|
Modern fizik, işin aslına bakılırsa, bu iki birleştirilemez
görüşün zoraki birlikteliğinin ardında, ışığın gerçek
varlığını tanımlama gayretindeki beceriksizliğini örtmeye
çalışmakta ve bununla birlikte binlerce yıllık eski bir
tartışmaya da son verdiğini sanmaktadır.
Yunan filozofu Fisagor (M.Ö
570-496) nesnelerin görünür olmalarının sebebini, gözlerimiz
tarafından yakalanan, çok küçük "parçacıklar"
yaymalarına bağlıyordu. Meslektaşı Empedokles (M.Ö 483-420)
buna karşın gözlerimizden dışarı bir tür "nurlu"
ışınımın çıktığını, bunun nesneleri kavradığını ve bize bu
nesnenin imgesinin görüntüsünü ilettiği fikrindeydi. Eflatun'a
(M.Ö. 428-347) göre, görebildiğimiz bu imge, nesnelerden
kaynaklanan "dış ışık"
ve gözümüzden yayılan "iç ışık"
arasındaki girişim yoluyla gerçekleşmekteydi. Aristo
(M.Ö.384-322) ise tüm bu görüşleri reddetti ve ışığın, boşluğu
dolduran "Pellucid"
denilen süptil bir aracının devinimi sayesinde ortaya
çıktığını savundu. Aristo, asırlar boyu, özellikle Orta Çağda,
büyük ölçüde kayıtsız şartsız bir otorite olarak görülüyordu.
Araplar ışığı pratik özelliğine konsantre olurken,
Hıristiyanlar onun metafizik buutuna yöneldiler.
Işığın, bugünün anlayışına uygun
bilimsel bir araştırmaya tabi tutuluşu ilk olarak Isaac
Newton'un (1643-1727) çığır açan eseri Optik ile
birlikte başladı.
Newton, eski filozoflara benzer bir
biçimde ışığı iki kısma ayırdı; fiziğin "görüngüsel
(fenomenal) ışık" ve "numenal
ya da potansiyel ışık";(Numenal:"İlahi
İrade" anlamına gelen Latince numen sözcüğünden türeme.
Teolojide "etki ve tesir eden gücün İlahi Varlık (Tanrı)
olduğunu" ifade eden kavramdır)
bu ikincisini canlı
organizmalardaki ruhun taşıyıcısı ve tanrısal unsuru olarak
görüyordu.
Ve Newton, daha o zamanlarda, modern dönemin en can alıcı
sorularını sordu: "Işık ile parçacıkların birbirine
dönüşmeleri mümkün olamaz mı ? Parçacıklar faal güçlerinin
büyük bir kısmını kendi yapı taşlarında yerleşik olan ışık
parçacıklarından ediniyor olamaz mı? Nitekim bunlar, bizim
asrımızda Albert Einstein 'tarafından "evet" cevabıyla
onaylanabildi. Işığın fizik yönü ile ilgili olarak, Newton
"partiküller" den söz ediyordu ve bununla bir kez daha
Fisagor’un iki bin yıl önce söylediklerine dönülüyordu:
Işınlar, çok küçük zerrelerdir, bunlar ışıldayan özler
tarafından yayılır. Zamanın diğer doğa araştırmacıları,
örneğin, Hollandalı fizikçi Christiaan Huygens (1629-1695) ve
İsviçreli matematikçi Leonhard Euler (1707-1783) buna karşın,
önceden Aristo'nun savunduğu; ışığın dalgalar biçiminde
yayıldığı görüşüne katılıyorlardı.
"Dalga, parçacık tartışması" ilk etapta Newton'un zaferi ile
sonuçlandı, otoritesi sayesinde çoğu bilim adamı onun tarafını
seçmişti. Çünkü 1801 'de Thomas Young basit bir deneyde ışığın
dalga tabiatını kanıtlayabilmiş ve bu deney sayesinde ışığın
karşılıklı girişim desenleri oluşturduğunu göstermişti. O, yan
yana düzenlenmiş iki ince aralıktan, ışığı bir şemsiye üzerine
yansıttı ve böylece aydınlık ve karalık çizgilerden oluşan
desenler elde etti. Young, bu olguyu anlaşılır kılabilmek
için, süptil bir medyomun varlığını tasavvur etti; öncül antik
örneğinde "esir"
denilen, boşluğu kaplayan ve titreşimleri ile ışık dalgaları
oluşturabilen esir.
Fransız filozof Rene Descartes (1596-1650) daha önce buna
benzer bir anlayışı temsil etmekteydi. Ona göre de boşluk ince
maddi bir sıvı ile doluydu, bu "bütünsel
birlik"ti bunun içinde göksel
küreler, girdap içindeki mantarlar gibi dönüp durmaktaydı.
ışığı ise bu bütünselliğin (plenum) içinde "hareket yönünde
bir eğilim" olarak tanımladı ve böylece modem kuantum
fiziğinin soyut-dağınık ifade şekline benzer bir görüşe
ulaştı.
Young'un girişim ilkesi için meslektaşı Henri Brougham,
İnsanlık tarihinde bugüne dek bu kadar anlaşılmaz bir
varsayımdan ibaret olan bir teori ortaya çıkmamıştır", diyerek
kızmış ve "esir" ile ilgili olarak, şunu da eklemişti: "Böyle
sönük bir keşiften hiçbir şey beklenemez."
Diğer deneyler, özellikle Fransız Fresnel'inki, ışığın dalga
karakterini doğruladı ve 19. yüzyılın ortalarında "ışık
dalgası" okul eğitiminin
vazgeçilmez bir müfredatı oldu; tıpkı "ışık
esiri" gibi. Lord Kelvin onun
hakkında şöyle yazıyor: "Onun varlığı sorgulanamaz bir olgusal
delildir."
BİLİMSEL AÇIDAN ESİR
Yarım
asır sonra bu tartışma götürmez "olgusal delil", akademik
araştırmalardan çıkartıldı. "Esir" süptil bir şey olarak farz
edilmekteydi, fakat yine de o maddi bir aracı olarak tasavvur
ediliyordu; dünya ve diğer göksel küreler onun içinden deniz
üzerindeki yelkenli gemiler gibi geçip gitmekteydi. Işık
dalgalarının eşiğinde ve onlar tarafından çalımlanarak, önden,
arkadan ve yandan gelmekteydiler. Buna göre ışığın hızı
farklılıklar göstermeliydi, böyle farz ediliyordu; hareket
eden dünyaya doğru ya da arkasından koşuşturuyordu.
1887'de Albert Einstein ve Edward Morley, tasarladıkları bir
deneyin yardımıyla, bu "esir akıntısını kanıtlamak istediler.
Tüm şaşkınlıklarına rağmen hiçbir fark keşfedemediler: Işık
hangi yönden gelirse gelsin hızı hep aynıydı; saniyede
299.792,458 metre. