Kuantum Fiziği, Görelilik ve Doğanın Diyalektik Anlayışı

Enerjinin kuantalar (küçük parçacıklar) haline gelebildiğinin bulgulanması, kütle ve enerjinin eşdeğerliliği alanın da maddesel özellikte, maddenin somut biçimlerinden biri olduğunu göstermektedir. Şimdi klasik fiziğin görüş açısından alışılageldik madde imgesinin “kaybedildiği” ve madde üzerine felsefi spekülasyonların yapıldığı en hassas bölüme gelmiş bulunuyoruz.

Felsefi bir ironiyle de belirtmek gerekirse, maddenin sonsuz değişim özelliği ve hareketsel özellikleri içerisindeki kavranışıyla maddenin aldığı somut biçimlere göre maddeye ilişkin yorumlarımızda olabilecek değişmelerin kısaca doğaya ilişkin materyalist diyalektik kavrayışımızın özünü ve onu evrensel düzeyde genelleştirebilmemizin temellerini buluruz bu noktada.

Parçacıkların içsel enerji durumu; durgun kütle ve kinetik enerji gibi birinden diğerine, diğerinden öbürüne sıçramalı geçişler yapabilme ve bir ve aynı şeyin iki ayrı görünümü olarak ortaya çıkan parçacık ve dalgasal hareket özelliklerinin bilinmesi, maddeye ilişkin bilgimizi derinleştirip doğadaki hareketin diyalektiğinin daha derin bir kavranışına da ulaştırmaktadır bizi.

Modern fiziğin alan kavramına giden bulgular, 19. yüzyılın ikinci yarısında Faraday, Maxwell, Hertz’in yürüttüğü çalışmaların sonuçları olmuştur. Bu çalışmalar, klasik fizikten modern fiziğe geçişte bir köprü oluşturmaktadır. Alan kuramı, elektromanyetik dalgalar ve genel görelilik kuramıyla kütleçekimsel alanların bulunması sonucu alan kavramının içeriğinin genişlemesiyle modern fiziğin temel taşlarından birisi haline gelmiştir.

Öncesinde, bir mıknatısın, elektrikli bir cismin, kütleli bir cismin çevresinde manyetik alan, elektrik alanı, kütle çekimi alanının varlığı bilinmekle birlikte bu onların çevresiyle sınırlıydı. Uzay boşluğunu ise esir (ether) denilen akışkan bir tözün doldurduğu varsayılıyordu; ısı, ışık, elektrik titreşimlerinin olabilmesi için böylesi bir ortamın olması zorunluydu! Değişen elektriksel ve manyetik alanların birbirleri üzerindeki etkisi, aradaki bağın kuruluşuyla elektromanyetik alan teorisine geçiş yapılmıştır. Alanın yapısını anlamamızı sağlayan, onu matematiksel olarak tanımlayan Maxwell denklemleridir. Maxwell, manyetik alan ile elektriğin bağını kurarken elektriğin devinimine zorunlu olarak bağlı olmayan bir yer değişim akımının varlığını buldu. Kutuplanma dolayısıyla ortaya çıkan serbest elektrik yüklerinin devinimlerinden ayrı olarak elektrik alanı değiştiğinde de boşlukta varlığını sürdürüyordu. Bir kaynaktan yayılan elektrik yükü dursa bile yükün alanı durgun elektriksel alan durumuna gelmekle birlikte, öncesindeki salınımın yarattığı dalgalar yayılagider. Elektromanyetik dalga boş uzayda yayılır.

Noktasal parçacıkların uzaktan etkileşiminden ya da birbirleriyle çarpışmalarından farklı, elektromanyetik dalgaların sürekli varlığını göstermekteydi Maxwell’in bulgusu. Dolayısıyla artık esire de bir gereksinme yoktu ve özel görelilik kuramıyla bu tümden ortadan kalktı.

Alan kavramı içeriksel olarak giderek gelişmiştir. Kütleçekim alanı, çekirdekteki kuvvetli ve zayıf etkileşimi sağlayan alan parçacıkları ve alanlar, elektromanyetik etkileşimle çekirdekteki zayıf etkileşim arasındaki bağın kuruluşu, elektrozayıf etkileşim bilinmektedir. Doğadaki parçacıklar arasındaki etkileşimi sağlayan alan parçacıklarını ve alanları bilmekteyiz. Elektromanyetik alan ve etkileşimi sağlayan alan parçacığı fotonlar, kütleçekimsel alan ve etkileşimi sağlayan alan parçacığı gravition, çekirdekteki kuvvetli etkileşimi sağlayan gluonlar ve zayıf etkileşimi sağlayan W, W-, Z0 bozonları bilinmektedir. Kuvvetli ve zayıf etkileşimler çekirdekle sınırlı, elektromanyetizma ve kütlesel çekimin erimleri ise sınırsızdır.

Alan maddesel özelliktedir. Fakat alanı alışılagelmiş madde imgesi içerisinde kütleye indirgenmiş bir şekilde tanımlayamayız. Burada yol gösterici olacak olan kütle ve enerjinin eşdeğerliğidir, “Enerjinin kütlesi vardır ve kütle enerjiyi cisimlendirir.” Parçacık yapı ve özellikleri açısından ise kütleli olmak ya da kütlesiz olmak kendi başına bir ayrım oluşturmamaktadır, çekirdekteki etkileşimi sağlayan kütleli parçacıklar da bulunmaktadır. Fakat kütle, enerji arasındaki ayrım görelileşmektedir. Azalan kütle ile parçacıkların alana, alanın da parçacıklara dönüşmesi olmaktadır. Şimdi bu konuyu Fiziğin Evrimi kitabından yapacağımız bir alıntıyla görelim.

“Önümüzde iki gerçeklik var: Madde ve alan. Günümüzde 19. yüzyılın başlarındaki fizikçiler gibi, bütün fiziği madde kavramı üzerine kurulu olarak düşünemeyeceğimiz söz götürmez. Şimdilik her iki kavramı da kabul ediyoruz. Maddeyi ve alanı, bağımsız ve farklı iki gerçeklik olarak düşünebilir miyiz? Belirli bir madde taneciği varsa, onun varlığının bittiği ve gravitational alanın başladığı yerde belirli bir yüzey bulunduğunu, biraz bönce de olsa, göz önüne getirebilirdik. Bu tasarımda, alan yasalarının geçerli olduğu bölge, maddenin bulunduğu bölgeden ayrılmaktadır. Peki ama, maddeyi ve alanı ayırt etmenin fiziksel ölçütleri nelerdir? İlişkinlik (relativity) teorisini öğrenmeden önce bu soruyu şöyle yanıtlayabilirdik: Maddenin kütlesi vardır, oysa alanın kütlesi yoktur. Alan enerjinin varlığını, madde ise kütlenin varlığını gösterir. Ama biliyoruz ki bu yanıt, bu arada edindiğimiz bilgilerin ışığı altında yetersizdir. İlişkinlik (relativity) teorisi bize şunu öğretti: Madde, çok büyük bir enerji birikimini ve enerji de maddeyi temsil eder. Bu yolu izleyerek madde ile alanı birbirinden nitel olarak ayırt edemeyiz; çünkü madde ile enerji arasındaki fark, nitel bir fark değildir. Enerjinin en büyük kesimi maddede yoğunlaşmıştır; ama taneciği kuşatan alanda da enerji vardır. Yalnız, bunun niceliği, maddedekinin niceliği ile karşılaştırılamayacak kadar küçüktür. Bundan ötürü şöyle diyebilirdik: Madde, enerji yoğunluğunun çok olduğu, alan ise enerji yoğunluğunun az olduğu yerdir. Ama bu böyle ise o zaman madde ile alan arasındaki fark, nitel bir fark olmaktan çok nicel bir farktır. Madde ile alanı birbirinden büsbütün farklı iki nitelik saymanın hiç anlamı yoktur. Alan ile maddeyi kesinlikle ayıran belirli bir yüzey düşünemeyiz.”(*) (Fiziğin Evrimi, A. Einstein, L. Infeld, sf. 207-208)

Enerjinin kütlesi vardır ve kütle enerjiyi cisimlendirir. Azalan kütle ile parçacıklar alana, alan da parçacıklara dönüşebilmektedir. Modern fiziğin bu bulguları, dünyanın maddeselliğini hiçbir boşluk bırakmayacak şekilde kanıtlamakta, enerjizm vd. onu yadsıyan tüm idealist görüşleri temellendiren çökertmektedir.

