2.6. HEISENBERG’İN BELİRSİZLİK İLKESİ VE FARKLI YORUMLANIŞ ŞEKİLLERİ

Işığın hem parçacık hem de dalga özellikleri göstermesi gibi elektronun da parçacık özelliklerinin yanında dalga özellikleri olabileceğini ilk ifade eden Louis De Broglie olmuştur. Maddenin dalga özellikleri gösterebileceğine dair bu sıra dışı fikirden sonra bu iddiayı destekleyen birçok deney gerçekleştirilmiştir. İlginç bir olay ise daha önce kendisinden bahsettiğimiz John Thomson’un elektronun bir parçacık olduğunu göstererek Nobel Ödülü’nü kazanmasına karşın oğlu George Thomson’un elektronun dalga olduğunu göstererek Nobel Ödülü’nü kazanmış olmasıdır.

Bugün bilinen şekliyle kuantum teorisi, 1925’te Heisenberg’in ‘matriks mekaniği’ ve 1926’da Erwin Schrödinger’in ‘dalga mekaniği’ olarak ortaya çıkmıştır; birbirlerinden ayrı kuramlar olarak başlatılan bu çalışmalar daha sonra tek bir kuram şeklinde Paul Adrien Maurice Dirac tarafından birleştirilmiştir.  Atom-altı dünya hakkındaki fizikteki gelişmeler hep beklenenden çok daha ilginç olmuştur. Bu ilginç gelişmelerin en önemlilerinden biri Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi’ni ortaya koymasıdır. Schrödinger atomu, çekirdeğin etrafında madde dalgalarının döndüğü bir sistem olarak yorumlamıştır. Schrödinger’in denklemi elektronun konumunu sadece olasılıklar çerçevesinde belirlememize izin verir. (Fakat gözlem yapıldığında olasılıkları değil, parçacığı belli bir yerde tespit ederiz.) Bohr ise parçacık ve dalga olmayı aynı varlığın iki ayrı görünümü olarak yorumlamıştır. Heisenberg, bu iki yorumun da hem eksik olduğunu hem de kısmen doğru olduğunu ifade eder. Ancak kendisinin ortaya attığı Belirsizlik İlkesi ile çizilen sınırlar sayesinde çelişkilerin kaybolacağını söyler.  Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi’ne göre atom seviyesinde parçacıkların konum ve hızını aynı anda tam olarak hesaplamamız imkansızdır. Bu ilkeye göre bir parçacığın konumunu ne kadar doğru olarak belirlersek, hızı o kadar belirsizleşir; parçacığın hızını tamamen doğru olarak belirlersek, bu kez de konumu tamamen belirsizleşir. Bu ilke klasik fizik açısından kabul edilemez niteliktedir. Klasik fizikte herhangi bir maddi nesnenin konumunu ve momentumunu (hız) bilirsek, daha sonra tam olarak nerede olacağını rahatlıkla hesaplayabiliriz. Konum ve hızla ilgili klasik fiziğe aykırı olan belirsizlik, radyoaktif elementlerin bozunumunda da karşımıza çıkar. Radyoaktif birçok atomun yarısının ne zaman bozunacağını bilebiliriz ama belirli tek bir atomun ne zaman bozunacağını tam olarak bilemeyiz.

Evrende determinist bir yapının değil de ‘ontolojik olasılıklar’ın, belirsizliğin ve indeterminizmin var olduğunu gösterdiği söylenen Belirsizlik İlkesi’ni bütün bilim insanları ve felsefeciler aynı şekilde yorumlamamışlardır. Bu ilkeye karşı takınılan tavırları -Barbour’ı izleyerek- üç maddede inceleyebiliriz:

1- Cehaletimizden Kaynaklanan Belirsizlik:

Determinist evren modelini benimseyenler, atom-altı dünyadaki belirsizliklerin ontolojik olmadığını düşünmüşlerdir. Schrödinger, Dirac, Planck ve Penrose bu görüşün ünlü temsilcilerindendir. Einstein ünlü “Tanrı zar atmaz” sözünü, kuantum dünyasında ‘ontolojik belirsizlikler’in bulunamayacağını ifade etmek için söylemiştir. Einstein, Podolsky ve Rosen atom-altı dünyaya dair teorilerimizin eksik olduğunu savundular. Buna göre cehaletimiz belirsizliklerin sebebidir, kuantum teorisinin olasılıklarla ifade edilmesi, gerçek dünyaya olasılıkçı yasaların hakim olmasından kaynaklanmaz; gerçek dünyada olaylar, determinist yasalar çerçevesinde gerçekleşir. Bu görüşü paylaşan birçok kişi, atom-altı dünyayı -makro dünyayı olduğu gibi- determinist yasalar çerçevesinde betimleyecek matematiksel formüllerin bir gün bulunacağı beklentisindedirler.

