Kuantum Fiziği Nedir

           Kuantum Fiziği ( Mekaniği ) benim yoğun ilgi alanım olmadığı için, konuyu felsefi açıdan ele alıp, düşüncelerimi sizinle paylaşmak istiyorum. Kuantum olgusuna daha farklı bir pencereden bakmakla, düşünce ufkumuzun genişlemesinin bizlere yarar sağlayacağı kanısındayım.
 
            Konunun teknik yönü kadar felsefi yönünün de çok zor ve tartışmayı tetikliyecek nitelikte olduğunun bilincindeyim. Bu nedenle konuya ünlü bir iki fizikçinin kuantum mekaniği hakkındaki düşünceleriyle bu işin ne denli çetin bir ceviz olduğunu vurgulamaya çalışacağım. 
 
            Bristol üniversitesi fizik bölümünden Robert Gilmore’un Alis Kuantum Diyarında adlı yapıtının önsözüne şu sözlerle başlıyor.
 
            " Yirminci yüzyılın ilk yarısında evren anlayışımız tümüyle alt üst oldu. Eski klasik fizik kuramlarının yerini, dünyaya bakış açımızı değiştiren, kuantum mekaniği aldı. Kuantum mekaniği, yalnız eski Newton’cu mekaniğin ortaya attığı düşünceleri değil, sağduyumuzla da pek çok açıdan uyuşmazlık içindedir. Yine de bu kuramların en şaşırtıcı yanı, fiziksel sistemlerin gözlenen davranışını önceden haber vermedeki olağanüstü başarısıdır. Kuantum mekaniğinin bize saçma geldiği anlar olabilir. Fakat doğanın izlediği yol budur. Biz de buna uymak zorundayız."
 
            İkinci fizikçi Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünden Prf. Rıchard Feynman. Feynman kuantum mekaniği ile ilgili öğrencilere verdiği bir konferansta, konuya şu espiri ile başlıyor.
 
            " Fizik yasalarının özelliklerini bilmek istiyorsanız, bu özel konunun anlatılması zorunludur.
 
            Bu zor olacak. Ancak gerçekte bu zorluk psikolojik. Kendinize sürekli " ama bu nasıl olabilir " diye sormanızın yarattığı sıkıntıdan kaynaklanır. Sorduğunuz her soru, onu anlaşılmış bir şeyler cinsinden görmek arzusunun dışa vurumudur. Onu alışılmış bir şeye benzeterek açıklayacak değilim. Yalnızca açıklayacağım.
 
            Bir zamanlar gazetelerde " Görecelik " teorisinin sadece oniki kişi tarafından anlaşıldığı yazılmıştı. Hiçbir zaman öyle bir dönem olduğunu sanmıyorum. Onu yalnız tek bir kişinin anladığı bir dönem olabilir, çünkü, daha kaleme almadan önce bu teoriyi fark eden kişiydi o. Ancak onun çalışmalarını okuyan birçok kişi Görecelik teorisini şu veya bu şekilde anladı. Buna karşın, kuantun mekaniğini kimsenin anlamadığını rahatlıkla söyleyebilirim. Bu nedenle, anlatacaklarımı gerçekten anlamanız gerektiğini düşünerek dersi ciddiye almayın; Gevşeyin ve keyfini çıkarın. "
 
            Bu örnekleri çoğaltabiliriz. Beni yüreklendiren temel düşünce, kuramsal bilimlerin bir yerde felsefe ile iç içe oluşudur. Çünkü felsefi düşünce, bilimsel tezleri yaratır, deney ise kanıtlar. Felsefe yine de bununla yetinmeyip konuyu sürekli irdeler. Hiçbir şeyi kesin ve son olarak kabul etmez. ( Bu kuşkuculuk Descartes Mantığıyla karıştırılmamalıdır. ) Bu görüş aynı zamanda bilimin temelidir ve buna bilim felsefisi diyoruz.
 
