Svante August Arrhenius: Küresel Isınmayı Hesaplayan Adam

Kimsenin doğru düzgün sormadığı bir soruya cevap vermek için hayatının bir yılını el yordamıyla aritmetik yaparak —hiçbir makinenin yardımı olmadan on binlerce hesaplama yaparak— geçirdi: Havadaki karbondioksit miktarını değiştirirseniz Dünya'nın sıcaklığına ne olur? 1896'da vardığı sonuç, yani bu miktarı ikiye katlamanın gezegeni yaklaşık dört santigrat derece ısıtacağı tahmini, modern tahminlere o kadar yakındır ki bu durum rahatsız edicidir. O dönemde bunun oldukça iyi bir şey olacağını da düşünmüştü.

Vik'ten Bir Aritmetik Dâhisi

19 Şubat 1859'da Uppsala yakınlarındaki Vik'te, Uppsala Üniversitesi'nde çalışan bir arazi kadastrocusu olan babası Svante Gustav Arrhenius ve annesi Carolina Thunberg'in oğlu olarak dünyaya geldi. Üç yaşında kendi kendine okumayı öğrendi. Babasının defter tutuşunu izleyerek bir aritmetik dâhisine dönüştü; bu beceri daha sonra kimsenin tahmin edemeyeceği kadar önemli hale gelecekti. Sekiz yaşında yerel katedral okuluna doğrudan beşinci sınıftan başladı ve 1876'da okulun en genç ve en yetenekli öğrencisi olarak mezun oldu.

Uppsala Üniversitesi onu hayal kırıklığına uğrattı. Fizik eğitiminden hoşlanmıyordu ve kimyager Per Teodor Cleve'e karşı sabrı yoktu; 1881'de Erik Edlund yönetimindeki İsveç Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü'nde çalışmak üzere Stockholm'e gitti.

Neredeyse Başarısız Sayılacak Tezi

1884'te elektrolitlerin iletkenliği üzerine elli altı ayrı tez içeren yüz elli sayfalık bir tez sundu. Temel iddiası sapkıncaydı: Bir tuz suda çözündüğünde, içinden akım geçip geçmediğine bakılmaksızın, kendi kendine yüklü parçacıklara, yani iyonlara ayrılıyordu. Michael Faraday (Michael Faraday), elektrolizin iyonları ilk etapta yarattığını savunmuştu, Arrhenius ise onların zaten orada olduğunu söylüyordu.

Cleve de dâhil olmak üzere sınav yapanlar etkilenmemişti. Teze dördüncü sınıf derecesi verildi, savunmadan sonra ise üçüncü sınıfa yükseltildi; bu not pratikte akademik kariyer kapısını yüzüne kapatmıştı. Elli altı tezin çoğu, küçük değişikliklerle, günümüzde hâlâ doğru kabul edilmektedir.

Tezinin kopyalarını yurt dışına gönderdi. Rudolf Clausius (Rudolf Clausius), Wilhelm Ostwald (Wilhelm Ostwald) ve Jacobus Henricus van 't Hoff bunları okudu ve şaşkına döndüler. Ostwald bizzat Uppsala'ya giderek ona Riga'da bir iş teklif etti. Arrhenius reddetti; babası ağır hastaydı ve 1885'te öldü. Ancak daha sonra aldığı bir seyahat bursu onu yola koydu; Riga ve Leipzig'de Ostwald, Würzburg'da Friedrich Kohlrausch (Friedrich Kohlrausch), Graz'da Ludwig Boltzmann (Ludwig Boltzmann) ve Amsterdam'da van 't Hoff ile çalıştı. Bu, o dönemde mevcut olan en iyi fiziksel kimya eğitimiydi ve bunu tamamen aldığı ret cevapları sayesinde elde etmişti.

Denklem ve Ödül

1889'da Leipzig'de, Ostwald ile birlikte çalışırken, kendi adını taşıyan formülü üretti. Arrhenius denklemi (Arrhenius equation), bir kimyasal reaksiyon hızının sıcaklığa ve aktivasyon enerjisine —yani moleküllerin reaksiyona girmeden önce aşmaları gereken engele— nasıl bağlı olduğunu tanımlar. Bu, endüstriyel süreç tasarımından ilacın raf ömrünü tahmin etmeye kadar her gün kullanılan, kimyasal kinetiğin en temel ilişkilerinden biridir.

1891'de Stockholm Üniversite Koleji'nde öğretim görevlisi, 1895'te birkaç meslektaşının itirazına rağmen fizik profesörü ve 1896'da rektör oldu. 1903'te, Uppsala'daki sınav yapanların dördüncü sınıf verdiği elektrolitik ayrışma teorisi, yani iyon teorisi nedeniyle Nobel Kimya Ödülü'nü aldı. İsveç'in ilk Nobel ödüllü kişisiydi.

Bir Yıllık Aritmetik

1896 tarihli "Havada Bulunan Karbonik Asidin Yer Yüzeyinin Sıcaklığı Üzerindeki Etkisi Üzerine" (On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground) başlıklı makalesi, onu aşan çalışma oldu. Arrhenius, atmosferdeki karbondioksit değişimlerinin buz çağlarını açıklayıp açıklayamayacağını bilmek istiyordu. Samuel Langley'in (Samuel Langley) 1885-1887 yılları arasında yaptığı ay ışığı yoğunluğu ölçümlerini aldı ve bunları su buharı ile karbondioksitin ısıyı ne kadar güçlü emdiğini türetmek için kullandı. Ardından dünya genelindeki ortalama sıcaklıkları ve nem oranlarını hesapladı ve kendi dönemindeki karbondioksit seviyesinin %67, %150, %200, %250 ve %300'ünde neler olacağını hesapladı. Çalışma, bir yıl süren elle hesaplama gerektirdi.

