[responsivevoice_button voice=”Turkish Male” buttontext=”Yazıyı dinle “]
Bilim doğru yöntemle olanaklıdır. Bilimin anlaşılması için de bu durum geçerlidir. Bilimsel yöntemin gelişmediği koşullarda insanlık tabiatın hareketine mistik ve gizemli açıklamalar getirme eğilimi göstermiştir. Özel mülkiyetle birlikte idealizm tüm alanlarda hızla gelişim göstermiş, toplumun gerçeklikle ilişkisi egemenler lehine ciddi derecede bozulmuştur. Toplumsal gelişimi esas olarak egemenler lehine çeviren bu bozulma insanın toplumsal bilincinde dönüm noktalarından biridir. Bu noktanın başlı başına “kötü bir seçim/yönelme” olduğu iddiası tarihin dayandığı maddi koşulların ihmal edilmesi bakımından bilimsel olmayacaktır.
İdealizmin egemenler lehine gelişimi, ona dayandığı için bilimin de toplumsal gelişimin önünü açan değil, egemen sınıfların çıkarlarına hizmet edecek şekilde tahakküm altında olmasını getirmiştir. Buna rağmen bilimin, “doğası gereği” maddi olana yönelmesi, her türden somut hareketin yasalarını keşfetme eğilimi idealist yorumlara, metafizik tahakküme kimi zaman geçici kimi zaman naif kimi zaman ise esaslı darbeler vurmuştur. Hiç şüphesiz idealizm bilimsel yönteme tamamen kapalı bir alan olmamıştır; öyle ki bilimle keşfedilen bilgiler idealist yorumlarda da maddi gerçekliğe yaklaşmış, Lenin’in “neredeyse materyalist” diyeceği bir seviyeyi dahi yakalayabilmiştir. Bunun diyalektiğin idealizm içinde gelişmesiyle ilgili olduğunu söylememiz gerekir.
Bununla birlikte idealizmin gerçekliği ters çeviren yorumları bundan yararlanan gerici sınıfların, egemenlerin çıkarlarını desteklemişti. Yani bilimin idealist yorumlanışı, bilimsel gelişmelerin ve ürünlerin yalnızca egemen sınıfların tekelinde tutulmasına, bilimin halka ulaşmamasına ve halkın gerçekler ile olan ilişkisinin kesilmesine yol açmıştır. Bugün de aynı özellik egemendir. Halkın gerçek ile olan ilişkisinin kesilmesi, kendi çıkarlarının mücadelesine girişmesinin de önünde engeldir.
Egemen sınıflar, idealizmi her düzeyde üretmektedir. Bu ise yalnızca mistik ürünlerle değil, bilimsel olguların masallar ile harmanlanması ile de yapılmaktadır.
Bunun dikkat çeken örneklerinden biri öznel idealizmi hortlatmak üzere parçacık fiziğinin suistimal edilmesi oldu. 21. yy.ın başlarında teorize edilmeye başlanan ve atom altı evrendeki madde davranışlarını açıklayan kuantum fiziğinin ortaya attığı ilkeler manipüle edilmeye müsait bir alan ortaya çıkarmıştır. Temellerinin ve açılımlarının ortaya atıldığı ilk günden itibaren kuantum mekaniği hem fizik dünyasında hem de giderek genişleyen bir çevrede ciddi tartışmalara neden olmuştur. Çünkü daha küçük zamanlarda ve mesafelerde hareket eden parçacıkların gündelik hayattaki, bildiğimiz maddelerin alışık olduğumuz davranışları gibi hareket etmediğini, büyük ölçekli alanlarda işleyen fizik yasalarının küçük ölçekli parçacıklar alanında işlemediği görülmüştür. Bu alana dönük gözlem ve bilgi birikiminin artması ile soru işaretleri çoğalmış, mevcut anlayış bu sorulara cevap vermekte yetersiz kalmıştır.
M.Ö. 400’lü yıllarda Leucippus ve Demokritos tarafından maddenin kökeninin nasıl bir yapıda olduğu sorusuna, “atomas” (bölünmez parça) olarak cevap getirilmiş, bu iddianın ispatlanması ise binlerce yıl almıştır. 19. yy.ın sonları ve 20. yy.ın başlarında ise tartışmalar daha da derinleşmiş, klasik fiziğin boyunu aşacak bir yığın yeni keşif yapılmıştır. Kuantum mekaniği, bu sorulara cevap arama uğraşında klasik fiziği aşarak ve bilimde yeni bir derinlik yaratarak ortaya çıkmıştır.
KLASİK FİZİĞİN HANDİKAPLARI: IŞIK DALGA MI PARÇACIK MIYDI?
Eski çağlardan beri, ışığın niteliğine dair birçok teori ortaya atılmıştır. Işığın küçük parçacık demetlerinden mi oluştuğu, yoksa okyanus yüzeyindeki dalgalar gibi mi hareket ettiği Aristoteles dahil birçok düşünür tarafından sorgulanmıştır. Bu sorgulama 17. yy.da Newton’ın prizma deneyi ile bir süreliğine, ışığın parçacık gibi davrandığı fikri lehine sona ermiştir. Ancak 19. yy.a gelindiğinde, bu teoriyi ve diğer tüm önermeleri derinden sarsacak bir dizi gelişme ortaya çıkacaktır.
Klasik fiziğin 19. yy. itibari ile bir krize girdiği, birçok soru karşısında işlevsiz kaldığı, yeni keşifler ile temel fizik kanunlarının çeliştiği ortaya çıkmıştır. Bu gelişmelerin bazıları katot ışınlarının yani elektron demetlerinin keşfi, 1887’de Hertz tarafından keşfedilen fotoelektrik olayı, kara cisim ışımasının kökenine dair belirsizlik, mekanik, termodinamik ve elektrik alanında yapılan çalışmalardı. Klasik fiziğin sancılarını artıran ve yeni soruların üzerindeki perdenin aralanmasına katkı sağlayan en önemli çalışmalardan biri ise Max Planck tarafından gerçekleştirilmiştir.
Planck, kara cisim ışıması üzerine çalışmalar yapmış, ışığın kendisinin küçük enerji paketçiklerinden, kendi deyimi ile “kuantalardan” oluştuğuna dair bir teori geliştirmiştir. Planc, daha sonrasında Planck sabiti olarak da anılan ve “h” harfi ile gösterilen, fotonun enerjisi ve elektromanyetik dalga frekansı arasındaki orantıyı ifade eden bir değeri bulmuştur. “h” sabiti ya da Planck sabiti, daha sonra atom altı evrende karşımıza çıkan birçok sorunun çözümünde yardımcı değişken olarak kullanılmaya başlanmıştır. Klasik fiziğin determinist yorumu gereği Planck sabitinin sıfır olması beklenirken ispatlandığı şekli ile Planck sabitinin aldığı değer, doğa ile uyuşan bir değerdi. Birçok sorunun çözümüne böylece ışık tutulacak ve kuantum mekaniğinin doğmasına büyük katkı sağlanacaktı. Planck, sorunun aydınlanmasına katkı sağlamış, ancak sorun henüz tam olarak ve tüm yönleri ile anlaşılamamıştı. Aynı dönemde Rutherford radyoaktif bozunum, alfa ve beta ışınımlarını keşfetmiş, Niels Bohr ise Planck ve Rutherford’un keşifleri sayesinde, gezegensel bir atom modeli olan Bohr atom modelini ortaya atmıştı. Tüm bu gelişmeler, Einstein’ın 1905 yılında fotoelektrik üzerine yaptığı çalışmalar, Planck’in ortaya attığı kara cisim ışımasına dair çözümlerini ve enerjinin kuantize oluşuna dair anlayışı daha ileri bir noktaya taşımış, ışığın “foton” adı verilen enerji paketlerinden oluştuğunu, elektromanyetik radyasyonun da kuantize olduğu fikrini ortaya atmıştır. Böylece ışığın metalden elektron koparması yani fotoelektrik etki açıklanmış oldu. Ayrıca fotonların enerjisini hesaplamak da mümkündü, E=p.c formülü ile (E enerji demektir, p momentum ve c ise ışık hızını simgeler) foton enerjisi hesaplanabilir.
