Anasayfa
Ünlü kuramcı Bohr, "Kuantum teorisiyle şok olmayan kimse, onu
anlamamıştır" der. Gerçekten de matematiksel olarak açık bir şekilde ifade
edilmesine karşın bu teorinin felsefi alanda yorumlanması ve oluşturduğu
problemlerin çözümlenmesi bir hayli zor görülüyor.
Kuantum teorisi bilime ve doğaya farklı bir bakış açısı getirmiştir.
Şimdi, bu yenilikleri görebilmek için klasik ve kuantumlu anlayışın belli
başlı özelliklerini ortaya koyalım. Öncelikle klasik fiziğin felsefi
dayanaklarına bakarsak:
1) Klasik fizikte, bir cismin hızı, ivmesi, enerji ifadeleri gibi tüm
nicelikler cismin konumunun zamana göre diferansiyelleri ile ifade edilir.
2} Yukarıda sözü edilen momentum. enerji gibi fiziksel büyüklüklerin
bütün olarak ele alındığı görülür.
3) İrdelenen olaylar belli bir kesinlik, belirlilik taşır ve istenilen
doğrulukta ve aynı anda bütün fiziksel büyüklükler ölçülebilir.
4) Evrenin geçmişinde oluşan olaylar incelenerek, geleceğe ilişkin bir
yordama yapılabilir. Sözgelimi, Jüpiter Gezegeni şu zamanda, yörüngesinin
şurasında ve bize bu kadar uzaklıkta olacaktır, denilebilir. Gözlem ve
deneylerde küçük hatalar çıkabilme olasılığına karşın tahminlerimiz büyük
ölçüde doğrulanır.
5) Klasik fizik ile incelenen her sistem ya da olay birbirinden bağımsız
olarak düşünülür; bu sistemi oluşturan ve birbiri İle iletişim olanağı
bulunmayan varlıklar bütünüyle ayrı olarak ele alınır.
6) Klasik olarak incelenen olay, gözlemci ve kullanılan deney aleti ile
değişiklik göstermez.
Kuantum görüşünün kabul edilen temel olguları ise:
a) Olayların incelenmesinde kompleks yapıda ve bir olasılık denklemi olan
Schrödinger dalga denklemi kullanılır. Bu denklemden vj/ dalga fonksiyonu
bulunup işlemlerde konarak, konum, momentum ve diğer nicelikler elde edilir.
b) Fiziksel nicelikler kesikli parçalı yapıda ele alınır.
c) Kuantum teorisi fiziğe kuşku götürmez bir biçimde belirsizlik
(indeterminizm) olgusunu sokmuştur.
d) Parçacıklar söz konusu olduğunda her büyüklük olasılıklarla belirlenir
ve gelecekle ilgili tahminler olasılıklara dayanarak yapılabilir. Örneğin
ışığın yapı taşı olan fotonların, uzayda bir yerde bulunması ancak
olasılıklarla belirlenir.
e) Birbiriyle hiç iletişim olanağı bulunmayan iki varlık arasında
"bağlılaşım-correlation" görülebilir. Örneğin aynı kaynaktan çıkan
fotonların karşıt doğrultularda göstermiş olduğu davranışları, birbiri ile
uyuşum halindedir.
f) Kuantumda; gözlemci, gözlenen ve gözlem aleti birbiriyle bir bütünlük
oluşturur. Bunlar birbirlerinden ayrı düşünülemez.
Görüldüğü gibi klasik fizik ile kuantumcu düşünce birbirinden bir çok
noktada farklılık gösterir. Bu farklılıklar ayrıntılı olarak göz önüne
alındığında şu yorumlar yapılabilir:
Kuantum teorisinin önemli buluşlarından birisi belirsizlik bağıntısıdır.
1927'de Heissenberg tarafından ortaya konulan bu bağıntıya göre mikro
boyutta tanımlı bir parçacığın, eş zamanlı olarak konum ve momentumunun
tesbit edilmesi en az Planck sabit (h) kadar bir hata içerir. Aynı olgu
eşzamanlı olarak, parçacığın enerjisi ile bu enerjiyi taşıdığı zaman için de
söz konusudur. Örneğin bir elektronun bulunduğu uzayda konumunun tesbiti
İçin, elektronun üstüne büyük frekansta ışık göndermeliyiz. Aksi halde
elektronu gözlemleyenleyiz. Bu durumda yüksek frekanslı ışık elektronun
konumunu belirler. Ancak elektrona bir hız verir. Dolayısıyla konumun
belirlenmesiyle beraber parçacığın hızını ve momentumunu yitirmiş oluruz .
Tersi olarak; elektronun momentumunu belirlemek İçin küçük frekanslı ışık
kullanırız, bu durumda da konum belirlenemez.
İkinci önemli bulgu da "dalga/parçacık dualite'dir. Huygens'ten beri
ışığın kırınım ve girişim yaptığı biliniyordu.Örneğin ışık Young deneyi
düzeneğinden geçirilirse karşıdaki ekranda aydınlık-karanlık noktalar
oluşur. Yani girişim yapar. Yine yarım bardak suya sokulan bir kalemin kırık
olarak algılandığı görülür. Bu gibi olayların hepsi ancak dalga modeliyle
açıklanabilir. Einstein'ın fotoelektrik olayını açıklamasından sonra ışığın
parçacıktı yapıda olması gerektiği bulundu. Yine ışığın cisimler üzerine
uyguladığı anlık basınçlar ve Geiger sayacında göstermiş olduğu etkiler bunu
destekler. Sonunda Bohr, "Işığın dalgacık mı tanecik mi olduğunu
belirlenmesi ancak gözlemcinin sorduğu soruya göre cevaplanabilir" diyerek
gözlemcinin de vazgeçilmez biçimde teoride yerini alması gerektiğini
belirtir.
Amerikalı J.Davisson ve L.Germer adlı bilim adamları elektronların da
hızlı olarak bir kristal katıya çarptırıldıklarında dalga özelliği
gösterebileceğini buldular. Böylece düalite yalnızca ışık (elektromagnetik
dalga) İçin geçerli değil aynı zamanda maddesel parçacıklar için de
geçerliydi. Bu da Broglie'ın öne sürdüğü elektronlar için dalga yapısının
deneysel bir ispatıydı, aynı zamanda Kuantum teorisindeki düaliteyi,
1915'te, X ışınlarıyla yaptığı çalışmalarından dolayı Nobel ödülü alan VV.Bragg
şöyle belirtiyordu. "Pazartesi, çarşamba ve cuma günleri parçacık kuramını;
Salı, Perşembe ve Cumartesi günleri dalga kuramını öğretiyorum."
Diğer önemli yenilik ise olasılık kavramıdır. Bir parçacığın bir uzay
bölgesinde bulunması ancak olasılıklarla bellidir. Parçacığın konumu için
kesin koordinatlar verilemez. Born bu düşünceden hareketle Schrödinger'in
ortaya attığı dalga fonksiyonunu yorumlamış ve y ile gösterilen bu kompleks
fonksiyon için, uzayda bir noktada beili bir anda hesaplanan dalganın
genliğinin karesinin, parçacığın o noktada o anda bulunması olasılığını
verdiğini belirtmiştir.
Belirsizlik ilkesi , dualite, olasılık tanımı ve gözlemci-gözlenen
bütünlüğü kuantum mekaniğine, Kopenhag yorumu olarak girmiştir ve
tartışmalara rağmen halihazırda kuantum teorisinin en etkin yorumu olarak
karşımıza çıkar. Kuantum felsefesinin ..sorunlarına bakıldığında önemli
tartışmaların temelde, Young deneyinin yorumlanmasından kaynaklandığı
görülür. Bilim adamları, fotonların iki ayrı delikten geçişinin mantıksal
olarak nasıl algılanması gerektiği üzerinde durarak; fotonlarla gözlemci
arasındaki ilişkiyi aramaktadırlar.
