Modern Bilimlerin Işığında Atomcu ve Stoacı Alan Modelleri - 1
|
|
Halil Güveniş
Modern alan kuramı, antik çağda geliştirilen atomcu modeli de, stoacı modeli de haklı bulmaktadır; bu iki modelin birbirlerini tamamladıklarını ve gerçeğin eşdeğerli iki yüzünü teşkil ettiklerini söylemektedir. Atomcu model, alanın değiş tokuş edilen parçacıklardan oluştuğunu; stoacı model ise, bu parçacıkların aynı zamanda tüm uzayı saran bir gerilim durumu (dalga) olduğunu varsaymaktadır. Ancak, elektromanyetik alanın birbiriyle çelişen iki model tarafından betimlenmiş olması, günümüzde de çözüm bekleyen bir problemdir…
“İki cisim birbirini uzaktan nasıl çeker?” sorusu, doğa felsefesini derinden etkilemiştir. Bu soruya cevap vermek için, cisimler arası uzayı tamamen kaplayan bir kuvvet alanı kabul edilmiş, çeşitli alan modelleri geliştirilmiştir. Atomcular alanı, parçacık değiş tokuşu ile açıklamaya çalışmışlar, stoacılar ise, hava (pnevma, Esir) vasıtası ile tüm maddenin birbiriyle etkileşim içinde olduğunu iddia etmişlerdir.
Bugünkü seminerimizde, atomcu ve stoacı alan modellerini modern bilimlerin ışığında incelemek istiyoruz. Bunu yapabilmek için önce, elektromanyetik olayların mıknatıs taşı ve kehribar kuvveti olarak bilindiği antik çağa gideceğiz. Deneysel ve matematiksel olarak hemen hemen hiçbir şeyin bilinmediği bu çağda, atomcu ve stoacı modellerin, elektromanyetik olayları felsefik anlamda açıklamış olduğunu göreceğiz. Böylece, fizik kuramlarının temelinde yatan felsefik açıklamalar gözler önüne serilecek.
Seminerin yarım saati aşmayacağını tahmin ediyorum. Anlaşılmayan yerler olursa hemen sözümü kesmenizi ve anlamadığınız noktaları belirtmenizi rica ediyorum. Tartışma gerektiren sorularınızı ve kendi katkılarınızı ise, seminerin sonuna saklamanızı öneriyorum. Seminerin anlaşılabilirliğini tehlikeye atmamak için mümkün olduğunca kısa ve öz konuşmaya çalışacağım. Tartışma bölümünde, eksiklerimi ve açıklanmasını istediğiniz noktaları belirtmenizi ve bir açıklama istemenizi bekliyorum. Unutmayın ki, felsefik bir yolculuk, ancak felsefik bir tartışma ile sonuçlandırılabilir!
Mıknatıs taşı ve kehribar
M.Ö. 600 yıllarında Miletli Thales, mıknatıslı taşların demir parçalarını çektiğini fark etti. Daha sonra bir deney yaptı ve yünle ovulan kehribarın, saman çöplerini çektiğini gördü… Mıknatıs taşı ve kehribar (Yunanca adıyla elektron), günlük yaşamda ender rastlanan maddelerdi. Mıknatıs taşları Magnesia’da (bugünkü Manisa’da) çıkarılıyordu. Kehribar ise, altın gibi az bulunan bir maddeydi. Dahası, mıknatıs taşının ve kehribarın kuvvetleri, sadece belirli maddeleri çok özel şartlar altında çekebiliyordu.
İki cisim birbirini uzaktan nasıl etkileyebiliyordu? Mıknatıs taşının ve kehribarın çekim kuvvetleri birbirinden farklı mıydı? Yoksa, tek bir olgunun iki ayrı yüzünü mü teşkil ediyorlardı?.. İşte, doğa felsefesinin cevap vermeye çalıştığı sorular bunlardı. Eski çağ insanları, gizemli uzaktan çekim kuvvetlerine doğa üstü nedenler aramıştı, ilahi güçlerin tezahürü olarak görmüştü. Oysa doğa felsefecileri bu kuvvetlere, akla ve gözleme dayanan maddi nedenler bulmak istiyordu. Birbirinden uzak iki cisim, aralarındaki mesafeyi atlayarak kuvvet uygulayamayacaklarına göre, cisimler arası uzayda (alanda) bazı olayların cereyan etmesi gerekiyordu. Ancak bu şekilde, somut madde hareketlerine dayanan açıklamalar yapmak mümkün olabilirdi.
Atomcu model
Manyetizmaya ilişkin ilk açıklama Demokrit’ten geldi. Aphrodisias’lı Alexander’in Fizik İncelemeleri kitabından öğrendiğimize göre Demokrit, “Mıknatıs taşı demiri neden çeker?” sorusuna, üç temel varsayımdan hareket ederek cevap veriyor:
1. Cisimlerden dışarıya atom akımı vardır.
2. Her atom kendine denk atomlara doğru hareket eder.
3. Her cisim çevresindeki boşluğu doldurmaya çalışır.
Bu üç temel varsayım dışında, mıknatısın ve demirin birbirine denk atomlardan oluştuğunu kabul ediyor Demokrit. Ancak diyor, mıknatısın atomları demirinkilere nazaran daha ince ve gevşektir ve daha fazla boş mekana sahiptir. Bu yüzden mıknatısın dışarı akan atomları daha hareketlidir ve demirin denk atomlarına doğru hızla hareket eder. Demirin gözeneklerine girince, demir atomlarını harekete geçirir ve ince olmaları dolayısıyla bunların arasından geçer. Hareketlenen demir atomları, dışarıya, mıknatısın denk atomlarına doğru akar. Böylece demir, dışa akan atomlarının peşinden boşluğu doldurur ve mıknatısa doğru harekete geçer. Ancak, mıknatıs demire doğru hareket edemez, çünkü demirin dolduracağı o kadar fazla boş alan yoktur.
Demokrit’in manyetizmaya ilişkin düşünceleri bunlar… Özetleyecek olursak: Demokrit, cisimlerden dışarıya atom akımı olduğunu ve atomların değiş tokuşunun manyetik kuvveti meydana getirdiğini söylüyor… Tabii Demokrit’in açıklamasında, atomların değiş tokuş mekanizması hakkında birçok tutarsızlık ve spekülasyon var. Ancak bu açıklamanın 2400 yıl önce yapıldığı düşünülürse, günümüzde geçerli olan elektromanyetik alan kuramıyla benzerlikleri şaşırtıcıdır. Bugün de, cisimlerden dışarıya foton dediğimiz ışık parçacıklarının aktığı (salındığı) kabul edilmektedir; bu parçacıkların değiş tokuşunun elektromanyetik kuvvetleri meydana getirdiği düşünülmektedir.
Ancak, Demokrit’le modern açıklama arasında iki fark var. Birinci fark, boşluğun yapısı konusunda. Demokrit’e göre boşluk, tamamen boştur; içinde hiçbir şey yoktur. Oysa modern alan kuramı, boşlukta cisimlerden bağımsız foton titreşimleri olduğunu kabul eder ve bunların cisimlerle etkileşimini göz önünde bulundurur… Demokrit’le modern açıklama arasındaki ikinci ve en önemli fark ise, fotonların (atomların) iki cisim arasında giderken seçeceği yol konusunda. Demokrit’in mekanikçi anlayışına göre, cisimlerden dışarıya akan atomların her biri öteki cisme ulaşmak için sadece ve sadece tek bir yol kullanır. Oysa modern alan kuramı, değiş tokuşu yapılan her bir fotonun aynı anda mümkün olan yolların hepsini denediğini kabul eder. Pekiyi, bu nasıl mümkün olacaktır? Madde parçacıklarının en temel özelliği, uzayda belirli bir yer kaplamalarıdır. Aynı anda mevcut yolların hepsini denemek için sayısız parçaya bölünmeleri ve yolları teker teker katetmeleri gerekmektedir.
Görüldüğü gibi, atomcu modelle modern açıklama arasında, parçacıkların katettiği yollar konusunda uzlaşmaz bir çelişki var. Mekanikçi-atomcu model, elektromanyetik kuvvetleri kısmen açıklamaktadır. Değiş tokuşu yapılan parçacıkların mevcut yolların hepsini deneyebilmesi için alternatif bir modele ihtiyaç var… Şimdi bu modeli tanıyalım.
Stoacı model
Bir şeyi açıklamak için iki temel yöntem kullanabiliriz. Birinci yöntem, incelenmek istenen nesneleri parçalara bölerek açıklamaktır ki, biz buna indirgemecilik diyoruz (atomculuğun yaptığı da budur). İkinci yöntem ise, nesneleri çevresiyle etkileşim içinde görmektir ki, biz buna bütünselcilik diyoruz. Bu da stoacı felsefenin yoludur.
Stoa’ya göre, tüm evren tek bir tözden, kuvvet uygulama yeteneğine sahip maddeden oluşur. Gerçek olan her şeyin bir bedeni vardır. Cisimler, maddesel nedenlerden dolayı birbiriyle etkileşir. İlkmadde (Heraklit’te olduğu gibi) ateştir; yoğunlaşarak öteki elementleri yaratmıştır (Anaximenes’te olduğu gibi). Ateş, evrenin varolmasıyla ve tanrıyla özdeştir ve aynı zamanda ilk sebep, ilk nefes, alemlerin usu ve yasası, kaderi ve tanrısal öngörüsüdür. Her şeyi yaratan, can ve ruh veren, hareket ettiren odur. Tıpkı ısının kor demire işlemesi, sıcak yaşamın vücudu sarması gibi, her şeyin içinde maddesel olarak akan; can, ruh, nefes, soluk vererek dünyayı ayrılmaz bir bütün haline getiren odur.
Bu bütünlük, cisimler arası uzayı tamamen saran hava (pnevma, Esir) vasıtasıyla sağlanır. Cisimlerden çıkan ateş, Esirin içinde akarak bir çeşit yaşam gerilimi (tonos) yaratır. Uzayın bir noktasında gerilimin değişmesi, tüm diğer noktalara yayılarak cisimler arasında sempati (çekim kuvveti) doğurur. Böylece maddenin normlara ve tanrısal yasalara göre hareket etmesi sağlanır.
Stoa’nın temel açıklamaları bunlar… Özetleyecek olursak: Stoa ateşi, yani maddeye şekil veren tanrısal gücü, evrenin ilk hali olarak tasvir ediyor. Çeşitli madde türlerini ve Esiri, bu ilkmaddenin yoğunlaşarak değişmesi olarak tarif ediyor. Evrenin bütünlüğünün ve birliğinin, Esirin içinde akma ve yaşam gerilimi yaratma özelliğine sahip ateş (tanrı) tarafından sağlandığını söylüyor…
Stoacı modelin dikkati çeken en önemli yanı, madde, can, ruh kavramlarını bir nefeste kullanması ve bunların, evrenin gelişimi sürecinde her zaman yan yana (iç içe) bulunduklarını varsayması. Oysa bilimsel bulgular bize, bunun tam tersinin doğru olduğunu söylüyor: Fizik madde, evrenin ilk evresinde candan ve ruhtan bağımsız olarak varolmuştur. Daha sonra canlılar, genetik bilgi taşıyan biyolojik sistemler olarak cansız maddenin içinden çıkmışlardır. Ve nihayet, canlıların beyninin gelişmesi sürecinde ruh dediğimiz özellik, aşamalı olarak evrimleşmiştir… Maddenin bütün bu evrelerini, stoacıların (veya atomcuların) yaptığı gibi tek bir modelle betimlemeye olanak yok. Maddenin somut hareketini göz önünde bulundurup buna uygun modeli (veya modelleri) geliştirmek gerekir (Aristoteles’in öngörüsü!).
Bu yüzden stoacı modeli, tüm maddeyi açıklayan bir şema olarak görmek mümkün değil. Bunun yerine, sadece elektromanyetik kuvvetleri betimlemeye yarayan bir kavram sistemi olarak görmek ve şöyle sormak mümkün: Acaba stoacı model, mıknatıs taşının kuvvetini açıklayabilir mi? Atomcu modelin eksik bıraktığı noktaları tamamlayabilir mi?.. Şimdi bu soruları yanıtlamaya çalışalım.
Stoacı modele göre, mıknatıs taşının kuvveti kendisini çepeçevre saran Esir vasıtası ile iletilir. Mıknatıs taşından çıkan ateş, Esirin içinde akarak her yönde gerilim yaratır. Böylece gerilimden gerilim doğar ve nihai etki, Esirin tamamını sarar; demir parçalarına ulaştığı zaman da, aynı anda her yönden etki ederek sempati (çekim kuvveti) doğurur.
Modern alan kuramı, antik çağda geliştirilen atomcu modeli de, stoacı modeli de haklı bulmaktadır; bu iki modelin birbirlerini tamamladıklarını ve gerçeğin eşdeğerli iki yüzünü teşkil ettiklerini söylemektedir. Atomcu model, alanın değiş tokuş edilen parçacıklardan oluştuğunu; stoacı model ise, bu parçacıkların aynı zamanda tüm uzayı saran bir gerilim durumu (dalga) olduğunu varsaymaktadır. Ancak, elektromanyetik alanın birbiriyle çelişen iki model tarafından betimlenmiş olması, günümüzde de çözüm bekleyen bir problemdir…
“İki cisim birbirini uzaktan nasıl çeker?” sorusu, doğa felsefesini derinden etkilemiştir. Bu soruya cevap vermek için, cisimler arası uzayı tamamen kaplayan bir kuvvet alanı kabul edilmiş, çeşitli alan modelleri geliştirilmiştir. Atomcular alanı, parçacık değiş tokuşu ile açıklamaya çalışmışlar, stoacılar ise, hava (pnevma, Esir) vasıtası ile tüm maddenin birbiriyle etkileşim içinde olduğunu iddia etmişlerdir.
Bugünkü seminerimizde, atomcu ve stoacı alan modellerini modern bilimlerin ışığında incelemek istiyoruz. Bunu yapabilmek için önce, elektromanyetik olayların mıknatıs taşı ve kehribar kuvveti olarak bilindiği antik çağa gideceğiz. Deneysel ve matematiksel olarak hemen hemen hiçbir şeyin bilinmediği bu çağda, atomcu ve stoacı modellerin, elektromanyetik olayları felsefik anlamda açıklamış olduğunu göreceğiz. Böylece, fizik kuramlarının temelinde yatan felsefik açıklamalar gözler önüne serilecek.
Seminerin yarım saati aşmayacağını tahmin ediyorum. Anlaşılmayan yerler olursa hemen sözümü kesmenizi ve anlamadığınız noktaları belirtmenizi rica ediyorum. Tartışma gerektiren sorularınızı ve kendi katkılarınızı ise, seminerin sonuna saklamanızı öneriyorum. Seminerin anlaşılabilirliğini tehlikeye atmamak için mümkün olduğunca kısa ve öz konuşmaya çalışacağım. Tartışma bölümünde, eksiklerimi ve açıklanmasını istediğiniz noktaları belirtmenizi ve bir açıklama istemenizi bekliyorum. Unutmayın ki, felsefik bir yolculuk, ancak felsefik bir tartışma ile sonuçlandırılabilir!
Mıknatıs taşı ve kehribar
M.Ö. 600 yıllarında Miletli Thales, mıknatıslı taşların demir parçalarını çektiğini fark etti. Daha sonra bir deney yaptı ve yünle ovulan kehribarın, saman çöplerini çektiğini gördü… Mıknatıs taşı ve kehribar (Yunanca adıyla elektron), günlük yaşamda ender rastlanan maddelerdi. Mıknatıs taşları Magnesia’da (bugünkü Manisa’da) çıkarılıyordu. Kehribar ise, altın gibi az bulunan bir maddeydi. Dahası, mıknatıs taşının ve kehribarın kuvvetleri, sadece belirli maddeleri çok özel şartlar altında çekebiliyordu.
İki cisim birbirini uzaktan nasıl etkileyebiliyordu? Mıknatıs taşının ve kehribarın çekim kuvvetleri birbirinden farklı mıydı? Yoksa, tek bir olgunun iki ayrı yüzünü mü teşkil ediyorlardı?.. İşte, doğa felsefesinin cevap vermeye çalıştığı sorular bunlardı. Eski çağ insanları, gizemli uzaktan çekim kuvvetlerine doğa üstü nedenler aramıştı, ilahi güçlerin tezahürü olarak görmüştü. Oysa doğa felsefecileri bu kuvvetlere, akla ve gözleme dayanan maddi nedenler bulmak istiyordu. Birbirinden uzak iki cisim, aralarındaki mesafeyi atlayarak kuvvet uygulayamayacaklarına göre, cisimler arası uzayda (alanda) bazı olayların cereyan etmesi gerekiyordu. Ancak bu şekilde, somut madde hareketlerine dayanan açıklamalar yapmak mümkün olabilirdi.
Atomcu model
Manyetizmaya ilişkin ilk açıklama Demokrit’ten geldi. Aphrodisias’lı Alexander’in Fizik İncelemeleri kitabından öğrendiğimize göre Demokrit, “Mıknatıs taşı demiri neden çeker?” sorusuna, üç temel varsayımdan hareket ederek cevap veriyor:
1. Cisimlerden dışarıya atom akımı vardır.
2. Her atom kendine denk atomlara doğru hareket eder.
3. Her cisim çevresindeki boşluğu doldurmaya çalışır.
Bu üç temel varsayım dışında, mıknatısın ve demirin birbirine denk atomlardan oluştuğunu kabul ediyor Demokrit. Ancak diyor, mıknatısın atomları demirinkilere nazaran daha ince ve gevşektir ve daha fazla boş mekana sahiptir. Bu yüzden mıknatısın dışarı akan atomları daha hareketlidir ve demirin denk atomlarına doğru hızla hareket eder. Demirin gözeneklerine girince, demir atomlarını harekete geçirir ve ince olmaları dolayısıyla bunların arasından geçer. Hareketlenen demir atomları, dışarıya, mıknatısın denk atomlarına doğru akar. Böylece demir, dışa akan atomlarının peşinden boşluğu doldurur ve mıknatısa doğru harekete geçer. Ancak, mıknatıs demire doğru hareket edemez, çünkü demirin dolduracağı o kadar fazla boş alan yoktur.
Demokrit’in manyetizmaya ilişkin düşünceleri bunlar… Özetleyecek olursak: Demokrit, cisimlerden dışarıya atom akımı olduğunu ve atomların değiş tokuşunun manyetik kuvveti meydana getirdiğini söylüyor… Tabii Demokrit’in açıklamasında, atomların değiş tokuş mekanizması hakkında birçok tutarsızlık ve spekülasyon var. Ancak bu açıklamanın 2400 yıl önce yapıldığı düşünülürse, günümüzde geçerli olan elektromanyetik alan kuramıyla benzerlikleri şaşırtıcıdır. Bugün de, cisimlerden dışarıya foton dediğimiz ışık parçacıklarının aktığı (salındığı) kabul edilmektedir; bu parçacıkların değiş tokuşunun elektromanyetik kuvvetleri meydana getirdiği düşünülmektedir.
Ancak, Demokrit’le modern açıklama arasında iki fark var. Birinci fark, boşluğun yapısı konusunda. Demokrit’e göre boşluk, tamamen boştur; içinde hiçbir şey yoktur. Oysa modern alan kuramı, boşlukta cisimlerden bağımsız foton titreşimleri olduğunu kabul eder ve bunların cisimlerle etkileşimini göz önünde bulundurur… Demokrit’le modern açıklama arasındaki ikinci ve en önemli fark ise, fotonların (atomların) iki cisim arasında giderken seçeceği yol konusunda. Demokrit’in mekanikçi anlayışına göre, cisimlerden dışarıya akan atomların her biri öteki cisme ulaşmak için sadece ve sadece tek bir yol kullanır. Oysa modern alan kuramı, değiş tokuşu yapılan her bir fotonun aynı anda mümkün olan yolların hepsini denediğini kabul eder. Pekiyi, bu nasıl mümkün olacaktır? Madde parçacıklarının en temel özelliği, uzayda belirli bir yer kaplamalarıdır. Aynı anda mevcut yolların hepsini denemek için sayısız parçaya bölünmeleri ve yolları teker teker katetmeleri gerekmektedir.
Görüldüğü gibi, atomcu modelle modern açıklama arasında, parçacıkların katettiği yollar konusunda uzlaşmaz bir çelişki var. Mekanikçi-atomcu model, elektromanyetik kuvvetleri kısmen açıklamaktadır. Değiş tokuşu yapılan parçacıkların mevcut yolların hepsini deneyebilmesi için alternatif bir modele ihtiyaç var… Şimdi bu modeli tanıyalım.
Stoacı model
Bir şeyi açıklamak için iki temel yöntem kullanabiliriz. Birinci yöntem, incelenmek istenen nesneleri parçalara bölerek açıklamaktır ki, biz buna indirgemecilik diyoruz (atomculuğun yaptığı da budur). İkinci yöntem ise, nesneleri çevresiyle etkileşim içinde görmektir ki, biz buna bütünselcilik diyoruz. Bu da stoacı felsefenin yoludur.
Stoa’ya göre, tüm evren tek bir tözden, kuvvet uygulama yeteneğine sahip maddeden oluşur. Gerçek olan her şeyin bir bedeni vardır. Cisimler, maddesel nedenlerden dolayı birbiriyle etkileşir. İlkmadde (Heraklit’te olduğu gibi) ateştir; yoğunlaşarak öteki elementleri yaratmıştır (Anaximenes’te olduğu gibi). Ateş, evrenin varolmasıyla ve tanrıyla özdeştir ve aynı zamanda ilk sebep, ilk nefes, alemlerin usu ve yasası, kaderi ve tanrısal öngörüsüdür. Her şeyi yaratan, can ve ruh veren, hareket ettiren odur. Tıpkı ısının kor demire işlemesi, sıcak yaşamın vücudu sarması gibi, her şeyin içinde maddesel olarak akan; can, ruh, nefes, soluk vererek dünyayı ayrılmaz bir bütün haline getiren odur.
Bu bütünlük, cisimler arası uzayı tamamen saran hava (pnevma, Esir) vasıtasıyla sağlanır. Cisimlerden çıkan ateş, Esirin içinde akarak bir çeşit yaşam gerilimi (tonos) yaratır. Uzayın bir noktasında gerilimin değişmesi, tüm diğer noktalara yayılarak cisimler arasında sempati (çekim kuvveti) doğurur. Böylece maddenin normlara ve tanrısal yasalara göre hareket etmesi sağlanır.
Stoa’nın temel açıklamaları bunlar… Özetleyecek olursak: Stoa ateşi, yani maddeye şekil veren tanrısal gücü, evrenin ilk hali olarak tasvir ediyor. Çeşitli madde türlerini ve Esiri, bu ilkmaddenin yoğunlaşarak değişmesi olarak tarif ediyor. Evrenin bütünlüğünün ve birliğinin, Esirin içinde akma ve yaşam gerilimi yaratma özelliğine sahip ateş (tanrı) tarafından sağlandığını söylüyor…
Stoacı modelin dikkati çeken en önemli yanı, madde, can, ruh kavramlarını bir nefeste kullanması ve bunların, evrenin gelişimi sürecinde her zaman yan yana (iç içe) bulunduklarını varsayması. Oysa bilimsel bulgular bize, bunun tam tersinin doğru olduğunu söylüyor: Fizik madde, evrenin ilk evresinde candan ve ruhtan bağımsız olarak varolmuştur. Daha sonra canlılar, genetik bilgi taşıyan biyolojik sistemler olarak cansız maddenin içinden çıkmışlardır. Ve nihayet, canlıların beyninin gelişmesi sürecinde ruh dediğimiz özellik, aşamalı olarak evrimleşmiştir… Maddenin bütün bu evrelerini, stoacıların (veya atomcuların) yaptığı gibi tek bir modelle betimlemeye olanak yok. Maddenin somut hareketini göz önünde bulundurup buna uygun modeli (veya modelleri) geliştirmek gerekir (Aristoteles’in öngörüsü!).
Bu yüzden stoacı modeli, tüm maddeyi açıklayan bir şema olarak görmek mümkün değil. Bunun yerine, sadece elektromanyetik kuvvetleri betimlemeye yarayan bir kavram sistemi olarak görmek ve şöyle sormak mümkün: Acaba stoacı model, mıknatıs taşının kuvvetini açıklayabilir mi? Atomcu modelin eksik bıraktığı noktaları tamamlayabilir mi?.. Şimdi bu soruları yanıtlamaya çalışalım.
Stoacı modele göre, mıknatıs taşının kuvveti kendisini çepeçevre saran Esir vasıtası ile iletilir. Mıknatıs taşından çıkan ateş, Esirin içinde akarak her yönde gerilim yaratır. Böylece gerilimden gerilim doğar ve nihai etki, Esirin tamamını sarar; demir parçalarına ulaştığı zaman da, aynı anda her yönden etki ederek sempati (çekim kuvveti) doğurur.