Tüm bu çalışmalar, bugüne dek varsayılmamış bir gerçekliğe işaret ediyordu. Işık paketçikleri, yüzyıllardır ışığın “dalga mı veya parçacık mı” olduğu tartışmasını hiç beklenmeyen bir sonuca götürecekti. Işık paketçikleri yani fotonlar, hem dalga hem de parçacık özelliği gösteriyordu. Buna “dalga-parçacık ikiliği” adı verilecekti. Einstein’ın belirttiği şekli ile “birbiri ile çelişik olan iki teori de aynı anda doğru”ydu. İki teori de tek başına hatalı ve eksik sonuçlar üretirken bir araya getirildiğinde ilginç bir şekilde doğru sonucu veriyordu. Kuantum mekaniğinin de anlaşılmaz veya şaşırtıcı doğası tam olarak bu örnekte olduğu gibiydi. Öyle ki Einstein da dahil olmak üzere dönemin ünlü fizikçilerinin büyük çoğunluğu bu teoriye şiddetle karşı çıkacaktı.
FİZİĞİN SANCILI SÜRECİ VE PARÇACIĞIN ÖNGÖRÜLEMEMİŞ DAVRANIŞI
Işığın doğasına dair yapılan gözlem ve getirilen yeni açıklamalar, atomun yapısı için de geçerli idi. Bohr atom modelinin ortaya çıkardığı tartışmalar ve sorular, bu alanda da yeni gözlemlerin ortaya çıkmasına olanak verdi. 1905’e gelindiğinde Einstein’ın fotoelektrik alanındaki çalışmaları nihayetinde özel görelilik teorisini ortaya çıkarmıştır. Bu teori, zaman ve hız arasındaki ilişki, madde-enerji ikiliği gibi birçok konuda yeni açılımlar getirmiştir. Doktora danışmanı elektronu keşfeden Thomson olan Rutherford, hocasının keşfinden yıllar sonra atomun bir başka gizemini ortaya çıkardı. Radyoaktif bozunum ve ışınımlar üzerinde yaptığı keşif ve çalışmaları yeni çalışmalar ile harmanlayan Rutherford, atomun çekirdeğinde artı yüklü parçacıkların yani protonların bulunduğunu keşfetti. Esas sorun ise bu parçacıkların davranışlarına ve doğalarına yönelik teorilerdi.
Bu gelişmeler ve gözlemler, neredeyse 200 yıl boyunca “kesin ve tastamam” denilen klasik fiziğe karşı görüşlerin ileri sürülmesine yol açtı. En keskin savunucuları arasında Bohr ve Heisenberg gibi fizikçilerin olduğu kuantum mekaniği bu dönemde büyük ses getirdi. 1927 yılında Heisenberg’in belirsizlik ilkesini ortaya atması özellikle 5. Solvay Konferansı ve sonrasında geniş tartışmalara yol açacaktı.
Parçacıkların ikiliği, yalnızca davranışta değil, nitelikte de karşılık buluyordu. Bir kuantum sisteminde parçacığın, aynı anda ölçüm yapılmadığı sürece birden fazla pozisyonda olabilme kabiliyeti mevcuttu. 1800’lerin başında Young tarafından “çift yarık” isimli düşünce deneyi, 1900’lerde fotonların yapısının keşfedilmeye başlaması ile birlikte yeni yorumlara kavuşmuştu. Bu deney, sonuçları bakımından klasik fiziği doğrularken fotonların ikili davranışını açıklayan kuantum fiziği gözlemin de bir müdahale olduğunu, sonucun müdahaleye ait olduğunu savundu. Yani gözlem yapıldığında kullanılan tüm gözlem araçları atom altı evrene müdahil olacağından sonuç fotonun doğal pozisyonlarını değil, müdahale ile oluşan pozisyonlarını gösterecekti. 