Kuantum Teorisinin Felsefesi

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 biliniyorduÖrneğin 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 JDavisson ve LGermer 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 VVBragg 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