anlamına gelmiyordu. Okulda parlak zihinli genç bir adam olan Richard, hayatında belki de en önemli kişi haline gelecek Arline Greenbaum’la tanıştı.

Arline, yaşam anlayışını paylaşıyordu ve her konuda en güvenilir arkadaşı oldu. Çift, adeta birbirleri için yaratılmıştı ve Richard’ın hayatının sonuna dek unutmayacağı kadın olacaktı. Richard genç bir adam olarak, bilimsel alanda astronomi, fizik, kimya, biyoloji, jeoloji ve benzeri konularla ilgileniyordu. Arline ise matematikte olağanüstü yetenekliydi ve ilerleyen zamanda Richard’ın sahip olduğu matematik bilgisinin çoğunu öğreten kişi olacaktı. Bir noktada Richard bir matematikçi olmayı düşünse de onun entelektüel çizgisi fizik ekseninde gelişmeye hazırlanıyordu.

Neticede, üniversiteye fizik bölümünde devam etti. İlk dört yılını, fizik alanındaki en iyi okullardan biri olan MIT’de tamamladı ve ardından yüksek lisans öğrencisi olarak Princeton Üniversitesi’ne geçti. Doktora derecesini tamamladığı dönem, yaşamının tek aşkı olan Arline’le evlenmeye hazırlanıyordu. Bununla birlikte, o günlerde Arline bir tür akciğer hastalığıyla ilgili ciddi sorunlar yaşamaya başladı. Bir süre sonra kendisine tüberküloz teşhisi kondu ve çok uzun süre yaşamayacağı söylendi. Richard, o an yapmak istediği tek şeyin Arline’le evlenmek olduğuna karar verdi. Arline’in geriye kalan zamanında sadece onunla ilgilenmeye karar vermişti. Richard’ın ailesi bitmemiş doktora eğitimi nedeniyle kararını onaylamasa da, iki genç basit bir törenle evlendi. Kısa süre sonra Arline, ilerleyen tüberküloz hastalığından ötürü hayatını kaybetti.

1942 yılında Princeton’dan doktora derecesini aldı. Danışmanı John Wheeler’ın rehberliğinde, kuantum mekaniğine dair James Clerk Maxwell tarafından geliştirilen dalga odaklı elektromanyetik yaklaşımın yerini alan ve tamamen mekân ve zaman içinde haritalanan parçacık etkileşimlerine dayanan, “en az eylem” ilkesi tarafından yönetilen bir yaklaşım geliştirdiği teziyle övgüler topladı.

Aşk hayatıysa, bilimsel yaşamı kadar kusursuz sürmeyecekti. Haziran 1952’de Mary Louise Bell’le ikinci evliliğini yapsa da bu birleşme kısa ve başarısız olacaktı.

HİROŞİMA DEPRESYONU

Feynman Princeton’dayken, fizikçi Robert Wilson tarafından ‘Manhattan Projesi’ adı verilen ve savaş döneminde ABD Ordusu tarafından Los Alamos’taki askeri üste bir atom bombasını geliştirmeyi amaçlayan projeye katılmaya ikna edildi. Projenin merkezinde olmasa da kendisini bu çalışmaya adadı ve kısa bir süre sonra Alman fizikçi Hans Bethe’ye bağlı araştırma grubunun lideri oldu; ardından, 1945’te yapılan Trinity Bombası deneylerine katıldı. Projenin bir parçası olarak, sistemin kurulmasına yardım etti.

Daha sonra, ABD Ordusu’nun Oak Ridge tesisinde, atomik malzemelerin depolanması için güvenlik prosedürleri tasarladı, bir uranyum-hidrit bomba üzerinde kuramsal çalışmalar yürüttü ve daha sonra bu bombanın üretilmesinin mümkün olmadığını kanıtladı. Los Alamos’taki döneminde Niels Bohr’la fizik üzerine tartışmalar yürüttü.

Savaştan sonra kendisini Berkeley’de bulunan Kaliforniya Üniversitesi’ne davet eden laboratuvar başkanı Robert Oppenheimer’ın yakın arkadaşı oldu. Feynman, yıllar sonra, geriye baktığında Manhattan Projesi’nde çalışma kararının o dönem haklı olduğuna inandığını, ancak Nazi Almanyasının yenilgisinden sonra projenin devam etmesiyle ilgili ciddi çekinceler dile getirdiğini ve Hiroşima’nın yok edilmesinden sonra ağır bir depresyon yaşadığını itiraf edecekti.

İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra, Feynman, Albert Einstein, Kurt Gödel ve John von Neumann gibi seçkin öğretim üyelerinin varlığına rağmen, Princeton’daki İleri Araştırmalar Enstitüsü’nden gelen teklifi reddetti. Bunun yerine, Hans Bethe’nin peşinden gidip, Bethe’nin 1945-1950 arasında teorik fizik dersleri verdiği Cornell Üniversitesi’nde çalışmaya devam etti. Daha sonra, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde (CalTech) Teorik Fizik Profesörü görevini üstlendi. Kariyerinin geri kalanında çalışmalarını burada sürdürdü.

Üçüncü Evlilik

Kaliforniya’da, Gweneth Howarth adında ve yaşam coşkusunu paylaşan bir İngiliz kadınla üçüncü evliliğini yaptı. 1962’de oğulları Carl ve 1968’de kızları Michelle dünyaya geldi. Carl, babasının matematiğe olan sevgisini ve eğilimini devralacak ve özellikle bilgisayar yazılımı alanında yüksek düzeyde çalışmalar yürütecekti.

Feynman, teorik fiziğin karmaşık unsurlarını kolayca anlaşılabilir bir şekilde açıklayabildiği için ün kazandı ve kimi zaman “Büyük Anlatıcı” diye anılır oldu. Eğitim hayatı boyunca her zaman ezberci eğitimle savaştı. Matematik, elektromanyetizm, Newton fiziği, kuantum fiziği ve fiziğin diğer bilimlerle olan ilişkisini içeren 1964 tarihli “Feynman: Fiziğe İlişkin Dersler” adlı kitabı bir klasik haline geldi. “Fizik Yasalarının Karakteri”, “QED: Garip Işık ve Madde Teorisi”, “İstatistiksel Mekanik” ve “Yerçekimi Üzerine Dersler” de dahil olmak üzere, verdiği dersler ve çeşitli konuşmaları kitap haline getirildi.

KUANTUM BİLGİSAYARINI VE NANOTEKNOLOJİYİ YARATAN KURAMLAR

Aralık 1959’da, Feynman, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde düzenlenen Amerikan Fizik Derneği toplantısında, “Dipte Bolca Oda Var” adlı öngörü sahibi ve çığır açıcı bir konuşma yaptı. Konuşmasında, laboratuvar ortamında bir atom veya molekül inşa etme olasılığını dile getirdi; bu, o zamanlar fantastik gibi görünen ama o zamandan beri “nanoteknoloji” diye adlandırılacak olan fikirdi. William McLellan ve Tom Newman tarafından nanoteknolojiyle ilgili iki açmaz ortaya konulduğunda, çözüm için şahsen 1000 dolarlık bir ödül koydu.

Ayrıca kuantum bilgisayarlar yaratma olasılığını düşünen ilk bilim insanlarından biriydi ve sayısal hesaplarda, sinirsel ağlar ve hücresel otomatları kullanarak fiziksel simülasyonlar inşa etmede, yenilikçi hesaplar için yenilikçi kullanımları bulmak konusunda çok büyük bir öncü rol oynadı.

CalTech’teki yılları boyunca, Cornell’da geliştirmeye başladığı ve 1965 Nobel Fizik ödülünü Julian ile ortaklaşa kazandığı Kuantum Elektrodinamiği (QED/ışık ile madde arasındaki etkileşim teorisi) kuramı üzerinde çalıştı. Schwinger ve Sin-Itiro Tomonaga ile aşırı soğutulmuş sıvı helyumun aşırı akışkanlığının fiziği ve kuantum mekaniksel davranışı; CalTech profesörü Murray Gell-Mann ile işbirliği içinde zayıf bir bozunma (bir nötronun bir elektron, bir proton ve bir anti-nötrinoya dönüşmesi gibi) modeli; Murray Gell-Man’ın kuark teorisine paralel olarak geliştirdiği yüksek enerjili hadron çarpışmalarını analiz etmek için yaptığı ‘parton modeli’ (genel kabul görecek olansa ‘kuark modeli’ idi) üzerinde çığır açıcı çalışmalar yürüttü.

Kuantum elektrodinamiği konusundaki çalışmasında, uzay-zaman içinde bulunan parçacıklar arasındaki etkileşimleri, özellikle de elektronlar ve onların anti-madde karşıtları olan pozitronlarla etkileşimlerini kavramsallaştırmaya ve hesaplamaya yardımcı olmak için ‘Feynman Diyagramları’ olarak bilinen önemli bir araç geliştirdi. Etkileşen parçacıkların sistemsel davranışını tanımlamak için ihtiyaç duyulan karmaşık matematiksel ifadelerin grafiksel analogları olan ‘Feynman Diyagramları’, 20. yüzyılın ikinci yarısında birçok teorik fizik alanının önünü açtı.

Kraliyet Bilimler Akademisine Atandı

1965’te İngiltere Kraliyet Bilimler Akademisi’ne yabancı üye olarak atandı. Ayrıca Amerikan Fizik Derneği, Amerikan Bilimsel Gelişim Derneği ve Ulusal Bilim Akademisi’nin bir üyesi oldu. Hayatının ilerleyen dönemlerinde, Feynman’ın ilgisi kuantum kütle çekimi teorilerine yönlendi. Bu amaç için geliştirilmemesine karşın, Feynman Diyagramları ‘Sicim Teorisi’ ve ‘M-teorisi’ gibi iddialı kuramları geliştirmek için büyük bir temel oluşturdu. Ölümünden sadece iki yıl önce, Feynman, 1986’da yaşanan Challenger Uzay Mekiği felaketini araştırmak üzere kurulan Rogers Komisyonu’nda önemli bir rol oynadı.

Dünyaca ünlü bir fizikçi olmasının yanı sıra, Richard Feynman da çizgi ve şekillerin gücünden etkilenen amatör bir ressamdı. Sanatı takdir etmenin, fizik sevgisiyle derinden bağlantılı olduğunu ve dünyanın karmaşıklığı ve güzelliğinin bir değerini temsil ettiğini söylüyordu:

“Kendime sakladığım bir nedenden dolayı resim yapmayı öğrenmeyi çok arzu ettim; çünkü dünyanın güzelliği hakkında sahip olduğum bir duyguyu iletmek istedim. Tarif etmesi zor, çünkü bu bir duygu. İnsanın evrendeki her şeyi kontrol eden bir tanrı ile kurması gereken, dinin taşıdığı hislere benzeyen bir şey var resimde. (…) Doğanın matematiksel güzelliğinin, kendi içinde nasıl işlediğinin bir takdiri; gördüğümüz fenomenlerin atomlar arasındaki içsel çalışmaların karmaşıklığından kaynaklandığının farkına varma; ne kadar dramatik ve harika olduğu duygusu… Bilimsel bir endişe hissi taşıyorum ve bu duyguyu taşıyan bir kişiye çizim yoluyla iletebileceğimi hissettim. Ona bir an için olsa bile evrenin ihtişamıyla ilgili bu duyguyu hatırlatabilirim.”

Feynman, eserlerini yalnızca akademik itibarına dayanarak satın alacak koleksiyonculardan kurtulmak umuduyla, “Ofey” takma adı altında sattı.

1980 yılında yakalandığı iki nadir kanser türü nedeniyle tedavi görmeye başladı. 1986 yılında kanser sorunu tekrar nüksetti ve 15 Şubat 1988’de, Los Angeles’ta bir dizi ameliyatın ardından 69 yaşında hayata veda etti. Ardında, günümüz teknolojilerinin neredeyse tamamına şekil veren devasa bir fizik külliyatı bırakan Feynman, günümüzün kuantum bilgisayarlarından nanoteknoloji ürünü araçlarına dek, 20. ve 21. yüzyıl teknolojisine şekil veren en önemli bilim insanı oldu.

Not: Bu yazı GAZETEDUVAR’da yayınlanmıştır. 

Yazar: Tarkan Tufan

Kaynaklar:

http://www.feynman.com/ stories/biography/

https://www. physicsoftheuniverse.com/ scientists_feynman.html

http://scienceworld.wolfram. com/biography/Feynman.html

https://www.physics.uci.edu/~ silverma/RichardFeynman.pdf

https://www.theguardian.com/ science/2011/may/15/quantum- man-richard-feynman-review