Vardığı sonuç hâlâ alıntılanan bir genel kuraldı: Karbonik asit miktarı geometrik diziyle artarsa, sıcaklık yaklaşık olarak aritmetik diziyle artacaktı. Karbondioksiti ikiye katlamanın Dünya'yı yaklaşık 4°C, dört katına çıkarmanın ise yaklaşık 8°C ısıtacağını buldu. Joseph Fourier (Joseph Fourier), Claude Pouillet (Claude Pouillet) ve John Tyndall (John Tyndall) üzerine inşa ediyordu, ancak fiziksel kimyayı sayılar üzerinde çalıştırmaya başlayan ilk kişi oydu.

1896 makalesinin kendisi kömür yakmak hakkında pek bir şey söylemiyordu. Bu, popüler kitabı Oluşum Halindeki Dünyalar (Worlds in the Making, 1908) kitabında yer aldı; burada insan kaynaklı emisyonların gezegeni ısıtmak için yeterince büyük olduğunu savundu ve bu olasılığı memnuniyetle karşıladı. Isınmanın bir sonraki buzul çağını engelleyeceğini ve soğuk kuzeyde hasadı iyileştireceğini iddia etti. Deniz seviyesindeki yükselme onun kayıtlarında yer almaz.

İmparatorluk ve Kullanımları

1901'den itibaren İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi'nde yer aldı ve hayatının geri kalanında Nobel Fizik Komitesi'nde, fiiliyatta ise Kimya Komitesi'nde görev yaptı. Bu konumunu kullandı: Müttefiklerini ödüllere doğru itti ve rakiplerini engellemeye çalıştı. 1905'te Stockholm'de Nobel Fiziksel Araştırmalar Enstitüsü'nü kurdu ve 1927'de emekli olana kadar yönetti.

Daha sonraki merakı çok genişti. Fizyolojik kimyaya yöneldi ve canlı dokulardaki reaksiyonların, beher içindeki reaksiyonlarla aynı yasalara uyduğunu gösterdi; toksinler ve antitoksinler üzerine 1904'te Kaliforniya'da verdiği dersler İmmünokimya (Immunochemistry, 1907) kitabına dönüştü. Buz çağları ve astrofizik üzerine yazılar yazdı ve yaşamın gezegenler arasında sporlar şeklinde dolaşabileceğine dair panspermi hipotezini öne sürdü. Daha az onur verici bir şekilde, 1909'da kurulan İsveç Irksal Hijyen Derneği'nin yönetim kurulunda yer aldı; bu dernek, onun hakkındaki her dürüst hesapta yer alması gereken bir bağlantıdır.

Svante Neden Dâhi Olarak Adlandırılır?

Bu vaka öncelikle ham bir zekâ vakası değil, kurumsal kararlara karşı sürdürülen bağımsız bir yargı vakasıdır. İyon teorisi profesyonel kimyagerler tarafından dördüncü sınıf olarak işaretlenmişti ancak doğru çıktı; Ostwald, van 't Hoff ve Clausius, Uppsala'nın göremediğini hemen gördüler ve Nobel Komitesi on dokuz yıl sonra kabul etti. Yirmi beş yaşında, bu kadar çok uzman muhalefetine rağmen haklı çıkmak nadir görülen bir durumdur.

İklim çalışması farklı bir yeteneği sergiliyor: Neredeyse hiç kimsede olmayan türden bir sabır. 1896 makalesinde kavramsal bir hile yoktu; sera etkisi mekanizması zaten Fourier tarafından tanımlanmış ve Tyndall tarafından ölçülmüştü. Arrhenius'un sağladığı şey, nitel bir etkiyi sayıya dönüştürmek için bir yıl süren elle hesaplama yapma isteğiydi ve elde ettiği hassasiyet rakamı, günümüz süper bilgisayarlarının ürettikleriyle şaşırtıcı derecede benzerdir.

Karşı tarafın argümanları da güçlüdür. İklim tahmini kısmen şanstı; Langley'in ay ışığı verilerine ve daha sonra bilim insanlarının reddettiği basitleştirmelere dayanıyordu ve onlarca yıl boyunca genel kanı, sonucunu güvenilemeyecek kadar kaba olduğu gerekçesiyle reddetti. Isınmanın ne anlama geleceğine dair yorumu yanlıştı; bunu bir fayda olarak görüyordu. Nobel Komitesi'ndeki davranışı hizipçiydi, ırksal hijyen katılımı ise yüz kızartıcıydı. Müthiş bir hesaplamacı ve son derece inatçı bir düşünürdü; "dâhi" kelimesi, kötü bir kararı kabul etmeyi reddetmesine, herhangi bir ani kavrayışından daha iyi uyar.

Ölümünden Sonraki Hayatı

2 Ekim 1927'de Uppsala'da akut bağırsak hastalığından öldü. Ondan önce ödüller yoğun bir şekilde gelmişti: 1902'de Davy Madalyası, 1911'de ilk Willard Gibbs Ödülü, 1914'te Faraday Dersi, 1920'de Franklin Madalyası, 1910'da Royal Society'nin yabancı üyeliği.

Ay ve Mars'taki kraterler onun adını taşır; Svalbard'daki Arrheniusfjellet ve Stockholm Üniversitesi'ndeki Arrhenius Laboratuvarları da öyle. Ayrıca, gözden kaçmayan bir tesadüf olarak, iklim aktivisti Greta Thunberg'in (Greta Thunberg) babası Svante Thunberg'e (Svante Thunberg), aile soyundaki bir kuzeni olması nedeniyle Arrhenius'un adı verilmiştir.