Ana Sayfa / Popüler Bilim / Bir Fotoğraf, İki Deha, Yüzyıllık Tartışma

Bir Fotoğraf, İki Deha, Yüzyıllık Tartışma

11 Aralık 1925 yılına ait bu fotoğraf, fizikçi Ehrenfest tarafından bilim sosyolojisi açısından önemli günlerin birinde çekildi. O günlerde bilim camiasında, dönemin en saygın fizikçisi Lorentz ‘in doktorasının 50. yılı konuşuluyor.

Şevki Işıklı

Uzak plandaki Einstein ‘ın oturuşu ve jestleri, otoriterinin bir sorunu aydınlatma girişimi yansıtıyor. Biraz daha genç olan Bohr, bu otoriteden çok etkilenmişe benzemiyor. Zira duruş, döneme özgü bir beyefendilik pratiği olduğu kadar cebinde kartları olan bir ustanın serinkanlılığını sergiliyor.

Fotoğrafın çekildiği yıllarda, Bohr ile Einstein arasındaki görüş farklılıkları henüz bir tartışmaya dönüşmüş değil. Çünkü görüş farklılıklarını büyük bir tartışmaya dönüştürecek olan kesinsizlik ilkesinin keşfine daha 2 yıl var. Fakat fotoğraf ziyadesiyle önemli. Zira hem ikilinin görüşlerini yüz yüze, enine boyuna dile getirdikleri ilk karşılaşmayı gösterir hem de tek başına Bohr – Einstein tartışmasını temsil kabiliyetine sahiptir.

Niels Bohr, 19. yüzyılın, deha doğuran son çeyreğinde, Albert Einstein’dan 6 yıl sonra dünyaya teşrif etmiş, ondan 7 yıl sonra aramızdan ayrılmıştı. Bohr, Einstein’dan bir yıl sonra Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü ve Einstein’dan bir yıl daha uzun yaşadı. Ulm’de doğan Einstein, 17 yaşında Alman vatandaşlığını terk ederek önce İsviçre’ye, ardından da Amerika Birleşik Devletleri’ne yerleşti ve orada öldü. Bohr ise 77 yaşında ölümüne

kadar Danimarka vatandaşı olarak kaldı. Einstein, Almanya ve Ulm’e neredeyse hiçbir katkı sunmadı; Bohr ise her zaman “Danimarkalı” olarak anıldı; doğduğu ve öldüğü şehir olan Kopenhag, kuantum fiziğinin standart yorumunun ikinci adı oldu.

Kuantum mekaniğine karşı önyargılar

Einstein, 1933’te ABD’ye göç ettikten sonra ölümüne kadar iki önemli konu üzerinde çalıştı: Bir yandan kuantum fiziğinin standart yorumununtutarsız, en azından eksik olduğunu kanıtlamaya çalıştı, diğer yandan da her şeyi açıklayacak birleşik alan kuramı geliştirmeye girişti. İkisinde de başarısız oldu. Princeton’da yaşlılığa doğru adım atarken atom bombası politikalarıyla ilgilenmeye başladı. Fizikten iyice uzaklaştı. Doğrusunu söylemek gerekirse 1935’ten sonra fiziğe yapısal katkılar yapabilecek durumda hiç mi hiç olmadı.

Einstein, deha ile delilik arasında ince bir çizgi olduğunu düşünenlerinin prototip dâhisiydi. Bohr ise dehanın arkasındaki gücün sistemli çalışmak olduğunu söyleyen Lotfi A. Zadeh’nin tanımına uygun biriydi. Einstein için, “tanrının aceleye getirmediği yarattığı kullardan biri” deniliyordu. Fakat Einstein’da, sabır konusunda tanrısal bir şeylerin eksik olduğu kesindi. Bu eksiklik, onun dâhi sezgisinde bazı kriminal yan etkilere yol açmıştı: Örneğin önceleri yanlış, daha sonra da kesinlikle eksik olduğunu iddia ettiği kuantum mekaniğine dair kararını çok aceleci vermiş gibi görünüyordu. Kuantum mekaniği hakkında Bohr ile giriştiği tartışmada onun argümanlarına yerel gerçeklik ve nedensellik gibi birtakım bilimsel ön yargılar eşlik ediyordu. Teist ve modernist bir ontolojiye dayanan bu ön yargıları, ölümüne değin terk etmedi. Fakat hatalarından ikisini görecek kadar uzun yaşayan şanslı biriydi.

Einstein, bir Hristiyan gibi davranıyor

Genel görelilik denklemleri, evrenin genişlemesini öngörüyordu. Fakat bazılarının dediği gibi, “Tanrıyla aralarında bir hat varmış gibi” konuşan Einstein’a göre genişlemek bir eksikliğin göstergesidir. Kadir-i mutlak Tanrı, hikmetsizlikle böyle eksik bir şey yaratmış olamazdı. Bu yüzden denklemlere, evrenin genişlemesini önleyecek “evrensel sabit” adını verdiği bir sayı eklemişti. Bu sabitin, ölmeden önce “hayatının en büyük hatası” olduğunu itiraf etti. Aslında “en büyük hata” konusunda Einstein’ın kafası biraz karışıktı. Çünkü savaş sonrasında, atom bombası tartışmalarında “Roosevelt’i atom bombası yapmaya ikna etmek” suçu için de aynı sözcükleri kullanmıştı. Einstein, Hıristiyan âlimi Aziz Augustinus kadar itirafı önemsemiş gibi görünüyordu fakat tüm hatalarını fark edip itiraf etmek konusunda onun kadar şanslı olmadı. Örneğin kuantum mekaniğin Heisenberg, Pauli ve Bohr tarafından sunulan standart yorumun yanlış veya eksik olduğu iddiasından hayatının sonuna kadar geri adım atmadı. Standart yorum ise her geçen gün yeni deneylerle doğruluğunu ispatladı. Öyle anlaşılıyor ki dâhilerin keskin zekâları ve derin sezgileri bile zaman zaman bilimsel önyargılar (sayıltılar) tarafından kuşatılabiliyor. Bohr ile girdiği polemik, kuantum mekaniğine karşı verdiği bu mücadelenin tüm izlerini taşır.

Düşünce farklılıkları fark ediliyor

Bohr ile Einstein’ın düşünceleri arasında, açık bir aykırılık ve derin bir uçurum olduğunun fark edilmesi, 1927 yılındaki Beşinci Solvay Konferansı’nın ikinci gününe denk gelir. Konferansın ilk gününde, sunulan bildirilerin ardından yapılan mutat tartışmalara Einstein pek fazla katılamamıştı. Aslında katılmamıştı. Zira Einstein derslere, toplantılara pek katılmaz, katılsa da sonuna kadar tahammül edip içeride kalmazdı. Tartışmalara ertesi gün, oteldeki kahvaltıda dâhil oldu. Toplantıda bir başka deha Heisenberg’in sunduğu kesinsizlik ilkesi, Einstein’ı etkilemiş fakat ikna edememişti. Masadakilerden Pauli ve Dirac, zaten dikkatli dinlemedikleri Einstein’ı pek ciddiye de almadılar. Fakat Bohr da oradaydı ve büyük bir ilgiyle dinledi… Akşam olup bir araya geldiklerinde Bohr, yeni kuramın tümüyle doğru olduğunu Einstein’a göstermeye çalıştı.

Heisenberg, bir atomdaki elektronun yörüngesinin asla tam olarak ölçülemeyeceğini matrisleri kullanarak ispat ediyordu. Matris mekaniğine göre K çarpı M ile M çarpı K aynı sonucu vermiyordu. (Bu, 2×3 ile 3×2 eşit değildir, demenin başka bir yoludur.) Üstelik önceki ölçüm, sonraki ölçümün sonucunu değiştirdiğinden bir parçacığın enerji ve hızını, hem aynı anda hem de aynı kesinlikte ölçmek mümkün olmuyordu. Einstein, nesnel gerçeklik kavramı ve nedensellik ilkesine uygun bir yorum bekliyor, olasılığa, ihtimallere, öngörülemezliğe karşı çıkıyordu. Bu yüzden Bohr ‘a “Tanrı evrende zar atmaz!” demiş; Bohr ise “Tanrıya ne yapacağını söyleyemezsin!” diye cevap vermişti.

“Ancak bunu Bohr yapabilirdi”

Bu tartışma hakkında Einstein ve Bohr da dâhil olmak üzere birçok kişi, birçok eser ortaya koydu. Bunlardan en meşhuru Ehrenfest ‘in, Beşinci Solvay Konferansı’nın hemen ardından yazdığı 1927 tarihli mektubudur. Ehrenfest, Einstein ve Bohr arasındaki konuşmalara bizzat tanık olmuştu. Mezkûr mektupta Ehrenfest, konferansın genel atmosferini, Bohr ‘un “büyülü bir terminoloji” ile nasıl herkesi etkilediğini, Lorentz’in bile konuya nasıl fransız(!) kaldığını ballandıra ballandıra anlatır. “Ancak bunu Bohr yapabilirdi” diye yazar.