Atom-altı dünyada ‘gizli değişkenler’ olduğu (bu değişkenler saptanamadığı için kuantum teorisinin eksik olduğu)iddiasıyla ilgili en önemli çalışmaları yapan kişi David Bohm olmuştur. Onun çalışmaları, kuantum teorisinin ‘objektif determinist’ bir şekilde oluşturulması için en sofistike çabadır. Fakat Bohm’un yaklaşımının bile klasik determinizmden hayli farklı olduğu ve ‘uzaktan anında etki’ özelliğiyle -yerel olmama- klasik determinizmden ayrıldığı hatırlanmalıdır.Sonuçta evrendeki belirsizliğin ve indeterminizmin sadece bizim cehaletimizden kaynaklandığı hala önemli düşünürlerce savunuluyor olsa da, kuantum teorisi ortaya konduktan sonra, evrende ‘objektif determinizm’in varlığını savunan bilim insanları ve felsefeciler, hesaplaşmak zorunda oldukları bilim alanındaki görüşlerin, özellikle kuantum teorisinden kaynaklandığının farkındadırlar. Daha önceden incelediğimiz bilimsel teorilere ‘klasik realist’ yaklaşımla, belirsizliğin ele alınmasının, bu şıkta incelediğimiz yaklaşımı netice verdiği söylenebilir.

2- Deneysel ve Kavramsal Sınırlılıklarımızdan Dolayı Belirsizlik:

 Bahsedilen görüş, belirsizliklerin aslında olmadığı ve bizim cehaletimiz veya atom-altı seviyede ‘gizli değişkenler’in varlığından kaynaklanmadığı; fakat deneysel ve kavramsal sınırlılıklarımızın belirsizliğe yol açtığı anlamına gelebilir. Diğer yandan bu görüş, bahsedilen sınırlılıklarımızın, ‘objektif determinizm’ ve ‘objektif indeterminizm’ alternatiflerinden hangisinin doğanın ontolojik durumunu açıkladığını bilemeyeceğimiz; belirsizliklerin ontolojik mi epistemolojik mi olduğuna agnostik kalmaktan başka bir çaremiz olmadığı için de kullanılabilir. Bu ikinci görüş bizim de paylaştığımız görüştür; madem ki sınırlılıklarımız ‘kendinde atom’a ulaşmamızı engelliyor, bu durumda belirsizliklerin epistemolojik mi ontolojik mi olduğu konusunda bir yargıda bulunamayacağımızı kabul etmemiz gerekmektedir.

Penrose gibi bir gün, kuantum teorisiyle ilgili bilmecelerin çözümleneceğini umut edebiliriz ama bunun nasıl gerçekleşeceğini ve bizi çevreleyen sınırlılıklardan nasıl kurtulabileceğimizi görmek hiç de kolay değildir. Daha önce değindiğimiz gibi bir elektronu gözlemleyebilmemiz için, en az bir ışık fotonunun çarpıp mikroskoba gelmesi gerekir; oysa bu, yaptığımız gözlemin sonucunu etkileyecek şekilde elektronun konumunu bozacaktır. Parçacığın konumunu en doğru şekilde ölçmek için oldukça kısa dalga boylu ışık gerekir, böylece taneciğin enerjisi yükselir ve darbe hızını daha çok bozar. Kısacası parçacığın konumunu daha doğru ölçmek için yapılan ayarlamalar hızı; hızı daha doğru ölçmek için yapılan ayarlamalar ise konumu bozar. Böylesi durumlarda deneyle ilgili sınırlılıkları nasıl aşabileceğimizi görmek mümkün olamamaktadır. Ayrıca atom-altı seviyedeki varlıkları tanımlamak için ‘dalga’ veya ‘parçacık’ gibi kavramları kullanmakla sınırlıyız; bu seviyedeki varlıkları tam olarak betimleyememiz kavramsal sınırlılıklarımıza da bağlıdır. Deneysel sınırlılıklarımız ve kavramsal sınırlılıklarımız birleşince ‘kendinde atom’u, klasik fizikteki varlıklar gibi resmedecek bir açıklamayı gerçekleştiremeyeceğimiz anlaşılır.

