BRIDGMAN, Percy Williams (1882-1961)
ABD’li fizikçi. Yüksek basınçların elde edilmesi, yüksek basıncın maddeler üzerindeki etkisi konularında önemli buluşlar yapmış, ayrıca bilim felsefesine katkıda bulunmuştur.
Percy Williams Bridgman 21 Nisan 1882’de Massachusetts Eyaleti’nin Cambridge kentinde doğdu. 1900’de girdiği Harvard Üniversitesi’nden, 1904’te lisans, 1908’de de fizik doktoru derecesini aldı. Doktora çalışmalarını yüksek basınçların duyarlı bir şekilde ölçülmesi için bir alet tasarımı konusunda” yürüttü. Öğretim görevlisi olarak kaldığı Harvard’da 1919’da profesörlüğe yükseltildi. 1926’da Hollis, 1950’de Higgins adına kurulmuş olan kürsülere atandı. II.Dünya Savaşı sırasında önce Watertown’da çeliğin yüksek basınç altında akışkanlığı üzerinde çalıştı, daha sonra Manhattan projesine katılarak, uranyum ve plütonyumun sıkıştırılabilirle katsayılarını ölçtü. 1954’te emekli olmakla birlikte Emeritus Profesör olarak üniversitedeki görevini sürdürdü. Üniversitedeki idari görevlerden daima kaçınmakla birlikte Amerika Bilim ve Sanat Akademisi’nin faal bir üyesi olarak akademinin yayımladığı Daedalus dergisinin yazı kurulunda görev aldı. Çeşitli üniversitelerin fahri doktora unvanı verdikleri Bridgman, Amerikan Ulusal Bilim Akademisi, Amerikan Bilim ve Sanat Akademisi, İngiliz, Meksika, Hindistan bilim akademilerinin üyeliğine seçildi. Bilimsel çalışmalarından dolayı çeşitli madalyaların yanı sıra, 1946’da çok yüksek basınçlar yaratmak amacıyla geliştirdiği yöntemlerle yüksek basınç fiziğinde yapmış olduğu keşifler nedeniyle Nobel Fizik Ödülü’nü aldı. Bridgman yakalandığı kanserden kurtulamayacağını anlayınca, 20 Ağustos 1961’de New Hampshire Eyaleti’nin Randolph kentinde yaşamına son verdi.
Bridgman’ın yaklaşık elli yıllık bir süre içinde fiziğe en önemli katkısı yüksek basınçların yaratılmasına ve duyarlı bir biçimde ölçülmesine olanak sağlayan dayanıklı aletler geliştirmesi ve bu aletlerden yararlanarak yüksek basınç altında fiziksel olayları incelemesidir. Araştırmalarına başladığında, 1905’e değin ölçülebilen en yüksek basınç Amagat’nın (1841-1915) gerçekleştirmiş olduğu 3.000 atmosferlik basınçtı; bu dönemde yaygın bir kanı daha yüksek basınçların deneysel yöntemlerle elde edilemeyeceği merkezindeydi. Dolayısıyla Bridgman bir hayli denemeden sonra 425.000 atmosferlik basınca kadar ulaştığı zaman, yaptığı deneyler yüksek basınç fiziği açısından ilk kez karşılaşılan olguların keşfedilmesine yol açtı.
Yüksek basınç teknikleri
Bu denli yüksek basınçlara ulaşabilmek için her şeyden önce yeni malzemeler ve teknikler getirmek gerekiyordu. Bridgman başta tungsten-karpit alaşımları olmak üzere, basınca ve ısıya dayanıklı çeşitli malzemenin, özellikle de yeni çelik türlerinin kullanımında öncülük etti. Kendi adıyla anılan, özel bir tapa ve piston sistemi aracılığıyla kaçakları önleyen basınç odası,yüksek basınçları yaratmasını kolaylaştıran en önemli etkendi. Bu mekanizma, tungsten-karpit ve kobalt alaşımından yapılan pistonlarla 50.000 kg/cm2’lik basınçlara olanak sağlıyordu. Basınç odasının yarıçapı milimetre mertebesine kadar küçültülüp, kendisi de basınç altında bir sıvıya daldırıldığında daha yüksek basınçlar elde etmek olanaklıydı. Bridgman bu tür yüksek basınçları elde etme ve basınç altında duyarlı ölçümler yapma amacıyla geliştirdiği teknikleri, 1931’de bu alanda temel bir kaynak sayılan The Physics of High Pressure (“Yüksek Basınç Fiziği”) adlı yapıtında yayımladı.
