​
Doğa Bilimleri Dersi İçeriği

​
Giriş [1-115]

Doğa Bilimleri (Scire – Bilmek) [2]. Bu dersin amacı, Aristoteles’ten Günümüze kadar bilimin tarihini ana hatlarıyla anlatırken temel fizik, kimya, biyoloji, matematik ve geometri prensiplerini gözden geçirmektir [1]. Bu sayede bilimin nasıl evrimleştiği hakkında bir fikir edineceksiniz [2], bilim ve mühendisliğe olan ilginiz artacaktır [2] ve büyük resmi görmeniz amaçlanmaktadır [2].

Ders Materyallerine … aracılığıyla erişilebilir. [1]. Herhangi bir nedenle bir duyurunun öğrenci tarafından kaçırılması durumunda mazeret kabul edilmeyecektir [1]. Yoklama beklenmektedir [2]. Notlandırma … esas alınacaktır: [2].

  • Çeşitli Online Sınav/Ödev/Ara Sınavlar: 70 puan [116]
  • Final: 30 puan [116]

Materyaller: Kitap: The Evolution of Modern Science, Thomas L. Isenhour [116], Video: Cosmos, BBC Science Documentaries, Youtube [116].

Geçici Ders Programı: [116]

  • 2 Hafta: Antik Yunanlılar, Öncesi ve Sonrası, MÖ 600 – MS 1300
    • Yunanlılar: MÖ 600 – MÖ 300
    • Romalılar: MÖ 200 – MS 700
    • Araplar: MS 700 – MS 1400
  • …
  • 3 Hafta: Modern Bilim, Mühendislik: 1700-1900
    • Enerji, Termodinamik, Mekanik
    • BBC - The Story of Energy - Elektrik Mühendisliği
    • Shock and AWE - The Story of Electricity, Part 2 - X-Rays and Radioactivity, The Mystery of Matter: UNRULY ELEMENTS - Nuclear Era, Fusion, and Fission, The Mystery of Matter: “INTO THE ATOM” [117]

Mağara Adamı, fırtına sırasında dağların neden gümbürdediğini merak ediyordu [2]. Pratik yaptılar [2].

​
Antik Çağ Bilimi ve Katkıları [11-13, 17, 116, 118]

Babilonyalılar, Mısırlılar ve diğer antik uygarlıklar astronomi ve mühendislik ile uğraştılar [11]. Astronomi, mevsimleri tahmin etmede ve ekim ile hasat zamanlarını belirlemede faydalıdır [11]. Yerleşik hayata geçişle birlikte arazi sahipliğini ve ticareti tanımlamak için geometri (Yeryüzü ölçüsü) önem kazandı [11]. Geometri ile binalar ve sulama kanalları tasarlanıp inşa edilebilir. Geometri, makine mühendisliğinin temelidir [11].

Tarım sayesinde, MÖ 12.000 civarında icat edilen ve yavaş yayılan, bir miktar botanik ve kimya keşfedildi [12]. Tıp bir sanat olarak gelişti ve bitkisel tedaviler genellikle büyüler ve diğer sihirlerle birleştirildi [12]. Antik cerrahi de gelişti [12]. Mezopotamya’da hem tıp hem de astroloji uygulanıyordu [13]. Babil matematiği oldukça gelişmişti; birinci ve ikinci derece denklemleri çözdüler ve basit cebir yaptılar [13]. Babilonyalılar kapsamlı astronomi ve geometri keşfettiler [13]. Hint matematiği gelişmişti ve sıfırın keşfedildiği yerlerden biriydi [13]. Hint tıbbı da gelişmişti ve doğayı akla tabi kılmaya çalıştıklarına dair bir işaret vardır, bu da bilimsel felsefenin başlangıcıdır [13].

​
Yunan Bilimi (MÖ 600 – MÖ 300) [3, 14-16, 108, 109, 116]

Plato, MÖ 387 civarında Akademisini açtı [14]. Aristoteles (MÖ 384–322), yirmi yıl boyunca Akademide okudu [14]. Akademi, İmparator Justinianus’un MS 529’da pagan bir kurum olduğunu iddia ederek kapatmasına kadar 900 yıldan fazla gelişti [14]. Galen’in harika diseksiyon becerileri vardı ve geride hacimli, tutarlı, kapsamlı ve büyük ölçüde doğru bir eser bıraktı [16]. Ancak Galen’in çalışmalarında bazı büyük sorunlar vardı. Her şeyden önce, insan vücutlarına erişimi olmadığı için, diseksiyonlarının çoğu Berberi maymunlarına aitti [16]. İkincisi, Galen’in çalışmaları iyi tanımlanmış olsa da, illüstrasyonlarla desteklenmiyordu [16]. Yine de, Ptolemy’nin astronomisi gibi, Galen’in anatomisi genel olarak işe yarıyordu [16]. Galen’in fizyolojisi hatalıydı [16]. Genel olarak Galen, insan vücudunun dört sıvıdan veya bağımsız vücut sıvısından oluştuğunu düşünüyordu: Kan; Balgam; Sarı safra (idrar sistemi); ve Kara safra (sindirim sistemi) [16]. Hastalık, bu sistemlerdeki bir dengesizlikti [16].

