Fizik Doğası Nedir

Fizik Doğası

Fiziğin Doğasında hangi kavram ya da ne var? İçinde bulunduğumuz zamanda bu soruya cevap vermek oldukça zorÇünkü bina o temeller üzerinde yükselmiş durumdaİnsanlığın düşünce tarihine bakıldığında pozitif bilimler oldukça yeni olarak karşımıza çıkar ama buna rağmen oldukça hızlı gelişmişlerdir(yine düşünce tarihine göre)

En başta bütün bilimler;kendi dışımızda varlığı bizden bağımsız bir olgular dünyasından yola çıkmışlardırBu olgular dünyasının en temel özelliği nesnel ve anlaşılabilir olmasıdır20 yy başlarında fizikte oluşan devrimsel nitelikteki gelişmeler;kendi dışımızda bizden bağımsız ve nesnel bir olgusal dunyanın varlığı konusundaki görüşlerimizi değiştirmiştirBu noktada; nasıl ki olgulardan ve olaylardan bağımsız bir uzay ve zaman düşünülemezse, bizden bağımsız bir epistemolojik süreç de düşünülemez(evreni anlamak adina)Bu bilme sürecini bazıları şöyle tanımlar:

Kendimize,dışımızdaki nesnelerin içimizdeki hayalet cisimlerini ya da simgelerini yaparızÖyle ki, resmin mantıksal olarak zorunlu sonuçları,her zaman resmedilen nesnelerin fiziksel olarak zorunlu sonuçlarıdır

Hertz

Bilim,her türlü düzenden yoksun duyu verileri(algılar) ile mantıksal olarak düzenli düşünme arasındaki uygunluk sağlama çabasıdır

Einstein ‘The Fundamentals of Theoritical Physics’ Science 91-1940

Bilim,gözlem ve gözleme dayalı uslama(akıl yürütme) yoluyla önce dünyaya ilişki olguları,sonra bu olguları birbirine bağlayan yasaları bulma çabasıdır

Russel ‘Religion and Science’

Görüldüğü gibi Einstein in tanımından;düzenin olgu dünyasının değil ,insan aklının bir niteliği olduğu çıkıyorAslında düzenin olgu dunyasından mı yoksa insan aklından mı kaynaklandığı cok da önemli değil

Fiziğin iki temel kavramı uzay ve zaman dırUzay nesnelerin,zaman da nesnelerin değişiminin düzeni olarak düşünülebilirFizik içinde bulunduğumuz evreni anlamak için,o evrenden yapılan soyutlamalar bütünü olarak düşünülürse ,o evrenden ilk elden soyutlanan kavramlar uzunluk kütle ve zamandırKlasik fizikteki diğer tüm kavramlar(kuvvet,momentum,enerji gibi) bu üçünün üzerine kurulmuşturBu üç kavramın ölçülmesi herkezce kabul edilmiş, standart niceliklere göre yapılmaktadır

Fiziğin diğer önemli temeli neden-sonuç durTüm olaylar birbirine neden-sonuç ilişkisiyle bağlıdırBu;evrende oluşan olayların sebeblerinin yine evrende olması gerekliliğidir,başka yerlerde değilZaten pozitif bilimlerin ortaya çıkış sebebidir buBu noktada,ilkçağ felsefesinin mitolojik süreçten sonra ve -bu günkü anlamında- pozitif bilimlerin ortaçağdan sonra oluşması oldukça benzerdir

Fiziğin en temel süreci şüphesiz ki ölçmedirGözlem-ölçme-deney süreçleri düşünülürse,aralarındaki benzerliğin amaç benzerliği olduğu görülür Hepsi içinde bulunduğumuz evrene ait özelliklerin bize aktarılması içindir Gözlem,insanın düşünmesiyle beraber varolmaya başlamıştırÖlçme ve deney ise daha sonraları ortaya çıkmıştırDeney;evrenin belli bir kısmının benzerinin yaratılıp üzerinde çeşitli ölçme süreçlerinin gerçekleştirilmesidirDoğa, evrenin en yakınımızdaki parçası olarak düşünülürse;gözlem ile doğaya müdahale edilmiyormuş,fakat ölçme ve deneyle müdahale ediliyormuş gibi görünürOysa saf olarak gözlem bize doğayı anlamak yolunda cok şey kazandırmaz Daha aktif bir yaklaşım gerekir ki bu da deneydirÖlçmenin önemi ise fizik-matematik ilişkisinde ortaya çıkar(Daha sonra bu konuya değinilicek)

