Bilim ve felsefe, tarih boyu, evreni anlamlandırma yolunda el ele yürümüşlerdir. Kimi zaman felsefe bilime yol göstermiş, kimi zaman ise bilim felsefeye ışık tutmuştur. Bunun sebebi, felsefe ve bilimin benzer sorulara cevap aramasıdır. Yüzyıllarca filozoflar insanlara doğaya göre yaşamaları gerektiği çünkü ancak böyle mutlu olabileceklerini anlatmışlardır. Peki, bu filozoflar gerçekten doğayı anlayabilmişler midir? Doğa anlaşılabilir bir şey midir yoksa aciz akıllarımız için kavranamaz bir tanrı işi midir? Doğaya göre yaşamaktan bahsediyoruz ama doğanın kuralları var mıdır? Doğa determinist mi yoksa indeterminist midir? Bu tarz sorular asırlarca filozoflar tarafından cevaplanmaya çalışılmış ancak cevaplanamamıştır. Geçtiğimiz yüzyıl içerisinde fizikçiler bu soruların cevabına ulaşmaya çok yaklaşmıştır.

Klasik fiziğin oluşmasındaki ilk büyük isimlerden biri de Galileo Galilei’dir. Bir astronom olan Galileo, 1632’de, görelilik ilkesini geliştirerek fizik yolunda ilk büyük sıçrayışlardan birini gerçekleştirmiştir. Ne ilginçtir ki, Galileo’nun görelilik kuramı ile ilk adımlarını atan klasik fizik, Einstein’ın görelilik kuramı ile ilk yalpalamasını yaşayacaktır. Atış hareketi, serbest düşüş gibi günümüzde, Dünya’nın her yerinde, lise ve üniversite fiziğinin ilk konuları olan olgular; yine Galileo’nun keşifleridir. Tarihler 5 Temmuz 1687’yi gösterdiğinde, Newton’un “Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri” isimli kitabının yayımlanması ile klasik fiziğin temelleri atılmıştır. Bu kitapta yazılanların hepsi Newton’un orijinal buluşları değildir. Newton’un “Eğer daha ileriyi gördüysem, devlerin omuzlarında durduğum için olmuştur.” sözü de buradan gelmektedir. Bu kitap ile Newton daha öncesinde var olan türev ve integralin arasındaki bağlantıyı açıklayarak kalkülüsün temellerini atmış ve hareket yasalarını bu matematik üzerine oluşturmuştur.

Klasik fizik deterministtir. Yerde duran bir topa hangi açıyla, ne kuvvetle vurduğunuzu söylerseniz; bir klasik fizikçi topun yer ile yaptığı sürtünmeyi, havanın viskozitesini ve dünyanın oluşturduğu kütle çekim ivmesini hesaba katarak o topun tam olarak nereye düşeceğini hesaplayabilir. Bir sıvının hangi basınç altında hangi sıcaklıkta kaynayacağı bellidir. Bu tarz örneklerin artması ve doğanın işleyişindeki gözle görülür kesin yasalar, fizikçileri determinizme itmiştir. 19. yüzyılda, fizik camiasında popülerleşen bu felsefe, Pierre Simon Marquis de Laplace isimli fizikçi tarafından bir sisteme oturtulmuştur. Laplace’e göre, evren bir makine gibi çalışmaktadır ve insan da bu mekanizmanın bir parçasıdır. Bu düşünceye göre insanın özgür iradesinden bahsetmek mümkün değildir. Bu ne kadar iç ürpertici bir düşünce olsa da birçok fizikçi bu düşünceye körü körüne inanmıştır. Bu yüzdendir ki Einstein’ın klasik fiziği çürüten fikirleri fizikçileri oldukça rahatsız edecektir. Klasik fiziğin çürümesi demek, yıllardır bağlı oldukları düşünce ve inanç sistemlerinin çürümesi demektir. Ancak bu çürüme eninde sonunda gerçekleşecektir.

1879 doğumlu olan Einstein, henüz yirmili yaşlarında, fizik camiasındaki yerini almıştır. Seneler boyu fizikçiler tarafından kanıtlanamayan hipotezleri kanıtlayarak büyük bir cesaret gösteren Einstein, bir taraftan büyük bir ün ve saygınlık edinmektedir. Ancak bir kesim fizikçi vardır ki, Einstein’ın sadece hayalperest biri olduğunu düşünürler ve onu bir fizikçi olarak görmezler. Bu durum, Einstein’ın dördüncü boyuttan ve zamanın göreliliğinden bahsetmesi ile daha da artar. Artık fizikçiler, onu bir bilim kurgu yazarı olarak görmektedir. Ancak, ona inanan az sayıda fizikçi de vardır. Bunlardan en önemlisi de 1914 yılında Cambridge Üniversitesi’nin astrofizik bölümünün başına geçmiş olan Eddington’dır. Görelilikten bahsedilirken Eddington’ın ismi çok geçmiyor olsa da, Eddington, bu teorinin varlığının kabul ediliş yolculuğunda olmazsa olmaz bir karakterdir.

1915 tarihinde görelilik ile ilgili yazısına son veren Einstein, 1916 tarihinde bu yazıyı yayımlamıştır ancak bu teorisini deneysel olarak kanıtlamaya ihtiyacı vardır. Ne yazık ki, 1914 tarihinde başlamış olan I. Dünya Savaşı, bilimdeki gelişmelerin önüne geçmektedir. Özellikle de o dönemde Almanya’da bulunan Einstein’a inanan tek kişi Eddington olunca, bu teorinin kanıtlanma süreci oldukça sancılı geçmiştir. İngiltere’den Almanya’ya gizliden gizliye mektuplaşan Einstein ve Eddington, ne kadar uğraşsalar da, savaş sırasında, fizikçileri fiziğin ülkeler üstü bir şey olduğuna ikna edememişlerdir. Bir astrofizikçi olan Eddington, Einstein’ın görelilik teorisinin doğruluğunu, astronomik bir gözlem ile kanıtlamanın bir yolunu bulur. Bir Güneş tutulmasından önce ve sonra yıldızların fotoğrafını çekecek ve fotoğraftaki konumlarını karşılaştıracaktır. Eğer yıldızların fotoğraflardaki konumları farklı ise, bu kütle çekiminin ışığı büktüğünü ve Einstein’ın haklı olduğunu gösterecektir. 1918 yılının sonlarında I. Dünya Savaşı bitmiştir ve 1919 yılında bu fotoğrafların kıyaslanmasını izlemek için Dünya’nın dört bir yanından fizikçiler bir konferans salonunda toplanmıştır. Herkes Einstein’ın yanılmasını beklemektedir. Ancak fotoğraflar üst üste konularak kıyaslandığında görülür ki, Einstein haklıdır. Fiziğin insan mantığına en uygun modeli olan klasik fizik ilk yalpalamasını yaşamıştır.

Klasik fizik ilkelerinin yanlış olabileceği bir kere anlaşılmıştır artık. Bu dönemden sonra fizikçiler gördükleri şeyleri kabullenme konusunda epey zorluk çekeceklerdir. Öyle ki, bu gelişmelerin bazılarını Einstein dahi kabullenmekte zorlanacaktır. Bu olgular kuantum mekaniğini oluşturan olgulardır. Kuantum mekaniğinin ilk göstergelerine baktığımızda, 1887 yılında, Heinrich Heartz tarafından yapılan bir deney göze çarpmaktadır. Bu deney fotoelektrik olgunun keşfine yol açmıştır. Max Planck isimli fizikçi, bu deneyi matematiğe dökmek için bir sabit kullanmış ve bu sabitin en sonunda sadeleşerek yok olacağını ön görmüştür. Ancak 1905 yılında, o dönemde henüz bir üniversite öğrencisi olan Einstein, bu sabitin hiçbir zaman sadeleşmediğini kanıtlayarak ayrık enerjiler konseptini ortaya çıkarmıştır. Bu durum, fotonun bir tanecik mi yoksa bir dalga mı olduğu konusunda fizikçilerin aklında soru işaretleri oluşturmuştur. Bu soru işaretleri 1924 tarihine kadar yok olmayacaktır. 1924 yılında, Louis de Broglie, parçacığın dalga özelliği ile ilgili teorisini ortaya atmıştır. Bu teori, fotonun hem dalga özelliği hem de parçacık özelliğini açıklamakta ve daha da ileri giderek proton, elektron gibi parçacıkların da dalga özelliği gösterdiğini öngörmektedir. Bundan üç sene sonra, 1927 yılında ise Werner Heisenberg, belirsizlik ilkesini öne sürmüştür ve determinist olan klasik fiziğe karşı en sert darbelerden birini vurmuştur. Bu ilkeye göre doğa indeterministtir. Bundan on sene önce kendisine inanmayan fizikçilere karşı ayakta duran Einstein bile Heisenberg’e inanmayacak ve işlemlerinde bir hata olması gerektiğini söyleyecektir. Belki de fizik tarihinin en ünlü diyalogu bu tartışma esnasında gerçekleşecektir. Einstein belirsizlik ilkesine karşı çıkarak “Tanrı zar atmaz!” diyecek, kuantum mekaniğinin öncülerinden bir olan Niels Bohr ise bu söze, “Tanrıya ne yapması gerektiğini söylemeyi kes!” diyerek cevap verecektir. 1955 yılında vefat eden Einstein, bu tartışmanın sonucunu göremeyecektir ancak ölmeden önce kuantum dolanıklığı prensibini temel alarak bir düşünce deneyi öne sürecek ve belirsizliğin yok edilebileceğini kanıtladığını iddia edecektir. Einstein’ın bu düşünce deneyini uygulanabilir bir şekilde kurgulayabilen ilk kişi, John Stewart Bell isimli parçacık fizikçisi olacaktır. Ancak bu deneyi gerçekleştirecek teknoloji henüz o dönemde yoktur. Bu deneyin gerçekleştirilmesi on yıllar alacaktır. Sonunda, geçtiğimiz yıllarda Alain Aspect, John Clauser ve Anton Zeilinger isimli fizikçiler bu deneyi gerçekleştirmiştir. 2022 Fizik Nobel Ödülü’ne layık görülen bu üç isim, Einstein’ın haksız olduğunu kanıtlamış ve belirsizlik ilkesinden kurtulamayacağımızı göstermiştir.

Klasik fiziğe karşın, kuantum mekaniği indeterministtir. Kuantum mekaniğine göre sizin olduğunuz yerde bulunma olasılığınız gibi bir anda Everest Dağı’nın tepesinde belirme ihtimaliniz de vardır. Sadece bu ihtimal o kadar küçüktür ki rahatlıkla yok sayılabilir. Ancak, daha küçük boyuta indiğimizde ve temel parçacıklara baktığımızda bu olasılık yok sayılamayacak kadar yüksektir. Doğanın temel prensipleri, insan mantığına ters düşer niteliktedir çünkü insan evrimi gereği klasik fizik prensipleriyle düşünen bir canlıdır. Vahşi doğada karşısına bir ayı çıktığında ne hızda koşması gerektiği gibi problemlerle karşılaşan insan, bu gibi sorunlarla karşı karşıya geldiğinde kendisini kurtarabilecek basit bir mantık geliştirmiştir. Bin yıllar boyu gelişen bu insan mantığı, son birkaç bin yılda fiziği geliştirmeyi başarmıştır ancak geçtiğimiz son yüzyıl bize gösteriyor ki, bundan sonra fiziği geliştirecek olan insanın mantığından çok, hayal gücü ve düşünme becerisi olacaktır.

Rezonans Dergisi’nin ilk sayısı için yazmış olduğum bu yazı içerisinde yüzeysel olarak değindiğim birçok konuyu bir sonraki yazılarımda ayrı başlıklar altında sizlere aktaracağım. Bu konular sizi de benim kadar heyecanlandırıyorsa, takipte kalın.