Madde, özlü tanımıyla bilinçten bağımsız olarak varolan ve bilinçte yansıyan objektif gerçekliği belirten felsefi kategoridir. Maddeyi, aktardığımız bölümdeki alan örneğinde olduğu gibi onun herhangi bir somut formuyla ya da kütle, enerji özellikleriyle karıştırmak yanlıştır. Enerjizm doğadaki bütün görünümleri maddilikten yoksun olarak enerjideki değişmelerle açıklamaktaydı. Enerji de maddilikten yoksun olarak görülüyor ve buradan idealist görüşlere felsefi taban oluşturuluyordu. Dolayısıyla, enerjizm salt fiziksel alanda bir indirgemecilik değil sözde bilimsel bir dayanak yaratılarak maddesel gerçekliğin idealist felsefi düzeyden yadsınmasıydı. Bundan dolayı, Mach atomların varlığını kabul etmedi. Enerjinin küçük parçacıklar haline gelebildiğinin bulgulanmasıyla enerjizm taraftarlarının felsefi görüşlerine temel oluşturan argümanlar çöktü.

Azalan kütle ve parçacıkların alana, alanın ise parçacıklara dönüşmesinin bulgulanması, maddenin enerjiye ya da enerjinin maddeye dönüşümü olarak yorumlanıp sonraki dönemde enerjizme dayanak yapılmaya çalışılmıştır. Kütle ve enerjinin karşılıklı bağıntısını gösteren E=mc2 formülü bu görüşe teorik dayanak olarak gösterilmektedir.

Metafizik görüş enerjiyi ruhsal saymaktaydı, daha önce gösterdiğimiz gibi matematiksel olarak belirlenebilir olmakla birlikte çok önemsiz olduğundan kütlesiz enerji durumundaki elektromanyetik alan parçacığı fotonun kütleleri diğer parçacıklara dönüşebilirliği kanıtlandıktan sonra enerjizmin metafiziksel idealist görüşlerine dayanak olarak ileri sürebileceği hiçbir şey kalmamaktadır. Modern fizikteki en son gelişmeler, maddenin aldığı somut biçimler ve sonsuz dönüşüm içerisinde ve en elemanter halleriyle de göstermektedir ki, madde bilinçten bağımsız olarak vardır ve bilinçte yansıyan maddenin objektif gerçekliğidir.

Öte yandan, aktardığımız bölümde ifade edilen “Madde kavramını bir yana bırakıp katıksız bir alan fiziği kuramaz mıyız?” soru ve yaklaşımı üzerinden oluşturulan görüş, keza kimi kuantum fizikçilerinin söylediği “Tüm fizik kuantum fiziğidir” gibi yaklaşımlar kuşkusuz indirgemeci ve yanlıştır. Bu tür görüşler yeni bir bilimsel buluş üzerinde perspektif genişletme, önceki görüşlerimizin yeni bulgu ile birlikte gözden geçirilmesi açısından anlamlıdır. Alan kuramı, fizikte Newton sonrasındaki en önemli bulguyu ifade eder. Onu izleyen özel ve genel görelilik kuramları, kuantum kuramı fizikte büyük sıçramalara yol açarak doğaya ilişkin bilgimizi genişletip derinleştirmişlerdir. Doğadaki temel kuvvetlerin bağıntılandırılarak “Büyük Birleşik Kuram”da bağıntılandırılması için yürütülen çalışmalar (sicim kuramları) yeni bir sıçrama eşiğinde olunduğunu gösteriyor. Kuantum fiziği, nükleer fizik, kuantum mekaniği, kuantum optik, moleküler kimya, biyogenetik, evren bilimi gibi pek çok alanda yeni gelişmelerin önünü açmış, bilinen kimi şeylere de açıklık ve derinlik kazandırmıştır ve bu sürmektedir. (Örneğin, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun temeli, kimyasal bağın yapısı, moleküler kimya anlaşılmış, modern kuantum kimyasının temelleri atılmıştır.) Bilimler düzeyinde bir yakınlaşma ve iç içelik, görelileşme, birini diğerinden ayırabilme güçlüğü doğmaktadır. Bu dünyanın maddeselliğinin, hareket halindeki madde kavrayışının ve sonsuz çeşitlilikte ve çeşitli somut formlar içerisinde dönüşebilir madde gerçekliğinin bilimsel düzeydeki yansımasıdır. Bilimsel gelişimin, doğabilimlerinin çeşitli dallarındaki ilerlemenin sonucudur. Öte yandan bu aynı zamanda niteliksel olarak birbirinden farklı sonsuz çeşitlilikte maddesel düzeylerin olduğunu, keza maddenin niteliksel olarak birbirinden farklı hareket formlarına sahip olduğunu da göstermektedir. Maddenin birbirinden nitelikçe farklı form ve hareket düzeylerini varlığa indirgemelere olanak tanımaz. Maddenin somut bir formu, bir özelliği maddenin hareket biçimlerinden birisi ve bunlara dayalı bir doğa yasası bütünü açıklayamaz. Bu hem temel farklılıkların hem de diğer özgüllüklerin gözardı edilmesi, fazlasıyla basitleştirmedir.

Atomlardan moleküllere…

Teorik ve bilimsel konular popülerleştirilerken vurgu ve açımlamada eksiklikleri, daha ötesi kimi yönlerin kaçınılmaz ihmali olabilir. Atomaltında parçacıkların yapı ve özelliklerine ilişkin anlatımlarda ise böylesi bir zorunluluk nedeniyle değil bilinemezciliği körüklemek amacıyla yapılmaktadır bu. Felsefi düzlemdeki belirlenemezcilik gazete ve dergi sayfalarından günlük yaşama doğru indirilirken (*) bilimsel düzeyde açık olan ve kolay anlaşılabilir konulara dahi bir gizem yüklenmektedir. Kuşkusuz bu sadece görüngücü ve pozitivist yaklaşımların sonucu olarak da görülemez; anlaşılmazlık, bilinemezcilik ve hiçbir kurala bağlı olmama üzerinden mistizmin ve postmodernizmin günlük yaşama daha derinlemesine yedirilmesidir amaçlanan. Dolayısıyla popülerleştirmenin sebep olduğu bir eksiklik, önemsiz bir hata değil, kriz ve geçiş döneminin toplumsal psikolojisine uygun bir felsefi manipülasyonun bilim düzeyindeki çarpıtmalarıdır söz konusu olan.

Atomaltında birbirinden farklı özelliklere sahip pek çok parçacığın bulunması, aynı tür parçacıkların bile farklı kimi özelliklerinin oluşu, etkileşimler, hareket özelliklerindeki farkılıklar vd. dolayı mikromaddeler ne olduğu anlaşılmaz, inlerin cinlerin dansettiği “madde imgesi”nin tümüyle değiştiği bir alan olarak gösterilmektedir. Oysa elemanter parçacıkların tek tek ele alındıklarında rastgele ve anlaşılmaz görünen yapı ve özelliklerinin hareketlerinin bir zorunluluğu olarak belirdiklerini, parçacıklar ve etkileşim kuvvetleri arasında nedensellik bağının varlığını atom düzeyinde görebiliriz. Farklı parçacıkların ve etkileşim kuvvetlerinin varlığı, parçacıkların negatif, pozitikf yüklü ya da yüksüz oluşları, kütle özellikleri, spin farkları, her parçacığın karşı parçacığının varlığı, parçacıklar arasındaki simetrinin bulunuşu, enerji doygunluğu hep birlikte maddenin bir üst formunu, atom düzeyinde kararlı bir yapıyı oluşturmaktadır.

Maddenin daha üst formlarına doğru ilerleyecek olursak, moleküller, atomlardan, atomların belirli bir dizilim halinde biraraya gelmesinden oluşmaktadır. Atomları birbirine bağlayan ise elektronlardır. Elektronların bu bağlantıyı nasıl sağladıklarını göreceğiz; parçacıkların anlaşılmaz görünen, bundan dolayı bir rastgelelikler kümesi gibi tanımlanan özellikleri nedensel bir bağıntıyı oluşturur, -zorunluluk da bu bağıntıların içerisinde özsel kök nedenler olarak belirmektedir- atomlar arasındaki moleküler bağın da bunun sonucu kurulduğu anlaşılacaktır.

Genel olarak elementler, farklı sayılardaki atomların farklı dizilimlerinden oluşurlar. Hidrojen ise en basit yapıdaki elementtir. Bir hidrojen molekülü iki atomdan oluşur. Her biri bir elektrona sahip iki atom hidrojen molekülünü nasıl oluşturuyor? Amacımız ‘anlaşılmaz’ serseri mayınlar gibi gösterilen elektron özelliklerinin atomların dizge oluşturmasında, dolayısıyla moleküllerin oluşabilmesinde nasıl bir rol oynadıklarını göstermek olduğundan örnek yeterlidir ve anlamayı kolaylaştıracaktır. Daha çok sayıda atomlardan oluşan elementler için de bir genelleme yapmak olanaklıdır.

“En yalın durum, her biri bir elektron içeren iki atomdan oluşmuş hidrojen molekülüdür kuşkusuz. İlk önce birbirinden uzakta bulunan iki hidrojen atomu, daha sonra birbirine yaklaştıklarında iki elektron içeren mekanik bir dizge kurma yolunda bir eğilim gösterirler ve bu iki elektron arasında bir değiş-tokuş enerjisi meydana gelir… Eğer iki elektron spinleri aynı yönde bulunuyorsa, değiş-tokuş enerjisi atomlar arasındaki bir geri-tepkiye karşılık olur ve hiçbir molekül oluşmaz; tersine, eğer spinler zıt yönde bulunuyorsa, değiş-tokuş enerjisi atomlar arasında bir çekime karşılık olur; ayrıca iki atom arasındaki çok küçük bir uzaklıkta, bu çekim sıfıra düşer ve atomlar birbirine biraz daha yaklaştığında, bir itme biçimine dönüşür; öyle ki, böyle bir durumda kararlı bir molekülün oluşması eğilimi doğar. Bu kuram, hidrojen molekülünün oluşmasını ve özelliklerini açıklamaktadır. Buradaki ana fikir de şöyle özetlenebilir: İki hidrojen atomunun elektronları, karşıt spinli bir elektron çifti oluşturmaya yatkındır; böyle bir çift, çok belirgin bir kararlılık niteliğine sahip olduğundan, iki atom arasında bağ hizmetini görür ve onları bir molekülde birleşik tutar. Açıklama bu yolla sunulduğunda, iki atomlu tüm moleküllerin ve giderek, iki atomdan daha çoğunu içeren moleküllerin oluşmasına da genelleştirilebilir.” (De Broglie, Yeni Fizik Kuantumları, sf. 231-232)

Elektronlar aynı yükle (negatif) yüklüdürler. Bundan dolayı birbirlerlerini dışlarlar (Pauli Dışlama İlkesi). Buna karşın atomları birbirine bağlayan elektronlardır. Bu nasıl oluyor? Karşıt spine sahip iki elektronun bir elektron çifti oluşturmasıyla. Molekülü oluşturan atomlar arasındaki bağ bu şekilde kurulmaktadır. Daha çok sayıda atom dizgesinden oluşan moleküllere geçecek olursak; hidrojen molekülünün her biri bir elektrona sahip iki atomdan oluştuğunu söylemiştik. Bir atomun içerisinde daha çok sayıda elektron bulunabilir. Bu elektronlardan karşıt spinli olanlar birer elektron çifti oluştururlar, nötrleşir ve bir değerlik doygunluğuna ulaşırlar. Daha az sayıda bir kısmı ise bir elektron çifti kuramamış “bekar elektronlar”dır; bu elektronlar dışarı geldiğinde başka bir atomun elektronlarıyla birleşmek yönelimine girerler. İkiden de daha fazla sayıda atomlardan oluşan moleküllere doğru bunu genelleştirebiliriz.

Maddenin iki ayrı düzeyi arasındaki içsel bağ, kuramın gelişiminde, klasik fizik, kuantum fizik karşılıklılığı içerisinde nasıl kurulmaktadır?

Makromaddeler ve mikromaddeler, iki ayrı maddesel düzeyi oluşturmaktadırlar. Maddenin bu iki ayrı düzeyi arasında temel, niteliksel bir fark bulunmakla birlikte, birinden diğerine dönüşüm, birinden diğerinin doğmasını sağlayan ögelere dayalı, iç süreçsel bir bağ vardır. Fizikçiler, ilk dönemde doğal ve kaçınılmaz olarak bu temel farklılıkları bilmiyorlardı; klasik fiziğin yaklaştırımları içerisinde dönüşünüyorlar, ölçü, deneysel yöntemler, kavramsal yaklaşımda onun sınırlılıklarını taşıyorlardı. Etki Kuantumunun bulgulanmasından sonra da bu yaklaşım, bir düşünce karmaşası içerisinde sürdü. Mikromaddelerin özellikleri, özgüllükleri bulgulandıkça kuantum kuramı da gelişti. Buna karşın gözlem, deney, kavramlaştırmada düşünsel karmaşa, maddenin iki ayrı düzeyi arasındaki temel farklar öte yandan varolan içsel bağların birlikte değerlendirilmesinde, mikromaddelerin hareket özellikleriyle birlikte çözümlenmesinde sürmekteydi. Bu dönem, fizikçiler arasında da fiziksel ve felsefi düzeyde yoğun tartışmalar yaşanıyordu. Kuantum kuramının geliştirilmesine önemli katkılar yapmış bir bölüm fizikçi dahil içlerinden bir kısmı, fenomenonolojik ve pozitivist yaklaşımın sınırlılıkları içerisinde ve daha da geriye giderek derin bir savruluş gösterdiler.

20. yüzyılın hemen başında, enerjitizm adı verilen (maddeyi enerjiye indirgeyip, Mach’çılıkta ifadesini buluyor) akımla, modern fizikte, materyalizm karşıtı görüşlerle felsefeye de aktarılan bir kriz doğmuştu. Kuantum fiziksel gelişmelerden felsefeye aktarılan metafiziksel-idealist sonuçlamalı görüşler 20. yüzyılın başlarındaki krizin devamı olarak görülmelidir. Bilimsel gelişim süreçlerinde karşı karşıya olunan yeni sorunların yanıtlanmasının ortaya çıkardığı zorlukların ötesinde, makromaddelere ilişkin genel düzeydeki bilgilerden, maddenin hareket ve dönüşüm süreçleri içerisinde, içsel özellikleri, enerjinin dönüşüm süreç ve biçimleriyle birlikte kavranılmasının gerekliliği, klasik fiziğin sınırlı yaklaşımlarının dışına çıkmayı gerektiren mikromaddelerin özellikleri, farklı düzeyden bir yaklaşımı zorunlu hale getirmiştir. Her bir maddesel düzeyin ve dönüşümü sağlayan hareketin tüm biçimlerinin ayrı ayrı, özgüllükleriyle kavranılmasının yanı sıra dünyanın/evrenin maddeselliği bütünsel kavrayışı en temele yerleştirilmelidir. Madde ve hareketin farklı düzey ve formları arasındaki bağıntılandırma önemli olduğu gibi doğanın materyalist kavranışı için bu bütünsel bağıntı zorunludur.

Fizikteki gelişmeler, klasik fiziğin yaklaşımlarını aşan bir bakışı gerektiriyordu. Yeni bulgularla, hareketin doğrusal bir çizgi üzerinde görüldüğü, bir sistemin başlangıç durumundaki konum, hız parametreleri bilindiğinde ilerki bir durumunun da bilinebileceği üzerine Newton fiziğinin yaklaşımları sarsılıyor, yeni bulgu ve olguları açıklamakta yetersiz kalıyordu. Einstein’ın Görelilik Kuramı klasik fizikten ayrılıyordu. Zamanın da eklenmesiyle dört boyutlu uzay zaman süreklisi gibi klasik fizikten ayrılan yeni kavramlar fiziğe giriyordu. Evrende hiçbir şey, hızı saniyede 300.000 km olan ışık hızından daha hızlı olamaz. Hız arttıkça zaman kısalır. E=mc2. Görelilik kuramının bulgularıydı. Uzay/zaman eğrisinin Öklid-düz yüzeyler geometrisi ile ölçümü olanaklı değildir, jeodezik bir ölçüm gerektirir. Buna karşın Görelilik Kuramı kuantum fiziğinde ortaya çıkana benzer bir karışıklık yaratmadı. Klasik fizikte önceden bilinen ölçüm ve hesaplama yöntemleri, Riennam geometrisi (eğri yüzeyler geometrisi) kullanıldı.

Mikromaddelerde ise, maddesel noktaların hareket şekilleri, özellikleri Newtoncu görüşler üzerinde yükselen klasik fiziğin yaklaşımlarına uymamaktadır. Kaba deterministik neden/sonuç bağıntılarını kuantum fizik alanında gözlemleyebilmek olanaklı değildir. Ayrıca maddesel noktalar klasik fiziğin kullanılagelen deneysel araç ve yöntemleriyle gözlemlenebilir olmaktan çıkmıştı! Bir atom, milimetrenin on milyonda biri büyüklüğüne sahip. Atomu oluşturan parçacıklar ise çok çok daha küçükler.

Dolayısıyla klasik fiziğin yaklaşımları içerisinde bilimsel gerçekliğin zorunlu koşulu ve araçları olan gözlem, deney ve sonuçlandırmayı sınırlandırıp zorlaştırıyordu.

Yine o güne kadarki fizik yaklaşımı içerisinde, Newton mekaniğinde bir cismin en önemli özelliği kütlesidir. Hareket eden bir cismin momentumu, hızı ve kütlesiyle orantılıdır. Eğer kütle yoksa momentum ve enerji de yoktur. Foton gibi parçacıkların özellikleri ise klasik fiziğin bu yaklaşımı ile tümüyle farklıdır. Fotonlar kütlesizdir, enerjisi ve hızı vardır. Ayrıca parçacıklarda enerji çoğulluğu, farklı hareketlerde bulunabilme özellikleri vardır vb. Bundan dolayı, mikromaddelerde, kuantum fizikte kaba deterministik sonuçlamalara gitmek olanaksızdır.

