Bugün mekanik üç ana bölüme ayrılmaktadır: Yol, zaman, hız ve ivme arasındaki ilişkiyi inceleyen kinematik, kuvvetle hareket arasındaki ilişkiyi inceleyen dinamik ve hareketsiz bir cisim üzerindeki kuvvetlerin etkisini inceleyen statik. Mekanik ilkelerin ilk uygulamaları gerek Yunan gerekse Romalılarca kullanılmış olmasına karşın, Archimedes'in yaptığı çalışmaların dışında ilkelerin kendileri ile ilgili yapılan incelemeler çok azdı. Bundan sonra gelen yüzyıllarda pratik sanatçılar inanılmaz birçok eseri en basit mekanik gereçlerle yapmalarına ve çalışma ilkelerini bilmelerine karşın, bu konuda ilerleme ve bu basit makinelerin çalışma nedenlerine ait kuramlar geliştirilemedi. Archimedes sonrasında bu konudaki çalışmalar Leonardo da Vinci'ye kadar bir duraklama geçirdi.

      Leonardo modern mekaniğin ilk kurucularındandır. 1452'de doğan bu bilim adamı, insan uğraşlarının birçok dalında, en önemli kişilerden biridir. Bilgisini (derin bir beğeni beslediği Archimedes'i hesaba katmazsak) daha önceki bilim adamlarının yaptıklarını incelemekle değil, teknoloji uygulama­ları üzerindeki çalışmalarıyla elde etmişti. Ayrıca bu konular üzerine kendi geliştirdiği yeni kuramları uygulamıştı. Yazdıklarına oranla yapıtlarının çok azı günümüze kadar gelebilmiş olmasına karşın, Leonardo da Vinci tarafından gözlenen ve farkına varılan birçok olgunun çok daha sonraları Galileo ve Newton tarafından bulunduğu bilinmektedir.

      Bugün artık Leonardo'nun sözleriyle de vurgulanan Geosentrik kuramın saçmalığına gülebiliriz (Geosentrik kuram, dünyayı güneş sisteminin merkezi olarak gören kuramdır. Yermerkez kuramı). Ancak o zamanın bilim adamlarının olanaklarını dikkate almak gerekir. Böylece o zamanlar hemen hemen tüm dünyaca benimsenen Geosentrik kuramına gülmek yerine, Leonardo da Vinci'nin hangi nedenle bunun üzerinde çalıştığının ve bu olgunun bilimsel kuram için öngördüğü sonuçlan görebilmesinden ötürü beğeni duyarız. Leonardo'nun büyüklüğü ve fizikçi olarak önemi, onun yürekli mantığından ve "...mekanik matematik bilimlerinin bir cennetidir, çünkü ihsan burada matematiğin özüne ulaşır" düşüncesini ilk olarak benimsemiş bir bilim adamı olmasından gelmektedir.

      Bütün bunların dışında statik (cisimlerin dengelerini incelenmesi) ve uygulamalı mekaniğe önemli katkılarda bulunmuştu. Dinamik (cisimlerin hareketinin incelenmesi) bilgileri ise daha az gelişmiş durumdaydı. Dinamik bilimin gerçek kurucusu ise Floransa ve Padova kentlerinde profesörlük yapan Pisa'lı Galileo Galilei (1564)'dir. Galileo'nun en büyük katkısı, kabul edilen düşüncelerin gerçekliklerini sınayacak deneysel yöntem geliştirebilme-siydi. Bu konu (bir düşüncenin özel olarak ayrılmış bir öğretici tarafından sırf o söylediği için doğru olarak kabul edilmesi) olarak adlandırdığı otorite ilkesine karşı çıkmasına neden oldu, bu da Galileo'nun kilise tarafından lanetlenmesine yeter bir nedendi. Galileo eskilerin aynı yükseklikten bırakılan iki cisimden ilk düşenin daha ağır olduğu inancını bir deney yaparak araştırdı ve sonuçta eskilerin bu savının yanlış olduğu ortaya çıkmış oldu. Galileo mekanikle ilgili tam bir kuram geliştirmedi. Bu daha sonra Newton tarafından yapıldı. Fakat onun "Deney, kuramın geçerliliğini sınamakdır" yöntemi yeniydi ve bu yöntem fiziğin daha sonraki tüm tarihsel evrimi boyunca değiştirilmeden korundu. Bugün bile Leonardo tarafından belirli bir ölçüde sınırları belirlenen Eylemsizlik ilkesinin ilk olarak belirgin biçimde formüle edilmesini de Galileo'ya borçluyuz. Bu ilkeye göre, üzerinde hiçbir kuvvetin etkin olmadığı bir cisim başlangıçta hareketsizse, hareketsiz olarak kalır. Eğer hareket halindeyse, bu hareketini hızında ve yönünde bir değişim olmaksızın bir doğru boyunca devam ettirir.

       Bu sav ilk bakışta basit görünmekteyse de, mekaniğin ve tümüyle fiziğin belki de en önemli İlkesini oluşturmaktadır. Bu ilkenin sonuçlarının tamamının değeri anlaşılana kadar modern fiziğin gelişmesi yolunda çok az bir ilerleme gözlendi. Bu. insanın bir anda farkına varabileceği kadar belirgin olmayan ve her günkü deneyimlere uymayan bir kuramdı ve belki de bu yüzden formüle edilmesi çok uzun bir zaman aldı. Aristoteles'in görüşüne göre geçerli olan, karşıt ilkeydi. Bu ilke, "hareket durumundaki bir cismin ona etki eden kuvvet, durdurulduğunda bir süre sonra duracağı" görüşünü savunmaktaydı. Bu oldukça açıktır. Örneğin, her bisikletçi bilir ki, alabildiğine düz bir yolda hızla giderken pedal çevirmeyi bırakırsa, kısa zaman sonra duracaktır. Bisikletçi yol boyunca sabit bir hızla devam etmek istiyorsa pedal çevirmekten başka seçeneği yoktur. Diğer bir deyişle, kendisini devamlı ileriye itecek bir kuvvet üretmek zorundadır. Yanlışlığın nerede olduğunu belirleyebilmek için, bisikletçinin pedal çevirmeden tamamen dümdüz bir yolda gidebileceği en uzun yolu gitmek istediğini düşünelim. Önce bisikletini yağlayabilir ya da bisikletinin zincirini yemler ve böylece biraz daha ilerleyebilir. Daha sonraki deneyi daha düz ve sürtünmesiz bir yolda tekrarlar ve daha ileri gider. Bu yöntemle koşulları daha da zorladıkça, daha çok yol alacaktır. Sonucu bisikletçinin kusursuz bir bisiklete sahip olduğu düşünülürse, bu bisiklette sürtünmesiz bir düzlemde ve hava sürtünmesi olmadan hareket ettiği kabul edilirse, bisikletlinin sonsuza değin yol alabileceği varsayımına ulaşılır. Bu açıklanan deney eylemsizlik ilkesidir. O halde bisiklet, gerçek yasamda neden bir noktada durmaktadır?

Sayfa başına dön

     Bisiklet bir durma noktasına varır. Çünkü bisiklete etki eden birçok kuvvet bulunmaktadır;  Çarkların sürtünmesi, tekerleklerin yolda sürtünmesi ve hava ile sürtünmesi gibi... Bu kuvvetler gerçekte bisikletin hızını korumaya yardımcı olmazlar, aksine hızda azalmaya neden olurlar. Pedalları çevirme işlemi bisiklete hızı artırıcı yönde etki yapmaktadır. Böylece kuvvet ve hız arasında doğrudan doğruya bir bağıntı olmamakla beraber ( Aristotales’in inandığı gibi), kuvvet ve hız değişimi arasında bir bağıntı bulunmaktadır.

Bisiklete karşı olan kuvvetler hızı azaltmaya yöneliktir ve bu kuvvetler ne kadar güçlü olursa, hız da o denli azalır veya değişime uğrar. Eylemsizlik ilkesi birçok doğa olaylarının açıklanmasını sağlar. Örneğin, bir arabada bulunduğunuz zaman fren yapıldığında neden kendimizi ileri doğru itilmiş gibi hissederiz? Yanıt oldukça basittir. Araba fren yapınca (yavaşlayınca) hızımızı koruyacağımız ve yola devam etmek isteyeceğimizden bu bizim ileriye doğru itilmiş gibi hissetmemize neden olacaktır. Buna benzer olarak, araba hızlandığında geriye doğru, bir köşeden döndüğü zaman da döndüğü tarafın aksine sağa ya da sola doğru savruluruz. Eğer Galileo mekaniğin temeli konusunda (en gerekli terimleri) bilimsel olarak ortaya koyabilseydi, mekanik,      Isaac Newton ile birlikte az çok kesin bir temele oturtulmuş olurdu. Aslında Newton'dan sonra bu konuda herhangi bir şeyin ortaya çıkması 1900'e kadar değil, Einstein'ın çalışmalarına kadar sürmüştür. Fakat Einstein'in mekaniği Newton'un mekaniğiyle uyuşmuyor­du, sadece bazı özel hallerde onu kabul ediyordu. Newton mekniği üzerinde bugün hâlâ çalışılmaktadır ve anlaşılması konusunda ilerlemeler gözlenmek­tedir.

    Newton'un üç yasası ile kütleleri ve üzerlerinde etkin olan kuvvetlerin bilindiği cisimlerin hareketlerini açıklamak olasıydı. Bu yasalar bilim   adamları ( o zamanlar dikkate değer bir biçimde ve uluslararası alana yayılan) tarafından iyice   anlaşılıp,   hazmedildiği   zaman,   bu   yasaların   pratik uygulanmasına    yönelik    büyük    bir    çalışma    ve    araştırma baş göstermiştir. Bu yolla, aynı zamanda sanayi devrimini besleyen birçok teknolojik ilerlemeler de izlenmiştir.                                                                                                                                       Buna ek olarak, bu üç yasayı geniş çapta cisim türüne uygulayan yeni fizik dalları doğdu. Newton ilkelerinin, sıvıların davranışına uygulanması, iyi bilinen bir olay olan cisimlerin sıvıların içinde yüzmesi olayının tam bir biçimde anlaşılmasını sağladığı gibi, İsviçreli bilimci Bernoulli'nin "hareket halindeki sıvıların basıncı" ile ilgili yasada olduğu gibi, birçok yeni yasanın formüle edilmesinin anlaşılmasına da yardımcı olmuştur. Diğer araştırmacılar mekanik yasalarını canlı organizmalara uygulamayı düşünmüşlerdir. Doğada uğraşılabilecek sayısız ve çok çeşitli kuvvet vardır. Buna karşın bu üç büyük yasanın uygulanması, yaşam bilimlerindeki birçok sorunun çok iyi anlaşılmasına yardımcı olmuştur.

               Sayfa başına dön

      Sorunların karmaşıklığının gittikçe artan bir biçimde ilen derecede matematiksel araştırmayı gerektirmesi sonucu, "fizik matematikçileri" konuya sahip çıkmışlardır. Bu sorunlardan bazıları oldukça karmaşıktı. Örneğin: esneklik kuramı. Bu konuyla ilgili kuvvetler, cismin durumundaki değişiklikle orantılıdır. Orantılı kuvvetlerin ikinci yasadaki denkleme uygulanmasıyla belli aralıklarla tekrarlanan hareketler, tekrarlayan hareketler, periyodik hareketler olarak sonuçlandı ve aralarındaki uzaklık (cisim tarafından hareket noktasına dönmek için alınan zaman) ve "genlikleri" ile tanımlandılar. Bunlar oldukça karmaşık konulardır ve yüksek matematiğin dikkate değer bir bölümü bu tür araştırmalar sonucu geliştirilmiştir. Derinliğine çalışılan diğer bir kuvvet türü de, gerçekte bir sıvıyı oluşturan moleküller arası çekimden oluşan yüzey gerilimidir. Bu alanda ve yine bu 3 yasanın özünde ince bir tüp boyunca sıvıların yükselme eğilimi olan kapillerite gibi birçok karmaşık olay açıklanmıştır. Yükseklik yer düzeyinden en doruk noktasına ulaştığında bile, kılcal damarlarla dolu olan bitkilerin sularını en yüksek yapraklarına nasıl ilettikleri böylece anlaşılmıştır.

        Sesin belirli bir hızla yayılan, sıkıştırılmış ve seyrekleştirilmiş hava dalgalarından başka bir şey olmaması özelliğinden dolayı, fiziğin en eski dallarından biri olan akustik de mekanikle birleştirilmiştir. Bu hava dalgalan insan kulağına ulaştığı zaman, kulak zarının titreşmesine yol açarak sesin duyulmasını sağlarlar. Fizikçiler ses dalgalarını havadan başka maddelerden geçirerek, Newton yasalarının doğruluğunu araştırdılar ve bu deneyler sonuçları hareket yasasına dayanılarak yapılan bütün varsayımların gerçekliğini ortaya koydu.

        Newton'un üç yasasına gerek duyulmadan, bütün bu konudaki araştırmalar­da "iş", "enerji" kavramları da birlikte bir hayli karışık sorunun çözümüne yardımcı olmuştur. Fizikte her kavramın tam ve kesin bir anlamı vardır. İş; fizikte, günlük konuşmada geçen iş anlamında kullanılmamaktadır: Bir fizikçiye göre "iş", bir kuvvetin belli bir doğrultuda (bu doğrultu kuvvetle bir açı yapabilir) bir cisme etkisiyle alınan yola eşittir. Bu nedenle, eğer bir taş kaldırılır veya belirli bir uzaklığa itilirse, fizikçi taşı o yüksekliğe kaldırmak veya hareket ettirmek için gerekli kuvveti, yapılan "iş" olarak tanımlayacak­tır. Taşı iki kat uzaklığa hareket ettirmek, yapılanın iki katı İşi gerektirecektir. Fizikte bu işi yapma yeteneğine ise "enerji" denilir.

        Newton tarafından geliştirilen üç yasa, bilime yüzyıllar boyunca hizmet etmiştir. Bu yasalar günümüzde bile, çevremizdeki olayların nedenlerini bilimsel olarak açıklamanın temelini oluşturmaktadır. Buna karşın, Newton yasaları boşluk ya da atomu oluşturan çok küçük parçacıklar üzerinde çalışan bilim adamlarının bütün sorunlarını çözememektedir. 19. yy.'ın sonlarına kadar bilim adamları çevrelerindeki kendi boyutlarıyla kıyaslanabilir olaylar ve olgular üzerinde çalışmışlar, gözledikleri olayları açıklayabilecek fiziksel kuramlar ortaya koymaya çalışmışlardır. İlerleyen teknoloi deneylerin daha duyarlı bir biçimde yapılabilmesine olanak sağlamış, Newton yasalarıyla deney sonuçlarının açıklanması için yapılan zorlamalar fiziği bîr yerde çıkmaza sokmuştur. Örneğin doğal olaylar üzerinde çalışmakta olan bazı bilim adamları ışık hızından etkilenen araştırmalarında birtakım tanımlanamayan sonuçların varlığını gözlediler; buna göre ışık ışınlarının çok hızlı hareket etmeleri nedeniyle, günlük yaşamda anlık görüntüler, hareket ediyormuş gibi kabul edilir. Bir deniz fenerinden denizdeki bir gemiye ulaşan ışığın hızının sezilebilir olmamasına karşın, dünyadan milyonlarca km. uzaklıktaki bir yıldızın ışık hızı sezilebilir bir özellik kazanmaktadır.

        Fizikçiler tarafından, çok büyük ve çok küçük maddelerin davranışlarının gözlendiği olayların açıklanmasına yardımcı olması için gerek duyulan diğer yasalar, en büyük bilim adamlarından biri olan Albert Einstein tarafından geliştirilmiştir.

          Bir Musevi ana - babadan 1879'da Bavyera'nın Ulm kentinde dünyaya gelen Einstein, Münih ve Zürih'te öğrenim gördükten sonra 1905'te "özel relativite kuramı" m yayınladı. 1916'da ise, bu Özel kuramın geliştirilmesi ile ortaya çıkan "genel relativite kuramı"nı bilim dünyasına sundu.

          Bu kuramın dayandığı nedenler ve matematik, halktan birinin kolayca anlayamayacağı kadar kadar zor ve karışıktı. Einstein savunmasına "herhangi bir nesnenin hareketi başka bir nesneye bağıntılı olarak hesaplanması gerekir" ilkesiyle başladı. Tüm evrende hiçbir şey tek başına diğerlerinden yalın olarak hareketsiz değildir ve her hareket başka bir harekete bağımlıdır. Örneğin, bir uzay gemisinin hareketi dünyanın hareketiyle bağıntılıdır. Kuramın, relativite (görecelik) kuramı olarak adlandırılması, bağımlı hareketlerin üstünde durmasından ileri gelmektedir. Hız ölçüldüğünde dünya hareketsiz, uzay gemisi ise hareket edermiş gibi sabit, dünyanın ise uzay gemisinin hızıyla hareket ediyormuş gibi düşünülmesi hiçbir şeyi değiştirmeyecektir.

         Einstein daha sonra ışık hızının, ışık kaynağının ve gözlemcinin hareketlerinin etkisi olmaksızın, her zaman aynı değere sahip olduğunu ileri sürdü. Einstein'ın fikirlerinden birçok önemli sonuçlar çıkmıştır. Bunlar arasında en çok ilgiyi çekenler zamanın ve uzunlukların hıza olan bağımlılıkları ve belki de en başta geleni "bir cismin hızı arttıkça kütlesi de artar" fikridir. Başka bir deyişle, cismin kütlesi hareketine göre değişmektedir. Doğal  olarak gözlenebilen ve denenebilen hızlardaki kütle artışı fark edilemeyecek kadar azdır, buna karşılık, cisimler ışık hızına ulaştığında kütle artışı hızla ortaya çıkar. Bugün yüksek enerji fiziğinin kuramlarının sınandığı Fermilab (ABD),   Cern   (İsviçre)   gibi   dünyanın   sayılı   büyük   laboratuarların da   yapılan deneylerde çekirdeğin yapısını oluşturan elemanter parçacıklar ışık hızıyla kıyaslanabilecek hızlara erişmekte ve kütlelerindeki artış miktarı kuramda değerlere tümüyle uymaktadır. Böylece Einstein, kütle ile enerji arasındaki ilişkiyi, bütün fizikçiler tarafından  E=mc² formülüyle ortaya koymuşlar (E=enerji. m=kütle, c=ışık hızı).

        Einstein doğanın davranışına yeni bakış açıları kazandırmakla kalmamış aynı zamanda kuramlarını matematiksel terimlere indirgeyerek mekanik ile bu kesin sistem arasındaki bağları yeniden saptamıştır. Einstein'ın kuramları başlangıçta çok yeni ve garip olarak karşılandı, fakat bilim adar doğruluğunu kanıtladılar. Fikirleri, evrenin sırrına tam bir yanıt olmasa da modern fiziğin gelişmesine kuşkusuz anlamlı bir katkıda bulunmuştur.