Bu yazı Bugün: 4 Toplam: 6513 kez okunmuştur. Einstein ve Kuantum Kuramı

Hazırlayan : Ramazan KARAKALE

Einstein ve Kuantum Kuramı

 

 Albert Einstein devrimi, gerçek bir devrimdir. Einstein, insan aklındaki bir sıçramadır. Çünkü önce gözlem, sonra hipotez, sonra deney ve en sonra kuram diyen şu çok eski bilim anlayışına son ve büyük darbedir. O, önce düşündü. Ortaya attığı şeyler, herhangi bir denel desteğe sahip değildi ve üstelik kolayca da deneyden geçebilecek gibi görünmüyordu. Ama düşünce daha doğrusu matematik diliyle temellenen bu düşünce sıçraması, deneysel bakışta da bir sıçramayı getirdi. Bakın ne diyor : " Bir kuramın yaratılışı için yalnızca kaydedilmiş olgular topluluğu hiçbir zaman yeterli değildir. Her zaman maddenin kalbine hücum eden insan zihninin özgür bir buluşu eklenmiş olmalıdır "

Einstein, kuantum kuramının öncülerinden olduğu halde sonradan bu kuramın aldığı yeni biçimlere karşı çıktı. Aşağıda  Einstein'in kuantum kuramıyla ilgili çalışmalarını ve kurama yönelttiği eleştirileri size sunacağım. Kuantum kuramına yönelttiği iki büyük itirazı Kutudaki Saat ve EPR deneylerini tanıtacağım. Ancak baştan şunu belirtmek istiyorum. Einstein,kuantum kuramına kendisine yaraşır düşünsel deneylerle karşı çıkmış olsa da zaman Einstein'i değil kuantum kuramını doğrulamıştır.

 Anımsanırsa,1905 yılındaki makalelerinden birisi fotoelektrik olayın açıklamasıydı. Einstein,fotoelektrik olayı,ışığın tanecikli yapıda ya da fotonlar halinde alınıp verildiğini varsayarak açıklamıştı. 1924'te Louis de Broglie’nin parçacık-dalga ikiliği fikrini destekledi,foton kavramını ortaya attı, kuantum kuramı ile katıların özgül ısılarını hesapladı, Bose ile birlikte özdeş parçacıklar istatistiğini geliştirdi(Bose-Einstein İstatistiği), kuantum geçişlerine dayanan ve lazerlerin temel ilkelerini ortaya koyan bir makale yazdı ve hatta Max Born’a göre kuantum kuramının olasılıklar cinsinden yorumunu bile ilk öneren kişi oldu. 1920'li yıllardan sonra  yeni kuantum kuramını benimseyen bilim insanları nesli ortaya çıktı. Elektronunun çekirdek çevresindeki hareketi tanımlandı; kimyasal bağlar kuramı bulundu; katı hal fiziği( metaller, elektriksel iletkenlik, manyetizma kuramları) geliştirildi. Bu süreç atom çekirdeğiyle ilgili bilimsel çalışmaları başlattı.

Buna karşın 1928'den itibaren kuramın aldığı son biçimi eleştirmeye başladı. Eleştirisi ilkönce kuramda bir iç tutarsızlık bulmaya yönelikti; bu yöndeki eleştirilerini özellikle Niels Bohr(1885-1962) doyurucu şekilde yanıtladı. Bundan sonra kuantum kuramının deneysel yönden başarısızlığı bulunmasa  veya bir iç tutarsızlığı olmasa da eksik bir kuram olduğunu ve “nesnel gerçeklik” felsefi görüşüne uyan başka bir kuram içinde yer alacağını iddia etti. Böyle yeni bir kuram bulma çabaları sonuç vermese de eleştirileri, özellikle de ünlü Einstein, Podolsky ve Rosen (EPR Deneyi) makalesi, kuantum kuramının şaşırtıcı yanlarını tartışmak bakımından çok yararlı oldu. Bu deneyde(aslında makale özgün bir deney içermez,deney versiyonunu David Bohm,1951'de öne sürmüştür) başlangıçta birbirine bağlı ama sonra birbirine zıt yönlerde hareket eden iki parçacığın birinin spinini (ya da momentumunu) ölçerek öteki hakkında bilgi edineceğimiz temel düşüncesine dayanır.

   1924 yılında Louis de Broglie, enerjisi ve momentumu belli olan elektron gibi parçacıklara bir frekans ve dalga boyuna sahip dalgalar bağladı. Davisson ve Germer’in deneyleri bu dalgaların girişim yapacak kadar gerçek olduğunu gösterdi. Bu dalgalar, kuantum kuramının Kopenhag yorumunda da yer aldığı halde, de Broglie farklı, “pilot dalga” dediği bir yorum ileri sürdü. Bunun ilk şekli Wolfgang Pauli ve başkaları tarafından şiddetle eleştirildi; ama David Bohm 1950'lerde pilot dalga kavramını içeren, ama aynı zamanda yerel olmayan etkileşmeler içeren bir kuram geliştirebildi. Bu kuram şu anda fizikçilerin büyük çoğunluğunca kabul görmüş değil. 

Einstein, Kuantum Kuramında Neyi Kabullenemedi?

     1927 yılında Bohr, Heisenberg ve Pauli ile yaptığı bir dizi tartışmanın da ışığında kuantum kuramının bir derlemesini yaptı ve Brüksel’ deki Beşinci Solvay Konferansı’na sundu. Konferansta Einstein de vardı ve Bohr, kuantum mekaniğinin Kopenhag Yorumu denen bu sunuyla Einstein' ı de ikna etmeyi ummuştu. Fakat Einstein ikna olmadı. Kuantum kuramının Kopenhag Yorumu, gerçekliğin istatistiksel yapısını göstererek determinizmi yıkmıştı; maddi gerçekliğin gözlemlemenin nasıl yapıldığına bağlı olduğunu göstererek de nesnel gerçeklik denen kavramı çökertmişti. Bohr, "Fizigin görevinin doğanın nasıl olduğunu bulmak olduğunu düşünmek yanlıştır. Fizik, bizim doğa hakkında ne söylediğimizle ilgilenir." diyordu. Doğa hakkında bir soru sorduğumuz zaman yanıtı belirlemek için kullanacağımız deney cihazını da belirlemeliyiz. Gözleyen, gözleneni etkiler. Peki bir termometreyi suya daldırıp suyun sıcaklığı şu derece derken yanlış mı söylüyoruz? Hayır da aslında termometre ile su arasındaki sıcaklık farkını ve bizim göz hatamızı ihmal ediyoruz. Bunu bilmek önemli. Büyükler dünyasında yaptığımız bu. Ama kuantum parçacıkları veya dalgaları dünyasında bunu yapamayız. Çünkü gözleme işi, elektronun durumunu değiştirir. Çünkü o gözleme durumuna göre dalga,yine gözleme durumuna göre parçacık yönünü ortaya koyar. Einstein, gözlemcinin nesnel gerçeğe olan bu etkisinin bir yol bulunup önlenebileceği görüşündeydi. İnsanlar bile, eğer gözlendiklerini bilirse davranışlarını ona göre ayarlar. Yani gözetlenen bir insanın davranışları, gözetlenmediği zamandaki davranışlarından farklıdır.

Kuantum kuramının iki büyük öncüsü olan Werner Heisenberg ile Erwin Schrödinger'i Nobel Ödülüne aday gösterirken,bu kurama ilişkin son sözü, bunun " daha tam ve kesin bir kuramın kısıtlı bir görünümü olması" gerektiği olmuştu.

Einstein, gençlik yıllarında Avusturyalı fizikçi ve filozof’ Mach’ın etkisinde kalmıştı. Fiziğini metafizikten arındırılması gerektiğine ,doğanın anlaşılabilir olduğuna, rastlantısal olguların daha derin ve kapsayıcı kuramlar çerçevesinde determinist (belirlenimci) yorumlarla açıklanabileceğine inanıyordu. 1925'e dek kuantum mekaniğinin en yaratıcı sonuçlarını ortaya çıkaran kendisi olduğu halde,özellikle W.Heisenberg’in belirsizlik ilkesini öne sürmesinden sonra bu alandaki gelişmeleri karşıt bir tutum içine girdi. Schrödinger’in dalga denkleminin neyi temsil ettiği üzerine Bohr, Heisenberg, Born gibi bilginlerle yaptığı tartışmalar bir uzlaşmayla sonuçlanmadı ve Einstein, çalışmalarını, yeni akımın dışında, yalnız olarak yürüttü. Bu tartışmalardan birinde şöyle yazmıştı:

“Bilimden beklediklerimiz açısından birbirimize karşıt kutuplarda toplandık. Siz (Bohr), zar atan bir tanrıya, bense gerçek nesneler olarak var olan şeyler dünyasındaki yetkin yasalara inanıyorum.”

Tartışmalar Başlıyor!

