Heisenberger Belirsizlik İlkesi: Kesin sonuca varmak zordur!

Bilimleri karşılaştırdığını zaman ‘kesinlik kavramı’ açısından birbirinden derin farklar içerdiklerini görürsünüz. Aslında bu çok da yadırganacak bir durum değildir. Eğer matematiği bir bilim olarak sayarsanız, en büyük kesinlik matematikte olacaktır. Bir artı bir her zaman ikidir, yine de doğal sayılar için olan bu kesinlik durumu detaya gidildiğinde azalmaya başlar. Çünkü bir dairenin çapını hesaplamaya kalktığınızda karşınıza çıkan ‘pi’ değeri aslında kesin bir rakamı ya da ilişkiyi tanımlamaz, kazdıkça ilerlediğiniz dipsiz bir kuyudur. Geometri de bir yerde oyun oynamaya başlar. Gönye ile istediğiniz açıyı ölçebilirsiniz, ama pergelle çizilen daire, gönyenin verdiği olanaklarla hesaplanamaz. Matematiksel olarak bakıldığında da kare daireye dönüştürülemez, sadece yaklaşabilirsiniz, sıra dışı bir durumdur.

Matematiği bir kenara bırakırsanız, kesin bilim olarak adlandırılmaya en yakışan dal elbette fiziktir. Fizik maddeyi konu alır, kuralları diğer disiplinlere göre çok daha keskindir. Benim de katıldığım bir kısım görüş, kimyayı bile bir bilim dalı olarak kabul etmez. “Kimya aslında simyadan türetilmiştir, ama fiziğe tamamen hâkim olursanız, kimyanın kurallarını da öngörebilir hale gelirsiniz” diye düşünür. Ne de olsa ortamda yine atomlar vardır, bunların dış katmanlarında dolaşan elektronların verdiği reaksiyonlar kimyasal süreci belirler. Kimyanın fizikten daha zor anlaşılmasının nedeni, birden çok maddenin işin içine karışmasıdır. Çoklu ortamlarda, hele hele birbirinden farklı atomlar ve bileşikler varsa, sizin öngörü yeteneğiniz de azalacaktır. Bu nedenle kimyagerlere fizikçilerin ötesinde apayrı bir saygı ve hayranlık duyarım.

Sosyal bilimler ve biyoloji maalesef matematikleştirilemez

Bütün bilim dalları içerisinde canlının bütününe yönelik olanlar ise en az kesinlik içerir. Örneğin sosyoloji, ekonomi gibi alanları istediğiniz kadar matematikleştirmeye çalışın, ancak kabaca modelleyebilirsiniz. Anlaşılan hissiyatın araştırılan alana bulaşması, bilimin öngörü gücünü azaltan önemli etkenlerden birisidir. Bu durum genel hatlarıyla biyoloji için de geçerlidir. Canlı bir sistemin belli koşulda nasıl cevap verebileceğini ancak olası bütün parametreleri kontrol altına alırsanız öngörebilirsiniz. Mesela insanlar sıcakta terlerler, ama terleme miktarı vücuttaki suya da bağlıdır. Su alımını azaltırsanız, ter çıkışında da ilişkili bir azalma meydana gelir. Bu özellik normal işleyişin ve hastalıkların anlaşılmasında ‘klinik tıp’ denen yaklaşımın neden bu kadar önemli olduğunu açıklar. Doktora gittiğinizde ona şikâyetinizi anlatırsınız; eğer doktor size işinizi, oturduğunuz koşulları ya da yiyip içtiklerinizi sormadan bir hastalık tanısına gitmeye çalışıyorsa biliniz ki sizi de dağarcığındaki hastalık tanımlarından birine yuvarlamaya çalışıyordur. Tıpta ‘hastalık yoktur, hasta vardır’ saptamasının ana nedeni budur, her hasta kendine özgüdür.

Deney, onu yapanın girişiminden de etkilenir

Fizikte pek öngörülemez bir durum yoktur, her şey yasalara tabidir. Fakat detaya varmaya çalıştığınızda koşullar değişmeye başlar. Örneğin biz atomları çekirdek ve etrafında dönen elektronlar olarak tanımlarız. Ama iş bir parçacığın özelliklerini ölçmeye çalışan kuantum fiziğine geldiğinde durum değişir, çünkü elektron da çekirdek etrafında bir parçacık özelliği göstermeden ‘bulut gibi’ dolanmaktadır. Werner Heisenberger tarafından 1927 yılında ileri sürülen Belirsizlik İlkesi’ne göre, bir parçacığın momentumu (açısal hızı) ve konumu aynı anda tam doğrulukla ölçülemez, çünkü yapacağınız her işlem, sürecin diğer öğelerini de değiştirir. Belirsizlik İlkesi’nin anlattığı kavram aslında Schrödinger’in Kedisi’nde de karşılık bulur ki burada kapalı bir kutunun içinde bir düzenek ve başlangıçta canlı olan bir kedi vardır. Düzeneğe göre yüzde 50 olasılıkla ortama yayılacak olan zehirli gaz kediyi aynı olasılıkla öldürecektir (Schrödinger’in bu varsayımı için neden kedi seçtiği ayrı bir konudur). Ancak önemli olan, gözlem yapılmadan önce kutunun içinde neler olduğudur. “Kutu açılmadan, gözlem yapılmadan önce kedi ne durumdaydı? Ölü müydü, diri miydi?” İşte bunun cevabı kuantum fiziğine göre hem ölü, hem diridir. Dolayısıyla gözlem (bu çalıştığınız ortam da olabilir), bir şekilde onu gerçekleştirenden etkilenir. Siz ne kadar detaya varmaya çalışırsanız genel belirsizliğiniz de o kadar artar. Bu yazının anlatmaya çalıştıkları ve zamanlaması biraz karmaşık görünüyor, sakın tasa etmeyin, emin olun ileride çok işimize yarayacak.

Kaynak: Sam Kean. Kayıp Kaşık. Periyodik tablonun ardındaki delilik ve aşk hikayeleriyle dolu farklı bir “Dünya Tarihi”. Kolektif Yayıncılık, 2013.