Bohr ile Einstein arasındaki tartışma, 3 yıl sonraki 6. Konferans’ta da devam etti. Einstein konferansa, düşünce tarihinin pek alışık olmadığı düşünce deneyi ile etkili bir başlangıç yaptı. Delikli foton kutusu adı verilen düşünce deneyi basitçe şöyleydi: Bir teraziye bağlı, içi ışık dolu delikli bir kutu olacak. Bir saate bağlı bu delik, tek bir fotonun çıkıp gideceği kadar açılıp kapatılacaktı. Foton kutudan çıktığında hem zaman, hem de kutunun azalan ağırlığı, terazi vasıtasıyla aynı anda ölçülmüş olacaktı. İşte böylece Einstein, enerji ve zaman gibi eşlenik değerlerin aynı anda aynı kesinlikte ölçülemeyeceğini söyleyen Heisenberg kesinsizlik ilkesinin yanlış olduğunu kanıtlamış oluyordu.

Bohr şokta!

Rosenfeld’in bildirdiğine göre Bohr, şok olmuştu. Oradakileri, Einstein’ın haklı olamayacağı konusunda ikna etmeye çabalıyordu. “Eğer Einstein haklıysa bu fiziğin sonu olur!” diyordu. Einstein da 3 yıl önceki konferansta aynı duruma düşmüş, “Eğer kesinsizlik ilkesi doğruysa bu fiziğin sonu olur” diye serzenişte bulunmuştu.

Einstein ‘ın iddialarını çürütmeyi başaramayan Bohr, bütün geceyi mutsuz geçirmişti. Gün doğmadan neler doğar, denir. Sabah olmadan çözümü bulmuştu bile. Einstein’ı kendi silahıyla, görelilik kuramı yasasıyla vuracaktı. Kütle çekim nedeniyle eğilen uzay, enerji ile zamanın değerini, eş-zamanlı olarak aynı kesinlikte ölçmeye izin vermez, diyerek Einstein’ı bir kez daha başka bir kapıya gönderecekti. Doğrusu Bohr, savunmayı öylesine etkili yapıyordu ki birkaç yıl sonra Einstein, “yanlış” iddiasını terk edip “eksik” iddiası peşine düştü.

İkili arasındaki en kritik ve kışkırtıcı karşılaşma ise 1935 yılında Rosen ve Podolsky ile yazdıkları, günümüzde kısaca yazarların baş harflerine atıf yapılarak anılan EPR makalesi oldu. EPR, Einstein’ın eleştirilerinin serlevhasıdır. EPR’de fiziksel gerçekliğin standart kuantum mekaniği tarafından eksiksiz biçimde tasvir edilip edilemediği tartışılıyor, sonuçta da yeni kuramının eksik olduğu iddia ediliyordu. Bu iddia ise dolanıklık olgusuna dayandırılıyordu. Dolanıklık, Abdullah Verçin’in dediği gibi, Einstein ‘ın, henüz hiç kimse farkında değilken yeni fizik kuyusuna attığı bir muamma oldu. Ne yazık ki Bohr ‘un ömrü, bu taşı çıkarmaya yetmedi.

Einstein’ın dayandığı nedensellik ilkesinin zayıflığı

Bohr ‘un savunduğu kuantum mekaniği, atom altı parçacıkların, aralarındaki uzak mesafeye rağmen “ışıktan hızlı bir biçimde” haberleşiyorlarmış gibi davrandıklarını söylüyordu. Einstein EPR’de, ayrık parçacıkların aralarında, “gözlenebilir bir etkileşim” olmadığı halde birbirlerinden haberdarmış gibi davranmalarını bazen “uzaktan etki” bazen de “hayalet etki” diye tarif ederek açıkça tiye almıştı. Einstein bunu yaparken çok sağlam olduğuna inandığı iki klasik ilkeye sırtını yaslıyordu. Bunlardan birincisi, hiçbir şeyin ışıktan hızlı hareket edemeyeceğini söyleyen görelilik ilkesi; ikincisi, her şeyin belli bir neden-sonuç ilişkisi içinde cereyan ettiğini söyleyen nedensellik ilkesiydi. “Taş atılır, cam kırılır” biçiminde özetlenebilen nedensellik ilkesine göre, bir sonuç olan cam kırılmasının nedeni taşın atılmasıdır. Nedenler her zaman sonuçlardan önce gelirler. Önce taş atılır, sonra cam kırılır. Bir neden yoksa bir sonuç da yoktur. Kırık bir cam varsa cam kırıcı bir etkiye ihtiyaç vardır.

