Dünyanın Yaşı Bilmecesi Nasıl Çözüldü

Charles Darwin’in başını ağrıtan temel bir sorun vardı.

Türlerin Kökeni‘nin 1859 yılının kasım ayında yayımlanışından sonra, 19. yüzyılın en önemli fizikçilerinden biri olan Britanyalı Sir William Thompson gibi birçok bilim insanı, evrimin, Darwin’in kitabında açıklandığı şekilde mümkün olamayacağını ileri sürmüştü: Bu kişilere göre, evrim kuramının ana mekanizmasını oluşturan doğal seçilimin, canlı organizmalara etki edip uyarlamalara yol açabilmesi için gerekli olan süreler, Dünya’nın yaşından katbekat fazlaydı.

Kimi zaman kendi kuramına bile şüpheyle bakmasına neden olan bu eleştirileri Darwin çok ciddiye aldı ve karşı koymaya çalıştı: “Sir William Thompson’un itirazı, herhalde şu ana dek yapılan itirazların en ağırıdır. Sadece şunu söyleyebilirim: Bir defa türlerin hangi hızla, yani kaç yılda değiştikleri bilinmiyor; ayrıca pek çok düşünür, Dünya’nın ne kadar zamandır var olduğu hususunda güvenilir bir fikir ileri sürebilmek için, evrenin yapısı ve yerküremizin iç kısımları ile ilgili, şu aşamada yeterince bilgiye sahip olduğumuzu kabul etmiyor.” Sonradan Lord Kelvin unvanını alacak olan ünlü Sir William Thompson’un eleştirisi beton gibi sağlamdı. Darwin 1882 yılında hayata veda ettiğinde, Dünya’nın yaşının on milyonlarca yıl mertebesinde olduğu düşüncesi hâkimdi bilim dünyasında—ancak evrimsel dönüşüm için çok, ama çok yetersiz rakamlardı bunlar.

20. yüzyılın başlarında yerkürenin tarihsel oluşumu ve iç katman yapısının daha iyi anlaşılmasıyla, Dünya’nın yaşı üzerindeki sır perdesi aralandı. Dünya’nın yaşının belirlenmesi, modern bilimin en önemli kazanımlarından biri olmanın ötesinde, bir devrim niteliğindedir. Bu keşif, biyoloji dahil pek çok bilim alanında derin sonuçlar yaratmakla kalmadı, insanoğlunun dünyaya bakışını temelden sarstı. Dünya’nın yaşının tespiti öyküsü, heyecan verici olmanın yanı sıra bilimsel ilerlemenin nasıl cereyan ettiğini göstermek bakımından da hayli ilginçtir. [1,2,3]

Katmanbilimin Doğuşu

17. yüzyılın ortalarına dek batı dünyasında, gezegenimizin yaşı ile ilgili tahminler İncil’den elde edilen ‘verilere’ dayandırılıyor, kutsal metinlerdeki anlatılara uyum sağlamaya özen gösteriliyordu. Örneğin 1654 yılında yayımladığı bir eserde, İrlanda Armagh Başpiskoposu James Ussher İncil’i inceleyip, aktarılan her bir olayın muhasebesini yaptı ve Dünya’nın milattan önce 4004 yılında yaratılmış olduğunu duyurdu. Cambridge Üniversitesi rektör yardımcısı Dr. John Lightfoot, Ussher’ın hesaplarını gözden geçirerek daha kesin bir tarih verebildi: Dünya milattan önce 3929 yılının Eylül ayında yaratılmıştı...

Alman jeolog Abraham Gottlob Werner’in (1749-1817) çalışmaları, konuya daha ciddi bir yaklaşımın önünü açtı. Werner, yer kabuğu kaya tabakalarını oluşturan tortul kayaçların, Dünya tarihinin ilk başlarında tüm yerküreyi kaplayan devasa bir okyanusun zamanla kuruması ve bu kuruma sürecinde sudaki eriyik maddenin çökelmesi ile meydana geldiğini, adını denizler tanrısından alan ‘Neptünizm’ kuramı ile açıkladı. 18. yüzyılın sonlarına doğru yapılan kaya tabakaları incelemeleri, Neptünizm’in bilimsel bir karşılığı olmadığını ortaya koymuş olsa da (ve ayrıca bundan böyle yer kabuğunun tarihçesini açığa kavuşturmak için sadece tortul kayaçların oluşum sırasına değil, aynı zamanda fosilleri araştıran taşıl bilimine, yani paleontolojiye de kulak vermek gerektiğini göstermiş olsa da), Werner’ın çalışmaları yabana atılacak türden değildi; Alman jeologun, kuramını fiziksel deliller ile desteklemesi ve onu üstelik bir tarihsel gelişim perspektifiyle ele alması, jeoloji bilimini yeni bir mecraya oturttu. Böylece, yanlış bir kuram ortaya atmış olan Werner, stratigrafi, yani katmanbilimin gelişmesine önayak oldu.

Bir yandan katmanbilim Dünya’nın oluşum süreçlerine ışık tutmayı başarırken diğer yandan gezegenimizin yaşı bilmecesi, bilim insanlarının gündemine iyiden iyiye oturdu. Dünya’nın yaşı sorunsalına cevap arayan 19. yüzyıl Avrupa’sını hayli ilginç gelişmeler bekliyordu...

İki Farklı Kuram: Hangisi Doğru?

O dönemde jeoloji camiasında, yerkürenin oluşumu hakkında esasen iki farklı hipotez mevcuttu: afetçilik (catastrophism) ile tekbiçimcilik (uniformitarianism). Birbiriyle çelişen bu iki hipotez, Dünya’nın yaşı ile ilgili çok farklı sonuçlar veriyordu.

Afetçilik bakışına göre, Dünya ilk oluştuğunda olağanüstü sıcak bir küreydi ve doğal afetlerin neredeyse tümü, bu ilk başlardaki aşırı sıcak evrelerde meydana gelmişti. Daha sonra yerküre soğumuş ve akabinde yer kabuğu önemli değişikliklere uğramamıştı. Nispeten kısa bir zaman aralığı içerisinde şekillenen bir yer kabuğu anlayışını benimseyen bu modelde, doğal olarak, uzun jeolojik zaman dilimlerine ihtiyaç yoktu.

Britanya’da, afetçiliğin bayraktarlığını yapanlar arasında Sedgwick, Murchison ve Buckland gibi isimleri saymak mümkün. Fransa’da meşhur Georges Cuvier, afetçilik hareketinin önde gelenlerindendi. Ona göre fosil kayıtları, yeryüzünün eski çağlarda doğal felaketler tarafından şekillendiğini çok açık biçimde gösteriyordu: Günümüzden fazla uzak olmayan bir geçmişte doğal afetler, dünyanın çeşitli  bölgelerinde bazı hayvan topluluklarını yeryüzünden silmiş, onları yeraltına gömmüştü. Bu yıkımların yok ettiği türlerin yerini ise, dünyanın başka yerlerinden göç eden hayvanlar almışlardı. Dolayısıyla afetçilik teorisi, katmanbilimin ortaya koyduğu gerçeklere, yani farklı yer kabuğu tabakalarının farklı fosiller barındırdıkları gözlemine, bir açıklık getirebiliyordu.

Tekbiçimcilik ekolü ise, böyle bir modeli kesinlikle reddediyordu. İlk olarak 18. yüzyılda İskoçyalı jeolog James Hutton tarafından öne sürülen tekbiçimcilik kuramı, 19. yüzyılda İngiliz yer bilimci Charles Lyell tarafından geliştirildi. Genç bir Dünya modeline karşı çıkan Lyell, yer kabuğu katmanlarının oluşumuna denk gelen jeolojik zaman dilimlerinin tahmin edildiğinden çok daha uzun olduğu fikrinin bayraktarlığını yaptı ve bu fikri halk arasına yaymakta başarılı oldu.