1927 yılında 5. Solvay Konferansı’nda Einstein ve Bohr arasında, fizik tarihinin unutulmaz ve yıllarca süren tartışmalarından biri başlamıştı. Einstein, kuantum mekaniğinin atom altı evrenin doğasını olasılıkçı olarak yorumlamasını ve ayrıca deterministik neden sonuç ilişkisi içinde açıklamamasını eleştiriyordu. Einstein’a göre gerçekte bir belirsizlik yoktu, gözlemcide ve gözlem araçlarında bir yetersizlik söz konusuydu. Bohr ise atom altı parçacıkların tabiatının bu olduğunu, bu alanda katı bir neden sonuç açıklamasının yapılmasının mümkün olamayacağını, belirsizlik ilkesine göre bir özelliği net gözlemledikçe diğer özelliklerin daha fazla belirsizleşeceğini savunmuştur. Yani aslında sorun gözlem becerisinin gelişmemesi değil, parçacıkların doğası ile açıklanmalıdır. Einstein Bohr’un da içerisinde olduğu kuantum mekaniğinin Kopenhag yorumuna yönelik eleştirilerini EPR (Einstein–Podolsky–Rosen) paradoksu olarak bilinen bir makale ile açıklamaya girişmiş, bu makale içinde “kuantum dolanıklık” adı verilen kuantum parçacık özelliğine dair açıklama getirmeye çalışmıştır. Kuantum dolanıklık, özdeş iki parçacığın gözlem olmaması durumunda süperpozisyon halde olduğunu, yani aynı anda tüm özelliklere sahip olduklarını, gözlem olması durumunda ise değerleri paylaştıklarını içeren bir yaklaşımdır. Örneğin iki özdeş parçacığın özellikleri sarı ve kırmızı renkler olsun. Gözlem yapılmadığı takdirde her iki parçacık da hem sarı hem de kırmızıdır. Ancak bu parçacıklardan biri gözlemlendiği anda yalnızca bir durumda olabilir, yani ya kırmızıdır ya da sarıdır. Bu durumda iki parçacık arasında milyarlarca ışık yılı mesafe de olsa birinin sarı olduğu gözlemlendiğinde aynı anda diğerinin kırmızı olması gerekmektedir. Kuantum mekaniğinin kuantum dolanıklık yorumuna Einstein şiddetle karşı çıkmış, hatta bu özelliği “parçacıklar arası uzak mesafelerde ürpertici etkileşim” olarak tanımlamıştır. Çünkü Einstein’ın teorisine göre ışık hızı aşılamaz, bilgi de maksimum ışık hızında iletilebilir. Yani parçacıklardan birini gözlemlediğinizde sarı olduğunu görürseniz, diğer parçacığa bu bilginin erişmesi milyarlarca yıl almalıdır. Oysaki aynı anda kuantum pozisyonları netleşmekte, süperpozisyon bozulmaktadır. Einstein EPR paradoksu ile bu olguya gizli bir değişken eklemek istemiş, Bohr ise karşı çıkmıştır. Kuantum mekaniğine göre gizli bir değişken yoktur, parçacıkların doğası ve yapısı budur, gizli değişken olsa dahi olasılıkçı davranmalıdır.
Einstein’ın haklılığını kanıtlamak için birçok girişimde bulunulmuştur. Bunun için en önemli girişimlerden biri Bell teoremidir. Bell eşitsizliği olarak da bilinen bu teori, nihayetinde parçacıklar arasındaki gizli değişkenlerin kuantum mekaniğinin ortaya koyduğu olasılıkları tahmin edebilmesinin yolunun eşitsizliklerin kendisinin olasılıkçı bir doğaya sahip olmasını beraberinde getirdiğini, yerellik ilkesinin geçerli olmayacağını ortaya koymuştur. 2022 yılında Nobel Fizik Ödülü ile ödüllendirilen Aspect, Clauser, Zeilinger üçlüsünün çalışmaları yerel gizli değişkenlerin gözlemler ile uyumsuz olduğunu ortaya çıkarmıştır. Yani Einstein’ı haklı çıkarma yürüyüşü uzun yıllar sonra Bohr’un zaferi ile sonuçlanmıştır. Kuantum evreninde gözlem öncesi sonuçların yalnızca bir olasılık dağılımı olarak ortaya konulabileceği ispatlanmıştır.
BİR MASA, BİZ BAKMADIĞIMIZDA BELİRSİZLEŞİR Mİ?
