Klasik Fizik, Kuantum Fiziği Ayrımı

FaceBook  Twitter  

Yazan Zuhal Yağmur

 

Onlinefizik.com röportajlarının bir yenisi ile karşınızdayız. Bu röportajımızı Selçuk Üniversitesi öğretim üyelerinden Fizik Eğitimi Ana Bilim Dalı başkanı sayın Prof. Dr. Oğuz DOĞAN ile gerçekleştirdik. Kendisine bize ayırdığı zaman için teşekkür ediyoruz. Bu yazının devamında klasik fizik ve kuantum fiziği, ikisi arasındaki ilişki ve yaşantımız üzerinde etkileri hakkında merak ettiklerinizi bulabilirsiniz.

 

Zuhal Yağmur: Hocam öncelikle klasik fizik ile kuantum fiziği hakkında genel olarak bilgi verebilir misiniz?
Oğuz Doğan: Klasik fizik ile kuantum fiziği arasındaki öz ayrım boyut farkıdır. Fizikteki kavramları boyut olarak makro boyuttan mikro boyuta indirgediğimizde karşımıza farklı bir dünya çıkar. Makro boyuttaki maddenin davranışı ile mikro boyuttaki parçacıkların davranışı farklı şekilde ele alınır. Makro dünya dediğimiz bizim yaşadığımız dünyadaki olayları klasik fizik; mikro dünyadaki olayları ise kuantum fiziği inceler. Yerin çekim ivmesi 9,8 m/s2’dir. Bu Newton fiziğinin sabitlerinden biridir. Planck sabiti olan 6,626x10-34 J.s ise kuantum fiziğine ait bir sabittir. Bu sabitler arasındaki boyut farkı ne kadar açık ise parçacıkların davranışları da o denli farklıdır.
Her ne kadar klasik fizik ile kuantum fiziği farklı gibi gözükseler de aslında bunlar arasında bir uyum söz konusudur. Pek çok noktada aynı sonuçları ortaya koyarlar. Sonuçta iki teori arasında bir köprü vardır.
Biz fizikî dünyayı üç bölgeye ayırırız ; büyük bölge, orta bölge, küçük bölge.
Büyük bölge, astronomi fiziğinin hakim olduğu yıldızları galaksileri, gezegenleri inceler. Orta bölge, Newton fiziğinin uygulandığı bizim dünyamızı inceler. Küçük bölge, küçük parçacıkların davranışların sergilendiği bölgedir. Biz, orta bölgeyi klasik fizik ile, küçük bölgeyi kuantum fiziği ile incelemeye çalışırız. Klasik fizik orta bölgeyi açıklamakta son derece başarılıdır. İkisi arasında birçok uyum söz konusudur. Bu uyum Bohr’un “karşılığı bulunma ilkesi” ile açıklanır. Uygun limitlerde klasik fizik ile kuantum fiziği örtüşür.
Z.Yağmur: Klasik fizik ya da kuantum fiziğinden hangisi doğayı açıklamakta daha başarılıdır? Böyle bir kıyaslama yapabilir miyiz?
O.Doğan: Klasik fizik orta bölgeyi başarıyla açıklarken küçük bölgeyi izah etmede yetersizdir. Kuantum fiziği ise küçük bölgeyi izah etmekle beraber uygun limitlere gidildiğinde orta bölgeyi de en iyi şekilde tasvir eder. Bu yüzden kuantum fiziği doğayı tasvir etmede daha başarılıdır. Aslında her ikisi de doğayı tasvir etmede kendi perspektiflerinden başarılı iki teoridir. Birini diğerine tercih etmek yerine incelenen olaylar dizisini iyi ayırt etmek önemlidir. Kuantum dünyasının sonuçlarını anlamakta ve anlatmakta gerçekten zorlanmaktayız. Eğer tamamen kuantum fiziği ile dünyayı ve içindeki olayları tasvire kalkışsak, herhalde hayatı çekilmez hale getiririz. Anlaşmakta ve anlaşılmakta zorlanırız. Bununla birlikte kuantum dünyasının parçacıklarını klasik fizikle tasvire kalkışsak, bu seferde yetersiz kalırız. Bu yüzden nerede hangi teoriyi kullanacağımızı bilmek önemlidir.
Z.Yağmur: Fizik yalnızca teknolojik ilerlemeye yarayan bir bilim dalı mıdır? Fiziğin başka hangi sistemlere etkisi vardır?
O.Doğan: Gerek klasik fizik gerek kuantum fiziği düşünce ve felsefi yönü itibariyle sadece teknolojiyi değil tüm sosyal hayatı, insan davranışlarını, hayat tarzımızı dahi son derece etkilemektedir. Bunun sebebi de ilkeleri itibari ile temel düşünceleri her disiplin tarafından kabul görmüş birer teori olmalarında yatmaktadır. Bir disiplin kendi içinde bir teori-iskelet oluşturamıyorsa ispatlanmış ve başarılı sonuçlar ortaya koyabilen düşünce sistemlerine yönelirler. Klasik fiziğe yönelen disiplinler 300 yıl gibi uzun bir süre klasik fiziğin ilkelerini kendi dillerine uyarladılar. Daha sonra kuantum fiziğinin ortaya çıkmasıyla kuantum fiziğinin ilkelerini kendi dillerine uyarlamaya başladılar. Diğer temel bilimler, mühendislik, tıp gibi bilim dallarının konusu ve yöntemi itibariyle fizik teorilerinden etkilenmelerini anlamlı buluruz. Fakat, sosyal bilimlerde kendi içlerinde bir teori geliştiremedikleri için fizik teorilerinden etkilenmişler ve kendi konularını açıklamada fizik teorilerinden istifade etmişlerdir. John Locke, Adam Simit gibi toplum bilimciler klasik fizik düşüncesi etkisiyle toplumsal ve psikolojik olayları izaha çalışmışlardır.
Z.Yağmur: Klasik fizik nasıl bir düşünce yapısına sahiptir?
O.Doğan: Klasik fiziğin temel düşüncesi başta uzay kavramıyla ilişkilidir. Uzay kavramını klasik fizik düz bir uzay olarak ele alır. Uzay, kendi doğası nedeniyle -kendi dışındaki hiçbir şeye göre izafi olmamak kaydıyla- her zaman aynı ve değişmezdir. İkincisi, zaman anlayışıdır. Zaman; maddesel dünyadan bağımsızdır. Geçmişten geleceğe durmaksızın kendi içinde akıp gider. Değiştirme şansına sahip değilsiniz. Üçüncüsü; ölçmek istediği sonuçları kesin değerlerle ölçer ve ifade eder. Yani katı bir determinizm vardır. Kesin bir hassasiyetle ölçmek istediğiniz şeyi ölçersiniz. Evren bir makineye benzetilmiştir. Dolayısıyla evren, değişmeyen yasaların idare ettiği bir makinedir. Evrendeki tüm maddesel unsurlar bu yasalara göre hareket eder. Bu yasalar bilinirse evrendeki tüm hareketler bilinebilir. Bundan dolayıdır ki Laplace; “Eğer yaratılış anında Tanrı’nın yanında bulunsaydım(ilk hareket bilgilerine sahip olsaydık), evrenin tüm geleceğini tahmin edebilirdim” demiştir. Bu şekilde katı bir determinizm, evreni bir makine gibi görmenin sonucudur. Dördüncü; nedensellik ilkesidir. Evrendeki tüm hadiseler tamamıyla nedensel olarak belirlenebilir. Yani bir yerde bir olay varsa bunun bir sebebi vardır. Bu sebebin de bir sonucu olmalıdır. Aynı şartlar altında aynı etki aynı sonucu ortaya çıkarır. Bir diğeri ise; olayların ayrıklığıdır. Birbirinden soyutlanmış iki olay, asla birbirlerini etkilemez. Olaylar peşi-sıra birbirini izler.
Z.Yağmur: Peki ya kuantum fiziği?
O.Doğan: İlk olarak kuantum fiziğinde “dualite” dediğimiz “ikilem” vardır. Dolayısıyla kesinlik yoktur. Kuantum fiziği, sonuçları kesin ve net değil, olasılıklarla ifade eder. Bu açıdan bakıldığında kuantum fiziği bir olasılıklar dünyasıdır. Bu olasılıklardan kasıt da bir muamma değildir! İkinci olarak kuantum dünyası bir birliktelikler dünyasıdır. Olayları birbirinden ayrı görmez. Tüm olaylar aynı anda cereyan eder. Dolayısıyla bu anlayış “Holistik düşünce” dediğimiz bir düşünceyi ortaya çıkarmıştır. Bir başka özelliği belirsizlik prensibidir. Kuantum fiziğinde sonuçlar kesin ve net olmamakla beraber belirsizlik sınırları içinde bir anlam ifade eder. Determinist değildir. Diğer bir özelliği, dualite dediğimiz ikili olma ilkesini bütünsellik ilkesiyle birleştirir. İki farklı özellik, ayrılmaz bir bütünün parçasıdır. Son özelliği ise; lokal olmayan etkileri ön plana çıkarır. Klasik fizikte büyük etki büyük sonuç çıkarır düşüncesi varken, kuantum fiziğinde küçük etki büyük sonuç çıkarabilir.
En temel ayrım olarak belki de şu söylenebilir; klasik fizikte lineer mantık geçerlidir. Kuantumda ise lineer mantık geçerli değildir. Klasik fizikte olaylar ifade edilirken en basit haline indirgenerek açıklanır ve en basit halin sonuçları bütüne yansıtılır. Dolayısıyla klasik fizik indirgemecidir, soyutlamacıdır. Olayların hepsine dikkat etmez. Kuantum fiziğinde olaylar bütündür. İndirgemeci veya soyutlamacı değildir. Dolayısıyla kuantum fiziğinde bir aydınlanma söz konusudur. Klasik fizikte olayları inceleyen gözlemcinin olaylara müdahalesi söz konusu değildir. Gözlemci pasiftir. Kuantum fiziğinde ise gözlemci aktif durumdadır, olayın bir parçasıdır. Bu yüzden kuantum fiziği “gözlemci” kavramı yerine “katılımcı” kavramını önerir. İncelenen olaylar elbette insanlarla, ilim adamları ile paylaşılmak zorundadır. Bu yüzden dil denilen bir araç kullanırız. Klasik fizikte olaylar ifade edilirken dil pek fazla sorun oluşturmaz. Kuantum fiziğinde ise olayları izah etmekte dil yetersiz kalmaktadır. Klasik fiziğin bilgisi deneysel sonuçlardır. Dolayısıyla akıl ön plandadır. Akılcı bilgi türüne girer. Kuantum fiziğinin düşünce yapısında ise akılla birlikte sezgilerin de etkin olduğu bir husustan bahsedebiliriz. Bu yüzden Sokrates “Hiçbir şey bilmediğimi biliyorum” derken klasik fiziğin düşüncesini yansıtırken, Lao Tzu “Hiçbir şey bilmemek en güzel bilgidir” diyerek kuantum düşüncesini yansıtmaktadır. Bu sözde demek istenen: bildiklerimiz bizi sınırlar, daha dar bir çerçeveden bakmamıza neden olur ve ufkumuzu genişletemeyiz. Dolayısı ile bildiklerimiz gerçeği anlamakta ayağımıza bağ olur.
Bu şekilde de, klasik fizik ile kuantum fiziği arasındaki ayrımı farklı olarak ele almış olduk.
Z.Yağmur: Richard Feynman kuantum fiziği ile ilgili konferanslarında dinleyicilerine: “Size ben bunları anlatacağım da siz anlayacağınızı mı sanıyorsunuz? Hayır, anlamayacaksınız. Çünkü ben bile anlamıyorum. Hiç kimse anlamıyor” diyor. Kuantum fiziği gerçekten anlaşılmaz mıdır?
O.Doğan: Kuantum fiziğinin ortaya koyduğu kavramlar yeni kavramlardır. Kullanılan mantık lineer mantık olmadığı için anlaşılması zordur. Biz genellikle 300 yıllık bir süredir klasik fizik etkisiyle lineer mantığı kullanmaya alışmışız. Bu yüzden kuantum düşüncesini ve olaylarını anlayıp anlatmakta zorluk çekmekteyiz.
Genel özelliklerine baktığımızda kuantum fiziği düşünce ve felsefi yönü itibariyle doğu mistik düşüncesine daha yakın gözükmektedir. Her ne kadar doğu düşüncesi kendine has birtakım ritüeller içermekteyse de olayların sonuçları itibariyle bu yakınlık görülmektedir. Kuantum düşüncesinin anlaşılması noktasında insanoğlunun özgür bir düşünceye sahip olması gerekir. Özellikle klasik fiziğin bazı felsefi noktaları, bizi kuantum fiziğini anlayabilmekten geri bırakmaktadır. Kendini sınırlamayan, serbest bir düşünce kuantum olaylarını çözmede ve anlamada daha başarılı olacaktır. Kuantum fiziği anlaşılamıyorsa bunun bir sebebi, kuantum dünyasının boyutuna inemeyişimizden kaynaklanmaktadır. Diğer sebebi de kimi düşünce ve fikirlerimizden vazgeçememe kararlılığımızdan kaynaklanmaktadır. Özellikle son zamanlarda kuantum düşüncesiyle ilgilenen kesimin yoğun bir şekilde doğu felsefesini araştırmasının sebebi herhalde bu olsa gerek. Bu açıdan bakıldığında bizim kendi kültürümüz (özellikle Nasreddin Hoca felsefesi) kuantum fiziğini anlamaya en yakın kültür olarak gözükmektedir. Kuantum fiziği anlaşılacaksa aslında en iyi bir şekilde bizim anlamamız gerekir.
Doğu felsefesini araştırmak için Hindistan’a gitmiş bilim insanlarının (ki bunlar kuantum fiziğinin oluşumunda büyük emeği geçen bilim adamlarıdır) konu hakkındaki bazı düşünceleri;
“Bence, insanlığın düşünce tarihine bakıldığında, en verimli sonuçların, iki farklı düşünce sisteminin birbirleriyle temas ettikleri yerlerde ortaya çıktıkları fikri gerçekten de doğrudur. Bu sistemler, köklerini insan kültürünün çok çeşitli ve değişik biçimlerine, değişik zamanlarına ya da değişik dinsel geleneklerine salmış olabilirler. Ancak buna rağmen birbirleriyle temasa geçtiklerinde, yani gerçek bir etkileşim ortaya çıktığında, yeni ve ilginç gelişmelerin de bunun takipçisi olacağını ümit edebiliriz.”
Werner Heisenberg
“Atom fiziği dalında yapılan keşiflerle çıkan görüşlerin hiçbiri…..tamamen başka, hiç duyulmamış ya da yepyeni değildirler. Kendi uygarlığımızda bile bunların öncüllerine rastlayabiliriz. Ancak Budist ve Hindu öğretilerde bunlar çok daha yaygındırlar. Bize düşen görev, bu eski açıklamaların desteklenmesi, düzenlenmesi ve geliştirilmesidir.”
Julius Robert Oppenheimer
“Atom kuramı ile ilgili paralellikleri aramak istiyorsak, ……insanı var oluşun büyük dramı sırasında hem seyirci ve hem de aktör olarak ele alan Buda ve Lao Tzu gibi düşünürlerin karşılaştıkları sorunlara yönelmemiz gerekir.”
Niels Bohr
Z.Yağmur: Stephan Hawking bir konuşmasında bu yüzyılın sonunda fiziğin nihai denklemlerinin keşfedileceğini belirtmiştir. Bu denklem keşfedildiğinde temel parçacıklardan yıldızlar ve galaksilere kadar her şey yani evrenin tüm yapısı anlaşılabilecektir. David Peat ise ‘Filozof Taşı’ adlı kitabında bu düşünceye karşı çıkıyor. Peat: “Evren tahmin edilemez derecede karışık ve tüm biçimleri, yapıları ve olguları ile zengin bir çeşitliliğe sahiptir. Böylesine bir çeşitliliğin, en basit teorilerden açıklanabilmesi mümkün değildir. Fizikçiler, atomun derinliklerine ne kadar inilirse maddenin basit nihai seviyesine o kadar yaklaşacaklarına inanıyorlar. Aslında maddenin öz yapısını bulma arayışı, ufka dokunma çabasına benzemektedir. Siz ona ne kadar yaklaşırsanız o sizden o kadar uzaklaşır” diyor. Fizik bu sona varacak mı?
O.Doğan: Evet şu anda iki grup söz konusu. Bir grup, bu temel denklemi bulma araştırmaları yapıyor. Diğer bir grupsa bu kadar büyük ve çeşitli olaylar bütünü, basit denklemlere indirgenemeyecek kadar karmaşıktır diyerek, böyle bir basit ilkenin bulunamayacağını savunuyor. Aslında temel denklemin arayışı da kuantum fiziğinin teorileri ışığında gerçekleşiyor. Ama yine kuantum fiziğinin söylediği “belirsizlik”, böyle bir denklemin bulunamayacağına işaret eder. İşte burada kuantum kuramı kendi kendisiyle çelişiyor gibi. Hem belirsizlik, hem de basit temel denklem. Bu bir çelişki gibi gözüküyor. Araştırmalar devam ediyor. Bakalım zaman ne gösterecek, birlikte izliyoruz.
Z.Yağmur: Son olarak eğitime değinelim. Geleneksel anlayışa göre -ki bu anlayış klasik fiziğin neticelerinden biridir- bireyler ya doğuştan zekidir ya da değildir. Ve onların bu durumunu değiştirebilmek için yapılabilecek hiçbir şey yoktur. Bu noktada kuantum fiziğinin getirdiği farklı bir bakış açısı var mıdır?
O.Doğan: Gerek klasik fizik gerekse kuantum fiziğinin farklı disiplinleri etkilediği bir gerçektir. Bu alanlardan biri de eğitim sistemidir.
Eğitim tarihine baktığımızda ortaya atılan yöntem ve modellerin çok sayıda olduğunu görürüz. Kendi içlerinde bu modeller, birtakım farklılıklarla birlikte, kimi zaman değişik kesimler tarafından uygulanagelmiştir. Temel felsefesi açısından öğrenme modellerinde klasik fizik düşüncesinin etkisi görülür. Kuantum fiziğinin doğuşuyla beraber ortaya atılan yeni kavramlar eğitim bilimlerinin de literatürüne girmiş bulunmaktadır. Özellikle 1980’li yıllardan itibaren Amerika’da ortaya atılan “Kuantum Öğrenme Modeli” kuantum düşüncesinden etkilenmiş, kuantum kavramlarını barındıran yeni bir model olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu model, hızlandırılmış öğrenme teknikleri ve beyin temelli öğrenme teknik ve stratejilerinin kullanılmasına dayanmaktadır. Ayrıca insanların farklı zeka türlerinin olduğu ve başarıyı belirleyen unsurun ‘tek tip zeka’ olmadığı düşüncesinden hareket eden “çoklu zeka” ve “duygusal zeka” kavramlarının prensipleri de bu modele dahil edilmiştir. Öyle ki “Holistik eğitim” gibi öğrencilerin sadece bedensel ve zihinsel gelişimi yanında aynı oranda dengeli gelişmesi için ruhsal yönden de gelişimini hedefleyen bir yaklaşım benimsenmiştir. Böyle farklı sistemler, kavramlar ve yaklaşımlar güzel bir şekilde sentezlenmiştir. Dolayısıyla ‘kuantum öğrenme modeli’ daha çok şu hususlar üzerinde durur:
- Değerlerin ve davranışların birbiriyle uyumlu olması bütüncül öğrenmeyi gerektirir.
- Hızlı okuma tekniklerinin geliştirilmesi, öğrenilen kavramların yine bütüncül öğrenilmesini sağlar. Kelimelerin anlamlarından ziyade topluca cümlelerin veya paragrafın teması önemlidir. Bu da hızlı okumayla elde edilebilir.
- Bu modelde “hata” kaçınılmazdır. Dolayısıyla hatalar öğrenciyi başarıya götürecektir. Yapılan hatalar (kaçınılmaz olarak), bize başarı için neler yapmamız gerektiği hususunda bilgiler verir. (Ders alabilmek adına hata yapılmalıdır).
- Tam anlamıyla öğrenmenin gerçekleşebilmesi için her türlü yaklaşım ve değişmelere açık olmak gerekir. Öğrenen kişiyi sınırlandıracak birtakım harici koşullar ortadan kaldırılmalıdır.
Öğrenme, dengeli gerçekleşmek zorundadır. Bu dengeli öğrenmenin içerisinde ise bireylerin farklı zeka alanlarına sahip olmaları, fiziksel ve ruhsal gelişimlerinin beraberce geliştirilmesi yatmaktadır. Bu açıdan bakıldığı zaman bu öğrenme modeli modern çağın özelliklerine, gelişim hızına daha uygun olabilecek bir model olarak gözükmektedir. Fakat her coğrafyada uygulanabilmesi için birtakım zorluklar da kaçınılmazdır.

Linkler

Ziyaretçi Sayacı

Bugün312
Dün551
Bu Hafta2295
Bu Ay5369
Tümü317266
Ana Sayfa Yazilar Klasik Fizik, Kuantum Fiziği Ayrımı