Fizik Yasaları Üzerine
" Neyi alıkoyup neyi atacağımızı nasıl tahmin edeceğiz? Bütün bildiğimiz şeylere ve güzel ilkelerimize karşın yine de başımız biraz dertte: ya sonsuzlar elde ediyoruz ya da yeterince tanımlama yapamıyoruz; bir eksiklik var. Kimi zaman bu bazı fikirleri atmamız gerektiği anlamına geliyor. Hiç olmazsa geçmişte, kuvvetle benimsenen bazı fikirlerin atılması gerekmiştir. Sorun neyin alıkonup, neyin atılacağıdır. Her şeyi birden atmak biraz ileri gitmek olur. O zaman üstünde çalışacak fazla bir şeyimiz kalmaz. Enerjinin korunumu ilkesi sağlam görünüyor, güzel de; onu atmak istemiyorum. Neyi atıp neyi alıkoyacağımızı tahmin etmek epeyi beceri gerektirir Gerçekte belki de tamamen bir şans işidir; ama yine de beceri gerektirir gibi görünüyor.
Olasılık Genlikleri
Olasılık genlikleri çok ‘tuhaf’ şeyler ; aklınıza ilk gelen de yeni fikirlerin çarpık olacağıdır. Böyle olmakla beraber kuantum mekaniğinin, olasılık genliklerinin varolduğunu ileri süren tezinden elde edilen sonuçlar listemizdeki tuhaf parçacıkların hepsi için yüzde yüz doğru çıkıyor. Bu nedenle ben, dünyanın iç mekanizmasını öğrendiğimiz zaman bu kavramların yanlış olduğunun ortaya çıkacağını sanmıyorum. Bu bölümünün doğru olduğu kanısındayım; ama bu yalnız bir tahminden ibaret.
Öte yandan, uzayın sürekli olduğu teorisinin yanlış olduğuna inanıyorum; çünkü, sözünü etmiş olduğum sonsuzlarla ve başka güçlüklerle karşılaşıyoruz; ve bütün bu parçacıkların boyutlarını neyin saptadığı sorusu ortaya çıkıyor. Kanımca geometrinin basit kurallarını sonsuz küçük ölçekteki uzaya taşımak yanlıştır. Burada da bir boşluk bırakıyorum ve yerine ne konulacağının söylemiyorum. Söyleseydim bu dersi yeni bir yasayla bitirmiş olurdum.
Bazı kimseler bütün ilkelerdeki tutarsızlıkları, ancak tek bir tutarlı dünya olabileceğini, eğer bütün ilkeleri toplarsak ve çok kesin hesaplar yaparsak sadece ilkeleri saptamakla kalamayacağımızı, aynı zamanda bu ilkelerin her şeyin tutarlı kalmasına olanak sağlayan yegane ilkeler olduğunun da anlaşılacağını söylemek için kullandılar. Bu biraz abartılı bir beyan gibi görünüyor; bana köpeği kuyruğundan tutup sallamayı anımsatıyor. kanımca bazı şeylerin varolduğu kabul edilmeli-50 küsur parçacığın hepsi olmasa da, elektron, vb. gibi birkaç küçük şey- o zaman, bütün bu ilkelerle ortaya çıkan karmaşıklık belki de belirli bir sonuç oluşturur. her şeyin tutarlılık tartışması yoluyla açıklanabileceğini sanmıyorum.
Bir başka problemimiz de kısmi simetrilerin ne anlama geldiğidir. Bu simetriler, yani örneğin nötron ve protonların yaklaşık olarak aynı olup yalnız elektrik bakımından aynı olmadığı; veya yansıma simetrisi yasasının ufak bir reaksiyon dışında kusursuz olduğu türünden ifadeler çok can sıkıcıdır.
Bir şey hemen hemen simetriktir, ama tam simetrik değildir. Bu konuda iki düşünce ekolü vardır. Birincisi sorunun basit olduğunu, şeylerin gerçekte simetrik olduklarını, ancak ufak bir karışıklıktan dolayı biraz ‘şaşılaştıklarını’ öne sürer. Tek bir temsilcisi olan- o da benim- ikinci bir ekol de hayır der; kendisi karmaşık olabilir ve ancak bu karmaşıklık sayesinde basit hale gelir. Eski Yunanlılar gezegenlerin yörüngelerinin çember olduğunu düşünürlerdi. Gerçekte ise elipstiler. Bunlar tam simetrik değildir; ancak çembere çok yakındırlar. Soru şu: Neden çembere yakındırlar? Neden hemen hemen simetriktirler? Gel-git sürtünmesi gibi uzun, karmaşık bir nedenden ötürü. Olabilir ki doğa bu konularda, kendi doğası gereği tamamen asimetriktir; ancak gerçeklerin karmaşıklığında neredeyse simetrikmiş gibi görünür ve elipsler de çember gibi. Bu da bir başka olasılıktır; yalnızca bir tahmin.
Psikolojik olarak tamamen farklı görünen, farklı fikirler içeren A ve B gibi iki teorimiz olduğunu, ancak hesaplanan bütün sonuçların birbirinin aynı ve deneyle uyumlu olduğunu varsayalım. İki teori başlangıçta farklı görünmekle beraber aynı sonuçlara yol açıyorlar. Bunu matematiksel olarak kanıtlamak kolaydır; A ve B’nin mantıksal içeriğinin, buna her zaman karşılık gelen sonuçları verdiğini göstermek yeterlidir. Böyle iki teori olduğunu varsayıyoruz; hangisini doğru olduğunu nasıl saptayacağız? Bilimsel olan hiçbir yol yoktur, çünkü ikisi de deneyle aynı ölçüde uyumludur. Öyleyse aslında tümüyle farklı fikirlerden kaynaklandıkları halde bu iki teori matematiksel yönden özdeştirler ve ikisini ayırt edebilecek bilimsel bir yöntem yoktur.
Bununla beraber, psikolojik nedenlerle, yeni teoriler tahmin etmek bakımından denklikten çok uzak olabilirler; çünkü, birisi insana diğerinden farklı düşünceler çağrıştırabilir. Bir düşünceyi belirli bir çerçeve içinde ele alırsanız neyi değiştireceğiniz hakkında bir fikriniz olur. Örneğin, A teorisinde bir şeyden söz eden bir ifade varsa siz de “ben şuradaki fikri değiştireceğim” dersiniz. Ancak, B’de buna karşılık gelen neyi değiştireceğinizi bulmak çok karışık bir iş olabilir. başka bir deyişle, değiştirmeden önce özdeş oldukları halde birisi için doğal görünen bir değiştirme şekli diğeri için doğal olmayacaktır. Bu nedenle,psikolojik olarak bütün teorileri aklımızda tutmamız gerekir; iyi bir teorik fizikçi de belirli bir konunun altı veya yedi farklı ifade şeklini ve hepsinin bir birine denk olduğunu bilir; bu aşamada hangisinin doğru olduğuna karar vermek olanaksızdır, ama tahmin yürütmek için farklı fikirler çağrıştıracaklarını umarak hepsini aklında tutar.
Bu bana başka bir şeyi anımsatıyor: teoride yapılan çok küçük değişiklikler, o teorinin çevresindeki felsefe ve düşüncelerde çok büyük değişikliklere yol açar; örneğin, Newton’un uzay ve zaman konusundaki fikirleri deneylerle çok uyumlu sonuçlar vermişti. Ancak, Merkür’ün yörüngesinde çok ufak bir fark vardı. Yörüngedeki doğru hareketi bulmak teorinin özünde çok büyük bir değişim gerektirdi. Bunun nedeni Newton yasalarının çok basit ve kusursuz olmaları ve belirli kesin sonuçlar vermeleriydi. Çok küçük ölçüde farklı bir sonuç almak için tümden değiştirilmeleri gerekti. Yeni bir yasa bulmaya çalışırken kusursuzluğun üstüne küçük kusurlar koyamazsınız; yine kusursuz bir şey bulmanız gerekir. Bu da Newton’un ve Einstein’in çekim teorileri arasındaki felsefi düşünce farkının muazzam olduğunu ortaya koyuyor.