            Kuantum Mekaniğinin öyküsü kısaca şöyle gelişti. 1900 yılında kuantum teoremini ilk ileri süren Max Planck’dır. Eintein 1905 yılında fotoelektriksel etki konusunu ileri sürdü. Bu konuda Planck’ın kuantum önermesinden yararlandı ve ışığın parçacıklara bölündüğünü savundu. Halbuki Planck başta olmak üzere tüm fizikçiler ışığın dalga biçiminde düşünüyorlardı. Sonuçta ışık kuantaları düşüncesini kullanarak fotoelektriksel etkiyi tamamlayan bir denklem kurdu. Daha sonra gelişmeler sonucu FOTON kavramı kabul gördü. İşin ilginç yanı, Einstein, Nobel ödülünü Görecelik Kuramıyla değil, ışık kuantasını önermesi sonucu aldı.
 
            Işık teorisini çok daha gerilerden aldığımızda, ilk önceleri ışığın yağmur gibi, tüfekten atılan mermi gibi, bir parçacıklar, tanecikler sağanağına benzer şekilde davrandığı varsayılıyordu. Daha ileri araştırmalar sonucu bunun doğru olmadığı, ışığın gerçekte dalga gibi, örneğin sudaki dalgalar gibi davrandığı ortaya çıktı. Sonra 20. Yüzyılda, ışığın bir çok yönden gerçekten parçacıklar gibi davrandığı izlenimini uyandırdı. Fotoelektriksel etkilerle bu parçacıklar sayılabiliyordu. Şimdi onlara foton diyoruz.
 
            Zaman geçtikçe elektronların nasıl davrandıkları konusunda giderek artan bir şaşkınlık başgösterdi. Dalga mı? Parçacık mı?, Parçacık mı?, Dalga mı?. Eldeki veriler ikisine de benzediklerine işaret ediyordu. Gittikçe artan kargaşada, 1925-26 yıllarında kuantum mekaniği için doğru denklemlerin bulunmasıyla çözüme kavuşuldu.
 
            Hepimizin bildiği gibi atom sözcüğü Yunanca atomos " kesilemeyen " sözcüğünden gelmektedir. Bir çekirdek ve etrafında dönen elektronlardan oluşmaktadır. Çekirdekte ise proton ve nötron yer alır. Proton artı elektrik yüklüdür. Nötronun ise elektrik yükü yoktur. Elektron ise eksi elektrik yüklüdür. Proton Yunanca "ilk" anlamındadır. Işık elektromanyetik bir olaydır ve foton şeklinde kuantize olmuştur. Fotonlar tüm elektromanyetik etkileşmenin " taşıyıcısı " olarak davranırlar. Son yıllarda bulunan bir parçacık da PİON dur.
 
            Çekirdek fiziği atomltı parçacıklarını araştırır. Yeni bulunan bir parçacık da kütlesinin proton ve nötron arasında olması nedeniyle, Yunanca orta anlamına gelen " Mezon " denildi. Lepton "zayıf", Hadron "güçlü" , Baryon " ağır" adlarını Yunanca’dan almaktadırlar. Bu gün için 100 ün üzerinde atomaltı parçacığı bilinmektedir.
 
            Birçok parçacığın ömrü o kadar kısadır ki, onları görebilmek için İsviçre’deki CERN gibi hızlandırıcı tünellerde, hız verilip ömürleri uzatılarak görülebilmekte ve filmleri çekilebilmektedir. 1970 yılına kadar bilinen ve ömürleri 10 üstü -20 saniyeden uzun olan 22 temel parçacık saptanmıştır.
 
            Şunu da hatırlamak gerekir ki, atom kavramı yeni çağların doğa bilimlerinden çok daha eskidir. Kökleri Antikçağ doğa felsefesine uzanan Leukippos ve Demokritos tarafından öğretilen maddeciliğin temel kavramıydı. Yine M.Ö.600 lü yıllarda Hint’li bilge Buda’nın,   atom kavramı üzerine çok doğru ve geniş bir bilgi birikimiyle karşılaşıyoruz. 
 
