Gerçeklik ve bilim – Demet Parlar

Biz halen Newton’un nedensellik anlayışının ve Öklid geometrisinin doğrularının hakim olduğu bir dünyada yaşıyoruz; uzayı bir boşluk, zamanı çizgisel olarak seyreden geçmiş, şimdi ve gelecekten oluşan farklı bir olgu olarak değerlendiriyoruz. Oysa artık uzayın ve zamanın dünyayı çevrelemeye yarayan yapılar olduğu düşüncesinden vazgeçmemiz, uzay ve zamanın büyük ölçeklerde ortaya çıkan kaba hatlı yaklaşık kestirimler olduğunu kabullenmemiz, dünyayı anlamak için kullandığımız dilbilgisini değiştirmemiz gerekiyor.

Demet Parlar

“Görünenle gerçek bir olsaydı bilime gerek kalmazdı”

Karl Marx

Ne güzel demiş Marx, sahiden insan görünenin gerçekliğini kabul etseydi yalnız bilim değil, felsefe de sanat da olmaz, kendimizi evrenin merkezinde sabit duran düz bir dünyada sanmaya devam ederdik.

Görünenin gördüğümüz gibi olmadığı, farklı bir gerçek olduğu sezgisi ve merakı insanın en temel özelliklerinden biri olsa gerek. Bu merak sayesinde dünyanın yuvarlak olduğunu ve delicesine döndüğünü öğrendiğimiz dört yüz yıldan beri gerçekliğin hiç de bize göründüğü gibi olmadığını anladık.

Platon’un bu meseleyi mağara metaforuyla kavramsallaştırmasının üzerinden geçen 2400 yıl boyunca bu problem yalnız felsefe ve bilim insanlarını değil sanatçıları, dini ve mistik dünyayı da çok ilgilendiren ve ilgilendirmeye devam eden önemli bir soruyu ısrarla sorduruyor; “Gerçeklik nedir?”

Gerçekliğin ne olduğuna dair öne sürülen sağlamca sınanmış ve sınanmakta olan bilimsel kuramlar* evrene, dünyaya ve canlılığa dair bilgilerimizi değiştirip, derinleştiriyor, olağan bulduğumuz, sorgulamadan kabullendiğimiz kavramların anlamı farklılaşıyor, doğal olarak dünya imgemiz de değişiyor. Bilim tarihi bu değişimi çok güzel gösteriyor aslında. Aristo ve Ptolemaios’un dünya merkezli sabit evren modeli, sabit yıldızlar kubbesinin ötesinde cennet ve cehenneme de rahatça yer kaldığı için kilise tarafından benimsenir ve desteklenir.[1] Sağduyumuza uygun, görünenle ve kutsal kitaplarla çelişmeyen bu dünya modeli yaklaşık 1300 yıl tartışmasız kabul görür.

Bu modelin astronomik gözlemlerle uyuşmadığını fark eden Kopernik, 1514 yılında güneşin merkezde olduğu, dünya ve gezegenlerin döngüsel yörüngeler izleyerek güneşin etrafında hareket ettiği farklı bir evren modeli geliştirdi. Neredeyse yüz yıl sonra Galileo’nun Kopernik’in güneş merkezli evren modelini kendi geliştirdiği teleskoplarla yaptığı gözlemlerle ve  matematiksel olarak ispat etmesi üzerine İtalya’nın İngiliz Büyükelçisi, İngiltere Kralı I. James’e bu büyük olayı bir mektupla haber verir: “Galileo isimli profesörün yazdıkları doğru çıkmazsa adam yandı, eğer doğru çıkarsa biz yandık; çünkü ‘Dünya hiç de bildiğimiz gibi  değilmiş’ diyerek başka bir Dünya’da yaşayacağız.”[2]

Gallileo’nun ardından Newton, Galileo ve Kepler’in kuramlarını geliştirerek, dünya üzerindeki hareket yasalarının göklerdeki hareket yasalarıyla aynı olduğunu kanıtlayan, gezegenlerin yörüngede kalmasının nedenini açıklayan evrensel kütle çekim yasasını buldu: 17. yüzyıla kadar Newton öncesinde sorulan  “Neden Ay yörüngede kalıyor da üstümüze doğru gelip çarpmıyor?” sorusu da yanıtlanmış oluyordu.[3]

Gündelik yaşam bu yeni dünya algısıyla “başka bir Dünya’da”  devam ederken, gezegenleri yıldızların çevresinde yörüngede tutan kuvvetin ne olduğu sorusunu bilim insanları 20. yüzyıl başına kadar yanıtlayamadılar. Ayrıca Newton’a göre uzay evren için büyük boş bir kap, katı bir kutu olmalıydı. Nesnelerin, bir kuvvet tarafından saptırılmadıkları sürece düz bir çizgide hızla hareket ettikleri devasa bir çerçeve… Ama dünyanın da içinde bulunduğu bu kap, bu “uzay” neden oluşur?

İşte Newton’un kuramıyla bağlantılı bu iki büyük problemi (İlki; kütle çekim kuvveti nedir, nasıl tanımlanır? İkincisi ise Newton uzayı nedir?) Einstein 1915’te genel görelilik ile açıkladı:

“Dünya parçacıklar ve alanlardan oluşur, o kadar; uzayı fazladan bir öğe olarak hesaba katmak gerekmez. Newton uzayı kütle çekim alanıdır. Ya da tersi, aynı biçimde kütle çekim alanı da uzayın ta kendisidir. Düz ve sabit olan Newton uzayından farklı olarak kütle çekim alanı hareket eden, dalgalanan bir şeydir.”[4]

Görelilik kuramı zaman ve uzay hakkında bildiklerimizi tümüyle değiştirdi. Einstein bize bu kuramla evrenin patladığı, uzayın çıkışı olmayan kara deliklere gömüldüğü, zamanın bir gezegene yaklaşıkça yavaşladığı, yıldızlar arası uzayın denizin yüzeyi gibi dalgalandığı renkli ve şaşırtıcı bir dünya imgesi sunar.

Bu olağanüstü imgenin yanısıra zamanın uzaydan tamamiyle ayrı ve bağımsız olmadığını, onunla birleşerek uzay-zaman denilen bir nesneyi biçimlendirdiğini göstererek dört boyutlu bir evrenin kapılarını açtı.

Aslında Newton sonrasında iki yüz yılı aşkın bir süre, uzay ve zamanın içinde olayların sahne aldığı, ancak olan bitenlerden etkilenmeyen sabit bir saha olduğu düşünüldü: Cisimler hareket ediyor, kuvvetler çekiyor ve itiyor, ama zaman ve uzay hiç etkilenmeksizin sakince hüküm sürüyordu. Ancak genel görelilik kuramında durum oldukça farklıdır; uzay ve zaman dinamik niceliklerdir artık. Bir cisim hareket ettiğinde veya bir kuvvet etkidiğinde bu, uzay ve zamanda bükülme etkisi yaratır; buna karşın uzay ve zamanın yapısı da cisimlerin hareket biçimlerini ve kuvvetlerin etkime biçimlerini etkiler. Uzay ve zaman evrende bulunan her şeyi etkilemekle kalmaz, aynı zamanda her şeyden etkilenir de. Uzay artık maddeden farklı bir şey değildi, dünyanın “maddi” bileşenlerinden biri olmuştu… İçinde bulunduğumuz hareketli devasa bir yumuşakça gibi dalgalanan, eğilen, bükülen bir madde.

Ama bükülen yalnızca uzay değildir, zaman da bükülür. Einstein zamanın yeryüzünde daha yüksekte, daha alçaktaki bir noktadan daha hızlı geçtiğini öngörür. Bu da ölçülür ve doğru çıkar. Çünkü zaman evrensel ve sabit bir şey değildir, yakındaki kütlelere göre uzar veya kısalır. Tüm kütleler gibi dünya da, kendisine yakın noktalarda uzay zamanı eğrilterek zamanı yavaşlatır.[5]

Yirminci yüzyılın ikinci önemli fizik kuramı olan kuantum mekaniği ise atom altı dünyasına, mikrokozmosa doğru ufkumuzu genişletirken madde hakkında bildiklerimizi derinden sarstı. Etkileşimde bulunmadığı sürece hiçbir yerde bulunmayan elektronlar, nesnelerin yalnızca bir etkileşimden diğerine sıçrarken var olması Einstein’a bile başlangıçta inanması zor hatta saçma gibi görünmüştü. Geçen yüzyılın önemli fizikçilerinden Niels Bohr’un; “Kuantum mekaniği karşısında şok olamamış biri, daha onu anlamamış demektir” dediği gibi, kuantum mekaniği kavrayış sınırlarımızı zorlamaya devam ediyor.

Üstelik kuantum mekaniği,  içerisine gömülü olduğumuz kısalıp uzayabilen devasa boyutlarda, hareketli bir yumuşakça gibi olan bu alanların “kuantumlardan oluştuğu”nu, yani çok ince tanecikli bir yapısı olduğunu gösterir. Artık söz konusu olan uzayda hareket eden kuantumlar değildir, aksine uzay kuantumların kendisidir.  Fizikçiler tarafından kuantumların uzayı ve zamanı yaratan bu mikroskobik kaynaşması, çevremizdeki makroskopik gerçekliğin sessizce ortaya çıkmasının altında yatan neden olarak görülmekte.[6]

Kuantum mekaniği

Kuantum mekaniği dünyası nesneler dünyası değildir, temel olaylar dünyasıdır ve nesneler bu temel olayların olmasıyla meydana gelir. Bir başka deyişle kuantum mekaniği nesneleri tanımlamaz: Süreçleri ve süreçler arasında gerçekleşen etkileşimler olan olayları tarif eder. Bir süreç bir etkileşimden diğerine geçiştir. “Şeyler”in özelikleri “tanecikli” bir dünyada yalnızca etkileşim anında ortaya çıkar, öyle ki yalnızca diğer şeylerle “ilişki” içindedirler ve kesin olarak değil, yalnızca “olasılık” temelinde öngörülebilirler. Atom altı parçacıklarının yani plank ölçeği boyutundaki kuantum dünyasında her şey karma bir haldedir,  bütün olası sonuçların “süperpozisyonu”dur. Kısaca kuantum mekaniği dünyanın üç özelliğinin keşfidir: Taneciklik, belirsizlik ve ilişkisellik.

Ancak  fizik biliminin mücevherleri olarak tanımlanan, farklı deney ve gözlemlerle yeniden ve yeniden doğrulanan bu iki teori dünyayı birbiriyle bağdaşmaz gibi görünen çok farklı iki tarzda açıklar: Kuantum mekaniği, genel görelilik tarafından yanlışlanan eski “zaman” ve uzay kavramlarını kullanır. Benzer şekilde genel görelilik de kuantum mekaniğince yanlışlanan eski madde ve enerji kavramlarını kullanır. Çelişki, her iki kuramın da kendi alanlarında harika bir şekilde işlemesinde yatar.

Bu iki kuramın birbirine nasıl eklemleneceği  teorik fizikçilerin en büyük problemi olmayı günümüzde de sürdürüyor. Bu durumu yaşayan ve bu problematik üzerine çalışan önemli bilim insanlarından Carlo Rovelli çarpıcı bir biçimde tanımlıyor:

“Bu iki büyük keşfi nasıl birbirine eklemleyeceğimizi bilmedikçe dünyayı düşünmede global bir çerçeveden de yoksun kalıyoruz. Parça parça ve içsel olarak dayanıksız açıklamalarla bir tür zihinsel yarılmışlık halinde bulunuyoruz. Öyle ki Uzayın, Zamanın ve Maddenin artık ne olduğunu bilmiyoruz. O halde temel fizik içler acısı haldedir.”[7]

Rovelli karamsar bir tablo çiziyor gibi görünse de başarılı kuramlar arasında çelişki olan dönemlerin fizikte sıkça yaşandığını, çelişen kuramları birleştirme çabalarının dünyanın daha iyi anlaşılmasını sağlayan yeni kuramların önünü açtığını bilim tarihinden örneklerle gösteriyor:

“Newton evrensel çekimi Galileo’nun parabolleri ile Kepler’in elipslerini birleştirerek buldu. Maxwell elektromanyetizma denklemlerini, Faraday’ın bulduğu alan kavramıyla elektrik ve manyetizma kuramlarını bir araya getirerek, Einstein göreliliği elektromanyetizma ile Newton mekaniği arasındaki çelişkiyi çözerek buldu. Bir fizikçi bu nedenle başarılı kuramlar arasında bir çelişki bulduğunda mutlu olur: bu durum dünyayı bütüncül düşünmek, her iki kuramla da uyumlu olan kavramsal bir yapı oluşturabilmek için olağanüstü bir fırsattır.”[8]

İki teoriden her biri, bir bakıma kendi içinde tutarlı olan klasik fiziğin kavramsal temelini dönüştürür, ama iki teoriyi kuşatan bir teori henüz olmadığı için, özellikle bu iki teorinin birlikte uygulanma ihtiyacının olduğu 10 üzeri-33 cm’den küçük basamaklar alanında, örneğin Big Bang’e yakın dönemler veya bir kara deliğin ömrünün sonunda neler olup bittiği bilinmemekte. İki teori arasındaki çelişkiyi çözmek, hem bu fenomenleri anlamayı ve hem dünyayı tutarlı tek bir teoriyle açıklayabilmeyi sağlayabileceği için fizikçilerin en önemli çalışma alanlarından birini oluşturuyor. Temel amaç genel göreliliğin kütle çekim açıklamasını doğadaki diğer temel kuvvetlere (elektromanyetik kuvvet, zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler)  ilişkin tanımlamalarla birleştirebilmek. Bugün kuramsal fizikçiler dünyanın her yerinde iki kuramı birbirleriyle eklemleyebilmek için “kuantum kütle çekimi alanı” araştırmalarını sürdürüyor, yaygın deyişle “her şeyin teorisini” bulmaya çalışıyor.

Einstein’ın temel sorun olarak gördüğü neyin neyle etkileştiğinden bağımsız, nesnel bir gerçekliğin var olması meselesi hala güncelliğini koruyor. Yeni yapılan bir çalışmada deneysel olarak nesnel bir gerçekliğin var olmadığı gösterildi.[9] Bu ne kadar güçlü ve doğru bir tez? Etkileri ne olur? Matrix filmindeki gibi bir simülasyonda mı yaşıyoruz? Bilimin en güzel yanı sorularının bitmemesi sanırım.

Post-truth ya da uzayı ve zamanı yeniden düşünmek

1924 yılında Edwin Hubble ismindeki gökbilimcinin bizim galaksimizin evrende yalnız olmadığını göstermesiyle evren algımızın değişim süreci hızlandı. Genel göreliliğin evrenin bir başlangıcı ve sonu olmasını zorunlu kıldığını 1970 yılında S. Hawking ve R. Penrose gösterdiler. “Esasen değişmeyen bir evrenin var olduğu ve var olabileceği yönündeki eski düşünce, yerini bir daha geri dönmemecesine dinamik, genişleyen, sonlu bir zamanda sona erebilecek bir evren düşüncesine bıraktı.”[10] Böylece homo sapiens’in bin yılı aşkın bir sürede oluşturduğu evren hakkındaki görüşü yarım yüzyıldan daha kısa bir sürede değişti.

Bu kuramlar teknolojiye yansıyan yönleriyle hayatımızın birçok alanına  girmiş olsalar da henüz genel dünya imgemizi etkilemekten çok uzaklar. Biz halen Newton’un nedensellik anlayışının ve Öklid geometrisinin doğrularının hakim olduğu bir dünyada yaşıyoruz; uzayı bir boşluk, zamanı çizgisel olarak seyreden geçmiş, şimdi ve gelecekten oluşan farklı bir olgu olarak değerlendiriyoruz. Oysa artık uzayın ve zamanın dünyayı çevrelemeye yarayan yapılar olduğu düşüncesinden vazgeçmemiz, uzay ve zamanın büyük ölçeklerde (makrokozmosta) ortaya çıkan kaba hatlı yaklaşık kestirimler olduğunu kabullenmemiz, dünyayı anlamak için kullandığımız dilbilgisini değiştirmemiz gerekiyor. Newton’un uzayının ve zamanının, bilginin a priori biçimleri ve dünyayı anlamak için kaçınılmaz dilbilgisinin bir parçası olarak düşünen Kant, acaba günümüzde yaşasaydı bu yeni uzay-zaman kavrayışıyla nasıl bir dilbilgisi geliştirirdi?

