Modern Fizik Işığında Kâinat-2 (Belirsizlikler Ve Determinizm)


Heisenberg, bir kuantum sisteminin gözlemlediğimiz zaman içinde bulunduğu “tarife dilemeyen” veya “bilinmeyen” durumunu ifade etmek için, kendi adıyla anılan meşhur “Belirsizlik İlkesi”ni ortaya koymuştu. Bu prensip temel olarak, bazı fiziki büyüklük çiftlerinin(mesela momentum-konum) aynı anda hiç hatasız ölçülemeyeceğini, çünkü bir parçacığın aynı anda tam olarak belirlenmiş fiziki büyüklüklere sahip olmadığını anlatmaktadır. Böyle bir sonucu doğuran faktör, fiziki büyüklüklere karşılık gelen matrislerin PxQ?QxP gibi*, yani 3×7’nin 7×3’e eşit olmaması şeklinde anlaşılabilecek bir yapıda olmasıdır.

Aynı durum Schrodinger’in dalga mekaniğinde de karşımıza çıkmaktadır. Bu teori, atom etrafındaki elektronların enerji seviyelerini hesaplamamıza imkan tanısa da elektronların dolandığı belirli bir yörüngeden söz etmeyi imkansız kılmaktadır. Çünkü elektron dalgasının elektronun konumu hakkında bize söylediği tek şey çekirdekten hangi uzaklıkta ne kadar ihtimalle bulunduğudur dolayısıyla bu ihtimalleri birlikte düşündüğümüzde, elektronun herhangi bir anda sadece bir yerde değil, uzayın her noktasında, fakat çekirdekten uzaklaştıkça hızla düşen bir ihtimalle bulunmasıdır. Şimdi elektron gerçekte bir yerde bulunuyor da biz yerini tam bilmediğiniz için mi ihtimallerden söz ediyoruz, yoksa gerçekten de elektron bir anda her yerde mi bulunuyor?

Bu soruya Heisenberg’den Bohr’a, Einstein’dan Schrodinger’e kadar bütün önemli bilim adamları çok farklı yaklaşımlarda bulunmuşlardır. Fakat genelde söylenenler iki grup içinde mütalaa edilebilir:

1-l-Heisenberg, Bohr ve günümüzdeki fizikçilerin çoğunluğu tarafından kabul edilen ‘Copenhag Yorumu’.

2- Einstein, Bohm, De Broglie gibi bazı fizikçilerin savunduğu ‘Gizli Değişkenler Yaklaşımı’.

Copenhag Yorumu’na göre ölçüm yapmadığınız zamanlarda elektronun veya herhangi bir kuantum parçacığının durumu hakkında bir şey söyleyemeyiz, çünkü parçacık birbirine tamamen zıt iki ya da daha çok durumdan meydana gelmiş bir alternatifler yumağı halinde bulunabilir. Ancak biz ölçüm yaptığımızda, ihtimaline bağlı olarak bu alternatiflerden birini potansiyel varlıktan gerçek var- lığa dönüştürürüz, diğer alternatifler ise aniden yok olurlar.

Bu noktada meşhur çift yarık deneyini hatırlamak faydalı olacaktır. Deneyde bir elektron demeti, üzerinde iki özdeş yarık bulunan bir plakadan geçerek karşıdaki ekrana düşmektedir. Ekran özel bir maddeyle kaplandığı için, çarpan elektronlar ışık çıkmasına sebep olmakta ve elektronların nereye çarptığı tespit edilebilmektedir. Şimdi, eğer yarıklar arası mesafe elektronun DeBroglie dalga boyundan oldukça büyükse, her şey beklendiği gibi olmakta, yani her yarığın tam arkasında bir elektron birikmesi gözlenmektedir. Fakat, yarıklar arası uzaklık elektronların dalga boyu mertebesinde olacak şekilde ayarlandığında. Ekranda yalnızca dalgalara has bir aydınlanma deseni oluşmaktadır. Yani dalgaların birbirini güçlendirdiği yer ettiği yerler karanlık olmaktadır. Tabi? ki bu durum da söz edilen dalgalar, elektronların ihtimali dalgalarıdır.

