Edward Victor Appleton: Gökyüzünün Gizli Aynasını Adlandıran Adam

1924'ün kış bir gecesinde, Bradford doğumlu bir fizikçi, Oxford dışındaki bir alıcı kulübesinde oturmuş, altmış mil ötedeki bir BBC vericisinin kadranını yavaşça çeviriyor ve bir sinyalin yer dalgasıyla hiçbir ilgisi olmayan bir ritimle güçlenip zayıflamasını izliyordu. Edward Appleton, gökyüzünün bizzat yüklü parçacıklardan oluşan yansıtıcı katmanlardan yapıldığını kanıtlamıştı; ve bunu yaparak radyo, radar ve nihayetinde İngiltere Savaşı'na (Battle of Britain) savaşma şansı vermişti.

Bradford'da Çocukluk

Appleton, Yorkshire, Bradford'da bir depo görevlisinin oğluydu ve burslar sayesinde sıradan hayatından kurtuldu: Önce Hanson Erkek Gramer Okulu'na (Hanson Boys' Grammar School), ardından on sekiz yaşında, bir Isaac Holden Bursu (Isaac Holden Scholarship) ile Cambridge'deki St John's College'a gitti. 1913'te doğa bilimleri derecesini aldı ve fizik üzerine yüksek lisans için kaldı; Cavendish Laboratuvarı'ndaki (Cavendish Laboratory) dönemin iki belirleyici deneysel fizikçisi J. J. Thomson ve Ernest Rutherford'un yörüngesine girdi. Birinci Dünya Savaşı eğitimini yarıda kesti: Ocak 1915'te Kraliyet Mühendisleri'ne katıldı, savaş boyunca Fenny Stratford'daki (Fenny Stratford) Sinyal Deposu'nda ordu telsiz operatörlerini eğitti; bu gösterişsiz bir görevdi ancak yine de onu radyonun pratiklikleri konusunda çalışan bir uzman haline getirdi.

Sönen Sinyalin Peşinde

Savaştan sonra Cambridge'e döndüğünde, Appleton Rutherford'un araştırma görevlilerine katıldı ve her yayın mühendisinin bildiği ama kimsenin açıklayamadığı bir sorun üzerinde kafa yormaya başladı: Radyo sinyalleri hava karardıktan sonra neden güçlenip zayıflıyor, bazen tamamen kayboluyordu? 1924'te, artık King's College London'da Wheatstone Fizik Profesörü olan Appleton ve öğrencisi Miles Barnett, adını duyuran deneyi gerçekleştirdiler. Bir BBC verici istasyonu kullanarak ve Oxford'daki sinyali izlerken dalga boyunu değiştirerek, Appleton doğrudan yer dalgası ile yukarıdan gelen ikinci bir sinyal arasındaki girişim desenini tespit etti; bu, radyo dalgalarının üst atmosferin iyonize bir katmanından sektiğinin kanıtıydı. Kendi geliştirdiği bir frekans modülasyon tekniği kullanarak yüksekliğini hesapladı ve ardından daha ileri gitti: 1926'da, daha sonra onuruna Appleton katmanı (Appleton layer) adı verilen, 300 ila 400 kilometre yukarıda bulunan ve uzun mesafeli kısa dalga yayınını mümkün kılan daha kısa dalga boylarını yansıtabilen ikinci, daha yüksek bir katman buldu. Atmosferin bu bölgesine bugünkü standart adını veren kişi Appleton'dı: iyonosfer (ionosphere).

Fizikten Savaş Çalışmalarına

Bu keşfin pratik önemi 1930'larda kaçınılmaz hale geldi. Appleton'ın Lorentz ve Maxwell'in elektromanyetizması üzerine inşa edilen manyeto-iyonik teorisi, mühendislerin radyo dalgalarının iyonize gökyüzünde nasıl davranacağını tahmin etmelerini sağladı; bu bilgi doğrudan Robert Watson-Watt'ın radar geliştirmesine katkıda bulundu. Nobel komitesi daha sonra bu önemi özetlediğinde çok netti: Appleton'ın çalışması olmasaydı, radar "İngiltere Savaşı'nda belirleyici bir kullanım için çok geç kalmış olacaktı." Appleton sadece saf araştırmayla kalmadı. 1936'da Rutherford'un ani ölümünden sonra Cavendish Laboratuvarı'nın müdür vekili oldu ve 1938'de Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Departmanı (Department of Scientific and Industrial Research) sekreterliğine atandı, bu da onu yaklaşan savaş için İngiliz bilimini organize etmekten sorumlu hale getirdi. 1941'den itibaren İngiltere'nin kendi atom silahları projesi olan Tube Alloys'u yönetti, James Chadwick'i Amerikan Manhattan Projesi'ne (Manhattan Project) gömülü İngiliz misyonuna liderlik etmesi için atadı ve daha sonra John Cockcroft'a İngiltere'nin savaş sonrası atom enerjisi araştırma kurumunu kurmasını önerdi. Bu süreçte departmanı ayrıca çıkarma araçları, zıplayan bomba, uçak yapıştırıcıları ve deniz suyu tuzdan arındırma — topyekûn savaşın gösterişsiz makineleri — için de zaman buldu.

Nobel ve Sonraki Yıllar

1947'de Appleton, "üst atmosfer fiziği üzerine araştırmaları, özellikle de Appleton katmanı olarak adlandırılan keşfi için" Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. O zamana kadar 1941'de şövalyelik unvanı almış ve savaş zamanındaki bilimsel liderliği nedeniyle Norveç'ten İzlanda'ya ve Amerika Birleşik Devletleri'ne kadar hükümetler tarafından onurlandırılmıştı. 1948'de araştırma idaresinden ayrılarak Edinburgh Üniversitesi'nin (University of Edinburgh) Rektörü ve Başkan Yardımcısı oldu, bu görevi ölümüne kadar sürdürdü. Üniversitenin 4.000'den az öğrenciden 7.000'den fazlasına büyümesini yönetti, George Meydanı'nın (George Square) modern bir üniversite yerleşkesine dönüştürülmesine yönelik tartışmalı projeyi hayata geçirdi ve Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics'i kurup düzenleyerek bilimi yaşattı. Altmışlı yaşlarında da yayın yapmaya devam etti, 1954'te iyonosferik davranışın manyetik enleme göre değiştiğini tespit etti, Delhi ve Baton Rouge'dan verileri karşılaştırdı. 1965 yılının Nisan ayında Edinburgh'da, eski özel sekreteri olan ikinci eşi Helen Allison ile evlendikten sadece haftalar sonra kalp krizinden hayatını kaybetti.

Edward Neden Dahi Olarak Adlandırılır?

Appleton'ı dahi olarak adlandırmanın nedeni, belirli ve doğrulanabilir bir içgörü türüne dayanır: O, her dönem telsiz mühendisinin sadece katlandığı bir rahatsızlığı — gece radyo sinyallerinin o çılgınca sönümlenmesini — aldı ve içinde kimsenin doğrudan ölçmediği fiziksel bir yapının imzasını tanıdı. Yansıma zamanını ve yüksekliğini ölçmek için frekans modülasyon yöntemini geliştirmek, şanslı bir tahmin değil, kesin ve nicel bir yaratıcılık eylemiydi ve ardından haritaladığı iki katmanlı yapı (ve bunu açıklamak için kurduğu manyeto-iyonik teori), mühendislik bilgisi olarak, en önemlisi radarda, geçerliliğini korudu. Nobel komitesinin kendi dili — çalışmasının İngiltere Savaşı'nı zamanında kazanmaya yardımcı olduğunu kabul etmesi — fizik ödüllerinin elde edebileceği en güçlü dış onaydır. Dürüst bir karşı tez, Appleton'ın Einstein veya Dirac kalıbında tek başına teorik bir vizyoner olmadığıdır: Çığır açışı, Maxwell-Lorentz elektromanyetizmasına dayanan ve bir öğrencinin yardımıyla sıradan bir yayın vericisi kullanılarak gerçekleştirilen bir deneyselcinin zaferiydi. Sonraki kariyeri ne kadar heybetli olsa da, orijinal keşiflerden ziyade yönetim ve bilim devlet adamlığına (Tube Alloys'u organize etmek, üniversite yönetmek) aitti. Deha, tam ve dar bir şekilde 1924 ile 1926 yılları arasında oturur: tanıma, yöntem ve orada olduğunu kimsenin bilmediği bir gökyüzü katmanının adlandırılması.

Miras

Appleton'ın adı şimdi bir Ay kraterinde, Edinburgh'daki bir kulede ve 1979'da yeniden adlandırılan Radyo Araştırma İstasyonu'nun (Radio Research Station) Rutherford'un adını taşıyan laboratuvarla birleştirilmesiyle oluşturulan Rutherford Appleton Laboratuvarı'nda (Rutherford Appleton Laboratory) yaşıyor — öğretmeni ve öğrenciyi uygun bir şekilde birleştirerek. Haritaladığı iyonosfer, kısa dalga radyosunun çalışma temeli ve kelimenin tam anlamıyla modern atmosfer fiziğinin temel katmanı olarak kalmaya devam ediyor.