   O günlerin havasını ve özellikle Bohr ile Einstein arasındaki ünlü tartışmaları Heisenberg şöyle anlatır:
   "İlk anlaşmazlık, 1927 yılı sonbaharında yapılan iki kongrede su yüzüne çıktı. Kongrelerden biri,Bohr'un yeni yorum hakkında bir konferans verdiği Como'daki fizikçiler semineriydi. Diğeri ise Solvay Vakfı'nın kuantum kuramında karşılaşılan sorunların ayrıntılı olarak tartışıldığı ve küçük bir grup fizikçinin çağrılı olduğu Brüksel Solvay kongresiydi. Hepimiz aynı otelde kalıyorduk ve en sert tartışmalar konferans salonunda değil, otelde yenen yemekler arasında yapılıyordu. Bohr ve Einstein kuantum kuramının yeni yorumunda yükü en çok çeken kişilerdi. Einstein,yeni kuantum kuramının durağan karakterini kabullenmeye hazır değildi. O elbette ilgili sistemin bütün belirleyici yanlarıyla tam olarak bilinmediği olasılık hesapları yapmak istemiyordu. Böyle görüşler, eski durağan mekaniğe ve ısı kuramına dayanıyordu.
  Ama Einstein olayların kapsamlı bir tanımının yapılması için gerekli belirleyici yanlarını bilmenin tamamıyla olanaksız olduğu görüşünü kabul etmiyordu. "Sevgili tanrı zar atmaz" cümlesi bu tartışmalarda ondan en çok duyulan cümleydi ve bir değişimi yansıtıyordu. Ayrıca Einstein belirsizlik ilkesiyle uyuşamıyordu. Ve içinde bu bağıntıların artık geçerli olmadığı deneylerin ne olabileceğini düşünüyordu.
   Tartışmalar genellikle sabahın erken saatlerinde,kahvaltıda başlıyordu. Einstein bize,kendi ilkesine göre belirsizlik bağıntısını çürüten yeni düşünceleri açıklıyordu. Biz bunları hemen analiz etmeye başlıyorduk ve genellikle Bohr ve Einstein'e eşlik ederek konferans salonuna giderken,yolda sorunun ve iddianın açıklanmasına girişiliyordu. Daha sonra bütün gün boyunca bu konuda pek çok konuşma yapıldı ve Niels Bohr,Einsteinle yediği bir öğle yemeğinde,kendisi tarafından önerilen deneyin belirsizlik ilkesini zedelemediğini ispatladı. Einstein,biraz tedirgindi;ama ertesi sabah kahvaltıda öncekinden daha komplike olan ve belirsizlik ilkesinin geçersiz kılacağını düşündüğü yeni bir düşünce deneyine hazırdı. Böyle bir girişim elbette ilk akşamdakinden daha iyi değildi ve bu oyun birkaç gün sürdükten sonra Einstein'in dostu Paul Ehrenfest'in isyanı geldi...

Einstein ‘in Kutudaki Saat Deneyi

Enstein, pes etmedi. 1930 yılındaki Altıncı Solvay Konferansı’na hazırlıklı geldi. Kendine yaraşan bir düşünce deneyi ortaya attı: Kutudaki Saat deneyini. Einstein, ışık geçirmeyen bir kutu içinde bir saat bulunduğunu varsaydı. Bu kutunun kapağı çok hızlı açılır kapanır cinstendi. Kutu içinde foton gazı hapisti. Kapak açılıp kapatıldığında bir foton dışa kaçıyordu. Buna göre kapağın açılışının öncesinde ve sonrasında kutu tartılarak fotonun kütlesi ve bu nedenle de enerjisi ölçülebilirdi. Sonuç olarak, fotonun enerjisini ve zamanını istenen kesinlikte ölçmek olanaklıydı. Bu ilişki, belirsizlik ilkesini ihlal ediyordu.

   Bohr, bu problemi düşünerek uykusuz bir gece geçirdi. Einstein ' in düşünme tarzı doğru ise kuantum mekaniği yanlış çıkmalıydı. Bohr, sabah olmadan Einstein' in mantığındaki çelişkiyi buldu. Foton, kutuyu terk ederken kutuya bilinmeyen bir momentum verirdi; ayrıca kutunun onu tartmakta kullanılan kütlesel çekim alanı içinde hareket etmesine yol açardı. Foton kaçtığı zaman oluşan itme nedeniyle saatin konumu belirsizleştiği için onun ölçüldüğü zaman da belirsizleşirdi.

 Bohr, Einstein ' in düşünce deneyinin aslında belirsizlik ilkesini ihlal etmediğini, tersine onu doğruladığını gösterdi.

EPR Deneyi

 Bilim adamı deneyim ve deneylerin dünyası ile işine başlar. Fiziksel sezgiden başka bir şey olmayan bir temelde, deneyimden bir mutlak önermenin soyutlamasına geçer-tıpkı Einstein’ın eşdeğerlilik ilkesinin, kütlesel çekimin geometri olduğu anlamına geldiğini kavraması gibi. Einstein bu kavramsal sıçramayı, herhangi bir deneyin onu kontrol edebileceği yerin çok ötesinde ve herhangi bir destekleyici kanıta sahip olmadan önce yapmıştı. Böyle bir kanıt nasıl olabilirdi? Hiçbir fizikçi kütlesel çekimin geometriyle ilişkisini hiç düşünmemişti bile. Bir sonraki adım, önermeyi, deneysel olarak kontrol edilebilen özel kuramsal sonuçlar çıkarmak üzere kullanmaktı. Genel görecelik kuramı açısından bu sonuçlar, Merkür’ün yörüngesindeki kayma gibi kestirimlerdir. Herhangi bir deney, kuramsal sonuçların yanlış olduğunu gösterirse, bu aynı zamanda, bu sonuçların dayandığı önermenin de yıkılışını getirir. Mutlak önermenin, sonucun yanlışlığının bulunmasından zarar görebilmesi, pozitivist yöntemin bir parçasıdır.

   Fakat, Einstein’in yönteminde merkezi durumda olan kuvvetli bir anti pozitivist unsur, ilk yere mutlak önermeyi koyan deneyimden sezgisel bir sıçramadır. Teorisyen, mutlak önermeyi rasyonal olarak deneyimden çıkaramaz; çünkü o deneyimi aşar. yalnızca sezgi, ilham olarak gelen bir tahmin önermeyi icat edebilir. Bu Einstein’ın “Bir teorinin yaratılışı için, yalnızca kaydedilmiş fenomenler topluluğu hiçbir zaman yeterli değildir-her zaman maddenin kalbine hücum eden, insan zihninin özgür bir buluşu eklenmiş olmalıdır” derken kastettiği şeydir. Fizikte çok miktarda yaratıcı çalışma, sezgiyi ilk adım olarak alan bu yöntemle ilerler, bu bilimsel yaratıcılığın rasyonal olmayan ama doğrulanabilir bir yönüdür.

