Bilim Tarihi Serisi 1 – Joseph Black
“Die Geschichte der Wissenschaft ist die Wissenschaft selbst”- Goethe
Bu yazıma ünlü düşünür Goethe’nin sözleri ile başlamak istedim. “Bilimin tarihi bilimin kendisidir.” diyor Goethe. Burada ünlü düşünürün de belirttiği gibi bilim kendisinin tarihi ile ayrılamaz bir yapıdadır. Dolayısıyla bilimi anlamak için onun tarihini anlamak gerekmektedir ancak bunu yaparak bilimin amacını ve metodolojisini anlayabiliriz. Bu nedenden dolayı başladığım bilim tarihi serisinde ki amacım günümüzde adından az bahsedilen fakat önemli gelişmelerin gerçekleşmesi sağlamış değerli bilimcilerin tanınmasını sağlamak. Hadi o zaman başlayalım.
Newton 1687 yılında döneminin fiziğini ve aynı zamanda gelişmesinde büyük emeğinin olduğu, gelecek fiziğini inşa edecek metodları topladığı Principia kitabını yayınladıktan sonra bilimde gelişmeler hızlanmıştı. Yeni gelişmeler genellikle bugün fizik olarak tanımladığımız alanda yaşanmaktaydı ve kimya hala simyanın gölgesinde kalmaktaydı. Genellikle değersiz madenleri altına çevirme uğraşı olarak bilinen ve bilim metodolojisine sahip olmayan simyanın belli dönemlerde büyü uğraşı olarak sayılmasından ötürü Avrupa da yasak olmasına hatta idam cezalarına neden olabilmesine rağmen 18.yüzyıla kadar simya çalışmaları devam etmiştir. Dahası krallar veya kraliçeler idam cezalarını bazen görmezden gelmiş boşalan saray hazinelerini doldurmak için simyacılara bel bağlamıştı. Ne var ki artık kimyanın arayı kapatma vakti gelmişti.
Newton’ın ölümünden tam bir yıl sonra 16 Nisan 1728’de Fransa’nın Bordeaux şehrinde dünyaya gelen Joseph Black İskoç Göçmeni olan John Black ve Margaret Gorden çiftinin 6. çocuğu olarak dünyaya geldi. John Black şarap ticareti ile uğraşıyordu ve ailesi ile birlikte kentin dışında üzüm bağları olan bir çiftlikte yaşıyordu. Joseph Black 12 yaşına kadar burada yaşadı daha sonrasında Belfast’a eğitim alması için yollandı.
Burada Latince ve Yunanca öğrenen Joseph 1946’da sanat üzerine eğitim almak için Glasgow Üniversitesi'ne kabul edildi. Babasının ısrarı üzerine bu alandaki eğitimini 1948 yılında sonlandırdıktan sonra aynı üniversitede tıp ve anatomi alanında eğitim almaya başladı. Onun eğitim almaya başladığı tarihten bir yıl önce tıp ve anatomi bölümünde ders veren ve oldukça başarılı bir bilimci ve mucit olan William Cullun kimya dersleri vermeye başlamıştı. 3 yıl boyunca kendisinden çeşitli dersler olan Joseph, 1751-1752 yılları arasında doktora derecesini alarak önemli keşiflerine başlayacağı yolculuğa çıkarak Edinburgh’a gitti.
Bu dönemde böbrek taşlarını iyileştirebilecek tedaviler üzerinde çalışmak çok modaydı. Özellikle İngiltere’nin ilk başbakanı olan Robert Walpole’un yakıcı alkalileri içtikten sonra bu problemden kurtulduğunu belirtmesi üzerine çalışmalar hızlandı ve Joseph Black de öğrencilik yıllarında daha hafif bir baz olan magnesia alba (beyaz manganez ya da magnezyum karbonat) ile çalışarak bunu mide asitlerini gidermek amacıyla piyasaya sürmüştü. Aynı maddenin böbrek taşları üzerine de işe yarayabileceğini düşünen Black madde üzerinde tekrardan çalışmaya başladı.
Günümüz metodolojisine benzer titiz bir çalışma yürütmesine rağmen araştırması istediği gibi böbrek taşı tedavisi üzerine bir gelişme sağlamadı fakat beyaz manganezin asitler ile tepkimesi sonucunda gaz açığa çıkardığını keşfetti. Bu gaz bugün karbondioksit olarak isimlendirdiğimiz moleküldür. Bu dönemde alkaliler zayıf ve kostik olmak üzere ikiye ayrılıyordu. Yaptığı çalışmalar sırasında beyaz manganezin ısıtıldığında ağırlık kaybettiğini keşfetti ve buradan bir sıvı çıkışı olmadığına göre maddenin içerisindeki havanın çıktığını düşündü. Kostik alkalilerin asitler ile tepkimesi sonucunda köpürmeler olduğunu fakat zayıf alkalilerde bu durumun yaşanmadığını fark ettiğinde zayıf alkalilerin “sabit hava” ya sahip olduğunu ve bunun asitlerle açığa çıktığını, kostik alkalilerde bulunmadığını düşündü. Devam eden deneylerde Black çıkan gazın tam olarak hava olmadığını fakat havanın içerisinde karışabildiğini göstererek aslında havanın bileşenlerden oluştuğunu yani bir gaz karışımı olduğunu buldu.
Bu çalışmalarını 1756’da tez haline getirip yayımladıktan sonra doktora derecesini kazandı sonrasında Glasgow Üniversitesi'nde kimya kürsüsünde bir yer boşalınca William Cullen tarafından önerilerek üniversitede tıp profesörü oldu ve özel tıp hekimliği yaparken ayrıca kimya dersleri vermeye başladı. Sabit hava üzerinde devam eden çalışmalarında kömürün yakılması ve hayvanların solunumunun sonucunda da sabit hava açığa çıktığını keşfetti. Bu dönemden sonra ilgisini daha çok ısı üzerine çevirdi ve maddenin hallerini incelemeye başladı. Bu çalışmaları sırasında maddenin halleri arasında geçiş aşamasında görünen maddenin halinin değişimine neden olurken sıcaklığında bir değişmeye neden olmayan “gizil ısı” olayını keşfetti. Bu sayede ısı ile sıcaklık arasındaki farkı ortaya koydu ve maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C arttırmak için gereken enerji olan “özgül ısı” terimini ortaya attı.
(Joseph Black James Watt'ı Glasgow Üniversitesi'nde ziyaret ederken.)
Bu dönemde aynı üniversitede olan ve Sanayi İnkılabının önemli isimlerinden olan James Watt ile de görüşmeler gerçekleştirmiş hatta yakın arkadaş olmuşlardır. Burada James Watt’ın çalışmalarına yardım ederek buharlaşma için gereken gizil ısının hesaplanmasına yardımcı oldu bunun sonucunda James Watt farklı bir tasarıma gitmesi gerekti. Her ne kadar ikisi daha sonra farklı kariyer yollarından yürümüş olsalar da aralarında iletişim büyük oranda devam etmiştir. 1766’da Edinburgh’a tekrar dönmüş ve burada William Cullen’ın başka bir kürsüye atanmasıyla birlikte kendisine de kimya kürsüsünde bir yer bularak kimya profesörü olarak çalışmaya devam etmiştir. Burada teorik çalışmalardan çok bilgisini öğrencilere aktarmakla ilgilendi ayrıca İskoçya ve çevresinde kimya endüstrisinin nasıl gelişebileceği üzerine mülk sahiplerine önerilerde bulunarak zamanını geçirdi. Buradaki çalışmalarına ve derslerine 1797 yılına kadar devam etti. Hiç evlenmedi ve 10 Kasım 1799’da 71 yaşında evinde hayatını kaybetti.
Not edilmesi gereken önemli ve ilginç bir durum Joseph Black’in çalışmaları hakkında pek makale yazmamış olmasıdır. Birçok çalışması, özellikle ısı üzerine keşifleri, yüksek miktarda öğrencilerinin ve derse katılan diğer insanların bu bilgiyi yayması ya da buluşlarını yayınlayan başka insanlar sayesinde olmuştur.
Havanın bileşenleri ve karbondioksit üzerine yaptığı çalışmaları o dönemde bilinen şeyler değildi ve simyanın çöküşünde kimya biliminin yükselmesine oldukça destek verdi. Isı kavramı bu dönemde çözülmesi gereken bir problemdi ve bu konudaki çalışmalar sanayi inkılabının yaşanmasına etkide bulundu ilaveten kendisinden sonra kimyanın gelişiminde büyük etki yaratacak Lavoiser’e de yol açmış oldu.
“Bilim artık katı ve rasyonel temeller üzerinde çalışıyor. Bilgimiz mükemmel olmadığından bizi hatalara sürüklese de deneyler bizi bu labirentten çıkaracak ipucu olacaktır.” - Joseph Black
Bilimle Kalın.
Kaynakça:
Gribbin, J. 2017. Bilim Tarihi (2. Basım). İstanbul: Alfa Yayınları.
Asimov, I. 2019. Bilim ve Buluşlar Tarihi (2. Basım). Ankara: İmge Kitabevi Yayınları.
Akşamoğlu, İ. 2020. Isaac Newton (1. Basım). İstanbul: Siyah Beyaz Yayınları.
Westfall, R. 2018. Isaac Newton’ın Biyografisi (1. Basım). İstanbul: Alfa Yayınları.
http://www.chem.gla.ac.uk/~alanc/dept/black.htm
https://www.britannica.com/biography/Joseph-Black
https://digital.nls.uk/scientists/biographies/joseph-black/index.html
https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajplung.00020.2014