Elektronun konum ve hızını ölçmeye kalktığımızda ortaya çıkan belirsizliğin, sadece bizim sınırlılıklarımızdan kaynaklanan epistemolojik bir durum olduğu düşünülebilir. Fakat evrende ‘objektif indeterminizm’in olduğunu düşünen Barbour, radyoaktif maddelerin bozunması gibi durumlarda, gözlemci olarak müdahalenin belirsizliği oluşturduğunun söylenemeyeceğini, bu yüzden ontolojik olarak var olmayan bir belirsizliği bizim oluşturduğumuzu, düşünmemiz gerektiğini belirtir. Bizce, Barbour’ın bu görüşüne de temkinli yaklaşmakta yarar vardır. Bilimsel bilgilerimizdeki radyoaktiviteyle ilgili boşluğu, Barbour’ın indeterminizmle doldurduğu da düşünülebilir. Klasik mekanikle açıklanama-yan, ancak olasılıksal olarak tanımlanabilen radyoaktiviteyle ilgili olgular, bazılarınca ontolojik indeterminizmin delili olarak görülmüştür. Çözümsüzlükle oluşan boşluklar, birçok zaman apriori inançlarla, felsefi veya teolojik görüşlerle doldurulmaya çalışılır. Yaygın olarak yapılan bu sübjektif yaklaşımı, Barbour’ın da atom-altı seviyeden kendi felsefi ve teolojik kanaatine destek bulmak için tekrarladığı kanaatindeyiz. Diğer yandan, Einstein’ın ve onun gibi düşünenlerin, evrende mutlaka determinist bir yapı olması gerektiği konusundaki ısrarlarının da onların, metafizik inanç ve bu doğrultudaki ön kabullerinden kaynaklandığı söylenebilir. Sonuçta bilim insanlarının her görüşünün ‘bilimsel’ olmak zorunda olmadığına, bilim insanlarının da felsefi, teolojik, ideolojik, kültürel ve alışkanlıklarından kaynaklanan kanaatleri olduğuna ve asıl önemlisi, bilimsel olguları yorumlarken bunların etkisinde olabildiklerine dikkat edilmelidir. Kısacası bilim insanlarının, bilimsel konularda yaptıkları her açıklama ‘saf bilimsel’ değildir.

3- Objektif İndeterminizm Olarak Belirsizlik:

Bu yaklaşıma göre atom-altı dünyaya dair belirsizliklerin, bizim ‘gizli değişkenleri’ bilemeyen cehaletimiz veya deneysel ve kavramsal yetersizliklerimiz gibi epistemolojik eksiklikler ve sorunlar ile alakası yoktur; belirsizlikler, doğanın ontolojik bir gerçekliği olarak vardır, doğada epistemolojik veya sübjektif indeterminizm denilebilecek sahte bir indeterminizm değil, gerçek olan ‘ontolojik indeterminizm’ vardır. Bu iddia, bilim ve felsefe alanında deprem oluşturacak niteliktedir. Bilim alanında deprem oluşturacak niteliktedir; çünkü 20. yüzyıla girildiğinde bilimsel anlayışa hakim olan Newton fiziğinden, 20. yüzyılda makro fizikteki egemen görüş olan Einstein fiziğine kadar bilinen tüm fiziğe bu görüş aykırıdır. Felsefe alanında ise Spinoza, Leibniz, Kant ve Marks gibi çok etkili olmuş düşünürlerin felsefelerini, fizikte ortaya çıkan determinist anlayışın önemli bir şekilde etkilediğini düşünürsek, ‘objektif indeterminizm’in doğanın gerçek yapısı olduğuna dair iddianın, bilim açısından olduğu kadar felsefe açısından da önemi anlaşılır.

‘Objektif indeterminizm’ ile ilgili iddiaların önemli bir kaynağı ölçme sorunudur. Kuantum teorisinin en temel denklemi olan Schrödinger’in dalga denklemi olasılıksal bir yapıdadır ve parçacıkların konumunu ancak olasılık olarak bilebilmemize imkan verir. Fakat ölçüm yapıldığında olasılıklar ortadan kalkar ve parçacığı belli bir yerde buluruz; buna ‘dalga fonksiyonunun söndürülmesi’ denir, çünkü dalga durumundaki olasılık ölçümle kalkar ve belirli bir yerde parçacık gözlemlenir.72 Gözlem sonucunun olasılıksal Schrödinger denkleminden çıkarsanamaması ‘ontolojik indeterminizm’ iddialarının ve insan zihninin belirleyiciliğine vurgu yapan Yeni-Berkeleyci yaklaşımların kaynağı olmuştur. Buradaki olasılık, -birçok kişinin en çok yanıldığı nokta burasıdır- bir zar atılmadan önce, birden altıya kadar her bir sayının 1/6 olasılıkla gelme olasılığı olması ve zar atılınca bunlardan birinin gelmesi anlamında olasılık değildir. Buradaki olasılık, daha ziyade, zardaki altı sayının, sanki altı zar atılmış gibi birden mevcut olması (süperpozisyon) ve biz zara bakmaya kalktığımızda, bunların beşinin birden kaybolup da tek zarın üstündeki sayının kalmasına benzetilebilir. Buradaki ‘objektif olasılıklar’ indeterminizmin; bizim gözlemimizle diğer olasılıkların kaybolup belirli bir sayıyı gözlemlememiz ise Yeni-Berkeleyci izahların kökenini oluşturmuştur.