Tekbiçimcilik, afetçiliği bilimdışı ilan ederken, onun her türlü bilimsel gözlem, metot ve yaklaşımdan uzak olduğunu öne sürüyordu. Bu tür suçlamalar tamamen yersiz değildi, çünkü bazı afetçilik kuramı yanlıları, Dünya’nın oluşumunu İncil’in Yaratılış kitabına uydurmaya çalışıyordu. Bu yüzdendir ki bilim tarihi anlatılırken, afetçilik bir ‘kötü bilim’ örneği olarak gösterilmiştir pek çok kaynakta. Ancak günümüzde bu bakış açısının gerçeği yansıtmadığı düşünülmekte: Afetçilik yanlılarının aslında az bir kısmının İncil ile uyum sağlamak gibi bir kaygısının olduğu, büyük bir çoğunluğunun tam aksine Dünya tarihini salt fiziksel olaylara dayandırmaya çalıştığı görüşü ağırlık kazandı. Ayrıca, afetçiliğin katmanbilim disiplinini geliştirmiş ve günümüzde hâlâ kabul gören katman sıralamasını ortaya koymuş olması, bu kuramın katkıları hanesine yazılması gerekir.

Modern jeoloji biliminin temelini oluşturduğu söylenilen tekbiçimcilik (bu iddia da artık bilim tarihçileri tarafından sorgulanmakta), bilimde salt gözlemlenebilir olayların kale alınması gerektiğini vurgulamış, Dünya’nın yaşının çok büyük bir değerde olduğunu ileri sürerek doğrulara parmak basmıştı. Ancak nesnel bilimsel yaklaşımın kendi tekeli altında olduğu yanılgısına kapılan tekbiçimcilik de, dünyanın oluşumuna dair birtakım çelişkilerden yoksun değildi. Bir iki örneğe bakalım:

Tekbiçimcilik kuramına göre, jeolojik süreçler, çevrimsel olarak, hep aynı evrelerden geçiyordu, dolayısıyla Dünya tarihinde, bir defaya mahsus bir afetler çağının yer almış olması olanaksızdı. Ayrıca, tam da aynı nedenden dolayı, afetçilerin iddia ettikleri gibi, Dünya’nın zamanla soğumuş olması da olanaksızdı. Bu bakış açısının bir diğer sonucu, Dünya’nın bir başlangıç anının olmamasıydı. James Hutton bu görüşü 1785 makalesinde açıkça ortaya koymuştu: Yerküre jeolojisi, “ne bir başlangıç izini, ne de bir son bulma beklentisini“ taşıyordu.

Fizik Ne Diyordu?

Fizikçilerin konuyla ilgilenmesi, Dünya’nın yaşı problemine yeni bir boyut kazandırdı. Belki bu konuda sesini en çok duyuran tekrar fizikçi William Thomson, namıdiğer Lord Kelvin, oldu. Kelvin, yerkürenin, kendinden daha soğuk bir ortamda bulunduğundan, soğumamasının olanaksız olduğunu ileri sürerek, tekbiçimcilik yanlılarının gazabını üzerine çekti. Dünya’yı büyük bir küre varsayıp, bu kürenin eriyik bir halden başlayıp sürekli soğuyarak günümüzde ölçtüğümüz kabuk sıcaklığına gelme zamanını hesaplama işlemini, yıllar önce 1779’da, Buffon Kontu olarak bilinen Fransız Georges-Louis Leclerc yapmıştı: takriben 75 bin yıl bulmuştu Buffon. Tekbiçimcilik ve evrim yanlıları bundan çok daha büyük rakamlar duymak istiyorlardı. O yüzden fizikçi Lord Kelvin’in kanaatini sabırsızlıkla bekliyorlardı. Ancak Kelvin, tekbiçimcilik taraftarlarının gazabını kendi üzerine bir kez daha çekmeyi başardı. 1862 yılında, soğuyan bir küre modeline dayanan hesapları, Dünya’nın yaşının en fazla birkaç 100 milyon yıl mertebesinde olduğunu gösteriyordu, ama sonradan bu rakamı düzeltip gerçek yaşının 25 milyon yıl olduğunu ilan etti.

Kazan Kaynıyor

Bu, Darwin için ümitsiz bir durumdu. 25 milyon yıl yaşındaki bir Dünya’da canlı  türlerinin, “bir ya da birkaç atadan başlayarak” evrimleşebilmesi zor görünüyordu. Fakat bu konuda fizikten başka başvuracak daha sağlam bir bilim dalı da yoktu! Darwin’in her zamanki yakın dostu ve destekçisi doğa bilgini Thomas Huxley, her ne kadar ünlü ve otorite sahibi bir fizikçi olsa da Kelvin’in sonucuna isyan edip karşı çıktı. 1869 yılında yaptığı bir konuşmada, hesapların doğru olabileceğini, ancak yanlış varsayımlara dayandıklarını iddia etti. Daha ileri bir tarihte, 1892 yılında, zamanın ünlü yer bilimcilerinden Archibald Geikie yaptığı bir konuşmada, jeolojik verilerin Dünya’nın yaşının yaklaşık 450 milyon yıl olduğunu gösterdiğini beyan etti. Kelvin ise, Nuh diyor peygamber demiyordu. 1897’de, Darwin’in ölümünden tam 15 yıl sonra, “20 milyondan daha fazla ve 40 milyondan daha az bir yaşta, ama herhalde 20’ye 40’a nazaran çok daha yakın” şeklinde nihai bir tahminde bulundu.

Kim Haklıydı?

Günümüzde, bu konulara daha sakin bir kafayla baktığımızda, nasıl bir değerlendirme yapabiliriz?

İlk önce şunu belirtebiliriz ki, afetçilik-tekbiçimcilik çekişmesinin tek bir galibi veya tek bir mağlubu olmadı. Her iki hipotezin doğru, fakat aynı zamanda yanlış yönleri vardı. Dünya’nın tarihini yazarken modern jeoloji bilimi, yanlışları ayıkladı, doğruları benimsedi. Yukarıda belirttiğimiz gibi, Lyell’ın belki de en önemli katkısı, söz konusu jeolojik süreçlerin yer alabilmesi için, tasavvur edilemeyecek kadar uzun zamanlar gerektiği fikrini ısrarla savunmuş olmasıydı. Ama hiç soğumayan bir yerküre hakkında ısrar edişi tabii ki abesti, bilimdışıydı. Bu konuda afetçiler de, Lord Kelvin de haklıydı, çünkü bugün de artık bildiğimiz gibi, yerküremiz zamanla soğumaktadır. Öyleyse, hesaplarda da hata olmadığına göre, sorun neredeydi?

Thomas Huxley’nin deyimiyle, varsayımlar yanlıştı, veya daha doğrusu, hesapların dayandığı Dünya modeli yanlıştı. Lord Kelvin, bilim tarihinin en önemli fizikçilerindendir. Ancak, bilmediği, veya fizik dünyasının o yıllarda henüz keşfetmemiş olduğu bir olay vardı: radyoaktivite (ışınetkinlik). Eğer radyoaktif elementler olmasaydı, Kelvin’in sonuçları anlamlı olabilirdi.

1896 yılının bahar aylarında, Fransız fizikçisi Henri Becquerel, radyum tuzunun ışın yaydığını ortaya koyarak radyoaktiviteyi keşfetti (bu ışınlar, 1898 yılına kadar Becquerel ışınları olarak adlandırıldı; daha sonra 1898 yılında Marie Curie, bu terimi daha genel bir isim olan radyoaktivite ile değiştirdi). Radyoaktivitenin keşfi sonrasında, araştırmalar hız kazandı. 16 Mart 1903 günü, radyum tuzu üzerine çalışan Pierre Curie ve genç asistanı Albert Laborde, bu maddenin, çevresine ısı yaydığını, böylece doğal bir enerji kaynağı oluşturduğunu gösterdi. Keşif haberi bilim çevrelerinde hızla yayılınca, fizik dünyası harekete geçti.

Ernest Rutherford’un Buluşu

Montreal McGill Üniversitesi genç profesörü İngiliz Ernest Rutherford, konuyla ilgili araştırmalar yürüten isimlerin başında geliyordu. Curie-Laborde keşfiyle hazırlıksız yakalanmamıştı Rutherford, çünkü  kendisi de birkaç yıldır radyoaktif madde üzerine çalışmalar yürütmekteydi. Dolayısıyla, önemli bir buluşa imza atması fazla gecikmedi: Ekim 1903’te, birlikte çalıştığı Howard Barnes ile, radyoaktif bir maddenin saldığı alfa ışını sayısı ve üretilen ısı miktarının doğrudan ilintili olduğunu gösterdi. Tüm radyoaktif elementlerin atomları, ve belki de tüm atomlar, muazzam bir enerji kaynağı niteliğindeydi. Dolayısıyla, radyoaktif elementler, Dünya’nın soğumasına karşı gelen çok önemli bir ısı kaynağı olarak görülebilir miydi? Lord Kelvin’in Dünya’nın yaşı ile ilgili hesapları bu yüzden tümden hatalı olabilir miydi?

Ulaştığı sonuçları Rutherford, 1904 yılının baharında, İngiltere’ye yaptığı bir ziyaret vesilesiyle, Royal Institution nezdindeki konuşmasında açıklayacaktı (o yıl kendisi 33, Lord Kelvin ise 80 yaşındaydı). Bu olayı kendi ağzından dinleyelim: “Yarı karanlığa bürünmüş odaya girmem ile birlikte, seyirciler arasında bulunan Lord Kelvin derhal gözüme ilişti ve Dünya’nın yaşını konu alan ve onun görüşlerine ters düştüğünü bildiğim konuşmamın ikinci kısmında başımın derde gireceğini anlayıverdim. Kelvin’in hemen kestirmeye başladığını görünce derin bir oh çektim, ancak önemli noktaya gelmem ile, yaşlı kurdun yerinde dikilip, bir gözünü açtığını ve bana tehditkâr bir bakış fırlattığını gördüm! Tam o anda bir ilham geldi ve şöyle dedim: “Lord Kelvin Dünya’nın yaşını sınırlamıştı, eğer herhangi yeni bir kaynak keşfedilmez ise. İşte onun bu kâhinlik dolu haykırışının karşılığı, bu akşamki konumuz olan radyum’dur.” Sıkı durun! Yaşlı kurdun gözleri parlamıştı.”

Ve şu sözlerle noktalamıştı Rutherford konuşmasını: “Bozunma süreçleri esnasında muazzam enerji miktarları salan radyoaktif elementlerin keşfi, bu gezegendeki yaşamın varoluş süresi hakkındaki sınırları genişletip, evrim olayının gerçekleşmesi ile ilgili jeolog ve biyologların aradıkları zaman sürelerini mümkün kılmaktadır.”

Kelvin, Rutherford’un argümanlarının tümünü kabul etmeye hazır değildi. Ancak bu toplantıdan sonra, Rutherford ve Pierre ve Marie Curie ile, merakını çeken radyum konusu hakkında görüşüp, tartışmaya devam edecekti.

Büyük Alman fizikçisi Max Planck’ın dediği gibi, “Bilimsel teoriler, eski bilim insanlarının fikir değiştirmesiyle değişmezler; eski bilim insanlarının ölmesiyle değişirler.”

En son ölçümlere göre, Dünya’nın yaşı 4.55 milyar yıl olarak belirlendi.

Kaynaklar

[1] P. J. Bowler ve I. R. Morus, Making Modern Science, University of Chicago Press, 2005.
[2] Joe D. Burchfield, Lord Kelvin and the Age of Earth, University of Chicago Press, 1990.
[3] Scientific American, Determining the Age of the Earth, Mart 2013.