II. MODERN FİZİK’İN GENEL YAPISI
II.III. Kuantum Kuramı
Relativite Kuramı tüm temel özellikleriyle bir kişinin ürünüdür; ilkeleri bugüne değin değişmiş değildir. Ama unutulmamalı ki, relativite kuramı, doğa olaylarını tutarlı bir dizgede toplama yolunda fizikçilerin ortaya koyduğu ortak çabanın ancak bir bölümünü oluşturur. Hemen her fizikçinin kabul edebileceği gerçek şu ki, yüzyılımızda fiziği yeniden kuran büyük devrimin asıl ağırlığı relativite kuramında değil, kuantum kuramındadır.407
Relativite ve Kuantum Kuramı, doğal felsefenin fizikteki en son iki aşamasıdır. Kuantum terimi, bilimsel anlatımla, sabit bir yörüngeden diğerine sıçrayınca serbest kalan, belli bir dalga boyunun ışık olarak yayılan soyut enerji paketini belirtir. Kuram, mikro dünya ile önceden ilişkili olduğundan, atom ve onun bileşenlerinin davranışını tasvir etme girişimlerinden doğdu.408
Belirli bir gelişme çizgisi gösteren atom fiziği, cisimlerin bu en küçük yapı taşlarının elektron ve proton gibi alt-elemanlarını (sub-atomic particles) keşfetmiş, minicik bir güneş sistemi modeli olan bir atom modeli geliştirmişti. XIX. yüzyıl başlarında Dalton tarafından kimyasal ilkeler çerçevesinde sağlam bir temele oturtulan ‘atom’ fikri, artık en önemli ve temel fizik disiplinlerinden birisi olmuş P. Lenard, J. J. Thompson ve Nagaoka, çeşitli atom modelleri geliştirmişler, Niels Bohr bir adım daha ileri giderek oldukça ileri düzeyde bir atom modeli inşa etmişti. Fakat bu modele, Newtoncu mekanik kanunları uygulanınca, klasik mekaniğin yetersiz kaldığı görüldü. Bu da, yeni bir mekanik biliminin, küçük cisimlerin mekaniği olan “Kuantum Kuramı / Mekaniği” nin kurulmasına yol açtı. Bu konuda en fazla emeği geçenler, Planck, Bohr ve Sommerfeld’dir.
407 Infeld, Leopold, Albert Einstein: Bilimsel Kişiliği ve Dünyamıza Etkisi, (Çev. Cemal Yıldırım), Bilgi Yay., Ankara, 1999, s. 119.
408 Davies, Paul, Tanrı ve Yeni Fizik, (Çev. Murat Temelli), İm Yayın Tasarım, İstanbul, 1995, s. 203.
Fazla sayıdaki radyoaktif atomlar istatistiğin yasalarına tabi iken, tek bir atom çekirdeğinin bozunmasının kesin anı önceden bilinemez. Bu temel belirsizlik, bütün atomsal ve atomaltı fenomenleri kapsamına alır ve onları açıklamak için ortak duyuya ait inançların radikal bir revizyonuna gerek duyar. Önce, bu yüzyılın ilk döneminde atomsal belirsizlik keşfedilmişti.409 Bu, kuramın kurucularından olan Heisenberg’in meşhur belirsizlik ilkesinden kaynaklanmaktadır. İlke bir atomun ya da elektronun veya herneyse, tuttuğu yeri, bir ve aynı zamanda nasıl hareket ettiğini bilemeyeceğinizi söyler. Sadece onu bilemeyeceğinizi değil, ama olan belirli bir yer ve hareketle, bir atomun tamamen kavranılmasının da anlamsız olduğunu söyler. Bohr’a göre, atomun belirsiz ve bulutumsu dünyası, sadece gözlem yapıldığı zaman somut gerçekliği güçlendirir. Bir gözlemin yokluğunda atom bir hayalettir.410
Kuantum kuramının akıl karıştırıcı özelliklerini çoğu, zihin-beden ikiliğini hatırlatan, dalga-parçacık ikiliği, görülmemiş bir dille anlaşılabilir. Bu fikre göre, elektron ya da foton gibi mikroskopik bir varlık bazen bir parçacık bazen de bir dalga gibi davranır; o seçilen deneyin türüne bağlıdır. Bir parçacık dalgadan bütünüyle farklı bir canlıdır: Oysa ki, ayrılabilir ve savrulabilir, şekilsiz bir kargaşalık olan bir dalga, yoğunlaşmış maddenin bir parçasıdır. Bir şey nasıl her ikisi de olabiliyor? 411 Kuantum dalgası bir olasılık dalgasıdır. O, enerji ve rotasyon gibi bir nitelik hakkında, onun sahip olabileceği hangi şansın, bir parçacık olduğunu bekleyebileceğimizi anlatır. Dalga, böylelikle doğasında var olan belirsizliği ve kuantum etkeninin önceden bilinemezliğini kapsamaktadır.