‘Objektif indeterminizmi’ savunanlara göre yaptığımız gözlemin zorunlu -maddi- sebepleri mevcut olsa da ‘yeter sebepleri’ (sufficient causes) mevcut değildir. Deney öncesinde birçok olasılığın mevcut olduğu ‘süperpozisyon’ mevcutken, deneyle beraber tek bir pozisyon ortaya çıkar. Schrödinger denkleminin -Einstein gibi- eğer eksik bir denklem olduğunu düşünmüyorsak, o zaman ‘ontolojik olasılıkların’ varlığı ihtimali karşımıza çıkar ki ‘ontolojik indeterminizm’ iddialarının önemli nedenlerinden biri de böylesi bir düşüncedir. Bu iddia belirsizliğin, cehaletimizden değil ontolojik durumdan kaynaklandığı ve kuantum teorisinin eksiksiz bir teori olduğu anlamına gelir.
Kuantum teorisinde ortaya çıkan belirsizlik, ölçüm sürecinden önce (‘dalga fonksiyonunun söndürülmesi’nden önce) ölçülene objektif özellikler atfedilememesi gibi özellikler, makro dünyaya aktarıldığında ortaya çıkan tablo, neden bu teorinin verilerinin sağduyuya aykırı neticeler verdiğini anlamamızı kolaylaştırır. Bu konudaki en meşhur örneği, bu teorinin dalga fonksiyonlu denkleminin babası Schrödinger vermiştir ve bu hayali örnek ‘Schrödinger’in kedisi’ ismiyle meşhurdur: Bir kutuya bir kediyi kapattığımızı ve bir kuantum olayı (bu örnekte radyoaktif atomun parçalanması verilmiştir) gerçekleşirse, bu sandıktaki zehirli gazın olduğu şişenin kırılmasıyla kedinin zehirlenerek öleceğini düşünelim. Kuantum teorisinin Kopenhag yorumuna göre ölçüm yapılana kadar kedi, ölü olma ve canlı olma durumlarının çizgisel birleşiminde (süperpozisyon) olması gerekir; sandık açıldığında kedi ölü veya canlı durumlarından birine ‘atlar’. Eğer ki kuantum durumunun, ‘epistemolojik bir belirsizlik’ olduğu söylenseydi sorun olmazdı, sandığın açılmasıyla bilemediğimiz durumu keşfettiğimizi düşünebilirdik; fakat iddia ‘ontolojik belirsizliğin/olasılığın’ varlığı ve yaptığımız gözlemin sonucunda bir duruma ‘atlama’ olduğudur. Bu ise kedinin aynı anda hem canlı hem de cansız olduğu bir süperpozisyon durumuna inanmamızı gerektirir; Schrödinger böyle bir duruma inanamayacağını söylemiştir. Bu paradoksa Bohr’un cevabı, makrodünyaya ait fenomenleri (burada kediyi) mikro dünyaya ait kuantum dünyasıyla karıştırmamaktır. Fakat bu açıklama -şayet doğruysa bile- tatmin edici olamamaktadır; makro dünya klasik ve Boolean mantığına uygunken, neden atom seviyesi için ayrı bir mantığın geçerli olduğu, ayrıca makro dünyayla mikro dünya arasına nerede sınır çekileceği ve belirsiz indeterminist mikro dünyadan sağduyumuza uygun ve determinist makro dünyanın nasıl türediği cevaplanamamaktadır.

ÖNCEKİ YAZI: 2.5. KRİTİKÇİ REALİZM VE BİLİM-DİN İLİŞKİSİ

SONRAKİ YAZI: 2.7. OBJEKTİF İNDETERMİNİZM VE METAFİZİK TERCİHLER

default
Post Written by
?>