Kuantum fiziğinin tüm açılımları, yalnızca atom altı evreni yani partikül evrenini kapsamaktadır. Elbette, makro evren ile bağlantılı ve iç içedir. Ancak bir partikülün yani atom altı parçacığın davranışı, ona etki eden kuvvetler ve özellikleri ile bir trenin davranışı, ona etki eden kuvvetler ve özellikleri birbirinden farklıdır. Bir elektronun tersine, bir trenin aynı anda hem hızını hem konumunu tespit etmek mümkündür ya da bir trenin özdeş treninden bahsetmek mümkün değildir. Her madde veya parçacık her kuvvetten eşit şekilde etkilenmez ya da etkileşimde aynı davranışı göstermez. Örnek vermek gerekirse bir binanın tepesinden bir taşı yere attığımızda taşın göstereceği davranış ile bir tüyü attığımızda tüyün göstereceği davranış birbirinden farklı olacaktır. Günlük hayatımızda görebildiğimiz nesnelerin dahi doğal kuvvetlere ve etkileşimlere gösterdikleri reaksiyonlar bu derece farklıyken kütle değeri sıfır olan bir foton ile üzerinde yemek yediğimiz masanın aynı davranışı göstermesi beklenemez.
Kuantum fiziğinin açılımları ve teorik yenilikler farklı alanlarda olduğu gibi bilimin de çarpıtılmasının önünü açtı. Bunlardan en önemlileri kuantum mekaniğinin açılımlarının öznel idealizme konu edilmesidir. Yani bir maddenin, gözleme göre form değiştirdiği ima edilir. Berkeley idealizminden hallice bu yaklaşım, kuantum ölçeğindeki parçacıkların bir özelliğinin makro evrene zorlama bir şekilde uydurulmaya çalışılmasıdır. Yani bir elektron ile bir buzdolabı, bu idealist teoriye göre aynı biçimde davranır, kendilerini etkileyen kuvvetlere karşı aynı biçimde uyarılırlar. Bu teoriyi değerlendirmek için herhangi bir matematiksel ispata ihtiyaç dahi duyulmayacaktır.
Bununla birlikte Kant agnostisizmini (bilinemezcilik) beslemek için belirsizlik ilkesinin sıklıkla suistimal edildiği görülmektedir. Belirsizlik ilkesi, her şeyin belirsiz olduğunu söylemez, bilinemez olduğunu ise hiç söylemez. Belirsizlik ilkesine göre atom altı ölçekte yapılacak öngörüler yalnızca bir ihtimaller spektrumundan ibarettir. Yani bir fotonun konum ve momentumu deterministik bir yoruma mahal vermez. Ancak bu ihtimallerin dağılımı pekâlâ hesaplanabilmektedir. Bu sebeple kuantum evreni bilinemez değildir. Örneğin bir topu fırlattığınızda hangi yönde fırlattığınız, uyguladığınız kuvvet, ivme vs. hesaba katılarak düşebileceği mesafe tespit edilebilir. Ancak gönderdiğiniz bir elektron ise düşme ihtimalinin olduğu yerleri hesaplayabileceksiniz, yalnızca kesin bir yer tespiti yapmak olanaksız olacaktır. Bir diğer olgu ise maddenin yoktan var olduğu iddiasıdır. Madde tanımının kendisi açıklamaya muhtaç olmakla birlikte görelilik teorileri ile birlikte enerji-madde arasındaki ilişki iyi biçimde tanımlanmış ve defalarca ispatlanmıştır. Artık restoran ismi olarak kullanılacak kadar popülerleşmiş bu formül, E = mc2dir, kütle ve enerji eşdeğerliği anlamını taşımaktadır. Örneğin iki hidrojen atomu birleşerek bir helyum atomu oluşturur ancak ortaya çıkan atom kendisini oluşturan iki atomun toplam kütlesinden daha hafiftir. Sebebi açığa çıkan birleşme yani füzyon enerjisidir. Yani kütle yok olmaz, madde yok olmaz ancak dönüşebilir. Geldiğimiz noktada kara delikler de hesaba katılır ise madde uzay-zamana, enerji maddeye dönüşebilir. Çünkü günümüzün kuvvetli teorilerine göre aslında hiçbir yerde, hiçbir zaman boşluk yoktur, en boş alanlarda dahi kuantum enerji alanları mevcuttur. Bu kuantum alanları titreşir ise bir parçacık-anti parçacık çifti oluşur. Bu ise saniyenin çok küçük bir diliminde defalarca kez gerçekleşir. Casimir etkisi de bu faaliyetin etkilerinden biridir. Yani aslında boşlukta dahi hareket vardır, bu harekete kuantum dalgalanmaları adı verilir. Maddenin yokluğa dönüşmesi bir kenara, yokluk veya hiçlik kavramına evrenimizde yer olmadığı her geçen gün daha net bir hal almaktadır.