            Yine günümüze döndüğümüzde, Rutherford’un deneyleri, atomların sert ve parçalanmaz olmadıklarını, tersine içlerinde küçük parçacıkların hareket ettiği büyük boşluklardan meydana geldiğini göstermektedir.
 
            Buna göre atomaltı öğeler, ikili bir görünüme sahip, soyut varlıklar gibidir, onları bazen parçacık bazen de dalga biçiminde algılamaktayız.
 
            Einstein, ışığın ve genelde elektromanyetik ışınımın yalnızca elektromanyetik dalgalar halinde değil aynı zamanda kuantalar olarak da ortaya çıkabileceğini savunmuşur.
 
            Bunun sonucu olarak, atomaltı düzeylere inildikçe tam olarak belirli bir kesinliğe sahip olunamadığı görülüyor. Yani atomaltı bir fenomenin nasıl gerçekleştiğini hiçbir zaman önceden belirli bir kesinlikte bilemeyiz.
 
            Heisenberg’in " Böylece modern fiziğin vardığı sonuçlar bizleri gerçeklik, uzay, zaman gibi temel kavramları yeniden tartışmaya zorladığından, modern düşünce tarzına böylesine yakınlaşma ve uyma çabası, bizleri sonuçlarını önceden kestiremeyeceğimiz yepyeni düşün aşamalarına götürebilir." Yaklaşımı düşünce ufkumuzu açıp derinleştirmekte ve aynı zamanda bizleri yüreklendirmektedir.
 
            Yine Heisenberg’e göre " Gerçeklik hakkındaki tasarılarımızın, en güçlü, en yoğun değişikliklere uğradığı alan kuantum teorisi alanıdır.
 
            Kuantum mekaniğinin, belirsizlik ilkesi, Newton mekaniğini, dolayısıyla 19.yüzyıl bilim ve felsefesini temelinden sarsmaya başladığını görüyoruz. 19. Yüzyılın düşünceleri bilim ve felsefede büyük atılımlar yaratan düşünceler ileri sürerken bile uygurlıkları mekanik prensipler nedeniyle " Determinist " bir görüş sahibidir.
 
            Doğanın ve kendi yaşamımızın geçmişten geleceğe tamamen önceden belirlenmiş olduğunu kabul eden bir dünya görüşü olan determinizmin, belirsiz bir dünyada belirlilik gereksinimini yaratır, klasik fiziğin de bunu desteklediğini görüyoruz.
 
            Max Planck " En keskin bilimsel araştırmalar bile hayal gücümüzün yaratıcı yeteneği olmaksızın bir adım ileri gidemez. Bir insan " Nedensellik Yasasına " aykırı şeyler üzerine bir kez olsun kafa yormazsa, onun uğraştığı bilimden bir zerrecik olsun yeni bir düşünce beklemek boşunadır." Der.
 
            Planck, rasyonalistler için de şu yaklaşımları dile getiriyor. " Rasyonalistler en yukarıda, kendilerine mutlak görünen bir dayanağa, tanrıya başvurdular ve kendilerini ilgilendiren ana sorunlara buradan, tanrının kendisine yakıştırdıkları özelliklerden yola çıkmakla yanıt aradılar. Başka bir deyişle, her felsefe sisteminde, sistemin yaratıcısında özel bir dünya görüşü yansıyordu.
 
            Kuanta teorisinin Kopenhag yorumuna bazı fizikçilerin karşı çıktığını biliyoruz. Bunların en ünlüleri Einstein ve Schrödinger’dir,
 
            Belirsizlik kuramıyla, determinist görüşün atomaltı fiziğinde geçersiz olduğu kanıtlanırken, bunun doğal sonucu olarak bir çok değer yargısı ile birlikte, kuramın temelinden sarsıldığını görüyoruz. Öyle ki, bunun kolayca kabullenilebilecek şey olmadığı başta Einstein olmak üzere din, felsefe ve bilim tarafından dirençle karşılanmış ve hala karşılanmaktadır. Einstein , olayların kapsamlı bir tanımının yapılması için yeterli belirleyici yanlarını tamamen olanaksız olduğunu görüşünü kabul etmiyordu. "Sevgili tanrı zar atmaz" cümlesi bu tartışmalarda ondan duyulan cümleydi.
 
            Yakın dostu Paul Ehrefest, Einstein’a bir gün dayanamayarak şunları söyler. " Einstein, senin adına utanıyorum. Çünkü yeni kuantum teorisine senin karşıtlarının görecelik kuramına karşı ortaya koydukları kanıtlarla karşılık veriyorsun. " Ama Eintein, kuantum teorisi fiziğin önemli bir dalı olduğunda bile görüşünü değiştirmedi.
 
            Her şeye karşın Einstein’in şu düşüncesini de paylaşmak ona karşı bir şükran borcu olacaktır.
 
            " İnsanın kendisi, doğasından gelen sınırlamalar ve yetersizlikleri olan kimliğinden özgür hissettiği anlar vardır. Böyle anlarda, küçük bir gezegenin bir noktasında, ebedi, anlaşılmaz olanın soğuk ama derinden etkileyici güzelliğine, hayretler içinde bakarak durduğunu hayal eder; yaşam ve ölüm içine akar ve ne evrim ne de kader yoktur, yalnızca var olmak vardır."
 
            Şimdi bu kuramların maddeye getirdiği yeni bakış açılarına bakalım.
 
            Wıllıam Crookes, içinde çok az bir gaz bulunan cam borudan elektrik akımı geçirerek bilimsel bir deney yaparken, elektrotların bir ucu olan Katot’tan bazı ışınlar çıkıyor ve karşısına gelen cama çarparak flüoresan bir ışık yolu meydana getiriyordu. Bu cam boruya bir mıknatıs yaklaştırılınca, katot’tan çıkan ışın demetlerinin saptığını gördü. O güne kadar katı, sıvı ve gaz olarak bilinen maddenin yepyeni bir durumu ortaya çıktı. Bu duruma RADİON adı verildi.
 
            Bu basit sonuç, bilimdeki akıl almaz sıçramaların başlangıcı olacaktır.
 
            Röntgen bu yoldan hareketle adıyla anılan filmi bulmuştur. 1911 yılında Rutherford, atom çekirdeğini bonbardıman etmesiyle, atomun bir yapıdan başka bir yapıya dönüştüğünü kanıtlarken, bu gerçek aynı zamanda Mendelyeff’in ünlü atom ağırlıklarına göre sıralanan cetvelini de geçersiz kılmıştır. Aynı prensipten yola çıkan Curie’ler radyoaktif elementler olan Polonyum ve Radyumu buldular. Bu elementlerin yaydığı alfa-bata-gama ışınlarının yanında, böyle bir enerji halinde bir gaz yani RADON yayıldığı görüldü. Radyumdan yayılan bu radonlar için Rutherford şöyle diyordu. " Radyoaktivite, atomların ölümü demektir. Radyumun atomları ölüyor ve bu atomların cesetlerinden RADON atomları doğuyor"
 
            1935 yılında Einstein, Podolski ve Rosen paradoksuyla kuntum mekaniğinin gizemi simgeleştirildi. Uzun zaman sonra 1982yılında Richard Feynman sistemlerinin işlemleme-hesaplamada kullanılabileceğini öne sürdü. 1985 yılında Davit Deutsch, evrensel kuantum bilgisayarı tanımladı ve kuantum kuramının buna olanak verebileceğini ortaya koydu. Son yıllardaki çalışmalarla bir adım daha ileri gittik, kuantum hesaplaması iyice anlaşılır hale geldi. Ancak, bugün temelde nasıl yapılacağı bilinmesine karşın, kuantum bilgisayarını gözle görmek için henüz daha erken.
 
            Konunun başında da belirtildiği gibi, zor olan bu değişimlerin düşünce kalıplarımıza etkileridir. Dogma dediğimiz ve insanının gelişmesini engelleyen bu çemberi kırmak ve küçüklüğümüzden bu yana beynimize işlemiş soyut kavramlardan kurtulmak çok zor. Bu saplantı bilim adamları için bile geçerli. Bertnant Russell, buna " AYDIN KÖRLÜĞÜ " diyor.
 
            Binlerce yıldır, evren-insan-tanrı konularındaki çeşitli inançların, dinler ve mitoslar kanalıyla beynimize kazınması, belki de insanlığın en trajik yönüdür. Eski Mısır, Sümer, Hint, İyon ve Yunan düşünürleri, zaman akışı içinde bireyi, dolayısıyla toplumları derinden etkilemiştir. Bu gün bile bu düşüncelerin artıklarıyla dopdoluyuz. İnsanın doğası yeniden olandan, bilinmeyenden korku yönüne (güvence açısından) programlanmıştır. Belirli bir eğitim almış birisi için bu mazeret geçerli olamaz.
 
             Planck’a göre,Yeniçağ felsefesinin çoğu kez babası diye anılan Rene Descartes’da tanrı, doğanın akıl-ruhun tüm yasalarını kendi özgür iradesiyle yaratmıştı ve bu yaratıştaki amaç öylesine yüce ve uluydu ki, insan düşüncesinin onu tüm kapsam ve anlayışla kavraması olanaksızdı. Böyle olunca Descartes sisteminde mucizeye de yer vardı,esrarengiz olaylara da.
 
            Baruch Sipinoz’nın tanrısı ise buna tam karşıt olarak uyuşum ve düzen sağlayan bir tanrıdır. Evrensel fenomene öylesine müdahale eder ki, genel nedensellik bağımı ve yasası bile tanrısal bir niteliktir. Böyle olunca Spinoza’nın evreninde ne rastlantı vardır ne mucizeye.
 
            Leibniz’in tanrısı ise tüm evreni kendi yüce bilgeliğine yakışan bir ön plana göre bir bütün olarak korur. Teker teker her nesneye kendi özel etkinliğinin yasalarını daha baştan ve bir defasında aşılar. Böylece her şey öbür şeylerden bağımsız olarak ve kendi niteliklerine göre davranarak gelişir.
 
            Buraya kadar değindiğimiz oldukça safdil akılcılık karşısında İngiltere’den Emprist adı altında daha kuşkucu veya eleştirel davranan bir akım başlayınca, önemli bir ilerleme elde edildi. Bu akımın temel öğretisi, ruhumuzun doğduğu anda bomboş bir yazı tahtası gibidir. Onu işaretlerle dolduran şey sadece deneylerimizdir.
 
            Planc konuyu şöyle noktalıyor. " Görüldüğü gibi ne kadar filozof varsa o kadar teori var. Böyle olunca da bir adım ileri gitmemize olanak kalmıyor.
 
            Yine Planck’a göre. Bir insanın kimi davranışları ilk bakışta hiç nedensiz, esrarengiz veya keyfi ya da kapris gibi gözükse bile, daha yakından incelendiğinde, bunların çoğu zaman koşullanmış davranışlar olduğu, nedenlerinin insanın karakter yapısında, o andaki duygusal durumunda ya da çevresinin özel koşullarında yattığını görürüz.
 
            Geride kalan durumlar için de pekala diyebiliriz ki nedenler bulmakta güçlük çekiyorsak, bu güçlük herhangi bir gerekçenin olmadığından değil, tam tersine durumun ayrıntılarına özgü bilgilerimizin noksanlığından ileri gelmektedir.
 
