Antik Felsefede ve Modern Fizikte Atom

1. Antik Felsefede ve Modern Fizikte Atom Ders 4

2. Atom Kavramı • Kökleri Yunan doğa felsefesine uzanır. • Leukippos ve Demokritos maddecilik üzerine eğitim verirlerdi ve maddeyi anlamada atomu temel alırlardı. • Günümüz modern atom kuramı ilk çağların felsefe görüşüyle ele alınanından çok farklıdır. • Modern atom fiziği doğa bilimlerini maddeci doğrultudan saptırmıştır.

3. Madde • Madde, varoluş ve oluşma…Eski Yunan felsefesinin ilk kavramlarıdır. • Bu dönem M.Ö6.yy da Thales ile başlar. • Milet okulunun kurucusudur. • Aristoteles onun öğretisini şöyle aktarır: –“Su, tüm şeylerin kökenidir.” Thales

4. Madde • Bu ifade felsefenin kökenindeki üç temel düşünceyi yansıtır. • Tüm şeylerin maddesel kökeni nedir? • Bu soru mistik yöntemle değil akılcı yolla aydınlatılmalı. • Evren temel bir ilkeden yola çıkılarak bütün olarak anlaşılır.

5. “Her şeyin yapısını oluşturan temel bir töz, bir kök eleman var mıdır?” düşüncesinin ilk felsefi sorusu Thales’in sorduğu sorudur. • Thales bu görüşü ortaya atmıştı ama yine de şunu da savundu: • “Tüm şeyler tanrılarla dolup taşmaktadır.”

6. Ama yine de bir kere her şeyin oluşumuna neden olan ana madde niteliğinde bir tözün olacağı fikrini çoktan ortaya atmıştı bile. • Bu düşüncesine yaptığı meteorolojik gözlemlerin neden olabileceği düşüncesi vardır. • Su çok değişik formlarda olabiliyor, ve topraktan da kaynağından doğarmış gibi fışkırdığından bir ana eleman olacaksa buna en büyük aday su olmalıdır.

7. Anaximender • Ana madde fikri Anaximender tarafından da geliştirildi. • Ona göre ana madde su değildi. • Sonsuz ve hiç değişmeyen, bengisel, yani öncesiz ve sonrasız bir özelliği olan ve tüm evreni dolduran bir şeydi. • Ana madde başka biçimlere dönüşerek ayrı ayrı tözlere bürünüyordu.

8. Anaximender • Yine “Şeyler nelerden doğup meydana gelmişse yine oraya dönmek zorundadır.” düşüncesindeydi. • Oluşum (bir özden türeyip meydana gelmek demek), bu felsefeye göre • Değişmez ve sonsuz olmaktan uzaklaşıp, kötüleşmek, özünden uzaklaşmak ve dağılmak olarak yorumlanıyordu. • Karşıt iki şeyden birinin üstünlük sağlayıp ötekine galip gelmesi geçicidir, adaletsizliktir ve bunun bedeli zamanın kendi düzenine göre bir gün mutlaka ödenmelidir.

9. Ana maddenin ne olduğu hala modern fiziğin de temel sorularından biridir. • Fizikçiler bugün hala tüm temel tanecikleri ve bunların özelliklerini • hem matematiksel yöntemlerle • hem de inşa ettikleri hızlandırıcılar ve çarpıştırıcılarla incelemektedirler.

10. Doğada bugünkü görüş iki yöndedir. • Bütün elemanter tanecikler bir kaç çeşit temel tanecikten oluşur. • Diğer görüş de tüm elemanter taneciklerin enerji ya da madde denilebilecek evrensel bir ana maddeden oluştuğudur. • Bu görüş Anaximender’in savunduğu görüştür (Heisenberg de bu görüşü savunur).

11. Anaximenes • Ana maddenin hava olduğunu savunur. • Ruhumuzu hava kabul edip bedenimizin bütünlüğünü sağlamakla ilişkilendirir. • Bu düşünceye paralel olarak da havanın evrenin bütünlüğünü sağladığını savunur. • Suyun hal değiştirmesinin, ana maddenin başka tözlere dönüşmesi demek olduğunu savundu.

12. Efesli Heraclitus • Ateşi ana madde olarak görüyordu. • Onun felsefesinde oluşma kavramı önemli bir yer tutar. • Karşıtlar arasında sürekli olan üstün gelme mücadelesini bir uyum birliği, yani harmoni olarak gördü. • Ona göre bütün’ün birliğini karşıtlar arasındaki mücadele sağlıyordu. • “Bütün varoluşların temel ve ortak ilkesi savaştır. • Savaş aynı zamanda adaletli bir denge sağlar.”

13. Eski Yunan Felsefesi • Duyularımız açısından evren “şeylerin ve olayların”, renklerin ve seslerin sonsuz bir çeşitliliğinden meydana geliyor. • Bütün bunları anlamak için de nesneleri mertebelerle anlamak gerekiyor. • Bu anlamda bir çeşit birleştiricilik yapmış olunuyor ama nesnelerin de sonsuz çeşitlilikte olduğunu baştan kabul ediyor. • Tüm “şeyler” maddesel bir kökene sahiptir.

14. Evrende değişmeyen tek şey “değişme”nin öncesiz ve sonrasız olma zorunluluğudur. • Dönüşümün nedeni maddesel değildir. • Heraklitosfelsefesinde dönüşüm ateşle temsil edilir. Hem ana öğe olarak maddedir hem de hareketlidir. • Modern fizik de bu anlamda Heraklitos’a yaklaşmıştır. • Ateş sözcüğünün yerini enerji almıştır. • Enerji; tüm elemanter taneciklerin, atomların ve bu nedenle tüm şeylerin oluştuğu şeydir ve değişmeyi, hareketi sağlayan nedendir.

15. Enerji • Enerji bir töz’dür. • Çünkü toplam niceliği değişmiyor ve deneyler de gösteriyor ki elemanter tanecikler böyle bir tözden yapılmış olabilirler. • Enerji • harekete, ısıya ve ışığa dönüşebilir. • Evrendeki “tüm değişimlerin nedeni” olarak göz önüne alınabilir.

16. Parmenides • Metafiziğe salt mantıksal kanıtlamayı sokmuştur. • “Olmayan şey bilinemez. Düşünülebilen şey olan şeydir.” • Oluşma ve evrimleşme diye bir şey yoktur tek bir şey vardır. • Uzayın varlığını yadsıyordu. • Herhangi bir değişim için uzayın varlığı şarttır ama o değişimi kabul etmediğinden uzayın varlığını da hayal ürünü sayıyordu.

17. Empedokles • Bircilikten Çoğulculuğa geçti. • Ana madde için 1 değil, 4 eleman tanımladı: • Toprak, su, hava ve ateş. • Nesneler sevgi ve ya çatışma ile birbirlerine karışıp ayrılıyordu. • Sevgi ve çatışmayıbu 4 temel eleman gibi sonu gelmeyen bir dönüşümün nedenleri olarak görüyordu.

18. Ona göre evren şöyle oluştu: • Başta Tek Bir Şeyden oluşan sonsuz bir küre ortamı vardı. • 4 ana elemanın kökleri de bu kürenin içinde sallanıyordu. • Bu kökler sevgi sayesinde birbirine karışmıştı. • Sevgi sona erince kimi elemanlar ayrışıp kimileride kendi içinde birleşmişlerdi. • Sonunda elemanlar tamamen ayrılır ve sevgi dünyanın dışında kalır. • Sonradan kavga biter ve sevgi elemanları yeniden bir araya getirir.

19. Onun görüşleri maddeci görüşe doğru bir dönüm noktasıdır • 4 eleman ana ilkeler olmaktan çok, maddesel öğelerdir. • Burada birbirinden tamamıyla farklı bir kaç tözün karışması ve ayrılması düşüncesi karşımıza çıkıyor.

20. Anaxagoras • Karışım düşüncesini pekiştiren öğretisini M.Ö. 5. yy.da ortaya atmıştır. • Her şey sonsuz küçük tohumların sonsuz çeşitlilikte karışmasından meydana gelmektedir. • Yani ana madde sayısı sonsuzdur.

21. Anaxagoras Öğretisi karışım deyimi için geometrik bir yorum vermektedir. Ona göre her cisimde her çeşit tohum vardır, ancak tohum sayıları arasındaki oran nesneden nesneye değişir.

22. Demokritos • Leukippos ve Demokritos dönemiyle atom öğretisine dolgunluk-boşluk kavramı sokuldu. • Atom maddenin bölünmeyen en küçük yapısıdır fikri o zaman ortaya atıldı. • Yok edilemez ama sonlu büyüklüklü bir parçaydı. • Atomlar arasındaki boşluk uzayında hareket imkanı vardır.

23. Atom böyle tasarlanınca, madde artık sadece dolgunluktan değil, boşluktan boş uzaydan da oluşuyordu ve atomlar bu uzayın içinde hareket edebiliyordu. • Bugünkü anlamıyla bu boşluk sanıldığı gibi bir “hiçlik” değil, atomların çeşitli düzenlenimlerini ve hareketlerini sağlayan geometrik ve kinematik bir boşluktur.

24. Uzayın boşluğu tüm felsefelerde daima tartışılmıştır. • Einstein’ın genel görelilik kuramında bu sorun şöyle çözülür: • Madde ve geometri birbirlerinin karşılıklı koşuludurlar. • Demokritos’un görüşüne göre atomların renk ve kokuları yoktur. • Bu görüşe göre renk ve koku atomların uzaydaki hareketleri ve birikmeleri ile oluşuyordu. • Evrende olayların sonsuz çeşitliliği aynı atomların farklı dizilim ve hareketinden kaynaklanıyordu. • Leukippos felsefesinde ise atomlar rastgele hareket etmiyordu. • Hareket etmeleri için başta bir neden vardır.

25. Platon • Democritos’un atom öğretisini şiddetle reddetmiştir. Hatta öyle ki kitaplarının yakılmasını bile istemiştir. • Atomist değildi ancak onların düşüncelerine yaklaşan düşünceleri, Pitagoros okulu ve Empedokles öğretisiyle bağdaşır. • Pitagoros öğretisinde din ile matematik arasında yakın bir ilişki kurulmuştur. • O zamandan beri bu ilişki insan düşüncesine en güçlü etkiyi yapan ilişki olmuştur.

26. Pitagorcular matematiksel biçimlendirme gücünü ilk keşfedenlerdir. • Uzunlukları orantılı iki telin harmonik titreşimlerini görmüşler ve matematiğin doğanın dili olmasının farkına varmışlardır. • Tellerin arasındaki matematiksel uzunluk ilişkisi sesler arasındaki harmoniyi işaret ediyordu. • Russel’a göre Pitagoras insan düşüncesine en çok etkileyen kişidir.

27. Toprak: en küçük parçaları küp • Hava: en küçük parçaları düzgün-sekizgen • Ateş: düzgün-dörtyüzlü • Su: düzgün-yirmi yüzlü olarak gösteriyordu. • Aslında hiç olmayan beşinci elemanı ise düzgün-on iki yüzlüye benzetiyordu. • Ona göre bu cisim Tanrının evreni ölçmek için kullandığı bir yüzey biçimi idi.

28. Platon bunların kesinlikle bölünmeyen cisimler olduğunu savunarak bir anlamda belki de atomlarla karşılaştırıyordu. • Salt uzay ile madde arasındaki ilişkiyi geometri sayesinde o zamanlardan keşfetmiştir.

29. Modern Atom Kuramı • Modern atom kuramı ile eski çağ doğa felsefesinin arasındaki ilişki nedir? • 17. yy fizik ve kimyasında atom sözcüğü ile nitelenen şey aslında hep yanlış olmuştur. • Atom sözcüğü kimyasal elemanın en küçük parçası için kullanılıyordu. • Bu parçaların yapılarının aslında sade değil daha karmaşık olduğu biliniyor. • Bunu günümüz parçacık fiziği deneylerinden biliyoruz. • Atomları meydana getiren bu daha küçük taneciklere fermiyon diyoruz. • Demokritos’un atomu aslında proton, nötron, elektron, mezon vs. isimlerini alan temel taneciklerdir.