Kuantum fizik, eski fizikle tüm bağlarını kopartmadan fiziğe yeni bir bakışı gerektiriyordu. Fakat bu sadece fiziksel yaklaşımlar için değil felsefedeki yaklaşımlar için de gerekliydi. Fizikteki tıkanma, burjuva bilim felsefesinin ve onun yöntemlerinin tıkanmasının açığa vurmasıydı aynı zamanda. Fenomenolojinin ve pozitivizmin yöntemleri, kuantum fiziksel alanı açıklayamaz.

Görüngücü ve olgucu yaklaşım içerisinde, önceki kaba sınıflandırma ve ayrımların, hareketin genel biçimlerinin gözlem ve deneye bağlı açıklanması anti-diyalektik ve idealist yönlerine karşın tümden sırıtmıyordu. Kuantum fizik alanında mikromaddelerde ise bu olanaklı değildir; ya olması gerektiği gibi maddeci bir diyalektik anlayışa doğru yönelinecek ya da kuantum fiziksel alan, mikromaddeler, “anlaşılmaz”, “bilinemez”, “gizler”le dolu bir alan olarak görülüp Heisenberg’in yaptığı gibi mistik bir idealizme doğru savrulunacaktı. Kuşkusuz, fizikçi ve felsefecilerde değişik görüşler, ara düzeylerde yer alanlar bulunmaktadır.

Makromaddelerden mikromaddelere geçilirken bilinemezcilik ve belirlenemezcilik kapısı açılmakta, utangaç materyalizm de idealizm yönünde terkedilmekte, mistisizmin at oynatacağı bir alan açılmaktadır.

Maddenin iki ayrı düzeyi arasındaki bağın birbirinden kopartılarak makromaddelerle mikromaddeler arasında hiçbir bağ yokmuş gibi gösterilmesi, kuantum fizik alanından çıkartılan idealist felsefi yaklaşımlardır. Hareket özellikleriyle birlikte mikromaddelerin, maddeye ilişkin fizikteki geleneksel imgeyi sarsması, “maddenin özünün bilinemeyeceği”ne ilişkin eski idealist saçmalıkla birleştirilerek materyalizmin reddi yönünde kulanılıp derinleştrilmektedir. Oysa, birbirine dönüşebilen iki ayrı maddesel düzey vardır; bu dönüşümü sağlayan ögelere dayalı içsel bir bağ bulunmaktadır. Diyalektik materyalizmin tekrar baş aşağı edilmesine karşı, bu karşılıklı bağı göstermeliyiz.

Pozitivist Mach’cı görüşlerin kararlı bir eleştirmeni olan Max Planck, 1900 yılında termodinamikte ışısal ışınıma ilişkin bir çalışma yürütürken yeni bir evrensel değişmezin (Planck Sabiti) belirlenmesinin zorunlu olduğunu bulguladı. Planck tarafından açıklanan etki kuantumu, evrendeki makroskopik büyüklüklerle mikroskopik küçüklükler arasındaki sınırı belirtir. Klasik fizikteki çalışmalardan gelinerek ulaşılan bu noktada, maddenin iki ayrı form düzeyinin farklı hareket şekilleriyle ayrımı ortaya çıkmaktadır. Etki kuantumunun, makroskopik büyüklükler alanında “sıfır” kabul edilebilir, ama mikroskopik küçüklükler alanında önemi çok büyüktür, biçimindeki görüşü bu ayrımın matematiksel düzeydeki ifadesidir.

İzleyen dönemde kuantum kuramının gelişimi, dalga-parçacık ikilemine son veren De Broglie’nin mikro-parçacıkların dalga karakteristliklerine de sahip maddesel dalgalar oldukları yönünde bulgusu, mikro parçacıkların hareket biçimlerinin niteliksel farklılığını da göstermekteydi. Mikromaddelerin, parçacık ya da dalgasal hareketi, N. Bohr’un ileri sürdüğü gibi birbirlerini dışlayan değil aynı şeyin iki ayrı görünümüydüler. Heisenberg’in kuantum mekaniği, Schrödinger’in dalga mekaniği ve onu uzayı da kapsayacak, görelilik kuramının gereklerini de içerecek biçimde formüle eden Dirac Denklemi, Pauli Dışlama İlkesi, N. Bohr’un olasılık hesapları kuantum kuramının köşe taşlarını oluştururlar. Bu kuramlar, mikromaddelerin özelliklerinin bulgulanmasıyla geliştirildiler. Makromaddelerle ayrımsal özellikleri kuantum kuramının geliştirilmesinin temelini oluşturduğu gibi fiziksel düzeyde klasik ve kuantum fiziksel alan arasındaki bağlarda makro ve mikromaddelerin özelliklerinden yola çıkılarak sürekli kurulmaya çalışılmıştır.

N. Bohr’un bulguladığı Karşılama İlkesi, makromaddelerle mikromaddeler arasındaki bağıntının, klasik ve kuantum fiziksel düzeyde kuruluşunu gösterir. Karşılama İlkesi’yle maddenin farklı düzeyleri bağıntılandırılarak kuramsal düzeyde ilkesel olarak tanımlanmakta, hesaplamalarda yaklaştırımlı sonuçlara ulaşılmaktadır. Karşılama İlkesi’ne göre, etki kuantumun dikkate alınmayabileceği büyüklüklerde, kuantum mekaniğinin kanunları klasik mekaniğin kanunlarına dönüşür. N. Bohr, Karşılama İlkesi’ni ilk kez hidrojen atomunun enerji düzeylerinin temel sabitleri için yaptığı hesaplamaları doğrulamada kullandı. Farklı yöntemlerle gerçekleştirilen deneyimlerde de Karşılama İlkesi kullanılmaktadır. (Bkz. Üniversite Fiziği-Helyum, Lityum Deneyleri, sf. 652-653)

Maddesel iki ayrı düzey arasındaki bağıntıyı gösteren, onun üzerinde yükselen bu kuram, bilgi teorik açıdan da önemlidir. Tek yanlılaştırma, parçalara ayırma ve bu temelde görelinin mutlaklaştırılması biçimindeki görüşe karşı madde formları arasında bütünsellik ilişkisini kurarak, bilginin göreliden daha tam bilgiye doğru gelişimini, göreli ile mutlak arasındaki içsel bağın da anlaşılmasını olanaklı kılar.(*)

Maddenin iki ayrı düzeyi, makro ve mikro ölçekteki olaylar arasındaki bağıntıyı, geçiş sürecinin gelişimi (etki kuantumunun bulgulanması) ve etki kuantumunun dikkate alınmayabileceği durumlarda Karşılama İlkesi’nin uygulanması örnekleri üzerinden gösterdik. Bu kuramsal örnekler, maddenin alt ve üst formları arasındaki içsel bağıntıyı, nicel ve nitel gelişimdeki süreklilik ve sıçramalı gelişimi gösteriyor; bizzat kuramsal gelişim, klasik, kuantum fiziğinin gelişimi, parçacık özelliklerinden hareketle madde imgesinin değiştiği biçimindeki idealist, metafiziksel sonuçlamaların yanlışlığını ve safsatadan ibaret olduklarını göstermektedir. Doğabilimlerindeki gelişmeyle, maddeye ilişkin yüzeysel kabul, utangaç materyalizm maddenin bilinegelenlerden farklı formlar ve hareket özellikleri gösterdiği kuantum fiziksel alandan çıkarılan yanlış sonuçlarla mistik idealist yönde kırılmaya uğratılmıştır.

Kuantumdan klasiğe geçiş: “Bağıntısızlaşma”

Kuantum fiziği alanında yürütülen çalışmalar, materyalizm karşıtı bu görüşlere etkili darbeler indirmektedir. Son dönemlerde gerçekleştirilen kuantumdan klasiğe geçişi açıklayan çalışmalar, belirlenemezci ve bilinemezci görüşlerin üzerinde en fazla spekülasyon yaptıkları konulara da açıklık kazandırmaktadır. Helen Guillemot imzalı Şubat ‘99 tarihli “Madde Nasıl Gerçek Olur?” başlıklı, son dönemlerde gerçekleştirilen bazı deneyimleri yorumlayan yazısı, “Doğa Şizofren Olabilir mi?” sorusuyla paradoksal bir görünümün varlığına işaret ettikten sonra:

“Yine de göz önünde bulundurulması gereken bir gerçek var: Makroskopik maddeler net bir biçimde mikroskopik boyutlu parçacıklardan oluşurlar. O halde büyük ölçekli maddeyle küçük ölçekli madde arasındaki ikirciklik, açık bir saçmalıktır! Bu bulgu bizi fizik dünyasında bir terslik olduğu yargısına ulaştırır. Tabloyu bir derece daha netleştirirsek, tersliğin klasik fiziğin sahasıyla kuantum fiziğinin hüküm sürdüğü saha arasındaki sınırı çizen bölgede bulunduğunu görürüz. Şu soru dikilir karşımıza: Kimseye ait olmayan bu karanlık bölgede, doğa yasalarının ve dünyanın algılanışının tamamıyla başkalaşım geçirmesine sebep olan nedir? İşte bu, modern bilimin zorlu problemlerinin başını çeker.”

Yazar, kuantum mekaniği ile klasik mekaniğin birleştirilmesine dikkat çeken “Faysız Bir Teori” ara başlığıyla şöyle devam etmektedir:

“İşin aslı, bu yakıştırmanın yakın zamana kadar geçerli olduğudur. Çünkü fizikçileri otuz yıldır peşinden sürükleyen kuantumdan klasiğe geçiş, çözümlenme aşamasında. Onbeş yıl önce taslağı yapılan ve bu iki dünya arası geçişi açıklayan teorik model, başarıyla geliştirilmekte. Teoriye verilen isim Bağıntısızlaşma.(*) İki-üç yıldır yapılagelen kurnazca deneyler, geçmişte ‘yanaşılmaz’ olarak nitelenen kuantal sınır bölgelerine ulaşılmasına olanak tanıdı.

“Paris’te, Serge Haroche ve Jean-Michel Raimond adlı iki fizikçi bilim tarihinde ilk defa kuantum dünyasından çıkıp klasik dünyaya geçiş yapan bir sistemin şaşırtıcı başkalaşımını dolaysız biçimde incelemeyi başardılar.”

Schrödinger’in Kedi Deneyimi

H. Guillemot, “kuantal tuhaflıklar” olarak nitelenen kuantum alanının özgüllükleri içerisinden ve ne gibi sorunlarla karşı karşıya kalınarak kuantum teorisinin geliştiğinin bir özetini veriyor. Bütününün okunmasını ayrıca salık verdiğimiz yazının konumuzla ilgili bölümünde ise, “kuantal tuhaflıklar”ın bir örneği olarak Schrödinger’in Kedi Deneyimi üzerinde de durulmaktadır. Klasik fiziksel yaklaşım içerisinde, alışageldiğimiz düşünce kalıplarıyla anlaşılması güç, paradoksal bir durumun varlığını göstermek amacıyla ileri sürülmüştür Kedi Deneyimi. Nesnel gerçekliğin bilgisine gözlem yoluyla ulaşılamayacağının bir örneği olarak kulllanılmakta, felsefi düzeyde belirsizlik ve bilinemezcilik üzerinden metafiziksel sonuçlamalara gidilmektedir.(**) Aktaracağımız bölüm, bu deneyime de belirsizliğin aşılması yönünde açıklık kazandırmaktadır.

“Onlarca yıl, bu soru üzerine bir adım dahi ilerleme kaydedilmedi. Yine de 1935′te kuantal mekaniğin kiurucularından Avusturyalı Ervin Schrödinger, gizemli ‘dalga paketi indirgenmesi’ ilkesinin akıl almazlığına işaret etmişti. Bunu vurgulamak amacıyla mantığını sonuna kadar kullanarak meşhur ‘düşünce deneyine’ başvurdu.

“Sıkıca kapatılmış bir kutu içerisinde bir kedi hayal edelim. Ayrıca kutuda, radyoaktif bir atom ve zehir yayabilen bir cihaz bulunsun. Mekanizmayı, radyoaktif atom parçalandığı taktirde cihazın zehir yaymasını sağlayacak şekilde kuralım. Parçalanma gerçekleştiğinde zehir yayılacak ve kedi ölecektir.

“Ortamların kurbanı kuantal sistemler”

Ne var ki radyoaktif parçalanma kuantal bir olaydır: Atom ölçülemediği sürece ‘parçalanmış-parçalanmamış’ durumların aynı anda olması söz konusudur. Bunun anlamı, kutunun içindeki mekanizmanın da ‘parçalanmış atom/ölü kedi’ ve ‘bütün atom/canlı kedi’ ikilisinden oluşan bir durum çoğulluğu içerisinde bulunduğudur. Kısacası bu sistem ölçülene kadar kedi hem diridir, hem ölü!

“Deneyin saçmalığı besbelli… Ama kanıtlanması güç, en azından kediyi kuantal bir parçacıktan farklı kılan etmenleri gösterene kadar… Sorun yine malum ‘kuantal-klasik sınırı bilinmezi’…

“Modelin teorik ve deneysel düzeyde geliştirilmesi için ‘80′li yılların beklenmesi gerekti.1982 yılında Los Alamos Ulusal Laboratuarı’nda araştırma görevlisi Wojcieh Zurek, geçmiş yıllarda el atılmış ve geliştirilmeden bırakılmış basit fakat dahiyane bir düşünce öne sürdü: Dalga paketi indirgenmesini ateşleyen, kuantal sistemin içinde bulunduğu çevreyle kurduğu ikili ilişkidir ve kuantal sistemlerin yalıtımında, hiçbir zaman çevreleriyle aralarındaki ilişki tümüyle koparılacak derecede mükemmel bir yalıtım sağlanamaz.

“Bu ‘çevreyi’ söz konusu ederken, Schrödinger’in deneyindeki hava moleküllerine, zehir yayan cihaza ve ortama sızan fotonlara gönderme yapıyor ve deney sonucuna açıklık getiriyordu.

“Diğer yandan Zurek, çevreyle kurulan birçok ilişkinin, sistemin kuantal titreşim girişimlerinin süratle yıkılmasına sebep olduğunu kanıtladı. Titreşim girişimleri, dalga özellikli bir devinime sahiptirler ve kuantal bir tavır sergilerler. Titreşim girişimi yıkıldığı zaman çevre, durum çoğulluğunu ortadan kaldırmış olur ve sistemin kuantal tavrı, kendini klasik tekilliğe bırakır.

“Makroskopik bir cismin -örneğin bir kedinin- tüm atomları, bulundukları ortamın atomlarıyla etkileşirler. Tüm bu etkileşimler, kuantal özellikli titreşim girişimlerinin kendiliğinden bulanıklaşmasına ve hemen hemen eş zamanlı biçimde yıkılmasına neden olur. Kuantal fiziğin bizim ölçeğimize uygulanamamasının sebebi de budur: Sistemler asla yalıtılamaz!(*)

“Bu tekilleme, bağıntısızlaşma olarak adlandırılmıştır; çünkü geçiş çoğulluğu oluşturan tekil durumlar arasında bulunan bağların yıkılması olayıdır.

“Bağlantısızlaşmanın sürati, sistemin büyüklüğüyle doğru orantılıdır: Yaklaşık 1027 parçacıktan oluşan bir kedinin bağıntısızlaşma süresi, 10-23 saniyedir. Bu da neden hiç kimsenin hem ölü, hem diri bir kedi görmemiş olduğunu açıklar! Ve tabii ki bağıntısızlaşma olayını gözlemlemenin güçlüğünü de…”

“Yasakları yasallaştıran fizikçiler”

Birkaç yıldır, kuantal-klasik sınırı, ampirik anlamda da yasallaşmış durumda; teknik gelişmeler sayesinde, bugün deneysel yolla ulaşılması mümkün. Yıllardır kuramsal tartışmaların konusu olmaktan öteye gidememiş meşhur ölçüm ve ‘dalga paketi indirgenmesi’ problemleri, artık saklandıkları kabuktan çıkıyorlar. Teknik titizlikler ve kurnazlıklar sayesinde fizikçiler, eski yasakları delebiliyorlar: Kuantal bir cismi, işleyişini bozmadan gözlemleyebiliyor, durum çoğulluklarına tanık olabiliyor, kısaca yıllarca ‘yanaşılmaz’ olarak nitelendirilen gerçeklere ulaşabiliyor ve tüm bunlar, kuantal prensipler çiğnenmeden, aksine bu prensiplerden destek alarak gerçekleştiriliyor.

“Serge Haroche, durumu şu şekilde özetliyor: ‘Bugün yeni olanakar sayesinde kuantum fiziğinin boyutlarını teker teker aydınlatma ve dolayısıyla daha ileri bir kesinlikle tanıma olanağına sahibiz.’ Schrödinger’in çılgın deneyi bile, yıllar sonra, bir kedi katline ihtiyaç duyulmaksızın gerçekleştirilebiliyor.

“Serge Haroche ve Jean-Michel Raimon, iki yıl önce bağıntısızlaşmayı gözlemlemeye olanak tanıyan ilk deneyi sonuca ulaştırdılar. Deneyde kedinin yerini alan yeni kurban, mezoskobik (orta ölçekli), mikroskobik bir hayvandan daha yavaş bağıntısızlaşan bir sistemdi. Bu amaçla ikili durum çoğulluğundan (kuantal hal) tekil bir duruma (klasik hal) yönelme kabiliyetine sahip, foton gruplarından oluşan bir elektrik akımı yaratıldı. Deney sırasında tanık olunan bağıntısızlaşmanın, teorik hesaplardan yola çıkılarak çizilen eğriyle örtüştüğü gözlendi.”