            Her davranış, yalnız ardındaki gerekçe tarafından nedensel olarak koşullanmakla kalmıyor, aynı zamanda kendisi de daha sonraki bir davranışın gerekçesi oluyor. Gerekçe ve davranışların birbirini ard arda etkilemelerinden böylece sonsuz bir zincir meydana geliyor. Manevi yaşantımızdaki bu zincirin her halkası, hem bir önceki hem de bir sonraki halkayla kesin nedensel bir bağlam içinde yer alıyor. ( Hint düşüncesindeki KARMA anlayışı)
 
            Peki dünyada kimse nedensellik ilişkisi diye bir ilişkiyi kavrayacak durumda olmadıktan sonra, bu tür ilişkilerden söz etmenin ne anlamı olabilir sonucu akla gelebilir. İşte nedenselliğin gerçek niteliği de özellikle burada su yüzüne çıkıyor. Evet, bu tür ilişkilerden söz etmenin anlamı vardır. Çünkü yukarıda belirttiğimiz gibi nedensellik transandantaldır, araştırmacının zihinsel yapısına bağımlı değildir. İnsanoğlunun bu dönemdeki zihninin en üstün zihin olmayıp, başka bir dönemde ya da başka bir yerdeki yaratıklar bizden çok daha gelişmiş bir zihne sahip olabilirler.
 
            Sonuç olarak diyebiliriz ki, günümüzün bilimsel bulguları ışığında tüm galeksilerin büyük bir hızla birbirinden uzaklaştığını ışık tayflarından biliyoruz. Genişleyen evrenle birlikte galeksilerdeki bir çok yıldız yakıtını bitirip, kütlesine göre ya patlamakta ya da cüce yıldıza dönüşmektedir. Patlayan yıldızların tozundan da yeni yıldızlar oluşmaktadır. Habıl teleskopunun dünyaya gönderdiği görüntüler bunu kanıtlıyor.
 
            Bu bir anlamda evrenin bir akış, değişim ve dönüşüm içinde olduğunun kanıtı olmaktadır. Hiçbir şey sonsuza kadar aynı kalamayacağı gibi, nasıl bir gelişme göstereceğini de bilemiyoruz belki de hiçbir zaman bilemeyeceğiz. İnsanın uzay-zaman içindeki yaşam süreci tıpkı bir kısım atomaltı parçacıklarının ömrü kadar 10 üstü -20 saniye. Belki daha da az, çünkü bundan daha kısa ömürlü parçacıklar da var.
 
            Bu nedenle, evren, nedensellik ve varoluş hakkında düşüncelerimizin değişebileceği gerçeğini unutmamak ve unutturmamak zorundayız.
 
            İnsan için bir çok ölüm tarzı vardır. Birincisi biyolojik ölümdür. İkincisi saplantılar nedeniyle düşünmemekten doğan (düşünce) ölümüdür. Üçüncüsü ise hem ölüm hem ölümsüzlüktür, dostlarının belleğinden silinen gerçekten o zaman ölür. Ölümsüzlükse insanlığa kazandırdığı eserlerle oluşur. O nedenle Hermes-Tot 4600 yıl önce " İnsanlar ölümlü tanrılar, tanrılar da ölümsüz insanlardır. Bunlardan birisi olmak elinizdedir" demekle, düşüncesinin de ölümsüzlüğünü kanıtlıyor.
 
            Heinz Pagels’in şu sözleri kanımca konuya yeterince açıklık getirip sonuca bağlamaktadır
 
            " Doğa kusur konusunda hiçbir şey bilmez. Kusur, doğanın insan tarafından kavranışıdır. Biz doğanın bir parçası olduğumuz ölçüde, biz de mükemmeliz, mükemmel olmayan şey insanlığımızdır. Kusursuzluk ve hata konusundaki kapasitemiz nedeniyle biz özgür yaratıklarız, hiçbir taş ya da hayvanın zevkine varamayacağı bir özgürlüktür bu. Hata olasılığı ve kuantum teorisinin ifade ettiği GERÇEK BİLİNEMEZLİK OLMADAN İNSAN ÖZGÜRLÜĞÜ ANLAMSIZLAŞIR.