Çift yarık vasıtasıyla iki dalga kaynağı oluşturularak gözlenen bu hadiseye “girişim”denmektedir. Pekâlâ. elektron demetinde girişimi neler yapmaktadır? Çoğu kişinin bu soruya cevabı bir yarıktan geçen bir kısım elektronlarla diğer yarıktan geçen başka elektronlar olacaktır. Ancak bunu, çift yarığa bir tek elektron göndererek sınayabiliriz. T-Tahminlerimize göre elektron ya bir delikten, ya da diğerinden geçecektir. Çok sayıda elektronu tek tek gönderdiğimizde, her biri deliklerin birinden ya da ötekisinden geçeceğinden ekranda beklediğimiz aydınlanma dağılımı, deliklerin birini kapatıp elde ettiğimiz dağılımla diğerini kapatıp elde ettiğimiz dağılımın toplamı şeklinde olacaktır.

Fakat çok şaşırtıcı bir şekilde, gözlenen sonuç, aynen ilk hastaki girişim desenidir. Yani elektronlar teker teker gönderildiğinde bile, girişim deseni oluşturacak şekilde hareket etmektedir. Sanki bir kılavuz, onların karanlık yerlere gitmesini engelleyip aydınlık yerlere doğru yönlendirmektedir.

İşte bu noktada az önce bahsi geçen iki bakış açısına göre olay şöyle yorumlanabilir: Copenhag Yorumu’na göre elektronun yayınlanması ile ekrana çarpması arasında neler olup bittiğini söyleyemeyiz. Ancak, elektron dalgası yani ihtimali her iki yarıktan da geçmiştir ve bazı yerlerde birbirini güçlendirmiş, ihtimal artmış, elektronlar oralara daha çok çarpmış, bazı yerlerde ise birbirini zayıflatmış, ihtimal azalmış, elektronlar da oralara daha az çarpmıştır. Zaten elektronun gerçekte hangi yarıktan geçtiğini öğrenmeye kalkarsak, yapacağımız ölçüm neticesi elektron gerçekten de yarıkların birinden geçecek ve girişim deseni oluşmayacaktır. Yani ölçüm yapmadığımız zaman elektron “sanki” her iki yarıktan da geçiyor, ama ölçüm yaptığımız anda bu durumu bozuyoruz ve alternatiflerden birini seçmiş oluyoruz, böylece elektron yarıkların birinden geçtiği için girişim yapamıyor. Dolayısıyla elektron her iki yarıktan da geçiyor olabilir, fakat bunu hiçbir zaman göremeyiz.

Bu çift yarık deneyini kuantum fiziğinin temel sırrı (paradoksu) olarak anlatan R. Feynman, kendisi şimdiye kadar, gelmiş geçmiş, deneylerle en iyi uyuşan ilmi teori durumundaki, kuantum elektrodinamiğinin kurucularından olmasına rağmen, bu konudaki görüşünü şöyle özetliyor: ‘Rahatlıkla söyleyebilirim ki, kuantum mekaniğini anlayan hiç kimse yoktur.” Niels Bohr gibi kuantum mekaniğinin kurucularından kabul edilen bir fizikçiye “Kim kuantum Fiziğinden dolayı şok olmadıysa, onu anlamamış demekti:” dedirten paradokslarından dolayı, Einstein ve paralel düşünen bazı fizikçiler, kuantum fiziğini bir türlü kabullenememiş,hep bu teoride eksik bir şeyler olduğunu iddia etmişlerdir.

Günümüzde de devam eden bu reaksiyoner

akıma göre, elektronların yörüngeleri veya başka bir takım fiziki büyüklükler tam olarak belirlenebilmelidir. Bunun için de, bizim şimdiye kadar hesaba katmadığımız veya bilmediğimiz bazı gizli değişkenler rol oynamalıdır. David Bohm, gizli değişkenleri kullanarak bir teori geliştirmiş ve tam olmasa da bu konuda gelişmeler olabileceğini göstermiştir. Bohm’un gizli değişkeni, bütün kâinata yayılmış bir kılavuz dalga olup, elektronlara çift yarığın açık olması durumunda ihtimali yüksek olan yerlere doğru yönelmeleri için kuvvet uygulamaktadır. Fakat bu teorinin belki de en büyük problemi lokal olmaması, yani kainatın herhangi bir yerindeki bir tesirin, anında (ışık hızından da hızlı bir şekilde) buradaki fiziki olayların sonucunu değiştirebilmesidir.

1930’lardakuantum mekaniği tam olarak formüle edildi. O zamandan beri yapılan deneylerin hiçbiri kuantum mekaniği ile çelişmedi. Atom ve molekül fiziği, katı hal fiziği, çekirdek fiziği ve parçacık fiziği kuantum mekaniği temelleri üzerinde gelişerek lazer, atom bombası, bilgisayar, televizyon gibi teknoloji ürünlerini doğurdu. Buna rağmen birçok bilim adamı, bugün gelinen noktadan tatmin olmuş değil. Çünkü kuantum mekaniği klasik fizikteki determinizm lokalizasyonu ve objektiviteyi yerle bir etti. Pek çok bilim adamı, temelinde bunca çelişki ve anlaşılmazlık içeren bir teorinin ileride mutlaka değişeceğini, hadiselere yepyeni bir bakış açısı getirileceğini düşünüyor ve ümit ediyor. Kuantum fiziği, telepatik etkileşmeler, aynı anda pek çok alternatifle çalışma ve sebep-sonuç zincirinin mutlak olmaması, bir şeyin yalnızca vuku bulma ihtimalinin mevcudiyetinin olayları etkilemesi gibi yönleriyle hem klasik fiziğin çok ötesinde renkli ve sihirli bir dünyanın kapılarını araladı, hem de önümüzdeki yüzyılda gerçekleşebilecek aynı anda milyonlarca bilgisayarın hesaplamasını tek başına yapabilecek kuantum bilgisayarları, yüksek sıcaklık süper iletkenleri ve hayal bile edemediğimiz nice büyük buluşların müjdesini verdi. Beynin çalışması, şuur ve irade gibi temel problemlerin de kuantum fiziğiyle irtibatının kurulması, bu alana yönelecek araştırmacıları gayrete sevk etmektedir.

Aslında kuantum teorisinin getirdiği anlaşılmazlık ve indeterminizmin (belirsizlik)kaynağını başka bir yerde aramak da mümkündür. Hatta hem Heisenberg’in matris mekaniği, hem de Schrodinger’in dalga mekaniği. ihtiva ettikleri çok boyutlu ve soyut kabul edilen matematiki elemanlarla bu bakış açısını haklı kılacak ipuçları sunmaktadır. Dikkat edilirse, fiziki büyüklükleri temsil etmek için kullanılan bu soyut nesneler (mesela 3xn boyutlu ihtimal dalgaları, veya sonsuz boyutlu matrisler) zaman içinde tamamen deterministik bir şekilde gelişip değişmesine rağmen, karşılık geldikleri fiziki büyüklükler (mesela bir parçacığın konumu veya hızı) ihtimallere bağlı olarak ve anlaşılmaz şekilde değişmektedir.

Bir elektronun tek bir parçacık olarak yayınlanmasından sonra bir dalga gibi yayılıp genişlemesi ve iki yarıktan da geçtikten sonra tekrar bir noktada ekrana çarpması, bütün bu olayların üç boyutlu uzayda cereyan ettiğini düşünmek mantıki bir tutarlılık içinde kavranamamaktadır. Bunun da temel sebebi, nesnelerin farklı zamanlarda hem parçacık, hem de dalga özelliği gösterebilmesidir. Bir nesnenin farklı şekillerde görünmesi ancak iz düşüm(gölge) alma olayıyla açıklanabilir. Mesela çubuk şeklinde ince uzun bir cismin gölgesi, ışığın gelme yönü ve ekranın durumuna göre bir çizgi ya da bir nokta şeklinde olabilir. Aynı olay, üç boyutlu bir nesne olan çubuğun iki boyutlu canlılar tarafından hem bir nokta (aslında daire) hem de bir çizgi (aslında uzun ince bir dikdörtgen) şeklinde görülebilmesi (algılanabilmesi) ile eşdeğerdir. Genel olarak ifade edersek, farklı cisimlerin gölgesi birbirinin aynı olabilir ve aynı cismin farklı gölgeleri olabilir. Dolayısıyla çok boyutlu uzayda gayet normal, mantıklı ve kurallı (deterministik) olan bir takım olaylar, bunların iz düşümünün alındığı üç boyutlu uzayımızda anlaşılmaz ve kuralsız görünebilir. Yani bu düşünce tarzıyla, kuantum fiziğindeki indeterminizmin kaynağını anlamak da mümkündür. Şöyle ki, eğer bizim dünyamızda başlangıç durumu olarak kabul ettiğimiz ‘a olayının, n-boyutlu uzayda A, B, C,… gibi birden çok karşılığı varsa (ki aynı gölge, çok farklı cisimlerden de elde edilebilir), bütün bu A, B, C olayları zaman içinde farklı gelişeceğinden, gerçekte (veya o anki durumda) ‘a’ olayına hangisinin karşılık geldiğine göre, sonuçta farklı durumlara ulaşılabilecek, bunların dünyamızdaki iz düşümü de,genel olarak farklı olacaktır. Ölçüm alma olayını, bizimkinden çok daha genel ve kapsamlı bir dünyada gerçekleşen hadiselerin, bizim dünyamıza iz düşümünün alınması olarak değerlendirdiğimizde, kuantum fiziğinde ortaya çıkan anlaşılmazlıklar ve belirsizlikler akla yakın bir hüviyet kazanmaktadır. Böylelikle kuantum teorisinin bize sunduğu mesaj, gözlemleyebildiğimiz dünyanın, çok daha zengin ve buudlu bir âlemin bir yansıması olarak kabul edilebileceği yönündedir.

*Antisimetrik olması

Salih ADEM

www.sizinti.com.tr

Reklamlar

Modern Fizik Işığında Kâinat-2 (Belirsizlikler Ve Determinizm)” üzerine 3 yorum

  1. Deterministliğin savunuculuğunu yapar gibi olacağım ama teknolojimizin yetersizliği, gerekli miktarda ölçüm yapamamamız maddelerin belirli bir düzende hareket etmediğini mi gösterir?Yarı iletken gibi kullanım alanları olmasına rahmen bunun sadece geçici çözüm yolu olduğunu düşünüyorum. Eğer Allah isteseydi evrende parçacıklar rastgele sihirli bir şekilde hareket ederdi ama 4 temel kuvvet var, madde var, atom var, atomaltı parçacıklar var. Kısacası herşey bu düzeni ve kuralları bulmak üzere yaratılmış gibi.Bu yüzden bilimi sadece kuantumun olasılıklarıyla sınırlamamak gerekir.

  2. İşte kainattaki o 4 temel kuvvetin sürekliliğini garanti eden de ancak Allah’ın kudretidir. Bir kanun, o kanunu koyan olmaksızın olmaz. ve Allah çekim kanunu vs. gibi kanunları istediği zaman iptal edebilir.Mucizeler bunun şahididir.

  3. Parçacıkların belirsizliği, saçmasapan bir kainat ortaya koymuyor. Belirlenemeyen hareket olasılıklarına rağmen, anlamlanabilen bir kainat var. Temel kuvvet dediğimiz şeyde bu her türlü olasılığa açık olan parçacıkların sanki emir almışlarcasına, ortaklaşa hareket etmelerinden kaynaklanıyor.
    Muhteşem ve başdöndürücü bir düzen ve mükemmeliyet, başlangıç noktasındaki ilk tetikleyici hareketin sonrasında ki kaçınılmaz bir durum olarak gözükmüyor böylece… Çünkü, her an, be an bu muhteşem düzen bozulabilir, dağılabilir, saçmalayabilir şekilde indeterminist ve akılsız hem şuursuz olarak karşımıza geliyor kuantum dünyasında!.. Yani saçmasapan davranışa açık bir maddi alem var karşımızda fakat saçmalamıyor…
    Sebep sonuç, algıladığımız kainata mecbur değil yani!.. Tabii bir hadise değil makro dünya!.
    Öyle ise, başıboş değil hiç bir zerre… Hiç biri herhangi bir tesadüfi oluşum parçası değil, tesadüfi hareket ediyor değil… Emirleri uyguluyor, her an!..

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s