Bridgman çok sayıda maddenin yüksek basınç altındaki niteliklerini ve bu niteliklerin basınçla birlikte nasıl değiştiğini inceledi. Basınç altındaki maddelerin sıkıştırma ve gerilme katsayılarını ölçerek katı hal fiziğinin gelişmesinde önemli bir rol oynadı. Öte yandan topladığı verilerin yorumu da ancak katı hal fiziği sayesinde oldu. Yüksek basıncın neden olduğu hal değişimlerini ayrıntılı bir biçimde inceleyerek, birçok maddenin yeni halleri bulunduğunu, örneğin buzun yedi halinin olduğunu keşfetti. Bu bulgular madenlerin arıtılması, dünyanın jeofizik yapısının anlaşılmasına yardımcı olduğu gibi, 1955’te yapay elmas üretilmesine de olanak sağladı.
Yüksek basıncın bir diğer önemli etkisi kristallerde elektrik direnci üzerinedir. Elektrik direncindeki değişiklik basınçtaki değişiklikten daha büyük (yaklaşık on katı kadar) olduğundan, yüksek basınç teknikleriyle elektrik iletkenliği ve enerji bantları konusunda duyarlı bilgi edinmek olanaklıdır. Aslında bu durumda elektrik iletkenliğini etkileyen iki ayrı etken söz konusudur; basınç arttıkça elektron yoğunluğu artacak, buna karşılık kristaldeki enerji seviyeleri arasındaki enerji farkı da değişecektir. Bu iki etken her kristalde elektrik iletkenliğini değişik bir biçimde etkiler. Bridgman kristallerin bu özelliklerini incelediği gibi, bazı metallerde dahili bir termoelektrik etkinin varlığını saptayarak, sıkışmış ve sıkışmamış metal arasında, bazı durumlarda farklı metaller arasında gözlenen termoelektrik voltaj mertebesinde gerilimler olduğunu buldu. İncelediği bir diğer etki de yüksek basınç altında gözlemlenen değişimlerin en büyüğüydü; sıvıların akışkanlığı basınçla artmakta, kimi sıvılar 10.000 kg/cm2 basınçta normal atmosfer basıncına göre on milyon kez daha akışkan hale gelmekteydi.
Bilim felsefesine katkısı
Bridgman yüksek basınç fiziğini hemen hemen tek başına geliştirmesinin yanı sıra, bilim felsefesiyle de ilgilendi. Bu konuya ilgisi 1914’te verdiği elektromanyetik teori dersi ile başladı. Elektromanyetik teorideki kavramları anlamak için fiziğin mantıksal yapısını incelemeye başladı; fizikteki birimlerin önemine dikkati çekerek boyut analizine ilişkin görüşlerini 1922’de Dimensional Analysis (“Boyut Analizi”) adlı yapıtında yayımladı. Daha sonra Einstein’m birbirinden ayrı iki yerde yer alan iki olayın alışılagelmiş “eşzamanlılık” kavramıyla açıklanamayacağına ilişkin gözleminden etkilenen Bridgman, fizikteki kavramları açıklığa kavuşturmak ve olası hataları önleyebilmek için felsefi çalışmalar yaptı. Bu amaçla fizikteki kavramların, bu kavramları üretmek ya da gözlemek için gerekli işlemlerle tanımlanmasının önemini vurguladı. Kavramlarla “işlemsel tanımlar” arasında bir özdeşlik kuran bu görüşü daha sonra eskisi kadar ısrarla savunmamış ve bilim felsefesinde kendine özgü bir tavrı sürdürmüştür. Gene de Bridgman’m görüşleri E.Mach’ın ve Viyana Okulu’nunkine yakın sayılır. Bridgman fiziği olduğu kadar sosyal bilimleri de etkileyen görüşlerini 1927’de The Logic of Modern Physics (“Modern Fiziğin Mantığı”) ve 1936’da The Nature of Physical Theory (“Fizik Kuramının Doğası”) adlı yapıtlarında yayımlamıştır.
• YAPITLAR (başlıca): Dimensional Analysis, 1922, (“Boyut Analizi”); The Logic of Modem Physics, 1927, (“Modern Fiziğin Mantığı”); The Physics of High Pressure, 1931, (“Yüksek Basınç Fiziği”); The Nature of Physical Theory, 1936, (“Fizik Kuramının Doğası”); The Nature of Thermodynamics, 1941, (“Termodinamiğin Doğası”).
• KAYNAKLAR: Collected Works of P. W.Bridgman, 7 cilt, 1964; Nobel Lectures in Physics 1942-1962, 1964.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi