Catalog

Modern fizikte determinizm ve indeterminizm Ömür Akyüz G elmış geçmış bılım adamları ıçınde, hemen hemen herkesın tanıdığı yegâne kışı olan Albert Eınsteın, hem mıkro hem de makro kozmosu tanıyabılmemızde en buyuk yardımcımız olan "kuantum kuramı"nı kusurlu gorerek bununla ılgılenmeyı kestığı gıbı, onerdığı kusurlardan çelışkıler turetmeye uğraşmıştı. Oysa kendısı oncelerı kuantum kuramının ılk kavramlarını buyuk cesaret ve maharetle kullanan pek az fızıkçının başında gelmekteydı, hatta Nobel odulunu alma gerekçesı de bununla ılgılıydı Eınsteın'ın kuantum kuramında kusur olarak nıteledığı başlıca unsur, "belirsizlik veya kesinsizlik (uncertaınty, ındetermınacy, Unbestımmtheıt, ıncertıtude) ilkcsi"dır Oysa.^ ılk bakışta doğadan "determınızm"ı kaldırdığı ızlenımı veren bu ılke, gıderek doğanın asıl determınızmını ortaya koyan en temel unsur olmaktadır "Fiziksel sistemlcrin davranışlannı tarumlayan özel değişken çiftlerine ait elemanlardan birisinin kesinlikle belli olması halinde, diğerinin tamamıyla belirsiz bir mahiyete bürünmesi" şeklınde, kabaca anlatılabılecek olan bu ılkeyı Heisenberg, her ıkı elemanın olçumlerındekı "belırsızlıklerın" çarpımının bellı bır evrensel sabıt sayı olan "Planck sabiti" mertebesınden daha kuçuk olamayacağını gosteren nıcel bır ıfadeyle sunmuştu Çıftın bır elemanı hemen her zaman bır "korunum (yanı zaman ıçınde, başka değışıklıklere rağmen değışmeme) ılkesı"yle ılgılıdır Dolayısıyla bu gıbı belirsizlik ılkelerı, uygulanırken, ılgılı korunumun geçid olarak bozulması şeklınde de yorumlanır Buradakı "geçıcı"lığın olçusunu, ılkenın kantıtatıf bıçımı verır ve sankı 15ın ıçıne bır katalızor gırmışçesıne sonuçta korunmayan hıçbır şey kalmaz Bu belirsizlik ılkelerını, temel kabul eden kuantum kuramının doğal sonuçlarından bırısı, bır fiziksel sıstemın, ıçınde bulunduğu koşullar altında, gosterebıleceğı kalıcı ve kararlı durumlardan hangisinde bulunduğunun değıl de "herhangı bırısınde Dulunma olasılıklarının" kesinlikle bılınebıleceğıdır "Doğanın en büyük anlaşılamazlığı anlaşılabilir olusudur" demış olan Einstein, bu anlaşılabılırlığe verılen izni de "Tann titizdir, ama zalim değildir (Subtle ıs The God but He ıs not malıcıous Raffınıert ıst Der Herr Gott aber Boshaft ıst er nıcht" sozuyle dıle getırırken "Tann"yı da doğadakı gorkemlı uyumun sımgesı olarak kavramlaştırmaktan kaçınmıyordu Gene de klasık fizığın hıçbır zaman kuşkulanmadığı "kesınlık" olgusunu "Tanrı"nın "davranışlarına" daha çok yakıştırarak, kuantum kuramının temelındekı olasılıklı yapıyı "Tanrı"nın "mukemmellığı" ıle bağdaştırama1 mış ve "Tann zar atmaz " dıyerek kuantum kuramını bır olçude reddetmıştı Modern fizığın doguşuna hayatı katkılarda bulunmuş olan, hatta fı zıkçılenn doğaya bakış felsefelerını bıle etkılemış olan Einstein'ın, ku antum kuramını, "ındetermınızme yol açtığı" kaygısıyla dışlaması, zaman zaman bazı fızıkçılerı etkıledığı halde bunların çabaları ne kuantum kuramını çelebılmış ne de fızığı daha ılerı goturebılmıştır, bugun ıse daha çok bılım felsefesı ıle uğraşanlara konu ve ılham kaynağı olmaktadır. Ancak, kendısı, her fızık kuramının doğal olayları yansıtıp açıklamak hatta yemlerını ongormek zorunda olduğunu çok ıyı bıldığınden, hemen her turlu atomık problemı neredeyse kusursuz olarak çozebıldığını gorduğu kuantum kuramının tamamlayıcılan olan Werner Heisenberg ıle Erwin Schrödinger'ı Nobel odulune aday gosterırken, bu kuram hakkındakı son sozu, bunun "daha tam ve kesın bır kuramın kısıtlı bır gorunumu" ol ması gerektığı oldu Maadenın ıç yapısı hakkında bır temel dayanağı olmadan, hatta buna ıhtıyaç bıle duyulmadan kullanılan klasık fızık, belkı de sırf bu yuzden, maddeyı bazen matematikscl bir nokta, bazen de değışmez (ri)it) bır geometrık kalıp gorunumunde kullanmaktan hıç kaçınmadığı ıçın, artık