30. Elemanter taneciklerin modern anlamı mantığa daha yakındır. • Bu temel taneciklerin görüntülerinin neye benzediğini bilemiyoruz. • Bazen dalga bazen tanecik görüntülerinden söz ediyoruz. • Bunlara ilişkin verebildiğimiz tek bilgi olasılık fonksiyonudur. • Demokritos’un atomu maddenin soyut bir parçası idi ama modern anlamda elementer parçacık eski çağların atomundan çok daha soyuttur.

31. Demokritosun atomunda tüm atomlar aynı maddeden yapılıdır. • Modern atomda elementer tanecikler kütleye sahiptirler ve özel görelilik kuramına göre kütle ve enerji eşdeğerdir. • Bu anlamda tüm elementer tanecikler enerjiden oluşur. • Yani enerji evrenin temel tözüdür. • Enerji hareketi sağlayan güdücüdür. Dönüşümleri sağlayan enerjidir.

32. Heraklitosta geçen karşıtların çatışması deyimi, burada enerjinin bir türden başka bir türe dönüşmesidir. • Demokritosun felsefesinde atomlar birbirlerine dönüştürülemez. • Modern fizikte temel tanecikler birbirlerine dönüşebiliyor. • İki parçacığın yüksek hızda çarpıştıklarında, sahip oldukları hareket enerjisinden yeni parçacıklar meydana gelir. • Yani bütün tanecikler aynı tözden, enerjiden, meydana gelmektedirler.

33. Pitagoros tüm maddelerin düzgün yüzlü geometrik şekillerden oluştuklarını söylüyordu. • Modern atom da elemanter tanecikler bilinmeyen matematiksel biçimlerden oluşur. Bunlar çok daha karmaşık ve soyuttur. • Fizikte hareket denklemleri hep geçerlidir, öncesiz ve sonrasızdır. • Geometrik biçimler ise hep değişir, örneğin gezegenlerin yörüngeleri hep değişir.

34. Bu nedenle elemanter parçacıkları betimleyen matematiksel biçimler, hiç değişmeyen hareket denklemlerinin çözümleri olmalıdır. • Artık maddenin temel yapısını tek formüle indirgemek gerekir. • Temel taneciklerle ilgili çok şey biliyoruz ve bu temel yasayı çıkarmak üzerine çalışılmalıdır.

35. Söz konusu temel denklem bir dalga denklemidir. • Bu denklemin çözümleri temel taneciği betimler ve bu yönüyle Pitagoros’un düzgün yüzlü matematiksel biçimlerinin rolünü oynarlar. • Bu çözümlerin elde ediliş yöntemi ile Pitagorcuların çalgı tellerinin harmonilerini veren diferansiyel denklem yöntemi hemen hemen aynıdır.

36. Bu dalga denklemi bir takım simetri özelliklerine sahiptir. Bunun için grup teorisi ile çalışılır. • Bu yapısal grupların en önemlisi Lorentz gurubudur. • Özel görelilik kuramında uzay ve zamanın bağıl yapılarını yansıtır. • Yine elemanter taneciklerin çeşitli kuanta sayıları ile ilgili guruplar vardır.

37. Temel denklemin bu anlamda içerdiği simetri çok zengindir. • Öyle görünüyor ki modern fizik Pitagorcular’ın ve Platonun yürüdüğü yolda yürüyor ve sanki doğa yasaları sonunda Platonun hayalini kurduğu biçimde bir formüle sokulacaktır.

38. Eski yunan felsefesinin klasik ya da modern doğa bilimlerinden temel farkı şu idi: • Galile ve Newton ile başlayıp bu noktaya gelen klasik ve modern fizik tamamen deneysel doğrulamadan sonra bir bilgiyi bilimsel kabul eder. • Yine de antik felsefenin bir çok ifadesi doğa bilimlerinin bugünkü ifadelerine hayret verecek derecede yakındır.