Alexander Friedmann

Alexander Friedmann, Einstein'ın genel görelilik denklemlerinin durağan değil, zamanla genişleyebilen ya da değişebilen bir evreni de tarif ettiğini 1922'de ilk kez gösteren Rus fizikçi ve matematikçidir. Adını taşıyan Friedmann denklemleri, evrenin genişleme hızını içindeki madde ve enerjiyle ilişkilendirir ve bugünkü kozmolojinin temelinde durur. Einstein başta onun sonucunu hatalı sanmış, sonra yanılanın kendisi olduğunu kabul etmişti. Friedmann bu buluşun gözlemlerle doğrulandığını göremeden, 37 yaşında öldü.

Erken yaşamı ve eğitimi

Alexander Aleksandroviç Friedmann, 16 Haziran 1888'de (eski Rus takvimiyle 4 Haziran) Sankt Petersburg'da doğdu. Adı kaynaklarda Friedman ve Fridman biçimlerinde de geçer. Okul yıllarında matematikçi Jacob Tamarkin ile ömür boyu sürecek bir dostluk kurdu. Sankt Petersburg Üniversitesi'nde matematikçi Vladimir Steklov'un yönlendirmesiyle çalıştı ve 1910'da mezun oldu. Ardından Sankt Petersburg Maden Enstitüsü'nde ders verdi. Şubat 1913'te kentin yakınındaki Pavlovsk Aeroloji Gözlemevi'ne atanarak meteoroloji çalışmaya başladı.

Savaş yılları ve Perm

Birinci Dünya Savaşı Ağustos 1914'te başlayınca gönüllü bir havacılık birliğine katıldı ve bombalama uçuşlarına çıktı. Steklov'un bir önerisinden yola çıkarak bombanın izleyeceği yolu matematikle hesapladı ve hesaplarını Przemyśl üzerindeki uçuşlarda sınadı; bu uçuşlardaki cesareti için Aziz Georgi Haçı ile ödüllendirildi. Savaş boyunca uçuş eğitmenliği de yaptı, devrimden sonra bir uçak fabrikasının başına getirildi.

13 Nisan 1918'de Perm Üniversitesi'ne matematik ve fizik bölümünde profesör olarak seçildi ve orada bir mekanik enstitüsü kurdu. Perm'de birlikte çalıştığı meslektaşları arasında Abram Besicovitch ve Ivan Vinogradov gibi sonradan ünlenecek matematikçiler vardı. Kent iç savaş sırasında el değiştirince çalışma koşulları zorlaştı. 1920 baharında Petrograd'a dönerek Ana Jeofizik Gözlemevi'nde göreve başladı. Hidrodinamik ve meteoroloji, kozmolojiyle birlikte ilgi alanlarının merkezinde kaldı.

Genişleyen evren

Einstein 1917'de genel görelilik denklemlerini bütün evrene uygularken, evrenin durağan olduğunu varsaymıştı. Friedmann ise aynı denklemleri bu varsayım olmadan çözdü. "Uzayın eğriliği üzerine" başlıklı makalesi 29 Haziran 1922'de Alman fizik dergisi Zeitschrift für Physik'e ulaştı. Makale, evrenin eğrilik yarıçapının zamanla büyüyebileceğini ya da dönemsel olarak değişebileceğini gösteriyordu; yani evren genişleyebilir, hatta genişleyip büzülebilirdi.

Einstein'ın ilk tepkisi olumsuzdu. 18 Eylül 1922'de dergiye ulaşan notunda, durağan olmayan sonuçları kuşkulu bulduğunu ve çözümün alan denklemlerini sağlamadığını yazdı. Friedmann 6 Aralık 1922'de Einstein'a hesaplarını ayrıntılı anlatan bir mektup gönderdi. Mayıs 1923'te fizikçi Krutkov, Leiden'de Paul Ehrenfest'in evinde mektubun ayrıntılarını Einstein'a aktardı. Bunun üzerine Einstein hatasını kabul etti ve Friedmann'ın sonuçlarını doğru bulduğunu belirten bir düzeltme yayımladı.

Friedmann 1924'te yine Zeitschrift für Physik'te yayımlanan ikinci makalesinde, uzayın eğriliği pozitif, sıfır ve negatif olan üç evren modelini birlikte ele aldı. Bu üç seçenek, bugün de evrenin geometrisi tartışılırken kullanılan temel çerçevedir.

Kabaca söylemek gerekirse pozitif eğrilikli evren bir kürenin yüzeyine benzer: sonludur ve kendi üzerine kapanır. Sıfır eğrilikli evren düzdür, negatif eğrilikli evren ise bir eyer yüzeyi gibi açılır. Hangi seçeneğin geçerli olduğu, evrendeki madde ve enerjinin toplam yoğunluğuna bağlıdır. Friedmann'ın denklemleri bu ilişkiyi kurarak, evrenin geçmişte daha yoğun olduğu ve zamanla değiştiği fikrinin matematiksel dilini sağladı. Aynı yıl Delft'te toplanan Birinci Uluslararası Uygulamalı Matematik Kongresi'ne katıldı ve bir sonraki kongrenin düzenleme kuruluna seçildi.

Uzay ve astronomiye etkisi

Friedmann'ın çalışması uzun süre geniş çevrelerce fark edilmedi. Belçikalı Georges Lemaître 1927'de benzer sonuçlara bağımsız olarak ulaştı ve bunları galaksilerin uzaklaşma hızlarıyla ilişkilendirdi. Ardından gelen gözlemler evrenin genişlediğini gösterdi. Friedmann'ın modelleri, sonradan hem Büyük Patlama kuramına hem de ona rakip kararlı durum kuramına matematiksel zemin oldu. Bugün evrenin yaşı, geleceği ve karanlık enerjinin etkisi üzerine yapılan hesapların çıkış noktası yine Friedmann denklemleridir.

Son yılı ve ölümü

Haziran 1925'te Leningrad'daki Ana Jeofizik Gözlemevi'nin müdürlüğüne atandı. Temmuz 1925'te meteorolojik ve tıbbi gözlemler için yapılan bir balon uçuşunda 7.400 metreye çıkarak dönemin rekorunu kırdı. Ağustos sonunda hastalandı, tifo tanısı kondu ve 16 Eylül 1925'te Leningrad'da bir hastanede öldü.

Mirası

Kısa yaşamına karşın Friedmann önemli bir öğrenci kuşağı yetiştirdi. Doktora öğrencileri arasında, sonradan Büyük Patlama kuramının gelişmesinde önemli rol oynayacak George Gamow da vardı; Vladimir Fock da öğrencileri arasında anılır. Ay'daki Fridman krateri onun adını taşır ve 1988'den beri onun anısına uluslararası bir bilim semineri düzenlenir.

Bilmeye değer

• Einstein, Friedmann'ın sonucunu önce hatalı ilan etti, bir yıl sonra yanılanın kendisi olduğunu kabul ederek düzeltme yayımladı.
• Kozmolojiye katkısının yanında bir meteorolog ve savaş pilotuydu; bomba yörüngesi hesabını bizzat uçarak sınadı.
• Ölümünden kısa süre önce balonla 7.400 metreye çıkarak rekor kırdı.
• Büyük Patlama kuramının öncülerinden George Gamow onun öğrencisiydi.