bunda bır kuramsal kesınlık bulunup bulunmadığımn soz konusu edılmesı abestır Ote yandan, klasık fızığe atfedılen "determinizm", bılımın emekledıgı yıllarda en buyuk polıtık guç olan "dın"ın doğrudan veya dolaylı etkısıyle, bılım adamlarının "eşyanın tabıatında" ıster ıstemez mutlak olarak aradıkları ve gormek ıstedıklerı bır unsurdur Klasık fızık, "gozle gorulup elle tutulan" çevrenın davranışlarını, dun veya bugun yaptıklarından yarın ne yapacağını kesinlikle çıkarmayı amaçlâr Dolayısıyla, bunun ve formulasyonunun, kendı yapı ve gelışmesınde hiçbir katkısı bulunmayan mikrokozmosun davranışına uyacagı beklenmemelıdır O halde, makrokozmosun gerektırdığı veya benımsettığı "determinizm" ıle mikrokozmosun doğasına uyan "determinizm", tabu kı ıkıncıyı "indeterminizm" olarak yorumlatabılecek kadar farklı olacaktır Oysa klasık fizığın determınızmı sırf onu kullananların bek lentılerınden doğarken, kuantum fızığının determınızmı kendi yapısından gelır ve ılgılı olduğu fiziksel sıstemlerın bıçım ve boyutlarını bıle belırleyecek nıtelıktedır Klasık fızık, varlıkları ve elle tutulan maddenın temel taşı oldukları artık tartışma goturmeyen "atom"ların, aynı bır element ıçın neden hep "ozdeş" yapı ve karakterde olduklarını açıklayabilmek bır yana, bun ların varlıklarını bıle yadsıyacak karakterdeyken, kuantum kuramı, bu sorunun cevabını kendılığınden hem de "belirsizlik ılkesı" yardımıyla vermektedır Klasık fizığın, tanımlamadığı halde ınandığı "kesınlık", elle tutulup gozle gorulen nesnelenn, ancak olçme yeteneklerımızle kısıtlanan derecede eş ve "ozdeş" gıbı yapılabılmesıne ımkân sağlamaktaysa da, aynı haddeden çıkmış, gozumuze, ehmıze, en duyarlı terazımıze hatta en duyarlı optık mıkroskopumuza "ozdeş" gelecek şekılde hazırlanan ıkı nesnenın yuzeylen bu kez bır elektron mıkroskopuyla ıncelendı ğınde aralarında "dağlar gıbı" farklı engebeler gorulecektır. Doğa, orneğın ıkı hıdrojen atomu gıbı kesinlikle ozdeş fakat makroskopık olan ıkı nesne yaratamamaktadır Yanı doğanın asıl temel determınızmı, bızım yuzeyden sandığımız gorunumunde değıl, atomık boyutlarda kendını gosteren yenı şeklındedır Bunu da bılımsel olarak ancak kuantum mekanığı ıle ınceleyebılıp açıklayabılmekteyız Bu durumu ıyıce anlayabılmek ıçın belırsızlık ılkesının, bır hıdrojen atomunun "boyunu" nasıl "belırledığını" anlatmak ıyı olur Artı elektnk yuku taşıyan protonla eksı elektnk yuku taşıyan elektron, klasık fizığın de bır parçası sa yılan Coulomb kuvvetinin etkısıyie bırbırlerını gıttıkçe şıddetlenen bır kuvvetle çekerler Bu çekme, karşı koyucu bır olgu yoksa, ıkısı bırbırlerıne yapışıncaya kadar surecektır Protonun bılınen boyu, san tımetremn bın mılyarda bırınden kuçuk olduguna ve elektronun ıse olçulebılen bır boyutu olmadığına gore, sonuç, hıdrojen atomunun bılınen boyutundan yuz bın kat küçük olur Şımdı, yaklaşmayı, santımetrenın, bu mılyarda beşı kadar uzaklıkta durdurabılmek ıçın akla ılk gelen, elektrona tıpkı gezegenler vb gıbı bır dolanma hareketı vermek olabılır Boylece Coulomb kuvvetı, mer kezcıl kuvvet gorevını ustlenerek atoma bır boyut kazandırabılır Ancak, bu uzaklığın her atom ıçın tam aynı olmak ve tam o kadar olmak durumunun nasıl gerçeklendığıne cevap vermek bır yana, ozel reıatıvıte kuramını otomatık olarak ger çekleyen klasık elektromanyetızmanın ongorduğu ışıma olayı, dolanan elektronun sureklı elektromanyetık dalga yayarak enerjı kaybedıp yaklaşık mılyonda bır sanıye ıçınde gıderek protona kavuşmasını ongormektedır Iştt bu durumda, belirsizlik ılkesı, vapısı ve buyükluğu klasık fizikte belırtenemeyen atomun bu ıkı nıtelığını de kesinlikle belırler Elektronun, ışıma yaparak protona yaklaştığınt düşunelım Bu durumda elektronun uzayda bulunduğu bolge gıttıkçe daralacağı, yanı elektronun yerı gıttıkçe dana buyuk kesınlık kazanacağı