Yaklaşık Milattan Önce.600 yıllarında THALES, ANEKSİMENOS ve ARCHİMİDES ile başlayan “evrenin nasıl çalıştığı” konusundaki düşünsel çalışmalar 2600 yıldır elde edilen çok önemli ilerlemelere rağmen hala bir çok açıdan ne yazık ki karanlıklar içinde yüzmektedir. İnsanoğlunun kendini var hissettiği andan itibaren belki de üzerinde en çok durduğu soru : “Evren nasıl çalışır?” sorusudur. Aslında yine M.Ö. 300 lerde DEMOKRİTOS “ bütün cisimlerin bir takım yok olmaz ve bölünemez parçacıklardan meydana geldiğini” ve PHYTAGORAS ta “ evrenin anlaşılmasında matematiğin mutlaka gerekli olduğunu” ve “evreni aslında bir takım yasaların yönettiğini” söylemişlerdir.O döneme göre son derece ileri sayılabilecek bu fikirler daha sonra ortaya çıkan bilimsel çalışma metotlarının da temellerinin atılmasını sağlamışlardır. Evrenin anlaşılması çabaları doğrultusunda önce maddeye ve onun anlaşılmasına yönelmişlerdir.
Temel soru: “Evren nasıl çalışır?” sorusudur. Bu soru aslında hem fizik hem de felsefenin ortak sorusudur. Fizik, Maddi evreni ve evrenin oluşumundan bugüne var olagelen ve daha sonrasını da içerecek şekilde maddi evreni yöneten yasaları araştırır. Dolayısıyla maddi evrene dair canlı yada cansız her şey fizikçilerin çalışma alanı içindedir. Bu anlamda evrenin oluşum teorilerinden, galaksiler arası etkileşimlere, maddenin en küçük yapıtaşlarından (kuarklar) insan beynindeki düşünce sisteminin oluşumu neticesinde meydana gelen elektronik sinyallere kadar yada arkeolojik araştırmalarda kullanılan bir fosilin yaş tayininden, uzay araştırmalarına kadar her şey fiziğin dolayısıyla da fizikçilerin ilgi alanına girer.
Fiziğin konusu olmayan şey ise manevi evren yada diğer bir değişle düşünsel evrendir. Bu evreni biz metafizik evren olarak da isimlendiririz. Fiziğin bittiği yerde metafizik başlar aslında, ancak bir çok fizikçi bu sınırı aşarak metafizik evren üzerinde düşünmeye ve fikirler üretmeye başlamıştır. Hatta bazı fizikçiler fizik yasaları ile metafizik evreni anlama ve açıklama gayreti içine de girmişlerdir. Ancak günümüze kadar bu konuda herhangi bir somut sonuç elde edilememiştir. Fizikçilerin bu çabası onların felsefenin ilgi alanına giriş yapmaları anlamını taşımaktadır. Zira felsefe: Canlı yada cansız, evrendeki tüm varlıklar arasındaki ilişkileri ve özellikle insanın evrendeki işlevini ele alan tüm düşünce ve inançları kapsar.
Felsefe ile fizik arasındaki en keskin çizgi burada ortaya çıkmaktadır. Felsefe daha çok düşünce ve inançlara dayanırken fizik gözlem araştırma ve bilgiye dayanır. Ancak fizikçiler tabii ki manevi evrene ilgi duymaktan kendilerini alamazlar. Felsefi bir takım çıkarımlarda bulunarak felsefecilere yol gösterirler ve tabii ki bazen de felsefeciler fizikçilere geliştirdikleri düşüncelerle yol açarlar.
Günümüzde çok iyi bilinen ve Klasik Fizik olarak isimlendirilen yasalar maddi evrenin makro evren (yaklaşık boyut yani mesafe > 10-5m) olarak isimlendirilen bölgesi için geçerlidir. Bu yasaların çoğu Galileo GALİLEİ (1564-1642), Johannes KEPPLER (1571-1630) ve Isaac NEWTON (1642-1727) tarafından ortaya konmuştur.
Klasik fiziğin iki çok temel alt alanı klasik mekanik(termodinamik yasaları da kapsar) ve klasik elektromanyetizma ( bu alan optiği de içine alır) genel anlamda incelendiğinde aşağıdaki ortak düşünceler ortaya çıkar:
1- Makro evrenin en önemli özelliklerinden birisi olayların kesinliğidir. Buradan yararlanarak Rene DESCARTES determinist felsefi düşünceyi ortaya atmıştır. Eğer siz örneğin bahçe sulamasında kullanılan bir döner fıskiyenin uyması gereken fizik yasalarını biliyorsanız ki biliyoruz, hangi noktaya ne kadar su damlasının ne zaman düşeceğini zor da olsa kesin bir şekilde bulabilirsiniz. Bu evrende her olayın öncesi ve sonrası fizik yasaları ile bulunabilir. Bu durumdan çıkarılan diğer bir felsefi çıkarım ise nedensellik ilkesidir. Bu felsefi düşünceye göre evrende gerçekleşen her olay ondan önce gerçekleşen bir başka olayın gerçekleşmesinden dolayı gerçekleşir. Yada o olayın gerçekleşmesi için gerekli koşullar daha önceden gerçekleşen olaylar tarafından oluşturulur. Ancak bu düşünce sanki insan iradesini ve düşüncesini devre dışı bırakıyormuş gibi geldiğinden ciddi bir eleştiri de almaktadır.
2- Makro evrenin bir başka çok önemli özelliği de bu evrende her şeyin sürekli olmasıdır. Uzay yani uzunluk , zaman, madde, enerji…her şey süreklidir. Bir kağıt parçasına baktığımız zaman onu sürekli görürüz klasik fizik yasaları da onu sürekli görür ve öyle değerlendirir.
3- Bir başka makro evren özelliği makro evrenin durağan (statik) olmasıdır.Yani herhangi bir cisim siz hareket ettirmedikçe durmaya devam eder. Durağan haldeyken (statik) de hareket halindeyken (dinamik) de klasik fizik yasalarına tam olarak uyarlar.
Bütün klasik fizik yasaları insanın gözüyle görebildiği ve algılayabildiği olaylar üzerinedir. Doğal olarak insanın göremediği ve algılayamadığı olaylar hakkında bir şeyler üretmesi mümkün değildir.
1800 lü yılların sonunda ve 1900 lü yılların başında fizikçiler artık gelişen teknolojinin de yardımıyla mikro dünya ( boyut yada mesafe < 10-5m) üzerinde düşünmeye ve araştırmaya başlamışlardır. O dönemde araştırılan termal ışınım ve fotoelektrik olay gibi bazı gözlem ve araştırmaların deneysel sonuçlarının mevcut fizik yasaları ile açıklanamadığı gerçeği ortaya çıkmıştır. Özellikle enerjinin sürekli olduğu düşüncesinin artık geçerli olmadığı fikri (Enerji= n h f )ilk kez kuantum fiziğinin de en önemli kurucularından biri olarak anılan Max PLANCK tarafından 1900 yılındaki fizik kongresinde ortaya atılmıştır. Bu düşünce o güne kadar var olan düşünceleri temelden sarsmış ve yeni bir takım düşüncelerin ortaya çıkmasını sağlamıştır. Aslında bu görüş o güne kadar bilinen maddenin atomik yapısı ile birleştirildiğinde maddenin mikro dünyada atomlardan meydana geldiği ve dolayısıyla kesikli olduğu gerçeği ile EİNSTEİN’ın Enerji ile kütle eşdeğerdir, yani E=mc2 bağıntısı ile birleştirildiğinde kolaylıkla görülebilmektedir. Yani madde yani kütle mikro dünyada süreksiz yani kesiklidir yada kuantizedir, o halde madde enerji demek ise enerji de kuantize olmalıdır. Bu kesin gerçek bizi daha sonra momentum, konum, hız ve açısal momentum gibi bir çok kavramın da mikro dünyada kuantize olduğu fikrine götürmektedir.