Fiziğin bir diğer temel özelliği evrendeki değişimleri değişmeyenlerle açıklamaktır Yani denilebilir ki; fizik ve genelde bilim evrendeki değişimleri değişmeyen şeyler aracılığıyla açıklamaya çalışmaktırKlasik fizikteki konum,hız,ivme kavramları düşünülürse;bu daha iyi görülürHız, konumun değişimidir ve eğer sabit değilse ivme kavramına ihtiyaç vardırİvme hızın değişimidir ve eğer o da sabit değilse onun değişimini gösteren sabit bir niceliğe ihtiyaç vardırAslında insan doğadaki değişimleri, günlük hayatta sanıldığı gibi algılamazİnsanın doğayı algılamakta kullandığı beş duyusundan gözü düşünelimDoğayı algılamak için en çok kullandığımız duyumuz süphesiz ki gözdürGörme olayı beyin ile gözlenen nesnenin bir etkileşimidir, bu, göz aracılığıyla olurGöz , hareketli cismin çok küçük zaman aralıklarıyla durumlarını algılarYani göze kadar olan sureçte bir süreklilik yoktur, sabit durumlar üzerinde sıçramalar vardırGözden sonraki süreçte (yani göz-beyin arası) süreklilik sağlanır

Sonuçta bazı şeylerin değişmemesiyle, evrendeki değişimleri açıklamak fiziğin metodunun temelinde vardırFizikteki korunum ve invaryantlık kavramları da bu noktada fiziğin temelinde yer almış oluyorKorunum, niceliğin zamana gore değişmemesidir; invaryantlık ise sisteme göre değişmemesidirSistemler, çözüm yapılan değişik matematiksel sistemler de olabilirYani çözüm hangi matematiksel sistemde yapılırsa yapılsın sonuç aynı fiziksel gerçekliğe tekabül etmelidir Bu, invaryantlığın en genel anlamdaki yorumudurÖzelde ise denilebilir ki invaryantlık bir niteligin bazı dönüşümlere göre değişmemesidirPeki invaryantlık ya da korunum gerçekte var mıdır?Şüphesiz ki bu iki büyük kavramın ortaya çıkışında beklentilerimiz sandğıimızdan daha büyük rol oynamaktadırKorunum ya da invaryantlık olmasaydı evreni anlamak bu günkünden daha zor olabilirdi

Aynı şekilde fiziksel yasaların basitliği ilkesinde de beklentilerimiz büyük rol oynamaktadırDoğa basit midir yoksa karmaşık mı?BilmiyoruzAma doğayı açıklamak için yaptığımız yasalar basit olmalı(Daha derinlemesine bir inceleme için: ‘Pozitif Bilimlerde Basitlik İlkesinin Belirlenmesi Yolunda Bir Deneme’ İU Ed Fakyayınları ,no:2866- 1981)Fizik ,onu yapan fizikçilerden bağımsız olarak düşünülemiyeceği için, fizikçilerin beklentileri de fiziğin içinde ve metodunda yer etmiştir(Aynı şeyler tüm pozitif bilimler için söylenebilir)