ıçın belirsizlik ılkesıne gore elektronun hareketlılığı (momentumu) artmaya başlayacak, bunun verdığı ek enerjı ve ışımayla yıtırılenı karşılayarak uzaklığın azal masını engelleyecektır Işte bu uç etkının bırbırlerını dengeleyerek atomun toplam enenısını en duşuk yaptıkları yer aranan uzaklığı belırleyecektır Aslında bu ıkı enerjı doğrudan doğruya bırbınnı goturur, yanı, ışıma sankı "boşluğa" akıtılır, sonra da anında atoma enerjı gen venlır Elektron ve protonun kutlelen ve yuklerı ıle belırsızlık ılkesının ışe karıştıracağı Planck sabıtımn değen kullanılarak, hıdrojen atomunun yalnız boyu değıl, orneğın nıçın 13 6 volt altında parçalandığı da basıt bır ıkı hesapla bulunabılır En basıt atom olan hıdrojen ıçın kuantum kuramının temelı olan belirsizlik ılkesının nasıl yapısal ozellıkler verebıldığını gorduk Kuantum kuramının dığer ıncelıklennı de kullanarak atomların, molekullerın, krıstallenn ve benzerı fiziksel sıstemlerın hemen butün fiziksel dolayısıyla kımyasal davranıslarını bulmak artık yalmzca yenı matematiksel karmaşıklıkları çozmek gerektırır Bu noktada rahatlıkla soyleyebılırız kı, atommolekülcisimaygıt duzeyınde modern teknolojının her turlu ıncelığının gerçekleşmesıne aracı olan kuantum kuramı, bu kez atommolekülhücremikroorganizma zıncırı ızlenerek belkı yaşamın da gızlerını aydınlatabılecektır Kuantum kuramı, yalnız yukarıda anılan olay ve sıstemler ıçın değıl, atom ve çekırdek altı âlemın ıncelenmesınde de çok başarılı olmak tadır Oyle kı atom çekırdekierımn tum davranışlan buna uymakta, bazı çekırdeklenn bellı kuantal ozel lıklerının varlıgı, guneş enerjısının bunlara bağlı olarak oluşumu, keza yıldızlann ve bunlarda elementlenn zıncırının oluşumu, kuantum kuramıyla şaşırtıcı olçude bır tutarlılıkla anlaşılabılmektedır Dahası, çekırdek altı parçacıklann davranış ve ozellıklerının ıncelenmesınde kuantum kuramı ve bunun kullanılabılmesı ıçın gelıştınlen yenı matematiksel yontemler, mikrokozmosun dennlıklerınde elektromanyetık, radyoaktıf ve çekırdeksel etkıleşmelenn, kutle çekımı ıle bırlıkte aynı bır kaynağa bağlanabıleceğıne ılışkın cıddı umutlar doğurmaktadır Bu konularda yapılmakta olan bazı araştırmalar, kutle çekımının kuantum kuramıyla bırleştırılmış halının mıkrokozmostan sonra makrokozmosta da belirsizlik ılkesının ışe yarayacağına, orneğın galaksılerın boyutlarını verebıleceğıne ışaret etmektedır Bunlar, evrenın oluşu muna ılışkın "buyuk patlama (bıg bang)" modelının gelışıp sağlamlaşmasıyla ortaya çıkmaktadır Bır bakıma, "başlangıca nasıl gelındı" sorusu dışında, evrenın evrımını, bu modelle en azından "hıkâye etmek" mumkun olabılmektedır Dahası, "başlangıç"ı, belirsizlik ılkesının "geçıcı korunmama" yorumuna baelamak da kabıldır Bu yorumla, "DOŞ" uzayda bıle tanecıkantıtanecık çıftlennın sureklı oluşup yok olmaları (boşluk dalgalanmalarıquantum fluctuatıons) ve bu kullanılarak atomların bazı beklenmeyen(") davranışlan açıklanabılmektedır Dolayısıyla, "başlangıç" oncesı, bomboj uzayda, buyuk patlamaya yol açacak kadar buyuk bır boyuta erışmış bır boşluk dalgalanması olmuş olabıleceğının duşunulebılmesı hıç de yadırganmamalıdır Bu olgu, evrenın oluşumunu bır "YaratıcıYaratılış" felsefesıne olduğu kadar, eskı Yunan mıtologyasındakı başlangıç olan "kaos" kavramına da bağlamaya elvermektedır. Bu yorumlar ve gerçekler çerçevesınde, kuantum kuramını, fızığe "ındetermınıst" bır gorunum getırdığını onerıp "kınamak" değıl, doğanın gerçek "determınızm"ını ortaya koyabıldığı ıçın "ovmek" gerekır Onvellvan bır deyışle, "belirsizlik, kesınlıktır'" dıyebıleceğımız gıbı, Eınsteın'ın "zar atmaz'" dedığı Tann'nın, belkı de "zar tuttuğunu" soyleyeceğız Bu yazj "Insan ve Kâlnat" Dergtsinde bazı paragraflan yazartn iznl alınmadan çıkanlarak yayımlanmıştır Bu kez tamamı burada yayımlanmaktadır Dojya 4 Temmuz 1990