Einstein, henüz ortaokul yıllarında, nedensellik üzerine en önemli fikirleri geliştirmiş en büyük düşünürleri, örneğin Kant, Mach, Hume ve Poincarê ‘yi okumuştu. Fakat ya onları anlamamış olmalıydı ya da onlardan hazzetmemişti. İşte Kant, nedensellik ilkesinin doğada değil, zihinde olduğunu söylüyor; Mach, neden ve sonucun birlikte geldiğini gözlediğimiz için bunun psikolojik bir beklenti olduğunu ileri sürüyor; Poincarê ise bırakınız nedensellik ilkesini, doğa yasalarının bile zorunlu ilişkileri tasvir etmediğini iddia ediyordu. Einstein ise nedensellik ilkesinin hem doğanın hem de zihnin bir kategorisi olduğunu iddia eden Aristoteles gibi düşünüyordu. Yani Einstein ‘ın biraz eski kafalı bir yanı da vardı.

Nedensellik, Einstein’ın yerel gerçeklik adını verdiği başka bir ilkeyle yakından ilişkilidir. EPR’de kuantum fiziğine karşı eleştirilerin yoğunlaştığı nokta tam da burasıydı: Ortada gözlenebilir bir “sonuç” var fakat kuram tarafından tespit edilmiş gözlenebilir bir “neden” yok. Ortada “tepki” veren parçacıklar var fakat “etki” eden bir kuvvet tanımlanmamış… Einstein buna katlanamadı. Bir fizik kuramında gözlenebilir her tepki, gözlenebilir bir etkiye bağlı olarak gerçekleşmeliydi. Ayrıca etkiyi taşıyan bir parçacık, tepkiye yol açtığı parçacıktan mesafe olarak ayrı olmalıdır. Fiziksel niceliklerin, tek başlarına ölçülebilmeleri ve kendilerine ait bir değerlerinin olabilmesi, fizik kuramı için zorunlu olmalıdır. Ne yazık ki kesinsizlik ilkesi, buna izin vermez. Böyle bir durum, modern bilim paradigmasının kabul edemeyeceği bir hezeyandır. Parçacıkların, öyle ortada gözle görülebilir bir neden yokken etkilenmiş gibi davranmalarına izin veremeyiz. Einstein’a göre bu yüzden tuhaf, garip, anlaşılmaz, eksik ve yanlış olan kuantum mekaniği, acilen düzeltilmelidir. Kurama, birtakım gizli değişkenler eklenerek nedensellik zinciri tekrar kurulmalı.

Aspect deneylerinin etkisi

Dolanıklık tartışması ve buna bağlı düzeltme önerisi, birçok fizikçiyi etkiledi. Örneğin Max Born 1950’de, John Bell ise 1962’de, konuyla ilgili önemli eserler ortaya koydular. Born, hem nedensellik ilkesini ihlal etmeyecek hem de kuantum mekaniği ile aynı sonuçları verecek bir gizli değişkenler kuramı geliştirmeye çalıştı. Born ‘un izinden giden Bell ise dolanıklılık olgusunu, matematiksel bir eşitsizliğe dönüştürmeyi başardı. Böylece olay, salt teorik bir tartışma olmaktan çıktı.

Alan Aspect, 1982 yılında Bell eşitsizliğini test edecek bir deney düzeneği geliştirmeyi başardı. Deneyler yapıldı. Sonuç çok çarpıcıydı: Gerçek parçacıklarla yapılan deneyler, aralarında 3 km gibi uzak mesafeler bulunan dolanık parçacıkların, tek bir parçacıkmış gibi etkileşimli davrandıklarını gösteriyordu. Bell eşitsizliğini ihlal eden bu deneyler, gizli değişkenlerin olmadığı anlamına geliyordu. Yani Bohr ‘un savunduğu kuantum mekaniği eksik değildi, tamdı; öngörüleri doğruydu.

Peki, tartışmayı kim mi kazandı?

Doğaya ön yargıyla yaklaşmayan, onu olduğu gibi kabul edecek bir paradigma hoşgörüsüne sahip olan, ona saygı duyan kim ise o kazandı elbette.

Yrd. Doç. Dr. Şevki Işıklı

sevki.isikli@marmara.edu.tr

Facebook Yorumlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir