Laplace'in Şeytanı ile Bilimsel Determinizm

Laplace'in Şeytanı ile Bilimsel Determinizm

Modern bilim geliştikçe ve evrenle ilgili yeni bulgular hızla ortaya çıktıkça, bilim insanları evrendeki her şeyin fizik yasalarıyla belirlenmiş olduğu, bu belirlenmiş olayların gerçekleşmesinin zorunlu olduğu ve yeterli bilgiye ulaşılabilirse insanların da olacak olayları kesin bir şekilde öngörebilecekleri düşüncesine kapıldılar. Bu fikir, "Bilimsel Determinizm" adıyla bilinir. Bu yazıda sizlerle Fransız Matematikçisi Pierre Simon Laplace’in bu konuyla ilgili fikirlerinin doğruluğunu tartışacağız ve bilim tarihinde kısa bir yolculuk yapacağız.

Bilimsel Belirlenebilirlik Doktirini (1814)

Fransız matematikçisi Pierre Simon Laplace, 1814'de bir makale yayımladı. Bu makalede deterministik evren görüşünü tartışan dünyaya, bu görüşün haklılığını kanıtlamak için hayali bir kavram sundu. "Evrendeki her şeyin durumunu bilebilen bir beyin". Gelin şimdi, sizlerle yayınlanan makalenin kendisini okuyalım:

“Evrenin şimdiki halini, geçmişin sonucu ve geleceğin nedeni olarak ele alabiliriz. Bir an için evrenin tüm güçlerinin ve bunu oluşturan tüm varlıkların konumlarını anlayabilen bir canlı olduğunu düşünürsek ve bunun, bu verileri inceleyebileceğini de düşünürsek, aynı anda evrendeki en büyük varlıklardan en küçük atomlara kadar her şeyi hesaba katarak bir hesap yaparsa, hiçbir şey belirsiz değildir ve gelecek de aynı geçmiş gibi, onun gözlerinin önündedir.”

Bilim camiası tarafından Laplace’in Şeytanı olarak adlandırılan bu beyin, gerçekten de geleceği bilebilir miydi? Evren deterministik miydi, yoksa asla öğrenemeyeceğiz veya öngöremeyeceğimiz şeyler var mıydı? Geleceğimiz kesin bir şekilde belirli miydi, yani özgür irade denen şey sadece bir yanılsamadan ibaret miydi? Şimdi, bu sorulara beraber yanıt arayalım.

Düşünelim ki, bir bilgisayarımız var. Ama normal bir bilgisayar değil bu. Öyle ki, her türlü hesaplamaya gücü yetiyor ve normal bilgisayarlarımızın milyonlarca katı daha fazla veri depolayabiliyor. Bu süper bilgisayarımızı alıp bir bilardo salonuna gidelim. Bir masanın yanına oturalım ve ilk vuruş yapılmadan önce bilgisayarımızı çalıştırıp, vuruşlarda topların nasıl dağılacağını bulmasını isteyelim. Sizce bilgisayarın bu soruyu cevaplaması için hangi bilgilere ihtiyacı olabilir?

Cevaplarınızı duyar gibiyim. Topa vuruş hızı, topa ıstakanın vuruş açısı, topun çapı vb. diye düşünmüş olabilirsiniz. Fakat bunlar, bu işlemin cevabını bulmak için verilmesi gereken bilgilerin çok küçük bir kısmı. Gelin Dirac madalyalı fizikçi Michael Berry’nin bu soru için yaptığı açıklamaya göz atalım.

Michael Berry’nin yaptığı hesaplamalara göre, bu çarpışmaları kesinlik derecesinde doğru hesaplayabilmek için masanın yanında duran kendimizin, kütle çekimi etkisini hesaplamamız gerekiyor! Böyle küçük bir kuvvetin topa nasıl etki edebileceğini düşünmüş olmalısınız. Fakat bir şeyi kesinlik derecesinde bilmek, bunu gerektiriyor. Orada olan her atomun ve hatta uzakta oraya gelecek her atomun durumunu bilmemiz, en küçükten en büyüğe tüm kuvvetleri hesaplamamız ve daha sayamacağımız birçok parametreyi bilmemiz gerekiyor.

Tam şu anda, "Tamam, çok parametre var ama bunları hesaplayabilecek süper bir beyne sahip olma ihtimalimiz az da olsa var" diyebilirsiniz. Ama bir noktayı kaçırdınız, daha doğrusu ben yazmadım. Atomüstü dünyadaki hareketler, bilinen fizik yasalarıyla çözümlenebilse de bu işin bir de kuantum denen, deterministlerin başına bela olan, en zekilerimizin bile anlamakta zorlandığı bir dünya var. Bu kuantum dünyasına birazdan değineceğim ama önce basit olayların karmaşık olaylara yol açabildiğini öne süren Kaos Kuramı ile ilgili kısa bir bilgi paylaşmakta fayda var.

Kaos Kuramı

Aslında Kaos Kuramı, bir bilimsel kuramın özelliklerini taşımaz yani aslında bir kuram değildir. Ama bilim camiasına ilk açıklandığı zaman “Kaos Kuramı” şeklinde servis edilmiş ve o günden bugüne değişmeden kalmış.

Size, bu kurama büyük bir katkı sağlayan Edward Lorenz’den bahsedeceğim. Amerikalı Meteorolog ve Matematikçi olan kendisi, bir gün yine her zamanki gibi erken dönem bilgisayarı LGP-30’u açmıştı. Bilgisayarında hava simülasyonları ile ilgili çalışmalar yapıyordu. Bilgisayara değerler giriyor ve simülasyon ile çıkan sonucu analiz ediyordu.

Bir ara, simülasyonu kapatıp tekrar açması gerekti. Bilgisayara girdiği değerleri, unutmamak için çıktı aldı. Daha sonra simülasyonu tekrar açtı ve çıktıdaki değerleri girdi. Normal olarak, sonucun aynı çıkmasını bekliyordu. Fakat sonuç, beklediği gibi olmadı. Neden böyle bir sonuç aldığını ise kısa sürede anlamıştı.

Sorun şuydu: Bilgisayara girilen veriler sıfırdan sonra 6 basamağa sahipti, yani mesela 0,506127. Ama bilgisayar çıktı verirken son 3 basamağı yazmıyor ve ilk 3 basamağa yuvarlayıp veriyordu yani 0,506.

Sonucun bu denli fazla değişmesinin sebebi sadece 0,000127’lik miktar yüzündendi. Bu olay Newton’un ağaçtan düşen elması gibiydi, Lorenz’e ilham verdi. Lorenz de bu olaya bir romandan esinlenerek “Kelebek Etkisi” adını verdi. Kısaca şöyle idi:

“Bir kelebeğin kanat çırpması, aylar sonra dünyanın başka bir yerinde fırtınaya sebep olabilir.”

Bunu bir düşünce deneyi olarak nitelendirebiliriz. Yani gerçek olması imkansıza yakın bir ihtimal ama konuyu daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor. Bilimde o güne kadar basit olayların basit durumlara, karmaşık olayların da karmaşık durumlara yol açtığı düşüncesi hakimdi. Fakat Kaos Kuramı’nın bu tür düşünce deneyleri, basit olayların karmaşık olaylara yol açabildiği yeni bir ufuk sunuyordu.

“Tanrı zar atmaz” sözünü bir yerlerden duymuşsunuzdur. Bu söz Einstein’ın deterministik evren inancını açıklayan bir sözdür. İşin ilginç tarafı kendisinin çalışmalarının, determinizmin öncülerinden Newton’ın yasalarını alt üst etmesiydi.

Einstein ve Görelilik (1905, 1915)

Newton, determinizmin öncülerindendi. Ünlü kitabı Principia, evren yasalarını o döneme göre harika bir şekilde açıklıyordu. Bu yüzden hızla kabul görmüştü.

Newton’un anlayışı basitti. Evrendeki doğa yasaları sabittir, asla değişmez. Bu doğa yasalarıyla ilgili yeterli bilgiye sahip olursak geçmişte ne olduğunu ve gelecekte ne olacağını öğrenebilirdik. Bu anlayışta o kadar ileri gitmişti ki, gelecek sene o an ne düşüneceğimizi bile öğrenebilirdik! Yani, beyin de bu belirlenebirlik içerisine alınmıştı.

Fakat, bu fikirlerin ömrü, Ptolemy’nin fikirleri kadar uzun olmamıştı (şu dünya merkezli evren modelinin sahibi). Einstein 20. yüzyılın başındaki 15 yıl içerisinde, evrenin dinamiklerini harika bir şekilde açıklayan çalışmalarını bilim camiasına sunduğu zaman, Newton’ın fikirlerinin yanlış olduğu ve bazı değişkenlerin göreli olduğu anlaşılmıştı.

Einstein, determinizme ilk darbeyi vurmuştu vurmasına, ama halen determinist görüşün geçerli olduğunu savunmaya devam ediyorlardı. Fakat bir şey unutmuşlardı. O güne kadar hep atomu en küçük parça olarak kabul etmişlerdi.

Heisenberg Belirsizlik İlkesi (1927)

Warner Heisenberg, 1927’de Determinizm anlayışına büyük darbeyi işte bu teori ile vurdu. Kısaca bahsetmek gerekirse, kuantum düzeydeki parçacıkların momentumu ile konumunu aynı anda kesin bir şekilde ölçemeyeceğimizi anlatıyordu Heisenberg. Bir parçacığın momentumundaki belirsizlik ne kadar az olursa, konumu hakkındaki belirsizlik o kadar fazla olur.

Basitçe momentumu ne kadar doğru ölçersek, konumu o kadar yanlış ölçeriz.

Bir nesneyi görmemiz, o nesneyle aramızdaki foton denen ışık demetleri aracılığıyla olur. Bir parçacığı gözlemlerken kullandığımız ışık kaynağındaki fotonlar, o parçacığa çarpıp hareketini önemli ölçüde değiştirecektir. Bu durum, parçacığın momentumu ile konumunu kesin doğrulukla ölçmemizi bu yöntemle “imkansız” kılar.

Schrödinger'in Kedisi (1935)

Fizik, bize bir nesnenin sadece tek bir yerde bulunduğunu söyler. Yani kalem, masanın üstündeyse gerçekten de oradadır başka bir yerde değil. Fakat bir kedi, buna karşı gelmişti.

Schrödinger’in Kedisi, Erwin Schrödinger tarafından ortaya atılmış kuantum dünyasıyla ilgili bir paradokstur. Belirlenebilirliğin, kuantum mekaniğinde saf dışı kalmasına güzel bir örnektir. Kısaca şöyle anlatalım:

Schrödinger, bir kediyi kuantum mekaniği ile çalışan bir kutunun içine koyar. Kutunun içinde, bozunma zamanı belirli olmayan (hiç bozunmama ihtimali de olan) bir radyoaktif madde ve içinde zehirli sıvı olan bir şişe vardır. Radyoaktif madde bozunduğu zaman yaydığı ışınlarla şişe kırılacaktır ve zavallı kedi ölecektir.

Böyle bir durumda, kutunun dışında olan bizler için kedinin hala hayatta olup olmaması, bir belirsizliktir. Kedinin ne durumda olduğunu öğrenmemiz için kutuyu açmamız şarttır. Kutuyu açmadığımız sürece kedi, bizim için hem sağ hem de ölü olur. Bu ilk başta belirttiğimiz tekli sonuca karşı geliyordu. Kedinin canlı veya ölü olduğunu kesin olarak bilemeyeceğimizi söylüyordu.

Sonuç Olarak

Newton yasalarından Einstein’a, Heisenberg’den Schrödinger’in Kedisi'ne birçok fikri paylaştık. Peki ya sonuç olarak şu anki düşünce ne?

Deterministik bir evrende yaşıyor muyuz? Özgür irademiz var mı, yoksa bu sadece bir yanılsama mı? Bu iki sorunun cevabını size Jim Al Khalili, şöyle veriyor:

  1. Deterministik bir evrendeyiz. Özgür bir irademiz var, kaderimiz önceden belli olabilir fakat öngörülemez!
  2. Deterministik bir evrendeyiz. Her hareketimiz öngörülebilir yani özgür irade diye bir şey yok!
  3. Deterministik bir evrende değiliz, evrenin kendi yapısından kaynaklanan raslantısallık var ki bu da bizi özgür irade sahibi yapar!
  4. Deterministik bir evrende değiliz ve özgür irademiz de yok, olaylar rastgele oluyor!

Bilim insanları, din bilimciler ve filozoflar, uzunca zaman özgür iradenin varlığını tartıştılar. Özgür iradeye sahip olmadığımızı düşünebilirsiniz cevap size kalmış fakat bu durum şu gerçeği değiştirmez:

“Sonsuz sayıda olası gelecekten hangisini yaşayacağımızı belirleyecek olan şey, kendi hareketlerimizdir.”

Yusuf İkbal Aldemir

Kaynaklar
1. Stephen Hawking - Zamanın Kısa Tarihi
2. Jim Al Khalili - Paradoks
3. John D Barrow - Bilmediğinizi Bilmediğiniz 100 Temel Şey

İlgili Makaleler

Başlık

Açıklama