​
Roma ve Arap Bilimi [116, 118-121]

“Algoritma” kelimesi adının Latinleştirilmesinden türetilmiştir ve “cebir” kelimesi, denklemleri çözmek için temel cebirsel yöntemleri ve teknikleri tanıttığı en ünlü kitabının başlığının bir parçası olan “el-cebr”in Latinleştirilmesinden türetilmiştir [118]. Arapların ilerlemesi döneminde Ömer Hayyam, yılın uzunluğunu 365,24219858156 gün olarak ölçtü (2/100 milyon hata) [118]. İbn-i Sina, Galen’in ve dolayısıyla Hipokrat’ın tıbbi geleneklerini uyarladı. [118]. Bu gelenekleri Aristoteles’in doğal felsefesine (1025) uydurmaya çalıştı [118]. Sonuç, İbn-i Sina’nın zamanındaki tüm tıbbi bilgilerin “açık ve düzenli” bir özeti olan Tıp Kanunu oldu [118]. Ali Kuşçu, Nasir al-Din al-Tusi’nin gezegen modelini geliştirdi ve Aristotelesçi fiziği reddederek doğal felsefeyi İslami astronomiden tamamen ayırdı, böylece astronominin tamamen ampirik ve matematiksel bir bilim haline gelmesini sağladı [119]. Kuyruklu yıldızlar üzerindeki gözlemi yoluyla Dünya’nın dönüşü için ampirik kanıtlar buldu ve spekülatif felsefeye değil, ampirik kanıtlara dayanarak, hareketli Dünya teorisinin sabit Dünya teorisi kadar olası olduğu sonucuna vardı [119]. Piri Reis Kitāb-i Bahriye’yi yazdı [120]. Muhammed b. Amir al-Suûdī al-Niksari, Sultan Murad III’e 1573’te bir Dünya Haritası sundu [120]. Osmanlılar sadece Doğu’yu değil, Batı dünyasını da biliyorlardı [120]. Mimar Sinan (15. yüzyıl), Yunan ebeveynlerden doğdu, büyük bir mimardı ve Avrupa Rönesansı’nın Michelangelo’su ile karşılaştırıldı [120]. Yüzlerce bina inşa etti [120].

​
Rönesans ve Bilimsel Devrim (1400-1700) [10, 17-25, 34, 35, 42]

Yunan, Hint ve Müslüman bilginler heliosentrik (güneş merkezli) bir güneş sistemi önermişlerdi, ancak Batılı bilginler Dünya’nın evrenin merkezi olduğu Aristotelesçi felsefeyi sürdürdüler [17]. Nicholaus Copernicus (1473–1543), Torun, Polonya’da doğdu [17]. Asıl adı Kopernik’ti, ancak Roma’ya çağrıldığında adını Latinleştirdi [17]. Copernicus Polonya’da yaşadı ve piskopos için bir memur olarak çalıştı [17]. Matematikçi olarak eğitim gördü ve Hristiyan kilisesinin bölündüğü Reformasyon sırasında yaşadı [17]. Copernicus çok beklenmedik bir devrimciydi; ancak, gerçeğin kaynağı olarak bilimsel ölçüme olan ısrarının, yaklaşan Bilimsel Devrim’in başlangıç noktası olması muhtemeldir [17]. Julian takvimi (Julius Caesar tarafından kurulmuştur), yılı tam olarak 365,25 güne böldü. [18, 122]. Bu biraz uzundu ve Paskalya ve diğer Kutsal Günlerin yavaşça ileriye doğru kaymasına neden oldu [18, 122]. Kutsal günler Kilise için çok önemliydi ve doğru bir şekilde hesaplanmaları gerekiyordu [18, 122]. Copernicus daha doğru bir takvim üretmek için Roma’ya davet edildi [18, 122]. Julian takvimi, her biri 365 gün olan üç ardışık yılı ve ardından ortalama yılı 365,25 gün yapan 366 günlük bir artık yılı içerir [18, 122]. Gregoryen takvimi (365,2425 gün), Papa Gregory tarafından 1582’de Copernicus’un hesaplamalarına dayanarak onaylandı [18, 122].

Protestan Reformu’nun ortasında, Copernicus ve arkadaşları kitabının sorun çıkarabileceğini hissettiler [19]. Copernicus 1543’te öldü, aynı yıl kitabı yayınlandı [19]. Gelenek, kitabın ilk kopyasını ölüm döşeğinde aldığını söyler [19]. Editörü, Dünya’nın aslında hareket etmediğini ve Copernicus’un hareket ettiğini iddia etmediğini belirten bir giriş ekledi [19]. Editörü, heliosentrik kozmosun tek nedeninin hesaplamaların daha kolay olması olduğunu açıkladı [19]. Her neyse, kitap o kadar zordu ki sadece uzmanlar danıştı [19]. Kopernik Devrimi kesinlikle yavaş çekimde bir devrimdi [19]. Copernicus’un hesaplamalarının yeni takvimi tanımlamak için kullanılması 39 yıl daha sürdü [19]. Tycho Brahe (1546–1601), Copernicus’un çalışmalarından etkilenen uzmanlardan biriydi [20]. Tycho, çağının en seçkin astronomu olmuş olabilir [20]. Danimarkalıydı ve Danimarka Kralı tarafından (modern standartlara göre) iyi finanse edildi [20]. Birçok aletini kendi yaptı (teleskop, Tycho’nun ölümünden sonra icat edildi) [20]. Tycho’nun otuz yıllık gözlemleri o kadar doğruydu ki, modern aletler ve teleskoplar ölçümlerini büyük ölçüde doğruladı [20]. Gökleri haritalandırmada olağanüstü bir iş çıkardı [20].

Sonunda kendi kendine dedi ki, Güneş ile gidelim [21]. Ve Güneş’ten bağımsız dairesel bir hareket bulma girişimlerinden vazgeçti [21]. Sonra parlak bir fikir edindi [21]. Büyük Arşimet, dairenin çevresi ile çapı arasındaki oranı ve π’yi bulmak için daireyi sonsuz sayıda üçgene bölmüştü [21]. Sir Isaac Newton, çağın en ünlü bilim insanı tarafından endüktif ve dedüktif bilimin etkileşimini çarpıcı bir şekilde gösterdi [22]. Ve göreceğimiz gibi, hem endüktif hem de dedüktif mantık, Bilimsel Devrim’in alametifarikası olan mekanik bir evrene yol açabilirdi [22]. Cambridge’deki entelektüel ortam oldukça kasvetliydi [23]. Profesörler, Kilise hiyerarşisi gibi, genellikle pozisyonlarını himaye yoluyla elde ediyorlardı [23]. Ustalar (asıl öğretmenler) müfredatı küçümsüyorlardı [23]. Küçümseme ihmale, ilgisizliğe, gevşekliğe ve düşük standartlara yol açtı [23]. Bu da Cambridge öğrencilerinin büyük ölçüde kendi başlarına kalmaları anlamına geliyordu [23]. Cambridge entelektüel açıdan kesinlikle kasvetli olsa da, kendi başına bırakıldığında kendi entelektüel eğilimlerinin peşinde koşarak harika zaman geçiren Isaac Newton gibi bir öğrenci için ideal olduğu ortaya çıktı [23]. Başlıca matematik (geometri) okudu, aynı zamanda Descartes ve diğerlerinin yeni mekanik felsefesini de inceledi [23]. Öğrenci not defterleri, tüm maddenin sonsuz derecede bölünemeyen taneciklerden veya parçacıklardan oluştuğunu kabul ettiği anlamına gelen bir korpüskülarist olduğunu gösteriyor [23]. Böylece bir tür atomist olduğu kadar mekanist de oldu [23].

Kağıtlarından, Newton’un Cambridge’deki son yılında 1664’te ciddi matematik çalışmalarına başladığını biliyoruz [24]. Bir Cambridge panayırında, trigonometri bilmediği için anlayamadığı bir astroloji (veya belki astronomi) kitabı satın aldı [24]. Bu yüzden bir trigonometri kitabı aldı, ancak Öklid’in Elementlerini hiç çalışmadığı için bunu da anlayamadı [24]. Ardından Öklid’i satın aldı ve büyük ölçüde kendi kendine matematik eğitimi almaya başladı (ancak Isaac Barrow ile çalıştığını unutmayın) [24]. Öklid’de ustalaştıktan sonra Newton, Kepler ve Descartes dahil modern matematikçileri okudu [24]. Fluxiyonel kalkülüs üzerindeki çalışması 1664 sonbaharında başladı ve 1665 baharında Woolsthrope’da devam etti [24]. Newtoncu felsefe sistemler içindeki mekanik hareketi açıklıyordu, ancak sistemler içindeki teleolojik değişimi açıklamıyordu [25]. Yani, Newtoncu evren statik bir evrendi ve statik olmayan sistemleri açıklamıyordu [25]. Mekanik eylem özümlemeyi açıklayamıyordu [25]. Başlangıçta Newton, hayati ajanı civalı ruh, ardından fermental erdem veya bitkisel ruh ve nihayetinde fermantasyon gücü olarak adlandırdı [25]. Newton, Tanrı’nın maddeyi düzenlemek ve iradesini doğal dünyada uygulamak için kullandığı doğal ajanı arıyordu [25].