   Birinci Dünya Savaşı'nı izleyen yıllarda, Einstein’ın ünü arttı ve dünya çapında ünlü oldu. Düşünebildiğim kadarıyla, böyle dikkat çeken başka bir tek kişi vardı, o da ahlaki bir önder olarak ilgi toplayan, ünlü bir kişi oluşunu Hindistan’ın sömürgecilikten kurtulmasına önderlik etme aracı olarak kullanan Gandhi idi. Einstein, hiçbir zaman ünlü bir kişi olmak istemedi.Yine de öyle olunca, ününü inandığı şeyleri geliştirmek için kullandı. Bu Einstein olayı nasıl açıklanabilir?

   Burada etki olan çeşitli faktörler vardır: İlki okur yazarlığın artışıyla bağlantılı olarak radyo ve kitlesel dolaşımı olan gazetelerin çıkışıydı. İkinci olarak, Avrupa savaş nedeniyle yorgun ve harap düşmüştü, özellikle Almanya’nın yenilgiden bir şeyler kurtarması gerekiyordu. Halkın ilgisi politik dünyadan çok uzak görünen ve Almanlara kendi büyük bilimsel kültürlerini hatırlatan Einstein’a ve başarılarına döndü. Savaş sırasında, Einstein, her zamanki gibi kendi yolundan gitti. Bu tavrın hıyanete eş sayıldığı bir zamanda o bir barışseverdi (pasifistti). Pek çok Alman Yahudisi kendi kimliklerini gizleyip asimile olurken, O Yahudi olmakla övünüyordu. Bunlar popüler olmayan özeliklerdi; ama Einstein’ın ilkeli adamların nadir bulunduğu bir zamanda kamuoyunda ilkeli adam olarak tanınmasını sağladı. Son olarak Avrupa'da o yıllar ideolojik tartışma ve çelişki yılları idi.   Rusya’da 1917 devriminin sonucu olan bir iç savaş vardı. Her yerde faşizm yükselmekteydi. Sosyal ve dini filozoflar, doğanın açığa çıkışında bir sonraki adım olduğu açık hale gelmiş olan Einstein’ın yeni teorilerinde kendi görüşleri için destek aradılar. V. Fock ’un önderlik ettiği Sovyet fizikçileri, göreliliği, idealizmin saldırılarına karşı savunmayı ve onun, Sovyet devletinin ideolojik temeli olan Lenin’in materyalizmi ile sıkı bir uyum içinde olduğunu belirtmeyi gerekli gördüler. İngiltere ve Amerika'da bazı bilim adamları, Einstein’in görelilik kuramının, insanın ahlaki değerlerinin sosyal ve kültürel ortamlarına göre, göreli olarak değiştiğini savunan bir felsefe olan, ahlaki veya kültürel görelilik ile hiçbir ilişkisi bulunmadığında ısrar ettiler. O zamanlar bu felsefe üniversitelerde popüler idi ve geleneksel dinleri tehdit ediyordu. Kendisi bir kveykır (bir mezhep) olan Arthur Eddington, dindar insanları evrende Tanrı ve Ruh için hala bir yer bulunduğu konusunda temin ediyordu. Bu gelişmeler karşısında, Einstein kendisi, on yirmi yaş arası yıllarında formüle edilmiş olan kozmik felsefesini, evrenin insanoğlu ve onun problemlerine karşı kayıtsız olduğunu yineledi. Fakat ahlaki sorunların insanın varlığı için son derece önemli olduğunu ve insanlığın kendi kurtuluşu için bir ahlaki düzen yaratması gerektiğini belirtti.