Kedi masalı tutarlı bir teorik görüş ve deneyle açıklanmakta ve sona ermektedir.(**) Schrödinger’in bir pardoksu göstermek için ileri sürdüğü, bir muammaya dönüştürülen, nesnel gerçeğin bilinemeyeceği, gerçeğin, kişiye, gözlemcinin sorduğu soruya göre değişeceği -neyi görmek istiyorsak onu görürüz, neyi bulmak istiyorsak onu buluruz- idealist metafiziksel çarpıtmalara tutamak yapılan tuzak soru yanıtlanmış olmaktadır. Aynı anda hem ölü, hem diri bir kedi olamaz; birbirinden niteliksel olarak farklı iki durum aynı an içerisinde birlikte bulunamazlar. Bir canlının aynı zamanda hem ölü, hem diri olamayacağı basit mantık kategorileri ve gözlem yoluyla kolaylıkla bilinebilir bir durumdur. Bir şeyin hem kendisi olması hem de kendisi olmaktan çıkması -karşıtların birliği ve mücadelesinin, nicelikten niteliğe geçişin ifadesi olan- diyalektiğin temel yasalarının uygulanışı, niteliksel ayrımları ortadan kaldırmaz. Formel düşünüşe, dogmatizme etkili bir darbe indiren, onlarla temelden karşıtlık içerisinde olan diyalekitiğin yasalarının uygulanması da diyalektiktir.

Schrödinger’in Kedi Deneyimi’nin idealist felsefi yorumu, gerçekliğin objektif karakterinin yadsıyıp her kişinin kendine göre de oluşturabileceği bir öznel gerçeklik tasarımına varmaktadır. Hem ölü, hem diri kedi; aynı anda iki gerçeklik! Bu noktadan postmodernizmle de sıkı sıkıya kucaklaşıldığını, postmodernizme örtük, bilimsellik salçası sürülmüş bir zemin kazandırılmaya çalışıldığı ya da bulunduğunu görmek gerekir. Kişiye göre değişen gerçeklik, gerçekliğin öznel tasarımı, dışımızdaki maddi dünyanın objektif varlığının inkarıyla iç içedir. Bazıları utangaçça, bazılar da bu ‘düşünce yolu’nun kaçınılmaz sonucu olarak idealizmlerini mistisizme vardırmaktadırlar. Dışımızdaki maddi dünyanın varlığının kabulü ve nesnel gerçekliğin olduğu gibi kavranılışı materyalist görüşünden ayrılıp öznel tasarıma dayalı anlaşılamaz, açıklanamaz bir gerçeklik kavramına ulaşılırsa mistik idealizmin kapısı açılmış olacaktır. Geriye kimilerinin bu kapıdan kararlılıkla, “derin gerçekliği” keşfetmiş olarak, kimilerinin de utangaçça ‘zorunlu’ olarak girmeleri kaçınılmazdır. Kuantum fiziğinin idealistçe yorumlanmasının, mistik idealizme varması hiç şaşırtıcı değildir. Materyalizm yoluyla ulaşılamayacak olan gerçekliğin bilgisine ancak idealist bir bütüncül (holistik) yaklaşımla ulaşılabilir! Gerçekliğin “derin” bir kavranışı için içgörü-Hint felsefesi, tasavvuf yolu!..

Kuantum fiziksel alanda yürütülen çalışmalarda ulaşılan sonuçlar ve elde edilen yeni bulgular, Schrödinger’in Kedi Deneyimi ile ortaya konulan paradoksu sona erdirmektedir. Bilimsel çalışmanın ilerlemesi, mistisizmin, her türlü idealist görüşün en güçlü “kanıt”larını yok etmekte, doğa bilimlerinin bugün ulaştığı gelişme düzeyi, diyalektik materyalizmi doğruladığı gibi ortaya çıkan yeni sorun ve olguların materyalist bir diyalektik dışında da açıklanamayacağını da göstermektedir.

Kuanta-klasik sınırına, kuantadan gelerek ulaşan ve birinden diğerine geçişi de kavramamızı sağlayan deneyimleri aktaran Helene Guillemot’un yazısından bir bölüm daha aktaracağız. Kuantumdan klasiğe geçişi açıklayan Bağıntısızlaşma Teorisi, evrendeki durumu daha iyi anlamamızı sağlamaktadır.

“Kuantal Bilgi”

“Yakın zamana kadar yapılan deneyler, kuantal dünyayla klasik dünyayı barıştırma çabasını paylaştılar. Santa Barbara Üniversitesi’ndeki James Hartle ve California Teknoloji Enstitüsü’nden Murray Gell-Man (1969 Nobel Fizik Ödülü), bağıntısızlaşmanın zaman içinde tersine döndürülemeyeceğini kanıtladılar: Bir fincan kahvedeki küp şekerin, çözündükten sonra tekrar bütün hale dönüşünden söz edilemeyeceği gibi tekillenmiş sistemin durum çoğulluğuna dönüş yapması da mümkün olamazdı. Bu örneklemeyle, zamanın yönelimi de vurgulanmış oluyordu.

“Öte yandan, Paris Üniversitesi profesörü Roland Onnes, tuhaflıklarına rağmen (durum çoğulluğu, rastlantının rolü vs.) kuantal yasaların nasıl tekil, determinist, yani ‘normal’ gibi gözüken olayları meydana getirdiklerini mantık alanında göstermek üzere kolları sıvadı: ‘Bugüne kadar fizik yasalarını anlamak, onları klasik felsefe kalıplarına mahkum ederek açıklamak anlamına geliyordu. Bugün ters yönde ilerlemeli.(*) Ortak sağduyunun mantığı, defalarca doğrulanmış kuantal ilkelerden yola çıkarak bulunabilir ve anlaşılabilir. Bu yeni yaklaşım ‘anlamak’ kelimesinin gerçekten ters yüz edilmesidir. Kant’ın önsel (a priori) sentetik yargılarını kuantal fizik aracılığıyla kanıtlıyoruz.’

“Bağıntısızlaşma teoremine borçlu olduğumuz ters yüz edilen bir başka perspektif ise bilgi kavramının kuantum teorisine girişidir. Şöyle ki, anlık sistem çevre etkileşimini, kuantal sistemden dış dünyaya sızan bir haber olarak yorumlayalım. Tüm haber sızıntılarında çoğul durumlar, birbirlerinden ayrışacaktır (bağıntısızlaşma). Titreşim girişiminde bulunabilmeleri (kuantal) davranmaları için tek şart, çoğul durumların birbirlerinden ayrılmadığı, yani haber sızıntısının olmadığı bir dinginliğin varlığıdır. Ve şöyle bir etrafımıza baktığımızda, evrende gözümüze çarpar durum tekilliği, bize çevrenin, kapsadığı kuantal sistemleri kesintisiz biçimde ölçtüğü, bu sistemlerden haber sızdırmaya çalıştığı ve onları klasikleşmeye zorladığı izlenimi verir. Görüldüğü gibi, doğa, tüm işin üstesinden gelebiliyor…

“Bağıntısızlaşma teorisi, fizikte bir devrim olarak nitelenebilir mi? ‘Devrim’ yerine ‘çözülme’ kelimesini kullanmamız, kuşkusuz daha doğru bir ifade olur. Çünkü teori, yüzyılın son üç çeyreğinde yayınlanmış kuantal ilkelerden hiçbirini devirmiyor. Aksine bilimi bu denli ‘yolundan eden’ kuantum fiziğinin klasik dünyamızı ne şekilde oluşturduğunu açıklıyor.

“Jean Marc Levy-Leblond, kuantal teorinin daha çok bir devrimin sonu, tüm sistemin işleyişinin anahtarı olduğunu düşünüyor. Leblond’a göre Bağıntısızlaşma, sistemin yolunu açan temel bir ilke. Doğru pist üzerinde bulunduğumuz açık; ne var ki problemlerin tümünün çözüme ulaştığını iddia etmek imkansız. ‘Kuantal-klasik sınırı’ meselesi, ‘dalga paketi indirgenmesi’ uğraşısından daha kök söktürücü: Henüz klasik özelliklerin kuantal ilkelerden çıkarılması hakkında herhangi bir bilgimiz yok. Örneğin fizikçiler, bir çakıltaşının sert olma nedenini ya da suyun 100 derecede kaynama gerekçesini anlamak için milyarlarca parçacık üzerinde yapmaları gereken hesaplamaları uygulayabilmiş değiller.

“Görüldüğü gibi Bağıntısızlaşma teorisi, makroskopik dünyayla parçacıkların dünyası arasında bulunan dipsiz uçuruma ilk sağlam köprüyü atarak, kuantal modelin fizikteki egemen rolünü benimsetiyor.” (Bilim ve Ütopya Dergisi’nin Temmuz ‘99, 61. sayısında yayınlandı.)

Bölümün başında kuantanın bulunuşuyla birlikte, atomdan parçacıklara, klasikten kuantum fiziğine bir geçiş yapılıyordu. Maddeye ilişkin atom düzeyinde olan bilgimiz, maddenin daha üst formlarından daha alt formlarına doğru inilirken maddenin oluşumunu, onu oluşturan ve bir arada tutan parçacık ve etkileşim kuvvetleriyle birlikte kavramamız yönünde derinleşti. Başlangıçta maddenin daha üst formlarından, makrobüyüklüklerden, daha alt formlarına, mikrobüyüklüklere geçişte kurulan bağıntı (Etki Kuantumu, Karşılama İlkesi vd.) kuantal fizik alanındaki sağlanan ilerlemeyle diğer yönden, kuantal fiziksel alandan gelinerek kurulmaktadır. Maddesel süreçlerin bütünlüğü, metafiziğe boşluk bırakmayacak biçimde doğrulanmış bulunmaktadır.

Kuantum fiziksel araştırmalar bugün hangi düzeyde?

Kuantum fiziği, fiziğin bütünü için temel oluşturduğu gibi mikromaddelerin yapı ve özelliklerinin bilinmesi, bilimlerin temeldeki bağıntısını kurarak, diğer doğabilimlerinin gelişiminin de önünü açıyor. Kuantum fiziğinde elde edilen her sonuç biyogenetik, kuantum kimyası, optik, evren, bilgisayar, telekomünikasyon, elektronik, askeri teknoloji… pek çok alanda bilimsel gelişim ve üretimde açılım sağlamaktadır.

Çalışmalar iki düzeyde, kuramsal ve deneysel araştırmalar olarak sürdürülüyor. Binlerce bilim adamı ekipler halinde çalışıyorlar. Çok “küçük ayrıntı”lar üzerine yıllarca çalışılıyor. Kuramsal düzeyde ifade edilmiş bir tezin, deneysel olarak kanıtlanması çok daha sonraları gerçekleşebiliyor. Yakın zamana kadar, matematik destekli kuramsal fizik çalışmaları ile deneysel çalışmalar arasındaki açı çok genişlemişti. Deneysel çalışmaların teorik fizik çalışmalarını yakalayabilmesine olanaksız gözle bakılıyordu. Bugün de bir açı bulunmakla birlikte, 30 yıl kadar süren bir tıkanıklık döneminden sonra deneysel araştırmalar da hız kazandı. Avrupa’daki CERN ve Amerika’daki merkezlerde yüksek hızlandırıcılarla önemli deneyimler gerçekleştiriliyor. Deneyim yapabilme olanağı sağlayan çok gelişkin yeni araçların kullanıldığı çalışmalarda, parçacıklar birbirleriyle çarpıştırılarak yeni parçacıklar bulunuyor, özellikleri tanımlanıyor, birbirlerine dönüşümleri izleniyor, ayrıştırılıp birleştiriliyorlar. (Yukarda sözünü ettiğimiz, kuramsal olarak varlığı, belirtileriyle kesin gözüyle bakılan Higgs alan parçacığı da bu yüksek hızlandırıcılarda bir çarpıştırma sonucu bulunacak. Teknik alt yapısı hazırlanıyor.) Araştırmalar bilgisayar simülasyonlarıyla deneysel düzeyde desteklendiği gibi bilgisayarlar, sonuçların irdelenmesinde de büyük önem taşıyor.

Araştırmalarda elde edilen sonuçlarla, kuramla deneyim arasındaki açıklıklar giderilmekte olduğu gibi ulaşılan sonuçlar varolan kuramsal modellerin güçlendirilmesi ve bütünsel bir teori yaratma yönünde değerlendiriliyor.

Kuantum kuramı, esasları ortaya çıkmış, bulgulanmış, genel düzeyde tamamlanmış bir kuram. Sorunun bugün kilitlenme noktası, aynı zamanda bütün fizikçilerin düşü olan, Einstein’ın bulmak için büyük çaba sarfettiği Büyük Birleşik Kuramla da ilişkili olan kuantum kuramı ile görelilik ilkelerinin bağdaştırılması. Bununla ilgili yürütülen çalışmaları özetleyerek (Bitmemiş Senfoni/J. Madelaine Nash, Cumhuriyet Bilim Teknik, Ocak 2000, sayı 669) aktaracağız.

Kütle çekiminin doğanın öbür kuvvetleriyle birleştirilmesi, Büyük Birleşik Kuram’ın oluşturulması için kuramsal çerçevede yürütülen çalışmalar içerisinde kuramsal fizikçiler J. Schwartz ve Joel Scherk 1974 yılında geliştirdikleri denklemlerin, umdukları türden parçacıkları değil, titreşen telleri (sicimleri) temsil ettiği sonucuna vardılar. Çalışmalarını derinleştirdiklerinde hala kuramsal olmakla birlikte gravition adı verilen kütleçekimini taşıyan parçacıklar olduğuna karar verdiler.

Parçacık özelliğinin sicimler biçiminde tanımlanmasının, kuantum mekaniği ile genel görelilik ilkelerinin bütünleştirilebilmesinde varolan sorunun çözüm halkalarından birisi olduğu düşünülüyor. Fizikçilerin en zor, bezdirici problemlerden birinin çözüldüğünü düşünmeleri şöyle: Atomaltı ölçeklerde uzay (mekan) sürekliliğini kaybetmektedir. Mesafeler inanılmaz ölçülerde kısa olduğundan uzay sürekliliğini yitirmekte ve bazılarını kuantum köpüğü olarak adlandırdığı fokurdama oluşmaktadır. Noktasal parçacıklar, kuantum köpüğün üzerinde okyanuslardaki büyük dalgalar üzerindeki sallar gibi, sallanarak gelişigüzel savrulurlar. Oysa sicimler birkaç dalgayı kapsayacak büyüklükleriyle bu tür gelişigüzel savruluşları yaşamadan ‘okyanusta’ yol alabilen minyatür gemiler gibidirler.

Kuantum kuramı ile görelilik ilkelerinin birbirine uyumu sorunu bugüne kadarki bilgilerin içerisinde çözülebilmiş değildir. Sicim kuramı (kuramları demek daha doğru olur, çünkü beş ayrı sicim kuramı bulunmaktadır) ile bu sorun çözülmek istenmektedir. Bunun için bilinen dört boyuta (uzunluk, genişlik, yükseklik, zaman) yedi boyut daha eklenmesi zorunlu görülmektedir. Keza kuramın bütünlüğü için yeni bir atomaltı parçacık sınıfına süpersimetrik parçacıklara gereksinme duyulmaktadır.

1995′te İleri Araştırmalar Enstitüsü’nden Edward Witten tarafından tüm süpersimetrik sicim kuramlarının çok daha genel bir kuramın farklı öngörülerine karşılık geldiği ileri sürüldü. Daha kapsamlı olan bu kurama M Kuramı denilmektedir. M Kuramı’nın çözmeye çalıştığı uzun yıllar sürebilecek olan, zar (brane) adı verilen tuhaf parçacıklarla dolu 11 boyutlu bir dünya! Kendi terminolojisinde sicim, tek boyutlu zarlara (brane), mebranlar ise iki boyutlu zarlara karşılık geliyor. Daha çok boyutlu zarların bulunması da olası. Bükülüp katlanmalı, farklı özelliklere sahip olacak bu zarların ortaya çıkartacağı soruların yanıtlarını bulmak ise büyük uğraşlar gerektirecek. (I. Newton hareket yasalarını oluşturmak için diferansiyel ve integral hesabını geliştirmişti, sicim kuramının da yeni hesap yöntemlerinin geliştirilmesine gereksinmesi olduğu düşünülüyor.)

M Kuramı’nı ileri süren ve yaşayan en büyük fizikçilerden biri olduğu söylenen E. Witten, Sicim Kuramı’nı “20. yüzyılda tesadüfen bulunan bir 21. yüzyıl yapıtı” olarak tanımlıyor.

Sürmekte olan bu çalışmalar, kuantum fiziksel alanda ve evrenbilimde yeni açılımların habercisi olduğu gibi, doğaya ilişkin bilgimizin mükemmelleşme düzeyini, bilginin tam bilgiye doğru gelişimini de göstermektedir.

Büyük Birleşik Kuram ya da Her Şeyin Kuramı olarak adlandırılan tüm fizikçilerin peşinden koştukları kuramsal model, kuantum kuramındaki boşlukları gidereceği gibi evrenbilim alanında da sıçrama oluşturacaktır. Elektrik ve manyetizma, zayıf etkileşim, kuvvetli etkileşim, kütle çekimi ve sonuncusu hariç diğerlerin bağıntılanmasıyla oluşan elektromanyetik kuram, elektrozayıf kuram, standart model fiziğin ve kuantum kuramının gelişiminin köşe taşlarını oluşturmaktadır. Modern fiziği de ortaya çıkaran bu gelişmeler, doğaya ilişkin bilgimizi ve insanın doğa üzerindeki etkinliğini artırmıştır. Bunların üzerinde yükselecek bir final kuram olarak da nitelenen Büyük Birleşik Kuram, kuantum fiziksel standart model ile kütle çekiminin birleştirilmesini amaçlamaktadır. Bunun bugüne kadar niçin başarılamadığını elektrozayıf kuvveti bulan iki fizikçiden biri olan Stewen Weinberg’ten (1979 Nobel Fizik Ödülü) dinleyelim:

“Ancak standart modelin kapsamadığı bir kuvvet var: Kütle çekimi kuvveti. Einstein’ın genel görelilik kuramı, sıradan uzaklıklarda kütle çekiminin iyi bir açıklamasını vermekte olup canımız isterse bunu standart modele iliştirebiliriz. Ama bunu minicik -en güçlü parçacık hızlandırıcılarıyla incelenebilen uzaklıklardan on bin trilyon kat kısa uzaklıklarla ayrılmış parçacıklara uygulamaya kalktığımızda, ciddi matematiksel tutarsızlıklarla karşılaşıyoruz.” (Time, 10 Nisan 2000, aktaran Cumhuriyet Bilim Teknik, 20 Mayıs 2000)

Steven Weinberg’in önemli genel vargılarına geçmeden standart model ile kütle çekimini birleştirmek için yürütülen çalışmaları değerlendirelim. Daha önce de standart model ile kütle çekiminin Sicim Kuramı modelleriyle bir araya getirilmeye çalışıldığını belirtmiştik. S. Weinberg de:

“Kuramcılar kütleçekiminin ve tüm diğer yani elektrozayıf ve yeğin kuvvetlerin tutarlı bir birleştirilmiş kuramına bir aday bile buldular: Üstün sicim kuramı. Bunun bazı tipleri, parçacık olarak görülen nesnelerin aslında 10 boyutlu bir uzay zamanda varolan sicimsi halkalar olduklarını önermektedir.” (age, Ötesi olmayan bir her şeyin kuramı elimize geçecek mi?)

Son cümlede yoğunlaşmış olarak ifade edilen bu bölümde aktardıklarımızdan kuantum fiziksel alanda bugüne kadar olan tüm bulguların üzerinde yükselen yeni bir sıçramanın eşiğinde olunduğu anlaşılacaktır. (S. Weinberg de bunu hemen yarın parlak bir doktora öğrencisinin başarabileceği gibi belki de daha bir yüzyıl başarılamayabileceğini, temel bir fizik ilkesinden hareketle salt matematiksel bir çıkarsamayla başarılabilirse de muhtemelen yeni deneysel bulgulardan esinlenmek gerektiği, sözleriyle belirtiyor.) Çıkarsama yaparak söyleyecek olursak, kavramsal ve matematiksel düzeyde yeni bir perspektif genişlemesine ulaşıldığını görmekteyiz. Işığın tanecik, dalga, tanecik ve birbirlerini dışarlayan bir tümleyicilik ilişkisi içerisinde tanımlanan ‘dalga/parçacık ikiliği’ biçimindeki görüşlerin ilerisine geçen De Broglie’nin madde dalgası tanımlamasıydı. Bu tanımlama -parçacığa eşlik eden dalga- hareket halindeki mikro maddelerin bir ve aynı şeyin görünümlerinin birbirleriyle içsel bağıntısını kurmamızı olanaklı kılıyordu. Bugün geliştirilen sicim kuramlarında buradan bir devamlılık görüyoruz.(*)

Steven Weinberg’in özetleyerek aktardığı “Parçacık olarak görülen nesnelerin 10 boyutlu bir uzay zamanda varolan sicimsi halkalar oldukları” görüşü sadece standart modelin görelilik kuramıyla bağıntısını kurmuyor, konum, momentum, enerji, zamanın klasik fiziğin kavramsal çerçevesi içerisindeki ölçümlerinden daha farklı bir bağıntılandırmanın da önünü açıyor… Dolayısıyla bu matematiksel düzeyde de kuantum mekaniği ve dalga mekaniğinin hesaplama tekniklerinden ayrı yöntemlerin devreye girmesi anlamına gelmektedir.

Bugün klasik fiziğin kavramsal çerçevesi içerisinden ilerlenerek gerçekleştirilen kesinsizlik, olasılık hesaplamaları vb. olarak yapığımız tanımlama ve hesaplamalar, kuantum fiziksel alana daha uygun bir kavramsal çerçeve içerisinde bütünüyle değişebilecektir.

Fizikteki temel kuramların birleştirilmesi, doğa yasalarının birbirleriyle bağıntılandırılarak açıklanması; etkileşimi sağlayan kuvvetlerle birlikte en elemanter parçacıklardan başlayarak maddenin sonsuz dönüşümünün tüm formlarıyla birlikte bütünsel bir tablosunu ortaya çıkartıyor. Geliştirilen kuramlar, bu tablonun temel dayanklarını oluşturmakta ve bu tablo detaylarıyla birlikte bir ressam titizliğiyle çizilmektedir. Dünyanın maddesel birliğini gösteren bu tablo statik bir yapıda değildir; madde yapısal özellikleri ve bu özellikler arasındaki iç bağıntılarla, birbirine dönüşebilen sonsuz formları içerisinde en elemanter parçacıklardan en yüksek, karmaşık yapılara -bilinmektedir. Maddeye ilişkin bilgi, onun tüm özelliklerinin ve en elemanter parçacıkların bilinmesi yönünde derinleşirken, kütle enerjinin korunumu ve etkileşim kuvvetleriyle bağıntısı içerisinde ulaşılan madde kavrayışı, uzay zaman içerisinde evrensel bütün bağıntıları ve bütün biçimleri içerisinde maddenin kavranışı, maddenin diyalektik kavranışındaki, doğa/evrenin diyalektik kavranışındaki derinleşmeyi göstermektedir. Doğaya ilişkin insan bilgisinin ulaştığı düzey, fizikçileri, “her şeyin kuramı” diyebilecek kadar ileri düzeyden cesaretle konuşmaya sevketmektedir.

Doğabilimlerindeki bütün gelişmeler, her yeni bugu diyalektik materyalizmi güçlendirmektedir. Buna karşın, yüzyılın başından bu yana fizikteki her yeni bulgu, modern fizikte krize yol açıp derinleştirmiş, bu kimi fizikçiler tarafından felsefeye aktarılmıştır. Fakat fizikçilerin çoğunluğu, diyalektik materyalist bir kavrayış düzeyine çıkamamakla birlikte doğabilimsel düzeyde materyalizme bağlı kalmışlardır. Bugün de doğabilimsel düzeyde pek çok dalda ve pek çok konuda sağlanan ilerlemeler, dünyayı bilmekten evreni bilmeye doğru genişleyen bilgimiz, sıçramalı gelişmeler ve yeni sıçrama eşiklerine gelinmiş oluşuyla pek çok bilim adamını cesaretle ve güvenle konuşmaya sevketmektedir. Steven Weinberg de onlardan birisidir. “Doğayı betimleyişimiz artarak basitleşiyor. Gittikçe daha az temel ilke yardımıyla gittikçe daha çok şey açıklanıyor” dedikten sonra doğa bilimlerindeki büyük bir atılımın gerçekleştiği, 17., 18. yüzyıllara devrimci bir gönderme yaparak; “Ötesi olmayan bir kuramın bulunması, modern bilimin ortaya çıkışında hissedilenlerle kıyaslanabilir bir kültürel etki de yapacaktır. 17. ve 18. yüzyıllarda bilimsel ruhun yaygınlaşmasıyla arkası kesilen şeylerden birisinin de cadı avı ve yakılması olduğu söylenir. Bir ötesi olmayan kuramın kişiden bağımsız ilkelerinin evreni nasıl yönettiğinin bilinmesi; insanlığın inatçı batıl itikatlarına ket çekmeyebilir ama hiç olmazsa bunlara biraz daha az yer bırakacaktır.” Bu, bilim tarihine felsefi düzeyden gerici bir bakış gerçekleştiren Heisenberg ve izleyicilerinden, postmodernistlerden karşı yönde bakan, doğa bilimlerindeki her yeni bulgunun materyalizmi güçlendirdiğini, insanlığı mistik idealist görüşlerden biraz daha uzaklaştırdığını bilen kuantum fizikçisi bir bilim adamının görüşüdür.

Bir yorum :

  1. […] bulundu. Bohr bununla, bu ikisinin kesin olarak birbirini dışladığını anlatmak istiyordu. Parçacık fiziğinin en son araştırmaları, maddenin şimdiye kadar keşfedilmiş en derin düzeylerine ışık […]

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Abonelik için e-posta yazmalısınız. Yorumda html etiketleri kullanabilirsiniz.

Gönderen: sonsuz -->

Kategori: Bilim - Etiketler:, , , , , , , , , , , , ,