Antoine Lavoisier, modern kimyanın kurucusu, 1789’da Elements of Chemistry’yi yazdı [26]. Lavoisier, Abbe de Condillac’tan şu alıntıyı yaptı: “Biz ancak kelimeler aracılığıyla düşünürüz. Diller gerçek analitik yöntemlerdir. Her türlü ifade biçimine en basit, en kesin ve en iyi şekilde uyarlanmış olan cebir, aynı zamanda bir dil ve bir analitik yöntemdir. Akıl yürütme sanatı, iyi düzenlenmiş bir dilden başka bir şey değildir.” [26]. Başka bir deyişle, Lavoisier, bilimsel terminolojiyi bilimin kendisinden ayırmanın imkansız olduğunu savunuyordu [26]. Newton’un devlerin omuzlarında durduğu söylenirse, o, Descartes, Galileo ve diğerleriyle birlikte, evrenin yapıldığı tüm maddi, canlı ve cansız maddenin molekül ve yapısının sınırlarını zorlayacak sayısız devin doğmasına neden oldu [42].

​
Aydınlanma Çağı (1700-1800) [26-30, 52, 123-127]

Bilimsel Devrim’e katılanlar, onları eski kültürel bağlardan, öncelikle kilise, soyluluk ve Krala olan bağlılıktan kurtaran yeni bir kültürel bağ paylaştılar [124]. Uluslararası bir bilim insanı topluluğunun üyesi oldular [124]. Eğitimli ve bilim insanları arasında, dini hoşgörüyü teşvik etmek, bilimi desteklemek, öz yönetimi teşvik etmek ve en azından sosyalleşme için bir ortam sağlamak amacıyla popüler örgütler ortaya çıktı [124]. Locke (1700), Thomas Jefferson’ı büyük ölçüde etkilemişti ve şunlara inanıyordu: Tüm bilgi deneyimden gelir, a posteriori, a priori’den ziyade. [125, 126]. İnsanlar doğası gereği kötü veya şeytani değildir [125, 126]. İnsan doğası temelde iyidir [125, 126]. Akıl yürütmeyle doğru seçimler yapabilir ve dolayısıyla ilerleyebilirler [125, 126]. Toplumun kurucu parçaları makine benzeri bir uyum içindedir - denge ve denetleme [125, 126]. Bu da yaşam, özgürlük ve refahın maksimum düzeyde keyfini çıkarmayı teşvik eder [125, 126]. Smith, para, mal ve işgücü fiyatı, kira ve faiz teorileri dahil olmak üzere ekonomik faaliyetlerin kökenleri de dahil olmak üzere ekonomi tarihini inceledi [125, 126]. Smith, iş bölümüyle zenginliğin arttığına inanıyordu [125, 126]. İşçilere belirli ve sınırlı görevler verilirse üretim daha karlı hale getirilebilir [125, 126]. Bu, sanayi devrimi sırasında yaygın olarak benimsendi [125, 126]. Smith’e göre, ulusların genel zenginliğini artıran ve dolayısıyla hem kapitalistlerin hem de işçilerin yaşam standartlarını yükselten şey iş bölümüdür [125, 127]. Aydınlanmanın bir alametifarikası, önce dini, sonra seküler otoritenin reddiydi [28, 123].

​
Kimyanın Kökenleri (1700-1900) [26, 31-41, 77, 84, 128, 129]

1654 civarında Toskana Büyük Dükü II. Ferdinando de’ Medici, içinde alkol bulunan, üstü kapalı, bir ampul ve bir borudan oluşan tüpler yaptı; havanın basıncından bağımsız, ancak sıvının genleşmesine bağlı ilk modern tarzda termometre [128]. Son olarak 1724’te Daniel Gabriel Fahrenheit, şimdi kendi adını taşıyan bir sıcaklık ölçeği üretti [45, 128]. Bunu yapabildi çünkü ilk kez civa (yüksek genleşme katsayısına sahip) kullanarak termometreler üretti ve üretiminin kalitesi daha ince bir ölçek ve daha fazla tekrarlanabilirlik sağlayarak genel kabul görmesine yol açtı [45, 128]. İlk Uluslararası Kimya Konferansı 1860’ta Karlsruhe, Almanya’da yapıldı [38]. Başlıca kimyagerlerin çoğu katıldı ve Stanislao Cannizaro (1826–1910), Avogadro hipotezini yeniden gözden geçirmeyi önerdi [38]. Konferansın sonunda herkes hemfikirdi ve bir atom ağırlıkları tablosu oluşturuldu [38, 129]. Avogadro’nun eşit hacimler varsayımını kullanarak: [38, 129]