Mikro dünyanın kuantize oluşu daha sonra Erwin SCHRÖNDİNGER’i bütün mikro dünyadaki taneciklerin uyması gereken bir denkleme götürmüştür. Bu denklem ünlü Schrödinger Dalga Denklemi’dir. Bu denklemin en önemli yeniliklerinden biri taneciklerin davranışının bir matematiksel fonksiyona (&Psi
bağlı olmasıdır. Bu fonksiyonun belirlenmesi ile söz konusu taneciğin bütün özellikleri belirlenmiş oluyor. Bu şekilde (&Psi
nin devreye girmesi ile klasik fizikteki kesinlik ortadan kalkıyor ve olasılıklar devreye giriyor.Artık hiçbir şey eskisi kadar kesin değil yada hiç kesin değildir. Ancak bazı olasılıklarla tanecikler belli yerlerdedir. Ünlü EİNSTEİN dahi bu gerçeği kabul etmekte zorlanmıştır ve “tanrı asla zar atmaz” demiştir. Oysa gerçek odur ki mikro dünyada kesinlik yok ve olasılıklar vardır.
Olasılıklar fikri daha sonra HEİSENBERG’i olasılıkların olduğu yerde belirsizlikler de vardır fikrine yol açmış ve kendi adıyla anılan yine çok önemli bir yasa olan belirsizlik ilkesine götürmüştür. Artık yapılan ölçümler hiç kesin değildir. Belli bir belirsizlik vardır. Diğer bir deyişle eğer siz örneğin bir elektronun konumunu ve aynı doğrultudaki ve ona bağlı olan hızını ölçmek isterseniz, konumu ne kadar doğru ölçerseniz o ölçüde hızını ölçemezsiniz yada hızını ölçmedeki belirsizlik artar. Bu belirsizlik sadece mikro evrende etkili olabiliyor makro evrende çok küçük olduğu için hiçbir etkisi yok ve biz bunu algılamıyoruz.
Bir başka çok önemli konu da kuantum fiziğinde ve dolayısıyla mikro evrende her şey mutlak anlamda hareket halinedir. Durağan yada statik hiçbir tanecik yoktur. Yani hareket mutlaktır. Hareket aslında değişimi de beraberinde getirmelidir diye düşünüldüğünde, değişim koşullarla ilgilidir. Bazı durumlarda net bir şekilde gözlenir bazı durumlarda ise gözlenemez. Buradan çıkarılacak düşünce: “ Evrende mutlak anlamda hareket vardır.”
Biz fizikçileri şaşırtan bir başka çok önemli konu da mikro evrende yada atomik boyutlarda maddenin ve ışığın dual (ikili) karakteridir. Diğer bir deyişle madde zaman zaman dalga karakterine bürünür ve bazen de tanecik gibi davranır. Bu durum olayın cinsine bağlıdır. Aynı dual karakter ışık için de gözlenmiştir. Işık bazen tanecik yani madde gibi bazen de dalga karakterine bürünür. Ancak ya biri yada öteki duruma hakimdir ve ikisi de aynı anda varolamazlar. Bu da bizi yine Rene DESCARTES’ın insanın dual yapısı yani madde artı ruh yapısına götürmektedir.
Kuantum fiziğinin diğer bir çok önemli gözlemi tünel olayı olarak isimlendirilen olaydır. Bu olay bize mikro dünyada örneğin bir elektronun olmaması gereken yerde bulunabileceğini göstermiştir. Klasik açıdan bir elektronun kendi enerjisinden büyük bir duvarı aşarak diğer tarafa geçmesi mümkün değildir. Oysa kuantum mekaniksel denklemler ve gözlemlerimiz göstermiştir ki, bu mikro dünyada her an gerçekleşen olağan bir olaydır. Örneğin elektronik aletlerimizde kullandığımız transistörlerde bu olay çok olağandır. O halde mikro dünyada daha bir kaotik durum mu var acaba?