Bu felsefeler nelerdir? Bunlar gerçekte, sonuçları çabucak hesaplamak için kurnazlıkla uygulanan yollardır. Bazen yasanın algılanma biçimi olarak yorumlanan bir felsefe, kişinin sonuçları tahmin etmek için yasayı aklında tutma şeklinden başka bir şey değildir. Bazı kimseler Maxwell denklemleri gibi durumlar için doğru olan şu savı ileri sürdüler: “Felsefeye aldırma; sadece denklemleri tahmin et. Sorun, yanıtları deneylerle uyumlu olacak şekilde hesaplamaktır. denklem hakkında herhangi bir felsefe, tartışma veya sözcüğe gerek yoktur.” yalnız denklem hakkında bir tahminde bulunuyorsanız, bu bir bakıma iyidir; önyargılı olmadan denklemi tahmin eder, böylece de daha iyi bir tahmin yapabilirsiniz. Buna karşılık, felsefe tahmin yapmanıza yardımca olabilir. Karar vermek zor iştir.
Önemli olan tek şeyin teori ile deney arasındaki uyum olduğunda ısrar eden kişilere, bir Mayalı astronom ile öğrencisi arasında geçtiğini kurguladığım bir diyalogu aktarmak isterim. Mayalılar örneğin Güneş ve Ay tutulmaları, Ay’ın gökyüzündeki konumu, Venüs’ün konumu vb. konularda doğruya oldukça yakın tahminler yapabiliyorlar, bütün bunları da aritmetikle gerçekleştiriyorlardı.
Ay’ın ne olduğu hakkında en küçük bir tartışma yoktu; hatta onun döndüğü bile söz konusu edilmiyordu. sadece tutulmalarının ne zaman olacağı, ne zaman dolunay olacağı gibi gibi şeyleri hesaplıyorlardı. Bir gencin astronoma gidip şunları söylediğini varsayalım: ”Bir fikrim var. O şeyler belki dönüyorlardır ve orada belki taşa benzer şeylerden oluşmuş toplar vardır. Gökyüzünde ne zaman görüneceklerini hesaplamak yerine nasıl hareket ettiklerini bambaşka bir yolla hesaplayabiliriz.”Astronom ona: “Güzel.Tutulmalarını hangi duyarlılıkla hesap edebilirsin?” der. O da “Henüz hesapları pek geliştirmedim”yanıtını verir, astronom bunun üzerine “Ay tutulmalarını, senin modelinle hesaplayabileceğinden çok daha kesin olarak hesaplayabiliyoruz. Bu düşündüklerin üzerinde çok durmamalısın; çünkü matematiksel modelimizin çok daha iyi olduğu apaçık” der. Birisi gelip birşey önerdiğinde, örneğin “ dünyanın şöyle olduğunu düşünelim” dediğinde karşısındakilerin “filan problem için bulduğun sonuç ne?” şeklinde yanıtlama eğilimleri çok güçlüdür. O “problemi henüz yeterince geliştirmedim” dediğinde, ona “ama biz geliştirdik ve yanıtları çok daha kesin olarak alabiliyoruz” derler. Görüldüğü gibi, fikirlerin gerisindeki felsefe üzerinde kafa yorup yormamak bir sorundur.
Bir başka çalışma yolu da kuşkusuz, yeni ilkeler tahmin etmektir. Einstein, yerçekimi teorisinde, bütün diğer ilkeler yanında, kuvvetlerin daima kütlelerle orantılı olduğu yolundaki ilkeye karşılık gelen ilkeyi tahmin etti. İvme kazanan bir otomobilin içindeyken, yer çekim alanı içinde olmaktan farklı bir şey algılayamayacağımız ilkesini tahmin etti ve bu ilkeyi diğer bütün ilkelerle birleştirerek yerçekimi için doğru olan yasaları bulmayı başardı.
Size, bazı tahmin yöntemlerinin anahtarlarını vermiş bulunuyorum. Şimdi de elde edilen sonuçlar konusunda bazı noktalayabileceğimiz matematiksel bir formül elde ettikten sonra daha ne yapabileceğimiz sorusu. Gerçekten şaşılacak bir şey! Belli bir durumda bir atomun nasıl davranacağını anlamak için, bir kağıt üzerine işaretler koyarak kurallar belirliyoruz, bunları çapraşık bir şekilde açılıp kapanan düğmeleri olan bir makineye veriyoruz; sonuçta atomun ne yapacağını makine bize aktarıyor. Eğer o düğmelerin açılıp kapanma yöntemleri atomun bir çeşit modeli ise, eğer atomların içlerinde de düğmeler olduğunu düşünürsek, o zaman ne olup bittiğini bir ölçüde anlamış oluyoruz. Temel şeyle hiçbir ilgisi olmayan bazı kurallardan ibaret matematik formüller kullanarak ne olacağının tahmin edilebilmesini gerçekten çok hayrete değer buluyorum. Bir bilgisayardaki düğmelerin açılıp kapanması ile doğada olanlar tamamen farklıdır.
Bu “tahmin et- sonuçlarını hesapla- deneyle karşılaştır” sürecinin en önemli öğelerinden biri de ne zaman doğru olduğumuzu bilmektir. Bütün sonuçları kontrol etmeden çok önce de doğru olduğumuzu bilmek olanaklıdır. Güzelliği ve yalınlığı sayesinde gerçeği fark edebilirsiniz. Bir tahmin yürütüp onun yanlış olmadığını açıkça gösteren birkaç küçük hesap yaptıktan sonra onun doğru olduğu kolayca belli olur. Eğer tahmininiz doğru ise, doğru olduğu da aşikardır-en azından deneyimli iseniz- çünkü genellikle olan şudur; girenden çok fazla şey dışarı çıkar. tahmininiz o şeyin çok basit olduğu yolundadır. Eğer yanlış olduğunu hemen göremiyorsanız ve öncekinden daha basitse, tahmininiz doğrudur. Deneyimsiz kişiler ve benzerleri de basit olan tahminler yaparlar; ancak bunların yanlış olduğunu hemen anlarsınız. Bu nedenle, olanları hesaba katmıyoruz. Buna karşın bazı kişiler, örneğin deneyimsiz öğrenciler çok karmaşık olan ve sanki doğruymuş gibi görünen tahminlerde bulunurlar. Ben onların yanlış olduğunu kolayca anlarım; çünkü gerçek, tahmin edilenden her zaman daha basittir. Bize gerekli olan hayal gücüdür; ama korkunç bir deli gömleği giydirilmiş hayal gücü. Dünyayı yepyeni bir bakış açısı bilinen her şeyle uyumlu olmalı. Ancak tahminler bir yerde bir şeylere ters düşmeli; yoksa ilginç olmaz. Bununla beraber ters düştüğü konuda da doğa ile uyum içinde olmalıdır. Gözlemlenmiş bulunan her şeyle tamamen uyum içinde olan, ancak başka bir noktada ters düşen bir bakış açısı bulabilirseniz büyük bir keşif yapmış olursunuz. Sınanmış bütün teoriler yönünden denendiğinde uyumlu, ama bir başka kapsamda farklı sonuçlar veren; hatta sonuçları doğa ile uyumlu doğa ile uyuşmayan bir teori bulmak hemen hemen olanaksızdır; ama tamamen değil. Yeni bir teori düşünmek son derece zordur ve olağanüstü bir hayal gücü gerektirir.
Bu serüvenin geleceği nedir? Sonunda ne olacak? Yasalar tahmin edip duruyoruz; daha ne kadar yasa bulmamız gerekecek? Bilmiyorum. Bazı meslektaşlarım bilimin bu temel yönünün hep sürüp gideceğini söylüyor; ancak ben bu sürekli yeniliğin, diyelim bin yıl boyunca devam edeceğini sanmıyorum. Bu gidiş, yani sürekli yeni yasalar bulma durumu sürüp gidemez. Öyle olsa bile, birbiri altında bu kadar çok katmanın bulunması çok sıkıcı olur. Kanımca gelecekte şu iki şeyden birisi olabilir. Birincisinde, bütün yasalar bulunur, yani yeterince yasa bulunur, sonuçları hesaplayabilirsiniz ve sonuçların hepsi de deneylerle uyumlu olur. Bu da yolun sonu demektir. Yahut da deneyler gittikçe zorlaşır, pahalılaşır ve siz yasaların ancak % 99.9'unu bulursunuz; yine de her zaman henüz keşfedilmiş olan bir şeylere ters düşen ve ölçümleri çok zor olan bir olgu ortaya çıkar; siz bunun açıklamasını yapar yapmaz bir yenisi çıkar; işler gittikçe yavaşlar da yavaşlar ve giderek daha az ilginç bir hal alır. Sonuca götüren öbür yol da budur. Ancak, sanırım şu veya bu şekilde sona varılması kaçınılmazdır.
Henüz keşifler yapabildiğimiz bir çağda yaşadığımız için şanslıyız. Bu iş Amerika’nın keşfine benzer; yalnız bir kere yapılabilir. Yaşadığımız çağ doğanın yasalarını keşfettiğimiz bir çağdır ve bu günler asla bir daha gelmeyecektir. Son derece heyecan verici, harikulade bir şey ama bu heyecan yok olmak zorunda. Gelecekte elbette başka ilginç konular ortaya çıkacaktır. Farklı düzeydeki olgular arasındaki bağlantılar ilfi çekecektir, örneğin biyolojideki olgular vb; veya, keşif seferleri istiyorsanız, öbür gezegenlere seferler.
Ancak şimdi yaptığımız türden şeyler varolmayacaktır.
Gelecek konusunda şunu öngörüyorum: En sonunda her şey bilindiğinde veya çok sıkıcı bir hale geldiğinde, şu ana kadar üzerinde konuştuğumuz konulara yönelen dikkat ve etkin felsefe yavaş yavaş yok olacaktır. Hep dışarılarda durup aptalca laflar eden filozoflar çevremizi saracaktır. O zaman, “Haklı olsaydınız geriye kalan bütün yasaları bulurduk” diyerek onları engelleyemeyeceğiz. Çünkü yasaların hepsi ortada olunca, onlara uygun açıklamalar da bulunacaktır. Örneğin, Dünya’nın neden üç boyutlu olduğu hakkında her zaman açıklamalar yapılmıştır. Tek bir Dünya olduğu için bu açıklamaların doğru olup olmadıklarını anlamak çok zor. Eğer her şey bilinirse bunların neden doğru yasalar olduğu hakkında da açıklamalar yapılacaktır. Ancak bu açıklamalar, bu düşünce tarzının daha ileriye gitmemizi engelleyeceğini öne sürerek eleştiremeyeceğimiz, farklı bir çerçevede yapılacaktır. Büyük kaşiflerin, turistlerin gelmesiyle bir bölgenin yozlaştığını hissetmelerine benzer bir şekilde, düşünceler de yozlaşacaktır.
Çağımızda insanlar, daha önce hiç rastlanmamış bir durumda doğanın nasıl davranacağına ilişkin tahminler yapmaktan duyulan bir coşku, çok büyük bir coşku yaşamaktadırlar. Belirli bir alandaki bilgi ve deneylerden yaralanarak, daha önce hiç araştırılmamış bir alanda ne olacağını tahmin etme olanağımız var. Bu, kaşiflerin bildiğimiz keşiflerinden biraz değişik bir şey; onlar keşfettikleri yerlerde, henüz keşfedilmemiş bölgelerin nasıl yerler olduğuna işaret eden yeterli ipuçlarına sahiptirler. Bizim tahminlerimiz ise bir hayli düşünme gerektirirler. Genellikle daha önce gördüklerimize hiç benzemezler.
Doğada buna izin veren, yani bir bölümünde olan bitenden yola çıkarak tümünde gelişecek olan şeyleri tahmin etmemize izin veren nedir?Bu, bilimsel olmayan ir sorudur. Onu nasıl yanıtlayacağımı bilmiyorum; bu nedenle de bilimsel olmayan bir yanıt vereceğim. Bu özellik, kanımca, doğanın yalınlığından ve bunun yol açtığı güzellikten kaynaklanmaktadır."(atominsan.com)
(Richard Feynman, FYÜ,TÜBİTAK Yay (1995) s: 193-207 Kitabın son sayfası ve satırları)