  • 1 hacim H + 1 hacim Cl = 2 hacim HCl [38, 129] (H₂ + Cl₂ = 2 HCl) [38, 129]
  • 2 hacim H + 1 hacim O = 2 hacim Su [38, 129] (2H₂ + O₂ = 2H₂O) [38, 129]

Molekül kavramı kabul edildi ve tutarlı bir formül ve atom ağırlıkları seti nihayet oluşturuldu! [39]. O zamana kadar kimya, on binlerce reaksiyona giren binlerce bileşiğin hiçbir mantığı olmayan büyük bir karmaşasıydı [39]. Sonra, elementlerin periyodik doğasını gözlemleyen Dmitri Mendeleev (1834–1907) ortaya çıktı [39, 129]. Elementler tablosunda atom ağırlıklarına göre yukarı doğru gidildikçe, özellikleri belirli aralıklarla tekrar etmeye başladı [39, 129]. 1869’da tekrar eden periyotların bir tablosunu yaptı [39]. Bir elementin özellikleri yukarıdaki elemente benzemiyorsa, bir pozisyon atladı [39]. Paracelsus 24 Haziran 1527’de Basel’de (İsviçre) İbn-i Sina’nın Tıp Kanunu’nu bir ateşe attı. [31]. Şöyle ilan etti: “Sizin Galen’iniz, İbn-i Sina’nız ve tüm takipçileri ayakkabılarımın tokalarından daha az şey biliyor!” [31]. J.J. Berzelius (1779–1848), doğru bağıl ağırlıkları bulmak için binlerce bileşiği analiz etti [36, 84]. Ayrıca, stokiyometri olarak adlandırılan kimyasal cebire yol açan modern kimyasal bileşik notasyonunu icat etti [36, 84]. 1860’ta Almanya’nın Karlsruhe kentinde İlk Uluslararası Kimya Konferansı düzenlendi. [38, 129]. Konferansın sonunda herkes anlaşmaya vardı ve bir atom ağırlıkları tablosu oluşturulmuştu [38, 129].

Friedrich Kekulé (1858), karbonların kendisine veya diğer atomlara bağlanarak bir zincir oluşturduğunu ve organik moleküller oluşturduğunu hayal etti [130, 131]. Çeşitli fonksiyonel grupların bağlı olduğu bu karbon iskeleti, organik bileşiklerde görülen çeşitli özelliklere bir açıklama getirdi [41, 130, 131]. Örneğin, tüm alkollerde bir hidrojen ve bir karbon arasında bir oksijen bulunurken, tüm eterlerde iki karbon arasında bir oksijen bulunur [41]. Kekulé’nün ikinci büyük katkısı, sıra dışı C₆H₆ formülüne sahip olan benzen için önerilen bir yapıydı [41]. Benzen ve ilgili bileşikler, kendine özgü kokular gibi sıra dışı özelliklere sahipti [41]. Bu nedenle, aromatik (koku üreten) bileşikler olarak adlandırılmışlardı [41]. Amatik bileşikler, bütan (C₄H₁₀) gibi basit hidrokarbonlardan (yalnızca hidrojen ve karbon içeren) çok daha reaktiftir [41]. Üre, memeli idrarında bulunur (memeliler tarafından fazla azotu gidermek için üretilir) [40]. O zamanlar kimyagerler, kimyasal bileşikleri elemental analiz, renk, kristal şekli, erime noktası, kaynama noktası, tat, koku ve elemental analiz ile karakterize ediyorlardı [40]. Amonyum siyanat ısıtıldığında, 132,7 ºC erime noktasına sahip üreye yeniden düzenlenir [40]. Elemental analiz aynı formülü (CH₄ON₂) verirken, iki bileşiğin özellikleri oldukça farklıdır [40]. Kekulé erken kimyaya iki büyük katkıda bulundu [41]. İlk olarak, organik bileşiklerin geri kalan karbon bağlarına bağlı diğer atomlarla bir karbon iskeletine sahip olduğunu öne sürdü [41, 131]. Bu öneri, birçok organik bileşik sınıfını doğru bir şekilde tanımlamaktadır [41]. İkinci büyük katkısı, altı karbon atomunun altıgen bir halka oluşturduğu ve her karbon atomuna bir hidrojen atomunun bağlı olduğu benzen yapısı için önerilen bir yapıydı [41].

​
Biyolojinin Gelişimi (1800-1900) [49-55, 75-83, 115, 132, 133]

Schleiden’in yardımıyla Schwann, bitki ve hayvan hücrelerinde belirli bir birlik olduğunu ve hücrelerin ne kadar özelleşmiş olursa olsun tüm hayvan dokusunun temeli olduğunu anladı [77, 132]. Bulgularını Mikroskopik Araştırmalar (1839) adlı eserinde yayınladı ve burada **“organik maddenin iki krallığının en samimi bağlantısı”**nı savundu [77]. Yine de, hayvan veya bitki hücrelerinin çoğalma mekanizmasının ne olduğu sorusu devam etti [77]. Rudolf Virchow (1821–1902), hücre teorisini modern biçiminde formüle etmek ve bilimsel tıbbın temel taşı olarak patolojiye dahil etmekle genellikle tanınır [77, 132]. Virchow, normal büyümede hücrelerin ana hücrelerin bölünmesinden çoğaldığı sonucuna vardı [79, 132]. Yani, tüm hücreler var olan hücrelerden üretilir [79]. Başka hiçbir yerde hücreler ortaya çıkamaz [79]. Dahası, hastalıklı hücreler de önceden var olan hücrelerden büyür veya çoğalır [79]. Andreas Vesalius (1514–1564), modern anatomi biliminin kurucusu, büyük eseri De Humani Corporis Fabrica’yı (İnsan Vücudunun Yapısı Üzerine) 1543’te, Copernicus’un De Revolutionibus’u yayınladığı aynı yıl yayınladı. [49]. Vesalius, Padua Üniversitesi’nde tıp profesörüydü ve düzenli olarak idam edilmiş suçluların cesetlerini alarak anatomi çalışmalarında büyük ilerleme kaydetti [49]. Galen’in anatomisini dikkatli, kibar ama kararlı bir şekilde düzeltti [49]. Vesalius, hekimlerin ve öğrencilerin kendi diseksiyonlarını yapmaları konusunda ısrar etti [50]. Her tıp öğrencisinin kendi gözlemlerini ve keşiflerini yapmasının zorunlu olduğunu savundu [50].

Darwin, Malthus’u okuduktan sonra hayatta kalma mücadelesi ve ölüm üzerine düşüncelerini not aldı. [54]. Tüm organik şeylerin artma eğiliminde olduğu yüksek orandan kaçınılmaz olarak bir var olma mücadelesi ortaya çıkar [54, 133]. Her canlı, yaşamının bir döneminde mutlaka yok olmaya maruz kalmalıdır [54]. Aksi takdirde, geometrik artış ilkesine göre, sayıları hızla o kadar aşırı derecede artardı ki hiçbir toprak ürünü destekleyemezdi [54]. Dolayısıyla, hayatta kalabileceğinden daha fazla birey üretildiğinden, her durumda bir var olma mücadelesi olmalıdır [54, 133]. Ancak ölümün kaçınılmaz bir sonuç olduğu bu var olma mücadelesinde, türün hayatta kalması da olmalıdır [54]. Mendel, yedi özelliğinin ve karakteristiğinin tamamı üzerinde deneyler yaptı ve yedi çekinik özelliğin tamamının aynı 1:3 oranında yeniden ortaya çıktığını belirledi. [80]. Mendel kendi ifadesiyle, “hepsi verilen sayısal oranda, herhangi bir esaslı değişiklik olmaksızın yeniden ortaya çıkıyor. Hiçbir deneyde geçiş formları gözlemlenmedi.” [80]. Proteinler, tüm canlı hücrelerin yapı taşlarıdır ve doğru üremeyi sağlayan genetik bilgiyi taşırlar. [82]. Proteinler, amino asitler adı verilen bir dizi küçük molekülden oluşan çok büyük moleküllerdir [82, 134]. Doğada 20 kadar amino asit bulunur ve hepsinde bir amin ucu (-NH₂) ve bir asit ucu (-CO₂H) bulunur [82, 134].

Griffith’in deneyi, bakterilerin transformasyon olarak bilinen bir süreçle genetik bilgi aktarabildiğini öne süren ilk deneydi [133, 134]. Griffith’in bulgularını, bu genetik bilgiyi ileten materyalin DNA olduğunu izole eden araştırmalar izledi [133].

