Düşünce Deneyleri

Konu: Düşünce Deneyleri Mart 1st 2008, 15:13

DÜŞÜNCE DENEYLERİ :.

Bilim tarihinde yepyeni
yapraklar açmış deneyler vardır.Bunların çoğu karmaşık laboratuvar
düzeneklerine gerek duymadan gerçekleşmiştir.Bazı ünlü deneylerin
“tarif1lerin ilkokul kitaplarında bile rastlayabiliyoruz.Kimilerini
evimizde bulabileceğimiz basit gereçlerle yinelemek işten
değil.Sözgelimi,Galileo’nun serbest düşme deneyini yapmak
için,kütleleri farklı iki nesneyi yere bırakmak yeterli.Böyleyken bu
deneyleri ilk kez akıl edip uygulayan beyinlere hayran
kalmamak;dahası,yüzyıllar boyunca,böylesine basit deneylerle
çürütülebilecek fikirlere bağlı yaşayanlara şaşmamak elde değil...Bu
gibi deneylerin birden bire gerçekleştirilmediklerini,bir çığ gibi
büyüyen tarihsek bir ön hazırlık ve hummalı beyin jimnastikleri
sonucunda ortaya çıktıklarını kabul edebiliriz.Acaba,tüm bu birikimden
yola çıkarak,bazı bilimsel devrimler,keskin mantıksal
çıkarsamalarla,deney bile yapmaya gerek duymadan
gerçekleştirilebilirmiydi?Bu soruya kesinlikle “evet” yanıtını
verebiliyoruz.İnsan aklından başka bir düzeneğe gereksinim duymayan
“Düşünce deneyleri”,düş gücünün en güzel örnekleriyle dolu uçsuz
bucaksız bir hareket alanı sunuyor.Bu alan Maxwell’in
cini,Schrödinger’in kedisi(anasayfadaki),Einstein-Podolsky-Rosen’in
Alice ve Bob’u gibi düşsel yaratıkların cirit attıkları,bir fotona
binip ışık hızıyla gidebildiğimiz,ya da,evrenin sınırlarına mızrak
atabildiğimiz bir dünyanın görebildiğimiz bölümü...
Gelin biraz düşünce deneylerine takılalım bakalım bizi nereye götürecek.

STEViN’İN ZİNCİRİ
Düşünce deneylerinin güzellik ve
eşsizlikleri,basitlik ve herkesçe anlaşılabilir olmalarıyla
orantılı.Simon Stevin’ın 16.yüzyılda,çetrefil bir mekanik problemini
çözmek için önerdiği zihin jimnastiği,tarihi en çok alkışlanan zihin
deneylerinden biri oldu.
Sorun kabaca şöyleydi:Üçüncü
kenarıyla A ve 2A açısı yapan bir üçgen kesiti ve bu üçgenin üzerine 2A
açısı yapan kenara 2 tane A açısı yapan kenara 4 tane bilye gelecek
şekilde bırakılmış bir zincir parçası var.Zincir tırnak makaslarının
ucundaki zincirler gibi,küresel halkalardan oluşuyor.Zincirle bloğun
arasındaki yüzeyin neredeyse sürtünmesiz olduğunu kabul edersek,acaba
zincir ne tarafa doğru kayar?
Stevin zincirin,boşluktaki ucunun
uzunca bir zincir parçasıyla uzatılıpalttan birleştirildiğini
varsaymamızı istiyor.Bu uzatılmış kısım,düşey eksene göre simetrik bir
şekil alacak ve kendi izinde dengeli hale gelecektir.Bu durumda,eğer
üstte kalan parça bir yöne doğru kayma eğilimindeyse,tüm zincir bloğun
çevresinde sonsuza kadar döner.
Termodinamik yasaları
gereği,sürekli hareketin olanaksız olduğunu bildiğimize göre,üstte
kalan parçanın da dengede olduğunu,kendi başınayken bile kaymayacağını
kabul etmemiz gerekiyor.Aynı sonuca geleneksel matematiksel yöntemle
ulaşmamız çok daha uzun sürecekti...

