Tales’ten TESLA'YA MIKNATIS VE MANYETİZMANIN TARİHÇESİ
Tarihini bilmediğiniz bir şeyde ilerleme kaydedemezsiniz
Auguste Comte
Magnet (Mıknatıs) kelimesinin kökeni Yunancadır. Efsaneye göre bu isim, sürüsünü otlatırken ayakkabısının çivileri ve sopasının ucu kayalara yapışıp kalan" Magnes adlı çobandan gelmektedir. Manyetizma ve Tales ile ilgili ilk yazılı bilgiler Aristoteles’e aittir. M.Ö. VI. yüzyılda yaşamış olan Miletli Thales (625-545) Manisa (Magnesia) bölgesindeki Spil dağı eteklerinde bulduğu bir taşın demir cevherlerini çektiğini görünce bu taşa yörenin adına izafeten “Magnesia taşı” adını vermiş ve mıknatısla ilgili ilk deneyleri yapmıştır Deneylerinde; kehribarın sürtünme ile ot vb. hafif cisimleri, mıknatıs taşının da demiri ve tozlarını çekebildiğini gözlemlemiştir. Hatta daha da ileri giderek bu iki olayı ruh ve can kavramlarıyla ilişkilendirme ve açıklamaya çalışmıştır.
Romalı şair Lukretyüs, “De Nerum Natura” adli eserinde mıknatıs taşının demir halkaları çekebildiğinden söz etmektedir. Mıknatıs ile ilgili ilk yazılı Çin kayıtlardan biri MÖ. IV ncü yüzyılına dayanır. Şeytan ovası ustasının kitabı (鬼谷子) adlı eserde: "Manyetit demiri çekebilir veya itebilir." yazmaktadır. Yine MÖ. IV üncü yy.da felsefeci Platon, mıknatısı kutsal taş ilan etmiştir. Bazı topluluklardan mıknatısa tapanlar olmuş, bu durum MS. XV inci asra kadar da böyle devam etmiştir.
Mıknatısın MÖ.VI ncı yy.dan beri bilinmesine rağmen, ilk kullanım yeri olan pusulanın icadı MS XII nci yy.dır. İlk kullanan millet konusunda ise tarihçiler ikiye bölünmüş durumdadır. Kimileri mıknatısı pusulada ilk kullananın; eski yunan âlimlerini inceleyerek tüm bilimsel alanlarda olduğu gibi su mühendisliği konusunda da hayli gelişmiş olan Araplar olduğunu söylerken, diğerleri M.Ö.1100 yıllarında Çinli denizcilerin mıknatıs taşları ile mıknatıslandırdıkları iğneleri bir tür pusula gibi kullandıklarından hareketle Çinliler olduğunu savunmaktadır. Ancak her iki görüşün de yazılı kaynak konusunda sıkıntıları bulunmaktadır.
Pusula hakkındaki ilk kaynak İngiliz din adamı Alexander Neckman’ın doğa bilimleri üzerine 1167 yılında yazdığı iki yayındır. Bu yayınlarda pusulanın denizciler tarafından XI nci yy.da kullanılmaya başlandığı, Arap ve İranlı gemicilere yollarını bulmakta yardımcı olduğu ifade edilmektedir. O dönemdeki pusula ince bir iplikle yatay kalacak biçimde asılmış veya kamış gibi suda yüzebilen cisimlere bağlı küçük mıknatıs taşından ibarettir. Gilbert'e göre gemici pusulasını Çinlilerden öğrenerek 1260'da ilk imal eden Paulus Ventulus adlı bir İtalyandır.
Bilimsel çalışmaların ve fikri gelişmelerin Batı’da çok yavaşladığı Ortaçağ döneminde en göze çarpan yenilik, kehribar ve mıknatıs taşı üzerine yaptığı gözlemlerle Rönesans âlimlerine ilham veren Fransız Petrus Peregrinus de Maricourt ’un çalışmaları olmuştur. Peregrinus pusula iğnesini bir mile geçirdikten sonra, bunu bir yanı saydam ve derecelenmiş bir kutunun içine yerleştirip özelliklerini incelemiştir. Diğer bir deneyinde doğal kuresel bir mıknatıs yüzeyinin çeşitli noktalarına bir iğne yerleştirerek, iğnenin aldığı yönlerin haritasını çıkarmış, yönlerin kürenin çapı boyunca karşılıklı iki noktasından geçen ve küreyi kuşatan çizgiler oluşturduklarını görmüştür. Mıknatıs ve pusula özellikleri ile daimi hareket düzeneklerinin iki bölüm halinde yer aldığı, kısa adıyla “Epistola de Magnete” olarak bilinen eserini ise 1269 yılında yazmıştır. Mıknatısın uç noktaları olan yerlere kutup terimi ilk kez burada yer almıştır. Ancak pusulanın Peregrinus tarafında icat edilmediği ve Avrupalıların bu aygıtın varlığını ve özelliklerini, Müslümanlardan öğrendiği tarihçilerin genel olarak kabul ettikleri bir görüştür.
Pusulanın o dönemin en önemli icadı olması ve pratik hayatta görülen büyük yararları, manyetizma olgusu üzerine ilginin ve çalışmaların artmasına yol açmıştır. Bu konudaki ilk önemli eserin yazarı William Gilbert (1544-1603)’dir. İngiliz tıp doktoru ve doğa felsefecisi olan Gilbert’in “De Magnette” adli kitabi 1600 yılında yayımlanmıştır. Gilbert, Peregrinus’tan da yararlanarak yazdığı bu kitabında, dünyanın küresel bir mıknatıs olduğunu ve pusulanın ibresinin dünyanın manyetik kutbunu gösterdiğini ortaya koyarak manyetizma teorisine çok büyük bir katkıda bulunmuştur. Pusula ibresinin, kuzey - güney doğrultusunun yanı sıra düşey yönde sapma gösterdiğini ilk kez söyleyen Gilbert olmuştur.
William Gilbert elektrostatik ile ilgili deneyler de yapmış ve deneylerinde kehribar (amber) kullanmıştır. Eski Yunancada kehribar kelimesinin karşılığı elektron, Latincede ise elektrum’dur. Bu kelimelerden yola çıkan Gilbert karşısındaki bu bilinmeyeni electricus diye adlandırmış ve bu tabirle günümüzde kullandığımız elektrik kelimesinin doğmasına vesile olmuştur. Günümüz elektrik ve manyetik ilminin babası sayılır. Manyeto-motor kuvvetin (manyetik potansiyel) birimi olarak gilbert kullanılmaktadır.
Elektrik ve manyetizma konusundaki ilk tespitler; 1802 yılında Gian Domenico Romagnosi, (İtalyan hukuk bilgini) elektrostatik yüklerle manyetik bir iğneyi saptırdı. Aslında, düzenekte galvanik akım yoktu ve bu nedenle elektromanyetizma da mevcut değildi. Keşfin bir dökümü, 1802 yılında, bir İtalyan gazetesi yayınladı. Ancak, çağın bilim camiası tarafından büyük ölçüde göz ardı edildi(**). Romagnosi, elektrik ve manyetizma arasındaki ilişkiyi farkeden tek insan değildi.
H.C. Oersted 1819 yılında öğrencilerine elektrik akımından ısı elde edilmesini göstermek üzere volta piliyle deneyler yaparken önemli bir şeyi farketti. Kullandığı elektrik devresinin açılma ve kapanma anlarında, yakındaki bir pusula yön değiştiriyordu. Bu tespitlerden sonra manyetikliğin elektrik akımlarıyla ilişkisi olduğu, Dünya, Güneş ve Gökadamız ölçeğinde manyetik alanların akımlardan kaynaklandığı anlaşıldı. Tales tarafından belirlenen mıknatıs ve kehribarın çekim güçleri arasındaki ilişki bu olaylarla birlikte teyit edilmiştir.
Maddelerin mıknatıslanması üzerine ilk deneysel ve teorik çalışmalar Danimarkalı fizikçi ve kimyager H.C. Oersted (1777-1851) Fransız fizikçi A.M.Ampere (1775-1836), ve Alman fizikçi W.E Weber tarafından yapıldı. Mıknatıslanmayı açıklayan moleküler teori Weber (1804-1891), tarafından ortaya atıldı. Weber, Alman Matematik Profesörü olan C.F.Gauss ile manyetik alan hesaplamalarını ortaya koydu.
Amerikalı mucit Samuel Morse (1791-1872 ) tarafından 1837 te elektro manyetik telgraf icat edildi ve bu cihaz uzun mesafelerdeki iletişimin öncüsü oldu.
Elektrik motoru ve Dinamonun keşfi: Mıknatıs ile yapılan çalışmalarda pusuladan sonraki insanlık yararına en büyük keşif elektrik motoru ve dinamodur
A.M.Ampere 1820 yılında yaptığı bir deneyde akım verilen bir bakır telde mıknatıstakine benzer manyetik alan hatları belirledi. Bu manyetik alanın mıknatısla etkileşimini görmek için bir U mıknatısın iki kutbu arasına koyduğu bakır tele akım verdiğinde telin yerinden oynadığını tespit etti. İşte elektrik motorunun çalışma ilkesi buna dayanıyordu.
İngiliz fizikçi Peter Barlow (1776-1862) elektik akımının geçmesiyle rotasyon hareketi yapacak ilk cihazı 1823 yılında ortaya koydu. ‘Barlow tekerleği’ olarak adlandırılan bu öncü motor Ampere’in gözlemlerine dayanıyordu.
Fakat buradaki motor kuvvet fazla etkili olmadığından cihaz sadece laboratuvar deneyleriyle sınırlı kaldı.
Rusyalı mühendis Morizt Hermann Jacobi (1801-1874) dinamoya benzer bir motor üretmişti. 1839 da yapılan bu motor, içinde 14 yolcusu olan büyük bir sandalı, saatte 3 millik hızla ancak hareket ettirebiliyordu. Bu yüzden hemen gözden düştü. Üstelik motoru çalıştırmak için en az 128 pil lazımdı.
Pratik olarak kullanılabilecek ilk elektrik motorunun patenti, 25 Şubat 1837 günü Amerikalı mucit Thomas Davenport (1802-1851) tarafından alındı. Davenport, aynı yıl 50 librelik iki motor yaptı. Biri, demir ya da çelik üzerine 1/4 inçlik delikler açmaya yarıyordu. Her iki motor da, dakikada 450 devir yapıyordu.
İngiliz fizik bilgini Michael Faraday,(1791-1867) 1831 yılında yaptığı bir deney esnasında, bakır tel türünden bir iletkeni bir mıknatıs yakınında hareket ettirmekle elektrik akımı meydana getirilebileceğini keşfetmişti. Bilim dilinde “jeneratör” diye tanımlanan dinamonun temel çalışma ilkesi, işte bu keşfe dayanır. Faraday bundan başka tüm maddelerin manyetik alana çeşitli derecelerde duyarlı olduğunu saptamış ve maddeleri ferro, para ve dia manyetikler olmak üzere sınıflandırmıştır.
Alman mucit Werner von Siemens (1816- 1892) dinamoyu 1866 da icat etti. Siemens, elektriğin ve mıknatısın birlikte kullanıldıklarında birbirlerini güçlendirdiğini fark etmiştir. Pratik olarak elektriğin üretimi bu buluşla sağlanmıştır.
Fransız mühendis Hippolyte Fontaine (1833-1910),1873’te Viyana’daki Elektrik Sergisi’nde çağın en güçlü dinamolarından birini sergilediğinde her şey değişti. Fontaine arıza olabileceği kaygısıyla iki dinamo getirip bunlardan birini yedek olarak sakladı. Denemelerin ardından ise işçilerin dalgınlığı sonucu iki makine birbirine bağlı kaldı. Fontaine buhar motorunu harekete geçirip ilk jeneratörü çalıştırdığında kurtarma jeneratörünün de döndüğünü görüp hayret etti. Böylece dinamonun sürekli akım verildiğinde motora dönüşebileceğini keşfetti. Tesadüflere dayanan bu keşifle dinamonun aynı zamanda bir elektrik motoru olduğu ortaya çıktı.
İskoç fizikçi ve matematikçi James Clerk Maxwell (1831-1879), daha önce birbirleriyle ilişkisiz gözüken ışık, elektrik ve manyetizmanın aynı yasalara tabi olduğunu Maxwell Denklemleri'yle (4 denklem) ispatlamıştır. 1864 yılında yayınlanan (Elektro manyetik Alanın Dinamik Teorisi) adlı kitabında; manyetik alanların uzayda dalga formunda sabit ışık hızında ilerlediğini, ışığın aynı ortamda dalga hareketi yaptığını yazmış, bunların da elektriksel ve manyetik bulgular olduğu ilk kez bu kitapta yer almıştır
