KUANTUM FİZİĞİ VE FELSEFE

 KUANTUM FİZİĞİ VE FELSEFE

 

... şunu çok rahat söyleyebilirim ki kuantum mekaniğini hiç kimse anlamamıştır.

Richard Feynman[i]

Kuantum teorisi son günlerde kendini en hararetli tartışmaların ortasında buluyor. Çok küçük şeylerle ilgili fenomenlerin açıklanması için kurulmuş devrimsel bir bilimsel modeldir. Fakat bunun sosyal ve günlük hayata uygulanabilir olduğunu iddia etmek oldukça güçtür.

KUANTUM MEKANİĞİNİN DOĞUŞU

Kuantum kelimesinin etimolojik kökeni, Latincede “quantus” (ne kadar) kelimesine dayanır. Kuantum mekaniğinin doğuşunun, Max Planck’ın[ii] 1900 yılında kara madde ışımasını açıkladığı makalesinin yazımıyla gerçekleştiği düşünülür. Bu makalede Planck, daha sonra Einstein tarafından Planck sabiti olarak genelleştirilecek, doğal birim sistemini kullanır. Planck’a göre klasik bakış açısının tersine enerji, akan bir suyun sürekliliğine değil de, parça parça (kuantize şekilde) bir yapıya sahipti. Bu yıllarda geliştirilen bu teorinin klasik mekanikten tamamen farklı özellikler taşıdığı hemen anlaşıldı. Fakat 1920’li yılların ikinci yarısına kadar teori ne tam olarak anlaşılabildi ne de tamamlanabildi. Bu nedenle bu döneme kadar tamamlanmış kısmına eski kuantum teorisi denmektedir. Özellikle eski kuantum teorisi mefhumun kendisini anlamaktan ziyade deneysel verileri doğrulayacak olasılıksal bir yaklaşıma sahipti. Olasılık eski teorinin en temel kısımlarından birini oluşturuyordu. Einstein, teorinin başından, hayatının sonuna kadar teorinin hep muhalifi olmuş ve 4 Eylül 1926’da Max Planck’a yazdığı mektupta

“... kuantum teorisi gerçekten etkileyici, fakat içimden bir ses, henüz tam gerçek bir şey olmadığını söylüyor. Güzel işler yapıyor ama eskinin sırrına ulaşmaktan oldukça uzak. Şundan eminim ki tanrı zar atmaz...”

demiştir. Bunun üzerine teorinin en önemli savunucularından Bohr[iii]

“... tanrının nasıl davranması gerektiğini söylemeyi bırak...”

şeklinde cevap verir. 1923’te De Broglie[iv]’nin bütün parçacıkların dalga hareketi yaptıklarını yani titreştiklerini ispatlamasını, Erwin Schrödinger[v]’in dalga denklemini çıkartması izledi. 1925’te Alman fizikçi Heisenberg[vi], belirsizlik ilkesini matematiksel olarak buldu. 1928’de Dirac[vii] relativistik dalga denklemini geliştirerek, kuantum ile özel göreliliği birleştirmiş oldu. 1930’ların başında teori bazı temel eksikliklerine rağmen tamamlanmışa yakındı. 1940’larda Feynman’ın kuantum elektrodinamiğini keşfi bu eksikliklerin birçoğunu giderdi. Fakat deneysel veriler teorinin güçlülüğünü kanıtlasa da felsefik açılımları günümüze kadar tartışılmıştır.

KUANTUM FİZİĞİNDEKİ FELSEFİ YAKLAŞIM

Teorinin en önemli yeniliği evrenle insan zihni arasında olan ilişkilere yaklaşımdaki yenilikte gizli bulunmaktadır. Daha önceki yaklaşım insan zihnini dışarıdan bakan bir gözlemci gibi kabul edip, bu zihni mefhumu tüm çıplaklığıyla açıklamaya muktedir görmekteydi. Çok rasyoneldi, öngörülerinde bir kesinlik vardı. Mantık çoğu yerde deneyi gereksiz kılmakta, insanın zihninde kodlanmış neden-sonuç ilişkisi her şeyin üstünde kendine yer bulmaktaydı. Daha geniş bir perspektiften bakıldığında kuantum teorisinin klasik teoriden en büyük farkı sahip olduğu ampirik[viii] yaklaşımdır. Platon Timeus adlı eserinde gerçeği mantık silsilesinde açıklayacağını, insan mantığının anlayamadığı yerlerde de mitlere başvuracağını, ardından mantık silsilesinin devam edeceğini söyler. Benzer bir durum kimi zaman kuantum teorisinin gelişmesinde de gözlenmiştir. Fakat teoride mitlerin yerini deneyler almıştır. Her şey mantıklı ve matematiksel olarak işlerken, yeni bir deney mefhumun baştan değerlendirilmesi gerekliliğini doğurup, oluşan yeni durum matematiksel olarak biraz daha anlaşılır hale getirilip yeni bir deneye başvurulmuştur. Deney daha önce olmadığı kadar önem kazanmış ve karmaşık bir hal almıştır. Örneğin bugünlerde CERN’de (Avrupa Nükleer Araştırma Kurumu) gerçekleştirilen ATLAS deneyinde yaklaşık 2000 fizikçi çalışmaktadır.

Teorinin fenomene yaklaşımı belirleyici (determinist) değildir. Kuantumda bütün fiziki sistemler, neden-sonuç ilişkisine bağlı kalmak koşuluyla, birkaç olası durumun karışımı bir durumdadır. Eğer bir deney gerçekleştirilirse, başka bir deyişle dışarıdan sisteme müdahale edilirse, fiziksel sistem bu olası durumlardan birine çöker. Yani gerçekleşen durum, deney sonunda bizim ölçüm olarak sistemde gözlediğimiz sonuçtur. Bu sonuç deneyden önce var olan sonuçlardan biridir. Bu durumu açıklayan en güzel örnek Erwin Schrödinger tarafından bulunmuş meşhur Schrödinger’in kedisi düşünce deneyiyle açıklanabilir.

Deneyde; içi görünmeyen kapalı bir kutunun içinde, içindeki radyoaktif madde radyoaktif ışıma yaptığında kolu aşağıya inecek bir makine, makinenin ucuna şekildeki gibi bağlı bir çekiç, çekicin ucunda çekiç hareket ettiğinde kırılacak bir cam fanus, cam fanusun içinde döküldüğünce çevresindeki bütün canlıları öldürebilecek kadar kuvvetli bir zehir bulunmaktadır. Radyoaktif ışımalar önceden öngörüye izin vermeyecek şekilde rastgele gerçekleşir. Eğer bu kutunun içine bir kedi konup kutu kimsenin göremeyeceği şekilde kapatılırsa kedinin ölü ya da canlı olduğuna dair bilgimizi şu şekilde yazabiliriz;

(1.1)

Kedinin hali ölü olmak ve canlı olmak durumlarının karışımıdır. Kutuyu açmadan, daha fazla bir şey öğrenmemiz mümkün değildir. Yani kedi a² kadar canlı, b² kadar ölüdür. Bu daha önce karşılaştığımız türden bir hayat değildir. Fakat bir kişi kutunun kapağını açıp da kedinin durumunabaktığında -ki bu sisteme müdahale etmek ya da deney yapmak anlamına gelmektedir- kişi kediyi ya canlı görecektir -ki bu durumda iki olasılıktan canlı olma olasılığına bir çökme söz konusudur- ya da kediyi ölü görecektir -bu durumda da diğer olasılığa bir çökme söz konusu olur. Kısaca gözlem yapmadığımız bir sistem bizim açımızdan birkaç olasılıksal (fakat nedensellik ilişkisi olan) durumun karışımı bir halde bulunur. Ne zaman biz gözlem yapıp o sistem hakkında ölçüm yaparsak, ölçümümüz bu ihtimallerden biri olarak gerçekleşir. Heisenberg benzer bir şekilde şöyle demektedir;

“... en küçük parçalarının, gözleyip gözlemediğimizden bağımsız bir şekilde, bir ağaç gibi ya da bir kaya gibi objektif bir şekilde var olan gerçek objektif bir dünya fikri (...) mümkün değildir...”[ix]

SONUÇ

Fiziki sistemler, büyüklüğü değiştikçe başka modellerle açıklanabilecek bir yasaya bağlı hareket ederler. Kuantum teorisi son yüzyılda küçük şeyleri açıklamak için ortaya çıkmış ampirik ve deterministik olmayan bir teoridir. Küçük şeyleri açıklamak için ortaya çıkarılsa da bugün evrenin bütün yasalarının kuantum teorisine uygun olması gerektiği düşünülmektedir.

Yazar:        Ahmet GÜLEÇ

Kaynakça:

http://dergi.yeniyuksektepe.org.tr

1.       John Freely, “The Emergence of Modern Science, East and West”, Boğaziçi Üniversitesi Yayınevi, İstanbul, 2004.

2.       Richard Phillips Feynman, “The Character of Physical Law”, M.I.T. Press, Cambridge, 1965.

3.       T. James Cushing, “Philosophical Concepts in Physics”, Cambridge University Press, Cambridge, 1998.

4.       Ramamurti Shankar, “Principles of Kuantum Mechanics”, Plenum Press, New York, 1980.

5.       Max Jammer, “The Philosophy of Kuantum Mechanics”, John Wiley & sons, New York, 1974