​
Genetik ve Moleküler Biyoloji (20. Yüzyıl) [135-138]

Genetik kod, DNA’daki dört farklı baz tarafından taşınır: adenin, sitozin, guanin ve timin. [137]. Proteinleri bir araya getirirken DNA’nın uygun sırayla tek tek amino asitleri seçmesini sağlayan, bu bazların üçlü setlerinin sırasıdır [137]. Santral Dogma Referansı - Prof. Lander’ın Biyolojisi: [137]

  • Biyokimya, yaşam fonksiyonlarının protein kısmına odaklanır. Organizmadan bağımsız bileşenleri inceler [136, 137].
  • Genetik, gen kısmına odaklanır. Genellikle mutantlar kullanılır. Yani, bileşeni olmayan organizmadır [136, 137].
  • Moleküler Biyoloji, bu ikisini (biyokimya ve genetik) bütünleştirir, “santral dogma” yani genler -> proteinler oldukça iyi anlaşılabilir [136, 138].

Genomik Çalışmaları: Örneğin, biri meyve sineğinin gözlerine kırmızı rengi neyin verdiğini incelemekle ilgileniyorsa, muhtemelen üç alan şöyle çalışır: [136, 138]

  • Bir biyokimyacı, meyve sineğinin püresini yapar, göz renginden sorumlu bileşeni izole eder ve karakterize eder [138].
  • Bir genetikçi, farklı göz renklerine sahip sinekleri arar ve her birini karşılaştırır, çeşitli kombinasyonlarda çiftleştirir, özelliklerin nasıl kalıtıldığını gözlemler. Yani, bahsedilen bileşenin (gen/protein) kimyasal doğasından habersiz olunabilir, ancak yine de özelliğin nasıl aktarıldığı/bir popülasyonu nasıl etkilediği anlaşılabilir [138].

​
Atom ve Nükleer Çağ (1900-1950) [6, 59-73]

1895’te Alman fizikçi Wilhelm Röntgen (1845–1923), bir Crookes tüpüyle deney yaparken odanın karşısındaki bir çinko sülfür ekranının parladığını fark etti [60]. Tüp kapatıldığında parlaklık kayboldu [60]. Röntgen deneyi tekrarladı ve tüp ile ekran arasına malzemeler yerleştirerek etkileşimi tamamen durdurmak için çok katı madde gerektiğini not aldı [60]. Röntgen, Crookes tüpünden çıkan ışınlara X-ışınları adını verdi, X bilinmeyen anlamına geliyordu [61]. Röntgen karısını laboratuvara getirdi ve Crookes tüpünü karısının elinin altına bir fotoğraf plakası yerleştirilmiş bir standa koydu [61]. Geliştirilen fotoğraf plakası, Bayan Röntgen’in elinin kemiklerini ayrıntılı olarak ve alyanslarını da gösteriyordu [62]. Bir yıldan kısa bir süre içinde, X-ışınları Chicago’da tıbbi amaçlarla, özellikle kemik kırıklarını keşfetmek ve kırık kemikleri ayarlamak için hizalamayı belirlemek için kullanılıyordu [62]. Röntgen bu olağanüstü keşfiyle ilk Nobel Fizik Ödülü’nü (1901) aldı [62]. Ernest Rutherford (1871–1937) Yeni Zelanda’da doğdu ve Cambridge’de J.J. Thomson’ın yanında okudu [63]. Rutherford 1897’de mezun oldu ve 1989’da Kanada’daki McGill Üniversitesi’nde bir kürsü kabul etti [63]. Frederick Soddy (1877–1956) ile çalışan Rutherford, radyoaktif maddeler tarafından farklı ışınların üretildiğini belirledi [63]. Alfa ışınları bir kağıt yaprağıyla durdurulabilir, Beta ışınları alüminyum folyodan geçebilir ve Gama ışınları X-ışınlarına çok benziyordu [63]. Rutherford, radyoaktif element toryumun ve uranyumun da Curies’in doğruladığı gibi radyoaktif bir gaz yaydığını belirledi [63]. Rutherford ve Soddy gazı analiz ettiler ve hiçbir kimyasal karakteri olmadığını belirlediler [63]. İnertti [63]. Akıllıca bir deneyde Rutherford gazı topladı ve birkaç dakika sonra radyoaktivitesini kaybettiğini öğrendi [63]. Sonuçları ölçerek gazın 62 saniyede radyoaktivitesinin yarısını kaybettiğini buldu [63]. Rutherford, radyoaktif malzemelerin yarı ömür adı verilen önemli bir özelliği olduğunu keşfetmişti [63].