Acaba bu yeni kavrayışın dilbilgisine henüz sahip olmadığımız için mi Einstein’ın genel göreliliğinin bize öğrettiği dört boyutlu evrende, yumuşakça benzeri dinamik, hareketli bir uzaya gömülmüş dünya imgesini hayal edebilmek, kuantum dünyasının olasılıklar dünyasını hayal etmek kadar zor geliyor bize. Hawking bile, “Dört boyutlu bir uzayı zihnimizde canlandırmak olanaksızdır. Şahsen ben üç boyutlu uzayı bile gözümde canlandırmakta zorlanıyorum” dediğine göre algı sınırlarımızın zorlanması normal olsa gerek. Dünyanın hiç de bildiğimiz gibi olmadığına artık iyice ikna olmuş olsak da başka bir Dünya’da yaşamaya belli ki henüz başla(ya)madık.

Gene de makrokozmosa ve mikrokozmosa açtıkları pencerelerle ufkumuzu genişleten bu iki kuramı anlamak, gerçeklikle temas noktalarımızın, politikacıların, medyanın ve toplumsal ilişkilerin etkisiyle giderek zayıfladığı, gerçek ve sahte arasındaki çizginin bulanıklaştığı “post-truth/gerçek-sonrası” diye tanımlamaya başladığımız bu günlerde ayaklarımızın altından çekilen zemini sağlamlaştırır mı acaba diye düşünmekten kendimi alamıyorum.

İşe yarar veya yaramaz, algı sınırlarımıza etkisi olur veya olmaz ama  görelilik ve kuantum mekaniği kuramları uzay-zaman, madde ve enerji kavramlarına getirdikleri farklı bakış açılarıyla bizi heyecanlı bir serüvene, evrenin değişen imgesini tanımaya davet ediyor.

Hawking, Rovelli, Feynmann, Einstein gibi son yüzyılın ve günümüzün önemli fizikçilerinin yazdıkları popüler bilim kitapları  onların heyecanlı serüvenlerine katılmamızı kolaylaştırıyor.

Bu uzun derlemede fiziğin ve kozmolojinin heyecanlı serüvenini bendeki yansımalarıyla, sorularımla birlikte aktarmaya çalıştım. Ama Rovelli şu anki kavrayışı öyle güzel özetlemiş ki son sözü ona bırakmak doğru olur sanırım:

“Uzayın dayandığı temel yok oldu, zaman yok oldu, klasik parçacıklar ve klasik alanlar yok oldu. Öyleyse dünya/evren nelerden oluşur? Yanıt artık basittir: Dünya tamamen kuantum alanlarından meydana gelir. Bu alanlar alan üstünde alan biçiminde üst üste yaşarlar. Kuantum alanlarına göre büyük ölçeklerde algıladığımız uzay ve zaman bu kuantum alanlarından birinin, bulanık ve yaklaşık bir imgesidir. Dünyayı/evreni meydana getiren öz son yıllarda son derece basitleştirilmiştir. Dünya, parçacıklar, uzay ve zaman, enerji tek bir tür olgunun dışa vurumudur: Kovaryant kuantum alanlarının.”

Anlaması zor da olsa, evrenin derin gizemine doğru heyecanlı ve renkli bir serüven bekliyor bizi.

*“Ne kadar fazla deney yapılırsa yapılsın haklı olduğum asla kanıtlanamaz, ama bir tek deney bile yanıldığımı kanıtlayabilir.” Einstein

[1] Hawking, Stephen, “Zamanın Kısa Tarihi”, Alfa Yayınevi

[2] Galileo, “İki Büyük Dünya Sistemi Hakkında Diyalog”, Hasan Ali Yücel Klasikleri serisi, İş Bankası Kültür Yayınları

[3] Clark, Stuart, “Evren – Einstein Haklı Mıydı? Ve Diğer Büyük Sorular”, Versus Yayınları

[4] Rovelli, Carlo, “Gerçeklik Göründüğü Gibi Değildir”, Çev: Tolga Esmer, Can Yayınları

[5] Hawking, “Zamanın Kısa Tarihi” & Rovelli, “Gerçeklik Göründüğü Gibi Değildir”

[6] Rovelli, age.

[7] Rovelli, “Ya Zaman Var Olmasaydı?”, Çev: Atakan Altınörs, Bilge Kütür Sanat

[8] Rovelli, “Fizik Üzerine Yedi Kısa Ders”, Çev: Tolga Esmer, Can Yayınları

[9] Bkz: https://www.technologyreview.com/s/613092/a-quantum-experiment-suggests-theres-no-such-thing-as-objective-reality/

[10] Hawking, age.