Fizik-matematik ilişkisi de fizik için oldukça temel bir ilişkidirMatematikten bağımsız bir fizik düşünülemezAncak, fiziğin formel bilimler gibi aksiyomatik olmayışı onu saf matematikten ayırırKlasik mantığın üç ilkesi fizikte de temeldir ama fizik tam olarak aksiyomatik değildirGerçi Kurt Godel in 1931 de yayınladığı o meşhur makalesinden sonra matematiğin de aksiyomatik yapısı tartışılır olmuştur ama ;20 gram su ile 30 gram suyu karıştırıp , karışımın kütlesini ölçtüğümüzde 60 gram buluyorsak, hatayı 20+30=50 önermesinde aramayızMatematik bir formalizm olmasının ötesinde yer etmiştir fizikteÇünkü evrenden soyutlanan birtakım şeylerin üzerinde matematiksel işlemler yaptığımızda, sonuçta bulunan şeylerin yine evrene ait olması sözkonusudurBu da matematiğin, fizikte sadece bir gösterim şekli olarak yer etmediğini gösterirAncak matematiksel olarak ortaya çıkan her sonuçla, fiziksel gerçeklikler arasında birebir tekabüliyet var mıdır?

Matematiksel bir önerme olgusal dunyaya ilişkin olduğu kadarıyla kesin değildir; kesin olduğu kadarı ile olgusal dünyaya ilişkin değildir

Einstein

Einstein in bu düşüncesi yukarıda sorulan soruya bir cevaptırAma bu cevap ile matematiğin fizikteki konumu net olarak belirmezBurada bir enformasyon azalışı sözkonusudur(Aynı durum kuantum fiziğinde vardır:mikroevrende yapılan bir deneye ait olasılık genliği olası tüm sonuçları kapsar ama gözlenen deney sonucu bunlardan sadece biridir)

Fizik ve felsefe de birbiriyle yakından ilişkilidirNewton dan Heisenberg e, Max Born dan David Bohm a kadar birçok fizikçi aynı zamanda iyi birer filozof idilerYazik ki filozoflar arasındaki iyi fizikçilerin sayısı bu kadar çok değildir(Bu yüzden bazı fizikçiler felsefeden uzak durmayı tercih ederler) 17 yy da Descartes in, şüpheciliğiyle “düşünüyorum öyle ise varım” ı temel alması ve bunun üzerine felsefesini kurması; mekanik evren anlayışını oluşturması ve Newton un öğrenciliği sırasında Descartes in görüşleriyle tanışıp daha sonra mekaniğin o üç temel yasasını ortaya atması; fizik-felsefe ilişkisinin başlamasıdır ve güzel bir örneğidirZaten fizik, felsefe, matematik ve bugünkü diğer doğa bilimlerinin birarada olması ancak, Rönesanstan sonra ayrılmaya başlamaları; aralarında sıkı bir ilişki olmasının doğal bir sebebidir Bu yüzden felsefe incelenmelidirÇünkü felsefe tarihi, insanlığın geçirdiği düşünce aşamalarıdır ve bu aıamaların belli bir yerinde pozitif bilimler doğmuştur; cünkü epistemoloji, bilme sürecini sorgular ve bu süreç tüm pozitif bilimler için kaçınılmazdır, oysa pozitif bilimler bu süreci sorgulamaz Çeşitli zamanlarda, bazı filozoflar ellerinden geldiğince pozitif bilimler ve özellikle fiziği kullanıp bunun uzerine felsefelerini kurmuşlardırFakat bu filozoflar kendi zamanlarındaki fiziği ne kadar iyi biliyorlardı?Örneğin, entropi kavramını ya da kuantum fiziğini gerçekten hazımsayabilmişler miydi yoksa bunlardan birer ikişer cümle okuyup felsefelerini bunlar üzerine mi temellendirmişlerdi? Bu durumda yapılanlar spekülasyon dan öteye geçemezYa da doğa bilimleri -Marx ın yaptığı gibi- doğrudan topluma veya insanlara uygulanabilir mi?(felsefe açısından fizik-felsefe ilişkisi ve sorunları bu durumdadır) Sonuçta fizik (ve genelde doğa bilimleri) temel alınarak bir felsefenin kurulması ancak bir fizikçinin yapabileceği iştir

Son olarak fizikteki temel kavram ve ilişkilerin 19 yy sonlarında başlayan ve hemen her alanda etkisini gösteren değişim sürecinden nasıl etkilendiklerini özetleyelim:

- 17 yy da doğa kendi dışımızda,bizim varlığımızdan bağımsız, nesnel olarak varolan bir şeydi20 yy başlarından sonra artık, gözleyenler olarak doğanın içindeki yerimizi aldık ve incelediğimiz, saf olarak doğa değil, doğa ile bizim birleşimimizden oluşan sistem oldu Ölçme sırasında doğaya yapılan müdahale göz önüne alınmaya başlandı(Bu müdahale makroevrende daha tespit edilebilirdir ancak, kuantum fiziğinin incelediği mikroevrende tespit edilemez niteliktedirBu noktada daha fazla ayrıntı denemenin konusu dışındadır)ele alınıyordu (Newton mekaniğinde her türlü değişimden bağımsız akan -ve olaylar olsa da olmasa da akmaya devam eden- bir zaman vardırUzay da buna benzer niteliktedirMadde var olsa da olmasa da uzay vardır)19 yy dan sonra görüldü ki maddenin olmadığı yerde, uzaydan; değişimin olmadığı yerde de zamandan bahsetmek anlamsızdırBöylece uzay ve zaman mutlak kimliklerinden kurtulup göreceli ve birbirlerine bağlı yerlerini aldılar

- Neden-sonuç zinciri varlığını korudu ve koruyacakdaÇünkü yukarıda belirtildiği gibi; olayların birbirine neden-sonuç zinciriyle bağlı olmadığı bir evrende, olayların sebebi baska yerlerde aranmaya başlanır ve bu da pozitif bilimlerin (doğa bilimlerinin) sonu demektirAncak evrene karşı olan deterministik bakış yerini olasılığa bıraktı

- 17 yy da; yapılan ölçme ve deneylerin doğaya bir müdahale olduğu düşünülmüyordu 20 yy da; insanın, bilme sürecindeki yeri daha iyi anlaşılınca bu müdahale farkedildi ve ölçme,deney gibi kavramlar daha iyi anlaşıldıÖzellikle kuantum fiziğinde deneyin ve ölçmenin niteliği klasik fiziğinkinden oldukça farklıdırÖlçme -ister makroevrende ister mikro evrende- ölçülen sisteme yapılan bir müdahaledirBu müdahale makroevrende tespit edilip hemen hemen giderilebilir nitelikte olduğu halde mikroevrende bu nitelikte değildirÇok temel ve utopik bir örnek olarak şu verilebilir :

Görme sürecinin başlayabilmesi için gözümüze bir foton gelmesi gerektiği düşünülürse bir elektronu görebilmek (!) için onun üzerine bir fotonun çarpıp gözümüze gelmesi gerekirBu ise elektronun durumunu daha farklı gormemiz demektir Yani bu müdahale kaçınılmazdırDolayısıyla ölçme-gözlem-deney üçlüsünün niteliği tamamen değişmiş oluyor ancak önemlerini koruyorlar

- Basitlik ilkesi onemini korumaya çalışıyor ancak özellikle kuantum fiziğiyle ve daha sonraki gelişmelerle (string theory,yuksek boyutlarda -10,11- çözümler vb) bu ilke terkedilmiş gibi görünüyor Ya mikroevren oldukça karmaşık ya da mikroevreni klasik fizikten kalan bazı kavramlarla (alan, tanecik, lokalizasyon gibi)açıklamaya çalıştığımızdan teoriler ve soyutlamalar karmaşıklaşıyor

- Fizik-matematik ilişkisi 17 yy da,matematiğin fizikte sadece bir gösterim şekli olmasından ibarettiOysa 20 yy ve sonrasında özellikle teorik fiziğin gelişmesiyle; matematik, fizikte bir formalizm olmaktan öteye geçti

- Ve fizik-felsefe ilişkisiKuantum fiziğini doğuran 20 yy başı ve 19 yy sonundaki gelişmeler beraberinde çok derin felsefi tartışmalarıda getirdiBununla çok güzel yerlere varıldı ama çok da spekülasyon yapıldıFelsefe, fizik için kaçınılmazlığını korudu ve koruyacak daAynı şekilde fiziğin de felsefe için kaçınılmaz olduğu görüldü(Tabii ki ontoloji ya da benzer dallar için)