Einstein’ın E = mc² ilişkisi (1 kg = 9 × 10¹⁶ Jul), doğru kütle bilgileriyle birleştiğinde, çekirdekler birleştirildiğinde (nükleer füzyon) veya parçalandığında (nükleer fisyon) ne olacağını termodinamik olarak hesaplamayı mümkün kılar [66]. En kararlı izotop olan ⁵⁶Fe, nükleon başına en yüksek bağlanma enerjisine sahip olduğu için en doğal olarak bol bulunan demir izotopudur [67]. Einstein’ın denklemi bize fisyonun ⁵⁶Fe’nin üzerindeki çekirdeklerde ve füzyonun ⁵⁶Fe’nin altındaki çekirdeklerde meydana gelmesi gerektiğini söyler [67]. Her iki süreçte de muazzam miktarda enerji açığa çıkacaktır [67]. Bir cisim ışık hızına doğru ivmelenirken, relativistik kütlesi bu faktöre bölünerek artar: m = m₀/(1 – β²)¹/², burada m₀ durgun kütledir (ışığın durgun kütlesi yoktur, sadece relativistik kütlesi vardır) [68]. v = c olduğunda, kütle sonsuz olur! Bu nedenle, bir parçacığı hızlandırmak için enerji uygulandıkça, daha ağır hale gelir [68]. Ve ek ivmeyi sağlamak için giderek daha fazla enerji kullanılmalıdır [68]. Bu ek kütle Einstein denklemiyle (E = mc²) uyuşur [68]. Ayrıca, bir cisim ışık hızına yaklaştıkça, o referans çerçevesindeki zaman, dış referans çerçevelerine kıyasla daha yavaş hale gelir (bu, Genel Görelilik Teorisi’nin bir sonucudur ve ivmeyi içerir) [68].

​
Bilgisayar Devrimi (1900-) [7, 87-94, 107]

İstenen sonuç. İhtiyacımız olan bir kayıt kaydırıcı biçimidir [139]. 2 sayıyı toplama – Turing Makinesi [139]. Von Neumann 1945 [139]. John von Neumann (1903–1957) Budapeşte’de doğdu [92, 139]. 1930’da Von Neumann, Princeton’daki İleri Araştırma Enstitüsü’nün ilk dört öğretim üyesinden biri oldu [93, 139]. Einstein ve Gödel de bu gruptaydı [93, 139]. Manhattan projesine katıldı ve atom bombasının tasarımına yardımcı oldu [93, 139]. Von Neumann’ın bilgisayarların gelişimine en büyük katkısı, hem talimatların hem de verilerin depolanabileceği esnek bir mimari tasarlamasıydı [93]. O zamana kadar bilgisayarlar harici anahtarlar ayarlanarak programlanıyordu [93]. 1945’te yayınlanan bir makalede von Neumann, hesaplamayı gerçekleştirecek talimatları ve verileri tek bir depolama alanında içerecek yeni bir tasarım önerdi [93]. Von Neumann mimarisi, tüm modern bilgisayarların temel tasarımını oluşturur [93].

1614’te, üsler için yaklaşık formüller geliştirmiş olan İskoç matematikçi John Napier, logaritma adını verdiği bir üsler tablosu yayınladı [88]. Napier’in logaritmaları çarpma ve bölme için kullanılabilirdi [88]. Napier tablolarını, Tycho’nun astronomik verilerinin analizinde kullanan Kepler’e gönderdi [88]. Sadece 8 yıl sonra İngiliz matematikçi William Oughtred, çarpma ve bölme için manipüle edebileceği iki cetvel üzerine logaritmik ölçekler işaretledi [88]. Oughtred, cep hesap makinesi piyasaya çıkana kadar bilim insanları ve mühendisler tarafından yaygın olarak kullanılan sürgülü cetveli icat etmişti [88]. İkili sistemde (taban 2) sayılar 1’ler ve 0’lar dizisi olarak temsil edilir [89]. Kurt Gödel (1906–1978), herhangi bir matematik sisteminin eksiksiz olamayacağı olasılığını ortadan kaldırdığı için tanıtılması gereken bir kişidir [91]. Gödel Avusturyalıydı ancak hayatının son yıllarını Princeton’daki İleri Araştırma Enstitüsü’nde geçirdi (Einstein da enstitünün bir üyesiydi ve arkadaşlardı) [91, 93]. Gödel’in en büyük katkısı, hiçbir zaman eksiksiz bir matematik kümesi olamayacağını kanıtlayan Eksiksizlik Teoremi (1931)‘ydi [91].

​
Sonuç [1-115]

Bu ders boyunca, bilimin Antik Yunan’dan günümüze kadar olan evrimini inceledik ve temel bilimsel prensiplere değindik [1-115]. Amacımız, bilimin nasıl ilerlediğine dair bir anlayış geliştirmenizi sağlamak, bilim ve mühendisliğe olan ilginizi artırmak ve size büyük resmi göstermekti [2]. Umuyoruz ki bu ders, bilimsel düşüncenin ve keşiflerin önemini anlamanıza yardımcı olmuştur [3-115].