Kuantum fiziği ile klasik fizik arasındaki ilkeler ve yasalar bu denli çelişkili olduğuna göre acaba nerede ve nasıl bu ikisi kesişebilir diye bakıldığında ise.şu bulunmuştur: Kuantum fiziği yasalarından klasik fizik yasaları elde edilebilmektedir. Yani mikro dünyanın birleştirilmesi ile makro dünya hakkında bilgiler elde edilebilmektedir. Bu tersinir olmayan bir geçiştir. Yani makro dünya (klasik fizik) yasalarından mikro dünya (kuantum fiziği) yasaları elde edilememektedir. Bu tek yönlü bir bilgi akışını ifade eder yani tümevarım ilkesi geçerlidir denebilir.
Bu yasa ve ilkelerin ışığı altında ortaya çıkan yarı fizik yarı felsefi sorular
1-Madde, enerji ve dolayısıyla da hızda kuantizasyon yada kesiklilik varsa uzayda yani mesafe de de kuantizasyon olmalıdır… acaba öyle mi dir?
2-Yine benzer mantıkla zamanda kuantizasyon olmalıdır… acaba var mı dır?
3-Boyutlar küçüldüğünde kuantum mekaniksel bir evren elde ediyoruz. Bu durumda zaman çok küçüldüğünde yani zaman örneğin 10-30s olduğunda başka bir evren var mıdır?
4-Hızlar çok büyüdüğünde yani ışık hızına ulaştığında Einstein’ın rölativite teorisi devreye girer yani yeni bir fizik evren elde edilir. Benzer şekilde zaman çok kısaldığında başka bir fizik evren var mıdır?
5-Fizik yasalarının uzaydan bağımsız olduğu bulunmuştur, acaba zamandan da kesin olarak bağımsız mıdır? Diğer bir deyişle örneğin bundan 10 milyar yıl öncede F=m a aynen var mıydı?
SON SÖZ
Peki “kuantum fiziğinin bizim günlük yaşamımız üzerinde ne gibi yararları olabilir?” diye düşündüğümüz de aslında oldukça farklı ve karmaşık bir çalışma alanına girmiş oluyoruz. Zira insan yaşamını yöneten “beyinsel aktiviteler” yada kısaca “düşüncelerin çözümlenmesi yada yönetilmesi” konusu ön plana çıkmaktadır. Sonuçta insan beynindeki düşüncelerin de fizyolojik anlamda çok küçük elektronik sinyallerden meydana geldiği ve dolayısıyla da “enerji” olduğu gerçeğinden hareketle insan düşüncesinin de kuantize olduğu fikri hemen ortaya çıkmaktadır. Bu anlamda insan düşüncesi de diğer enerji türleri gibi kuantize olmak zorundadır. O halde sorun bu “düşünce kuantları” nın yönetilmesi ne dönüşmektedir. Düşüncenin süreksizliği yada kuantize oluşu gerçeğinden hareketle hepimizin zaman zaman sıkıntıya girdiği ve istemediği yada kurtulmaya çalıştığı düşüncelerden ve dolayısıyla da eylemlerden kurtulması mümkün olabilecektir. Bir anlamda insanın mutluluğu bu şekilde ciddi olarak artırılabilir yada istenmedik düşünce ve davranışlardan kurtulunabilir. Ancak bunun için sadece “düşünce yönetiminin” kuantum mekaniksel teorilerinin geliştirilmesi yetmez, buna ilaveten bu modellerin insana kazandırılması için nasıl bir “eğitim”in gerektiği de ortaya konmalıdır. Bunun için sadece disiplinli bir çalışmaya ihtiyacımız vardır.
Prof. Dr. Mustafa EROL
Dokuz Eylül Üniversitesi, Buca Eğitim Fakültesi
Fizik Eğitimi Anabilim Dalı, İZMİR.
bağlı olmasıdır. Bu fonksiyonun belirlenmesi ile söz konusu taneciğin bütün özellikleri belirlenmiş oluyor. Bu şekilde (&Psi