Kuantum kuramı şu kabuller üzerine kurulmuştur:
409 Davies, Tanrı ve Yeni Fizik, s. 203. 410 Davies, Tanrı ve Yeni Fizik, s. 205. 411 Davies, Tanrı ve Yeni Fizik, s. 213.
1- Işık fotonlardan412 ibarettir, 2- Enerji kadarlı olarak yayılır,
3- Elementer parçacıklar belli durgun kütle değerlerine sahiptir, 4- Uzay - zaman sonsuz bölünebilir,
5- Hareket süreklidir,
6- Ölçülebilirlik sınırlıdır (belirsizlik prensibi),
7- Bütün fiziksel etkileşimler parçacık alışverişi veya bir kuvvet alanının bir parçacık üzerine etkimesi ile olur.413
Kuantum Kuramı’nın kozmoloji üzerindeki en önemli etkilerini şu şekilde tesbit etmek mümkün görünmektedir:
a- Kuantizm: Kuant, herhangi bir fiziksel işlemde daha aza indirgenemeyecek olan işlem basamağı demektir. Zaten, kuantum fiziği, ‘kuantik’ değerlerle uğraşan bir bilimdir. Elektronların çekirdek etrafındaki yörüngeleri belirli ve kuantizedir; aynı şekilde, enerji de kuantizedir. Enerji alışverişlerinde ‘en küçük’ bir enerji birimi vardır, ondan daha küçük miktarda enerji transferi yapılamaz.
b- Görünen ile görünmeyen arasındaki farklılık: Kuantum kuramı, mikro dünyadaki işleyişin, görünen makro dünyadaki işleyişten farklı olduğunu ortaya koymuştur. Zira, atom ve atom-altı parçacıkların dünyasında egemen olan işleyişin indeterminist olduğu anlaşılmıştır. Oysa makro dünyada determinist bir yapı gözlemlenmektedir. Böylece, ilk bakışta yanıltıcı bir durum ortaya çıkmaktadır.
412 Foton kavramı literatüre 1904 yılında Einstein tarafından sokulmuştur. Foton, ışık enerjisi paketi ya da yumağı demektir. Daha geniş anlamda foton, elektromanyetik dalga paketi demektir. Bkz. Aygün, Erol - Zengin, Mehmet, Kuantum Fiziği, Bilim Yayınevi, Ankara, 1994, s. 23.
413 Kocabaş, Şakir, Fizik ve Gerçeklik: Bilim Felsefesine Kavramsal Bir Yaklaşım, Küre Yay., İstanbul, 2001, s. 82.
Ancak bu durum, sadece bir görüntüden ibarettir. Gerçekte evren, her tarafında aynı kanunların geçerli olduğu bir bütünselliktir. Ancak bu bütünsellik, indeterminizm ile determinizmin birleştirilmesi ile elde edilmiş değildir. Tam tersine, görünmez şekilde, bütünüyle indeterminizm hakimdir; ancak, makro dünyada bu indeterminizm o kadar belirsizdir ki orada kesin bir determinizm var gibi gözükmektedir ve pratikte determinizm ilkesi rahatlıkla uygulanabilmektedir. Bu konuda, Heisenberg şunu söylemektedir:
Atom maddesinin aynı zamanda dalgasal ve cisimsel bir yapıya sahip olduğunu gösteren çeşitli deneylerin aykırı niteliği, birtakım, istatistik yasalar dile getirmeye zorlamaktadır bizi. Atom fiziğinin bu istatistik öğesi, genellikle, büyük ölçüdeki süreçlerde hiçbir rol oynamamaktadır. Çünkü bu alanda istatistik yasaların olasılığı öylesine yüksektir ki, bu sürece pratik olarak belirli gözüyle bakılabilir.414
c- İndeterminizm İlkesi: Maddenin küçük yapı taşlarının hem bir partikül (zerre) ve hem de bir dalga özelliğinin bulunduğunu biliyoruz. Küçük nesnelerin dünyasındaki partiküllerin hem konumunu ve hem de hızını aynı zamanda tespit etmek imkansız idi. Bu, açık bir şekilde, klasik fiziğin ‘determinizm’ ilkesine aykırı bir durumun ortaya çıkması demektir.
Niels Bohr, ‘tümleyicilik kavramı’ denen bir kavram geliştirdi.415 Buna göre, atom sistemlerini açıklamaya yarayan çeşitli açık görünüşler bazı deneylere uygulanabildiği halde birbirini karşılıklı olarak kaldırabilmektedir. Mesela atomun bir model, çekirdek etrafında dönen elektronlardan oluşmuş minik bir güneş sistemi modeli olduğu halde, başka bir modelde de çekirdeğin etrafını duran dalgalarla çeviren elektron bulutu sistemi vardır. Bütün bunlar, doğru olarak kullanıldıkları sürece doğrudurlar. Ama bunlar aynı zamanda birbiriyle çelişme halindedir. Fakat öte yandan ikisi de aynı
414 Heisenberg, Çağdaş Fizikte Doğa, s. 47.
415 Heisenberg, Werner, Çağdaş Fizikte Doğa, (Çev. Vedat Günyol - Orhan Darı), Çan Yay., İstanbul, 1968, s. 45.
obje hakkındaki imajlardır; şu halde bunlar birbirlerini tamamlamaktadırlar. Biz, mikro dünyada, bunların ikisini birden böylece kabul etmeye mecburuz.
d- Belirsizlik: Bu, kuantumun yol açmış olduğu felsefi bir sonuçtur. Evrenin yapısından kaynaklanan belirsizlik, herşeyin bilim ile kesin olarak bilinebileceği şeklindeki pozitivist felsefî spekülasyonların önünü tıkamaktadır. Çünkü bizzat bilimin kendisi, evrenin, insana kendisini tam olarak açmadığını göstermektedir. Zohar kuantum belirsizliğini şöyle açıklar;
Benzer olarak, elektronların çoğu ve atom-altı varlıklar, ne tam anlamıyla parçacık, ne de dalgadırlar; onlar daha çok ‘dalga paketi’ diye adlandırılan, ikisinin muğlak karışımıdır. Bu nokta, dalga ve parçacık ikiliğinin ve kuantum gizeminin devreye girdiği yerdir. Dalga ya da parçacık değerlerini ölçerken ulaşmak istediğimiz asıl ölçü, ikiliğin ortak değerleri nedeniyle her zaman için gözden kaçacaktır. Dalga paketinin ölçümünden umacağımız en iyi sonuç, durumu ve hızıyla ilgili tam olarak belirlenemeyen bir değer olacaktır.416
Pekçok çağdaş fizikçi ve teolog, mikro alemdeki bu belirsizliğin makro alemde bir düzenliliğe dönüşmesinin temelinde, düzenleyici bir Tanrı’nın varlığını mümkün görmektedir.
Ancak biz burada, modern fiziğin bütününü inceleyip-yorumlamaktan çok, fizik-Tanrı ilişkisi bağlamında özellikle kanıtsal gücü daha fazla öne çıkan çağdaş fizik kuramlarını ele alacak ve Tanrı anlayışına etkilerini göstermeye çalışacağız. Şimdi, Tanrı anlayışı ile doğrudan ilgili olduğunu düşündüğümüz bu çağdaş fizik kuramlarını görelim.
416 Zohar, Danah, Kuantum Benlik, (Çev. Seda Kervanoğlu), Sarmal Yay., İstanbul, 1998, s. 24.