MAXWELL’İN CİNİ
Termodinamiğin ikinci yasasının bir
sonucu olarak,yüksek sıcaklıktaki cisimler,ilişki halinde oldukları
düşük sıcaklıktaki cisimleri ısıtabilirler;ama düşük sıcaklıktaki
cisimler,kendilerinden daha düşük sıcaklıktaki cisimleri ısıtamazlar.Eş
sıcaklıktaki cisimlerde,bu dengelerini dış bir etken olmadıkça,sonsuza
değin korurlar.Söz gelimi masanın üzerine bıraktığınız bir fincan ılık
kahvenin kendi kendine kaynamasını bekleyemezsiniz.
James Clerk Maxwell bu yasayla ilgili tartışmaları boyut kazandırmak için bir düşünce deneyi önermiş Düşünce Deneyleri Biggrin

eneyinde
dış dünyayla ısı alışverişi tamamen kesilmiş,birbirlerinden de yalıtkan
bir duvarla ayrılmış iki oda düşlememizi istiyor.Odaların sıcaklıkları
başlangıçta eşit.
Düşünce deneyimize göre,aradaki
duvarın ortasında minik bir kapı var ve bu kapıya bekçilik yapan minik
birde cin:”Maxwell’in cini”...Cin kapıyı sürekli açık tutacak olsaydı
odaların sıcaklıkları hiç değişmeyecekti.Ancak Maxwell’in cini
ortamdaki hava moleküllerini inceleyerek hızlarını sürekli
karşılaştırıyor.Soldaki odadan kapıya doğru gelen hızlı bir molekül
gördüğünde kapıyı aniden açıp kapayarak,sağdaki odaya geçmesine izin
veriyor.Cin bu işi sürdürecek olursa,sağ taraf gitgide ısınacak sol
tarafta soğuyacaktır.
Maxwell’in cinini termodinamiğin
2.yasasını çiğnediği ortada.Cinin çok küçük olduğunu ve işini,hareket
için neredeyse hiç enerji harcamadan yaptığını düşünürsek,bunu nasıl
başarıyor?Maxwell deneyini tartışmaya yol açacak şekilde tasarlamıştı
ve cini bugüne değin farklı yerlerde farklı biçimlerde tartışıldı da.
İki oda ve ortadaki cini bir sistem
olarak ele alabiliriz.Termodinamik açısından bu sistemin
tuhaflığı,giderek daha düzenli hale geliyormuş gibi göründüğüdür.Teknik
ifadesiyle”bu sistem entropi üretmiyor.”gibi görünüyor.Bu sonuca sadece
moleküllerin dağılımına bakarak varıyoruz.Sorunun yegane
çözümü,cinimizin sistemin geri kalanının aksine çok fazla entropi
ürettiği sonucuna varmaktır.Bunun bir açıklaması cinin,tüm moleküllerin
hızlarını aklında tutup ortalamanın üzerinde hıza sahip olanlarla
diğerlerini ayırdetmeye çalışırken beyninin çok fazla çalıştığı ve bu
sırada çok fazla entropi ürettiğidir.O kadar fazla ki,sonuşta,sistemin
bütünüde entropi üretiyor duruma geliyor.

GAMA IŞINI MİKROSKOBU
Belirsizlik ilkesi,modern fiziğin
en önemli yapıtaşlarında biridir.Heisenberg,ortaya attığı belirsizlik
ilkesini savunmak için 1927’de,en az desteklediği ilke kadar ün
kazanacak olan Gama-ışını Mikroskobu düşünce deneyini kurgulamıştı.
Heisenberg’in belirsizlik ilkesinin
çürütülebilmesi için bir parçacığın,sözgelimi elektronun yer ve
momentumunun aynı anda tam olarak saptanabilmesi gerekiyor.Heisenberg
düşünce deneyinde,bu amacı gerçekleştirebilecek düşsel bir mikroskop
kurguluyor.
Bir parçacığın yerinin
saptanabilmesi için,kullanılacak ışının dalga boyunun,parçacığın
boyutlarından daha küçük olması gerekir.Bu nedenle,görünür ışıkla
çalışan mikroskoplar(1/1000000 ) metreden daha küçük şeyleri
gösteremezler.
Heisenberg,bir elektrona
mikroskopta bakmak için dalga boyu (1/10000000000)dan daha küçük olan
gama ışınlarını kullanmayı önermişti.Ne var ki,bir parçacığın momentumu
dalga boyuyla ters orantılı olduğu için bu seferde gama parçacığının
momentumu elektronunkinden çok daha yüksek olacaktı.Bir elektrona bir
gama parçacığı çarpacak olursa,elektron önceden kestirilemeyek bir yöne
fırlayıp gider.Bu yüzden,mikroskobun çalışması,en uygunmuş gibi görünen
gama parçacığı kullanılıyor olsa bile olanaksızdır.

FOTON TARTISI
Einstein,Heisenberg’in belirsizlik
ilkesini akla yatkın bulmuyordu.Belirsizlik ilkesini çürütecek tartışma
götürmez bir düşünce deneyi kurgulayabilmek için çok uğraşmıştı.Bu süre
zarfında belirsizlik ilkesinin savunucusu Bohr’la defalarca karşı
karşıya gelmişlerdi.
1930 yılında Einstein katıldığı bir
kongrede belirsizlik ilkesini çürütüyormuş gibi görünen bir düşünce
deneyi önerdi.Bir yayın ucuna asılıp sarkıtılmış kapalı bir kutu
kurgulamıştı.Kutunun yüksekliği yüksek duyarlılıkla
ölçülebiliyor,böylece ağırlığı kolayca hesaplanabiliyor
olacaktı.Einstein’in tasarladığı kutunun içi dışarı kaçmaya çalışan
fotonlarla doluydu.Kutunun bir ucundaki,tek bir fotonun kaçmasına izin
verecek kadar küçük bir deliği kapatan duyarlı bir zamanlama düzeneği
düşlemişti.Saat belli bir anda kapıyı ancak tek bir fotonun kaçmasına
izin verecek hızda açıp hemen kapayacaktı.Bu işlemin sonucunda kutunun
yüksekliği değişecek,böylece kaçan fotonun enerjisi ve tam olarak hangi
anda kaçtığı ölçülmüş olacaktı.Einstein’in kendi formülü =m.c^2 buna
olanak tanıyordu.
Düşünce deneyi görünüşte
inandırıcıydı.O gecenin Bohr’un en endişeli gecesi olduğu
anlatılıyor...Ne var ki ertesi gün Bohr,Einstein’in kurgusunda bir hata
yakalamış olmanın gururuyla,mutlu bir yüz ifadesiyle söz
aldı.Einstein’i kendi görelilik kuramıyla çürütecekti.
Bohr,düzeneğin bir fotonun
ağırlığını ölçebilmesi için çok esnek bir yaya asılmış olması
gerektiğini açıkladı.Bununda ötesinde yay olağanüstü bir uzunluğa sahip
olmalıydı ki,makro ölçekte ve duyarlılıkta ölçebilecek kadar hızlı bir
harekette bulunacaktı.Böyle bir hareket,kutunun fotonun haricinde kalan
kütlesinin ve saatin doğruluğunu Einstein’in kuramlarına göre tehlikeye
sokacak ve kaçınılmaya çalışılan belirsizliği bizzat
doğuracaktı.Einstein bu eleştiriyi kabullendi ve düzeneğindeki kusuru
düzeltecek yeni bir çeşitleme bulamadı.

SCHRÖDİNGER’İN KEDİSİ
Kuantum fiziği tarihinin belki de
en ünlü düşünce deneyi,Schrödinger’in kedi
paradoksudur.Schrödinger,paradoksunda,kuantum mekaniksel bir parçacığın
iki farklı durumu aynı anda eşit olasılıkla taşıyabilme yeteneğini
kullanıyor.”İki halin üst üste gelmesi”makro dünyaya yansıtıldığında
içinden çıkılmaz bir sorun meydana getiriyor.
Düşünce deneyinde,bozulup
bozunmadığı dışarıdan bilinemeyecek,uyarılmış bir atom ile bir kedi
aynı kutuya kapatılıyor.Atom bozunacak olursa bir tetikleme mekanizması
aracılığıyla bir siyanür şişesini kıracak ve kediyi
öldürecektir.Kuantum mekaniğin kapsamında son derece sıradan diye
nitelendirilecek biçimde,atom,hem bozunmuş,hem de bozunmamış
sayılabiliyor.Bundan yola çıkarak kendiside atomlardan oluşan kediyi de
hem canlı hem ölü kabul edebilir miyiz?Henüz kimse bu soruya herkesi
tatmin edecek bir cevap bulamadı.

Konu: Geri: Düşünce Deneyleri Nisan 19th 2008, 21:51

paylaşım içn tşker...