    Einstein’in ünü büyürken ve evren konusundaki görüşü kamu oyunun bildiği bir şey haline gelirken bile, fiziğin kendisi büyük adımlarla ilerliyordu. 1920'lerde, atomik fenomenlerin kuantum kuramı yaratıldı. Einstein bunun, yanlış olduğu için değil( deneyler konusunda aynı görüşte idi), onun fiziksel gerçeklik konusunda tam olmayan bir tanım verdiğini hissettiği ve dünyanın nesnelliği ve determinizmini reddettiği için, reddetti. Niels Bohr ile büyük tartışmaları başladı(bu konu kuantum kuramı bölümünde ele alınacaktır). 1920'lerin sonlarında ve 1930'larda, yen kuantum kuramını kabul eden ve büyük başarıyla uygulayan yeni bir fizikçiler nesli ortaya çıktı. Kimyasal bağlar kuramı keşfedildi, yeni kuantum kuramı kimyanın temellerini açıkladı. Yeni kuantum kuramından katı halli maddeler, metaller, elektriksel iletkenlik ve manyetizma kuramları geliştirildi. Nükleer fizik başladı. Einstein’in bu gelişmelerle çok az ilgisi oldu. 1926'dan sonra fizik yan işi oldu. Aslında Einstein, yeni kuantum kuramının yeterince radikal olmadığını düşünüyordu. Einstein, kuantum kuramının bir birleşik alan kuramının-elektriksel, manyetik ve kütlesel çekim alanlarını birleştiren ve genel göreceliğin ötesine geçen bir kuram- sonucu olabileceğini düşünüyordu.1938'de Einstein “şimdi yirmi yıldan fazla bir süre, bu temel elektrik sorunu ile mücadele etmiş bulunuyorum ve onu bırakamamakla birlikte cesaretim oldukça kırıldı” dedi. Elektrik ve kütlesel çekimi birleştirmeyi başaramamışsa da doğadaki tüm kuvvetleri birleştirmeye çalışmanın önemini vurgulayan ilk fizikçilerden biriydi. Bu konu, fiziğin ancak son yıllarda üzerinde büyük ilerleme sağlamış olduğu amaçlardan biri idi. Tüm çalışması içinde, genel görecelik dışında, yaptığı her şeyin onsuz keşfedilmiş olabileceğini düşünüyordu. Bu onun yaratıcılığının ve bir bilim olarak klasik fiziğin tacı idi. Fakat, en azından gelecek yarım yüzyıl için, fizikte ilerlemeye giden yol, başka bir yerde buluyordu.

 Einstein, yaşamının sonuna değin, elektromanyetik alan ile kütle çekimi alanını bir tek denklemler kümesinde birleştirerek bir birleşik alan kuramı geliştirmeye çalıştı; ama bunda başarılı olamadı.

     Einstein' in Sorunu Neydi?
   Einstein' in kuantum mekaniği ile ilgili sorunlarının bir kısmı, bir sistemin belirli bir geçmişi olduğu yolundaki sağduyuya dayanan bir tasarımı kullanmasından ileri geliyor:" Bir parçacık ya bir yerdedir ya da başka bir yerde. Yarısı bir yerde yarısı diğer yerde olamaz. Benzer şekilde astronotların Ay' a ayak basması gibi bir olay ya olmuştur ya olmamıştır. Yarı olmuş olamaz. Bu, insanın biraz ölü veya biraz hamile olamaması gibidir. Ya öylesiniz ya da değilsiniz. Fakat eğer, bir sistemin belirli tek bir geçmişi varsa, belirsizlik ilkesi parçacıkların bir defada iki yerde olması veya astronotların yarı Ay' da olmaları gibi her türlü paradoksa yol açar. Einstein' i o kadar sıkmış olan bu paradoksları önlemenin güzel bir yolunu Amerikalı fizikçi Richard Feynman ileri sürmüştü. Feynman,1948 de ışığın kuantum kuramı üzerine çalışmasıyla ün kazandı. Feynman, 1965 te bir başka Amerikalı Julian Schwinger ve Japon fizikçi Shinichiro Tomonaga ile birlikte Nobel Ödülü aldı. O, Einstein ile aynı gelenekten olan bir fizikçiydi. Fizikçinin fizikçisiydi. Tantanadan nefret ederdi. Bilimler Akademisinde ( National Academy of Science' ) de insanların zamanlarının çoğunu hangi akademiye kabul edilecekleriyle geçirdiklerini görerek istifa etti.

"Geçmişlerin Toplamı"

Bu kısmı Hawking'den özetliyorum: Her bir parçacığın belirli,tek bir tarihi olması varsayımına karşı çıktı. Bunun yerine,parçacıkların uzay-zamanda olası her yol boyunca,bir konumdan diğerine ilerlediği önerisini getirdi. Feynman, her bir yörünge ile,biri dalganın boyutu-genliği-ve biri de fazı-çukurda veya tepede bulunması- olmak üzere,iki sayıyı ilişkilendirdi.  A'dan B'ye giden bir parçacığın olasılığı,A ve B'den geçen olası her yolla ilgili dalgaların toplanmasıyla bulunuyordu. Gündelik yaşamda,maddeler başlangıçları ile sonuçsal hedefleri arasında tek bir yol izliyormuş gibi görünür. Öteki yolların katılımları birbirini etkisizleştirir.
   1988 yılında ölen Feynman parçacık fiziğine çok katkılar yaptı. Onun adıyla anılan diyagramlar, parçacık fiziğinin hemen her hesaplamasında yer alır. Fakat daha önemli bir katkısı, geçmişlerin toplamı kavramıydı. Burada fikir, bir sitemin klasik kuantum dışı fizikte normal olarak varsayıldığı gibi uzay-zamanda tek bir geçmişe sahip olmadığıdır. Onun yerine, sistem her olanaklı geçmişe sahiptir. Örneğin, belirli bir zamanda A noktasında olan bir parçacığı düşünün. Normal olarak parçacığın A’dan uzaklaşırken düz bir çizgi üzerinde hareket edeceği varsayılır. Ancak geçmişlerin toplamına göre, A’da başlayan herhangi bir yolda ilerleyebilir. Bu durum, bir kurutma kağıdına bir parça mürekkep damlattığınız zaman gerçekleşecek şeye benzer. Mürekkep parçacıkları kurutma kağıdında mümkün olan her yoldan yayılır. Kağıdı keserek iki nokta arasındaki düz çizgiyi tıkasanız bile mürekkep köşeden döner.
   Parçacığın her yoluna veya geçmişine ilişkin, yolun şekline dayanan bir sayısı olacaktır. Parçacığın A noktasından B noktasına gitmesi olasılığı parçacığı A’dan B’ye götüren tüm yollarla bağlantılı sayıların toplanmasıyla bulunur. Yolların çoğu için yolla ilişkin sayı yakındaki yolların sayılarını hemen hemen siler. Böylece onlar parçacığın A’dan B’ye gidişinin olasılığına çok az katkıda bulunurlar. Fakat düz yolların sayıları hemen hemen düz olan yolların sayılarıyla toplanır. Böylece olasılığa ana katkı düz veya hemen hemen olan yollardan gelecektir. Bu nedenle bir parçacığın bir köpük odasından geçerken yaptığı iz hemen hemen düz görünür. Fakat parçacığın yoluna üzerinde bir yarık bulunan bir duvar gibi bir şey koyarsanız, parçacık yolları yarığın ötesinde yayılabilir. Parçacığı yarıktan geçen düz çizginin uzağında bulma olasılığı yüksek olabilir.
   " 1973 yılında, belirsizlik ilkesinin bir kara delik yakınında eğrilmiş uzay-zamanda bir parçacık üzerindeki etkisini araştırmaya başladım. Çok dikkate değer ki, kara deliğin tam olarak kara olmayacağını buldum. Belirsizlik ilkesi, parçacıkların ve radyasyonun düzgün bir hızla kara delikten dışarı sızmasına olanak verecekti. Bu sonuç ben ve başka herkes için tam bir sürpriz oldu. ve genel bir inançsızlıkla karşılandı. Fakat önceden görülebilmesi ve durumun açık olması gerekiyordu. Bir karadelik, ışığın hızından daha yavaş bir hızda hareket edildiğinde kaçıp kurtulması olanaksız olan bir uzay bölgesidir. Fakat Feynman' ın geçmişlerin toplamı, parçacıkların uzay-zamanda herhangi bir yoldan gidebileceklerini söyler. Bu yüzden bir parçacığın ışıktan hızlı ilerlemesi mümkündür. Işık hızından daha yüksek hızda uzun bir yol almanın olasılığı düşüktür, fakat kara delikten çıkmasına yetecek kadar ışıktan daha hızlı gidebilir ve daha sonra ışıktan yavaş ilerleyebilir. Bu şekilde belirsizlik ilkesi, parçacıkların en son hapishaneden, bir kara delik olarak düşünülen yerden kaçıp kurtulmalarına olanak verir. Bir parçacığın Güneş kadar kütlesi olan bir kara delikten dışarı çıkmasının olasılığı çok düşüktür.; çünkü parçacık kilometrelerce ışıktan hızlı gitmek zorunda kalacaktır. Fakat Evren'in ilk zamanlarında oluşmuş çok daha küçük kara delikler olabilir. Bu ilksel kara delikler bir atomun çekirdeğinin büyüklüğünden daha az büyüklükte olabilir, yine de kütleleri yüz milyar ton, Fuji Dağının kütlesi kadar olabilir. Bu kara delikler büyük bir trafo kadar çok enerji yayıyor olabilirler. Keşke bu küçük kara deliklerden bir tane bulup enerjisini kullanabilseydik! Fakat göründüğü kadarıyla Evren'de bunlardan fazla sayıda yoktur. " (atominsan.com).

Einstein Nasıl Klasik Fizikçi Oldu?
   1925' e değin kuantum kuramıyla ilgili en yaratıcı sonuçları ortaya koyan kendisiydi. Görelilik kuramını düşünmeseydi bile kuantum kuramının yaratıcıları arasında ilk sıralardaydı. 1905 yılındaki yazılarından biri, fotoelektrik olayın açıklamasını ışığın kuantumlu yapısıyla açıklamasıydı. Nobel ödülünü de bu yazısı nedeniyle almıştı. O, kuantum kuramının kurucularındandı. Oysa özellikle Heisenberg' in belirsizlik ilkesini ortaya atmasından sonra bu alandaki gelişmelere karşı bir tutum içine girdi. Schrödinger' in dalga denkleminin neyi temsil ettiği üzerine N.Bohr, W.Heisenberg, M.Born gibi bilginlerle yaptığı tartışmalar bir uzlaşmayla sonuçlanmadı ve Einstein, çalışmalarını, yeni akımın dışında, yalnız olarak yürüttü. 
   
   Einstein, bundan sonra, yeni kuantum kuramının tutarlılığı konusunda hiç tartışmaya girmedi. Gerçi bu kuantum kuramının doğanın tam ve nesnel bir tanımını vermediğini savunmaya devam etti. Ancak bu karşı çıkış, bir kuramsal fizik karşı çıkışı değil, felsefi bir konu oldu. Einstein ile Bohr arasındaki tartışma yaşamları boyunca sürdü; ama hiçbir zaman sonuçlanmadı. Sonuçlanamazdı da.Tartışma, bir kere gerçekliğin, cihazla belirlendiği şeklindeki ortak varsayımı bıraktıktan ve gerçekliğin yapısını değerlendirmede bir farklılık haline geldikten sonra sonuçlanma olanağı yoktu. Karşılıklı bir sevgi ile bağlı olan iki titan, en klasik fizikçi ve yeni kuantum fiziğinin lideri son günlerine dek tartıştılar.
   1920'lerin sonlarına dek, yeni kuantum kuramının  yorumuna dokunulmadı. Onunla bir genç fizikçiler nesli büyüdü, fakat onlar uygulamalarına kıyasla yorumuna ilişkin problemlerle daha az ilgili idiler. Yeni kuram, o güne kadar olmadığı şekilde, matematiğin kuramsal fizikteki üstün yerini vurgulamıştır. Soyut matematikte büyük teknik gücü ve onu fiziksel problemlere uygulama yeteneği olan kişiler ön plana geçtiler.
   Yeni kuantum kuramı, doğal fenomenlerin açıklanması için en güçlü matematiksel araç haline geldi, bilim tarihinde kıyaslanamaz bir başarıydı bu. Kuram, dünyanın sanayi ülkelerindeki binlerce genç bilim adamının entellektüel enerjisini açığa çıkardı. başak hiçbir fikir kümesi teknolojide bu kadar etkili olmamıştı ve onun pratik uygulamaları uygarlığımızın sosyal ve politik kaderini şekillendirmeye devam edecekti. Şimdi bizim gelişmemizi programlayan kozmik yasanın-evrenin değişmez yasalarının- yeni bileşenleriyle temas kurduk. Transistör, mikro yonga, lazerler gibi pratik cihazlar ve soğukla ilgili bilim teknoloji teknik uygarlığın öncüsü tüm endüstrilerin gelişimini sağlamışlardır. Bu yüzyılın tarihi yazıldığı zaman, politik olayların insan ömrü ve paraca büyük bedellerine rağmen en etkili olaylar olmadıklarını göreceğiz. Onların yerine, ana olay, görünmeyen kuantum dünyası ile insanın ilk teması ve onu izleyen biyolojik ve bilgisayar devrimleri olacaktır.
   Yeni kuantum kuramı ile kimyasal elementlerin periyodik tablosunun temeli, kimyasal bağın yapısı ve moleküler kimya anlaşılmıştır. Denel araştırmalarla desteklenen bu yeni kuramsal gelişmeler, modern kuantum kimyasının yükselişini getirmiştir. Dirac, 1929'da yazdığı bir yazıda şunları söyleyebilmiştir: “Böylece, fiziğin büyük bir kısmının matematiksel kuramı ve tüm kimya için gerekli fiziksel yasalar tam olarak bilinmektedir. ”
   Molekül biyologlarının ilk nesli, Ervin Schrödinger ’in yaşayan organizmaların genetik dengesinin bir maddi moleküler temeli olması gerektiği tezini ileri sürdüğü bir kitabından esinlenmişti. Pek çoğu eğitilmiş fizikçiler olan bu araştırmacılar, genetik konusunda yeni bir tavır geliştirdiler ve zamanın biyologlarının çoğu için yabancı olan moleküler fiziğin denel yöntemlerini getirdiler. Yaşam problemi konusundaki bu yeni tavır, organik yeniden üretim için fiziksel temel olan DNA ve RNA molekül yapılarının keşfi ile sakinleşti. Bu keşfin bir fizik laboratuarında yapılmış olması rastlantısal bir durum değildi, bu keşif kendi içinde yeni bir başlatan bir keşifti.
   Katıların kuantum kuramı geliştirildi. Elektriksel iletkenlik kuramı, katıların bağ kuramı ve manyetik maddeler kuramı, hepsi yeni kuantum mekaniğinin ürünleriydi. 1950'lerde, süper iletkenlik kuramında, çok düşük sıcaklıklarda direnç olmadan elektrik akımı akışı fenomeninde; süper akışkanlıkta, sıvıların sürtünme hareketi kuramında büyük gelişmeler vardı. Maddenin faz değiştirmesi-sıvıdan gaza veya katıya dönüşümü gibi- kuramında ilerlemeler kaydedildi.
  Yeni kuantum kuramı atom çekirdeğinin keşfi için teorik aparatı sağladı ve nükleer fizik doğdu. Radyoaktif bozunmada muazzam bir enerji açığa çıkmasının temeli anlaşıldı- radyoaktif bozunma kuantum mekaniği olaylarını ilgilendiren klasik olmayan bir süreçti. Fizikçiler ilk kez, yıldızların enerjisinin kaynağını biliyorlardı ve astrofizik modern bilim oldu.
    Eğitilmiş kamuoyunun bu gelişmeleri izlememiş olması dikkate değerdir. Kuantum kuramı, daha önce genel görecelik kuramında olduğu gibi kamuoyunun dikkatini çekmedi. İlk olarak,1930'lu yılların başlarında bir ekonomik depresyon yaşanmaktaydı. İkinci olarak, politik fikirler pek çok entellektüeli meşgul ediyordu. Üçüncü olara ve kanımca en önemlisi olarak, kuantum kuramının soyut matematiksel özelliği mevcut insan deneyimi ile ilgili değildi.
    Kuantum kuramı cihazla saptanmış maddi gerçekliğin kuramıdır insan gözlemci ve atom arasında bir cihaz bulunmaktadır. Heisenberg şunları söyledi: “ Bilimde ilerleme, doğa fenomenlerini anında ve doğrudan şekilde düşünce tarzımızca kavranabilir yapma olasılığı pahasına satın alınmıştır” ve yine Heisenberg “Bilim gittikçe daha fazla, hemen duyularımızla  kavranabilir fenomenleri ‘canlı’ yapma olanaklarını feda etmekte, yalnızca sürecin matematiksel, formal çekirdeğini çıplak bırakmaktadır” demiştir.

   Heisenberg ve Goethe
   Heisenberg, Alman romantik şairi ve oyun yazarı Goethe ile Newton arasında renk kuramı konusunda var olan zıtlığa ilgi duyuyordu. Goethe, anlık insan deneyimi olarak renklerle ilgileniyordu ve Newton renklerle soyut fiziksel bir fenomen olarak ilgileniyordu. Kişinin deneysel maddi bir temelde,Newton’un sonuçlarının yanında yer alması gerekir. Fakat Goethe’nin görüşü- Goethe dirimselciliğin babalarından biriydi- insan deneyiminin anlık yapısına seslenir. Dirimselciler, yaşayan organizmalarda, fiziksel yasalara tabi olmayan bir “yaşam gücü” olduğuna inanırlar. Bu deneyimimize uygun görünürse de, maddi bir temeli yoktur. yaşam yalnızca sırdan maddenin nasıl düzenlenmiş olduğuna bağlıdır. yaşam-gücü dirimselcileri bugün azdır; ama onların yerini, insan bilincinin fizik yasalarının ötesine giden bazı özel nitelikleri olduğuna inananlar almıştır. Maddi gerçekliğin ötesinde bilincin köklerini arayan bu tür yeni dirimselciler yerini bir hayal kırıklığının önünde olabilirler.
  Goethe, klasik mekanik ve modern bilime karşı romantik tepkinin bir kısmını temsil ediyordu bu tepki bugün de sürüyor. Goethe ile Newton arasındaki bu karşılaştırma, bilimin soyut açıklamalarının insan deneyiminin yaşamsal çekirdeğini inkar ettiği şeklindeki bilimin modern hümanist bir eleştirisini açığa çıkarmıştır. Kuantum kuramı ve ondan çıkan bilimler bu tür soyut açıklamaların başlıca örnekleridir.
   Bilim anlık dünya deneyimizin gerçekliğini yadsımaz; orada başlar. Fakat orada kalmaz, çünkü deneyimimizi kavramanın temeli duyumsal deneyimle verilmez. Bilim bize, duyumsal deneyim dünyasını destekleyen bir kavramsal düzen, deneyle keşfedilebilen ve insan zihni tarafından bilinebilen bir kozmik yasa, bulunduğunu gösterir. Bilimin bütünlüğü gibi, deneyimizin bütünlüğü, kavramsaldır, duyumsal değildir. Bu Newton ile Goethe arasındaki farktır. Newton fiziksel yasalar biçiminde evrensel kavramları aradı, Goethe ise anlık deneyimde doğanın bütünlüğünü aradı.
   H.Pagels'in dediği gibi bilim, deneyimizin bize yönelttiği talebe bir yanıttır ve karşılık olarak bize bilim tarafından verilen şey bir insan deneyimidir; zihnimizle kozmosun iç mantığını görmek. Determinizmin sonu, fiziğin sonu anlamına gelmedi, fakat gerçeğin yeni bir imgeleminin başlangıcı anlamına geldi. Burada maddenin atomik çekirdeğinde fizikçiler rasgelelik buldular(atominsan.com)
  

Kaynakça

1.Beiser, Arthur; Çağdaş Fiziğin Kavramları, Diyarbakır ,2.Baskı (1989)

 2.Hawking,Stephen; Karadelikler ve Bebekevrenler,

3.Hawking,Stephen;Ceviz Kabuğundaki Evren(Mayıs 2001),Çev: Kemal Çömlekçi,Alfa Y(Haziran 2002)

4.Heisenberg,Werner;Parça ve Bütün(1969),Çev: Ayşe Atalay,Düzlem Yay(Ocak 1990)

5.Heisenberg,Werner; Fizik ve Felsefe(1963),Çev:Yılmaz Öner (1993)

6.Landau,Lev &Roumer,Yuri; İzafiyet Teorisi Nedir? Çev: S. Gemici,Say yayınları(Mayıs 1996)

7.Pagels,Heinz R.;Kozmik Kod-1 ve 2,(1981), Çev:Nezihe Bahar,Sarmal yayınları(Ekim 1993)

8. Saçlıoğlu,Cihan; Bilim ve Teknik, 325. sayıdaki yazısı

9.Serway,Raymond A.;Fen ve Mühendislik İçin Fizik(1992),Çeviri Editörü:Kemal Çolakoğlu,Palme yayıncılık(1996)