Bohr ve Kopenhag ekolü savunucuları fotonların, iki ayrı delikten
geçmelerini iki ayrı dünyada hareketleri olarak düşünüyor. Onlara göre
girişim bu birbirinden tamamen iki ayrı iki dünyadan her-birinin birlikte
hazırlanarak birbirinin üstüne çakış-masıyla ve birbirlerini bütünleştirme
siyle oluşur. Dolayısıyla sonuçta her iki dünyanın hakiki bir melezi oluşur.
Başta Einstein olmak üzere pek çok fizikçiye bu melez-bütünleyici dünya
yorumu pek sıcak gelmedi. 1935'te "Schrödinger kedisi" yorumu ortaya atıldı.
Bu görüşe göre her an zehirlenmesi tehlikesi olan bir kedi kapalı bir
kutudadır. Gözlemciye göre bu kedi her an ölü ya da diri bir halde
bulunmalı, iki ayrı olasılık eşit olarak göz önünde tutulmalıdır. Bu aynı
zamanda Young deneyinin iki ayrı delikle oluşturulan farklı dünyalarına
benzer. Farklı nokta ise; kedinin ölü ya da diri olduğunu kesin belirleyene
kadar kedinin iki durumunun da yan yana bulunduğunun öne sürülmesidir. Yani
kedi, yarı canlı-yarı ölüdür, aynı zamanda.
Başka bir yorum da Everett'ten 1957'de gelir. Ona göre, birçok gözlenemez
paralel evren mevcuttu. Bunlara Everett, "alternatif kuantum dünyaları"
diyordu. Bütün olaylar bu dünyaların birinde, olasılıkların hepsi
gerçekleşecek biçimde olmaktadır. Sonuçta bütün olasılıklar evrende
varoluyordu. Zaman ilerledikçe daha pek çok yorum ortaya atıldı. Bunların
içinde Wigner Gellmann, Bohm, Penrose gibi fizikçilerin yorumlarını saymak
mümkün.
anlamamıştır" der. Gerçekten de matematiksel olarak açık bir şekilde ifade
edilmesine karşın bu teorinin felsefi alanda yorumlanması ve oluşturduğu
problemlerin çözümlenmesi bir hayli zor görülüyor.
Kuantum teorisi bilime ve doğaya farklı bir bakış açısı getirmiştir.
Şimdi, bu yenilikleri görebilmek için klasik ve kuantumlu anlayışın belli
başlı özelliklerini ortaya koyalım. Öncelikle klasik fiziğin felsefi
dayanaklarına bakarsak:
1) Klasik fizikte, bir cismin hızı, ivmesi, enerji ifadeleri gibi tüm
nicelikler cismin konumunun zamana göre diferansiyelleri ile ifade edilir.
2} Yukarıda sözü edilen momentum. enerji gibi fiziksel büyüklüklerin
bütün olarak ele alındığı görülür.
3) İrdelenen olaylar belli bir kesinlik, belirlilik taşır ve istenilen
doğrulukta ve aynı anda bütün fiziksel büyüklükler ölçülebilir.
4) Evrenin geçmişinde oluşan olaylar incelenerek, geleceğe ilişkin bir
yordama yapılabilir. Sözgelimi, Jüpiter Gezegeni şu zamanda, yörüngesinin
şurasında ve bize bu kadar uzaklıkta olacaktır, denilebilir. Gözlem ve
deneylerde küçük hatalar çıkabilme olasılığına karşın tahminlerimiz büyük
ölçüde doğrulanır.
5) Klasik fizik ile incelenen her sistem ya da olay birbirinden bağımsız
olarak düşünülür; bu sistemi oluşturan ve birbiri İle iletişim olanağı
bulunmayan varlıklar bütünüyle ayrı olarak ele alınır.
6) Klasik olarak incelenen olay, gözlemci ve kullanılan deney aleti ile
değişiklik göstermez.
Kuantum görüşünün kabul edilen temel olguları ise:
a) Olayların incelenmesinde kompleks yapıda ve bir olasılık denklemi olan
Schrödinger dalga denklemi kullanılır. Bu denklemden vj/ dalga fonksiyonu
bulunup işlemlerde konarak, konum, momentum ve diğer nicelikler elde edilir.
b) Fiziksel nicelikler kesikli parçalı yapıda ele alınır.
c) Kuantum teorisi fiziğe kuşku götürmez bir biçimde belirsizlik
(indeterminizm) olgusunu sokmuştur.
d) Parçacıklar söz konusu olduğunda her büyüklük olasılıklarla belirlenir
ve gelecekle ilgili tahminler olasılıklara dayanarak yapılabilir. Örneğin
ışığın yapı taşı olan fotonların, uzayda bir yerde bulunması ancak
olasılıklarla belirlenir.
e) Birbiriyle hiç iletişim olanağı bulunmayan iki varlık arasında
"bağlılaşım-correlation" görülebilir. Örneğin aynı kaynaktan çıkan
fotonların karşıt doğrultularda göstermiş olduğu davranışları, birbiri ile
uyuşum halindedir.
f) Kuantumda; gözlemci, gözlenen ve gözlem aleti birbiriyle bir bütünlük
oluşturur. Bunlar birbirlerinden ayrı düşünülemez.
Görüldüğü gibi klasik fizik ile kuantumcu düşünce birbirinden bir çok
noktada farklılık gösterir. Bu farklılıklar ayrıntılı olarak göz önüne
alındığında şu yorumlar yapılabilir:
Kuantum teorisinin önemli buluşlarından birisi belirsizlik bağıntısıdır.
1927'de Heissenberg tarafından ortaya konulan bu bağıntıya göre mikro
boyutta tanımlı bir parçacığın, eş zamanlı olarak konum ve momentumunun
tesbit edilmesi en az Planck sabit (h) kadar bir hata içerir. Aynı olgu
eşzamanlı olarak, parçacığın enerjisi ile bu enerjiyi taşıdığı zaman için de
söz konusudur. Örneğin bir elektronun bulunduğu uzayda konumunun tesbiti
İçin, elektronun üstüne büyük frekansta ışık göndermeliyiz. Aksi halde
elektronu gözlemleyenleyiz. Bu durumda yüksek frekanslı ışık elektronun
konumunu belirler. Ancak elektrona bir hız verir. Dolayısıyla konumun
belirlenmesiyle beraber parçacığın hızını ve momentumunu yitirmiş oluruz .
Tersi olarak; elektronun momentumunu belirlemek İçin küçük frekanslı ışık
kullanırız, bu durumda da konum belirlenemez.
İkinci önemli bulgu da "dalga/parçacık dualite'dir. Huygens'ten beri
ışığın kırınım ve girişim yaptığı biliniyordu.Örneğin ışık Young deneyi
düzeneğinden geçirilirse karşıdaki ekranda aydınlık-karanlık noktalar
oluşur. Yani girişim yapar. Yine yarım bardak suya sokulan bir kalemin kırık
olarak algılandığı görülür. Bu gibi olayların hepsi ancak dalga modeliyle
açıklanabilir. Einstein'ın fotoelektrik olayını açıklamasından sonra ışığın
parçacıktı yapıda olması gerektiği bulundu. Yine ışığın cisimler üzerine
uyguladığı anlık basınçlar ve Geiger sayacında göstermiş olduğu etkiler bunu
destekler. Sonunda Bohr, "Işığın dalgacık mı tanecik mi olduğunu
belirlenmesi ancak gözlemcinin sorduğu soruya göre cevaplanabilir" diyerek
gözlemcinin de vazgeçilmez biçimde teoride yerini alması gerektiğini
belirtir.
Amerikalı J.Davisson ve L.Germer adlı bilim adamları elektronların da
hızlı olarak bir kristal katıya çarptırıldıklarında dalga özelliği
gösterebileceğini buldular. Böylece düalite yalnızca ışık (elektromagnetik
dalga) İçin geçerli değil aynı zamanda maddesel parçacıklar için de
geçerliydi. Bu da Broglie'ın öne sürdüğü elektronlar için dalga yapısının
deneysel bir ispatıydı, aynı zamanda Kuantum teorisindeki düaliteyi,
1915'te, X ışınlarıyla yaptığı çalışmalarından dolayı Nobel ödülü alan VV.Bragg
şöyle belirtiyordu. "Pazartesi, çarşamba ve cuma günleri parçacık kuramını;
Salı, Perşembe ve Cumartesi günleri dalga kuramını öğretiyorum."
Diğer önemli yenilik ise olasılık kavramıdır. Bir parçacığın bir uzay
bölgesinde bulunması ancak olasılıklarla bellidir. Parçacığın konumu için
kesin koordinatlar verilemez. Born bu düşünceden hareketle Schrödinger'in
ortaya attığı dalga fonksiyonunu yorumlamış ve y ile gösterilen bu kompleks
fonksiyon için, uzayda bir noktada beili bir anda hesaplanan dalganın
genliğinin karesinin, parçacığın o noktada o anda bulunması olasılığını
verdiğini belirtmiştir.
Belirsizlik ilkesi , dualite, olasılık tanımı ve gözlemci-gözlenen
bütünlüğü kuantum mekaniğine, Kopenhag yorumu olarak girmiştir ve
tartışmalara rağmen halihazırda kuantum teorisinin en etkin yorumu olarak
karşımıza çıkar. Kuantum felsefesinin ..sorunlarına bakıldığında önemli
tartışmaların temelde, Young deneyinin yorumlanmasından kaynaklandığı
görülür. Bilim adamları, fotonların iki ayrı delikten geçişinin mantıksal
olarak nasıl algılanması gerektiği üzerinde durarak; fotonlarla gözlemci
arasındaki ilişkiyi aramaktadırlar.
Bohr ve Kopenhag ekolü savunucuları fotonların, iki ayrı delikten
geçmelerini iki ayrı dünyada hareketleri olarak düşünüyor. Onlara göre
girişim bu birbirinden tamamen iki ayrı iki dünyadan her-birinin birlikte
hazırlanarak birbirinin üstüne çakış-masıyla ve birbirlerini bütünleştirme
siyle oluşur. Dolayısıyla sonuçta her iki dünyanın hakiki bir melezi oluşur.
Başta Einstein olmak üzere pek çok fizikçiye bu melez-bütünleyici dünya
yorumu pek sıcak gelmedi. 1935'te "Schrödinger kedisi" yorumu ortaya atıldı.
Bu görüşe göre her an zehirlenmesi tehlikesi olan bir kedi kapalı bir
kutudadır. Gözlemciye göre bu kedi her an ölü ya da diri bir halde
bulunmalı, iki ayrı olasılık eşit olarak göz önünde tutulmalıdır. Bu aynı
zamanda Young deneyinin iki ayrı delikle oluşturulan farklı dünyalarına
benzer. Farklı nokta ise; kedinin ölü ya da diri olduğunu kesin belirleyene
kadar kedinin iki durumunun da yan yana bulunduğunun öne sürülmesidir. Yani
kedi, yarı canlı-yarı ölüdür, aynı zamanda.
Başka bir yorum da Everett'ten 1957'de gelir. Ona göre, birçok gözlenemez
paralel evren mevcuttu. Bunlara Everett, "alternatif kuantum dünyaları"
diyordu. Bütün olaylar bu dünyaların birinde, olasılıkların hepsi
gerçekleşecek biçimde olmaktadır. Sonuçta bütün olasılıklar evrende
varoluyordu. Zaman ilerledikçe daha pek çok yorum ortaya atıldı. Bunların
içinde Wigner Gellmann, Bohm, Penrose gibi fizikçilerin yorumlarını saymak
mümkün.
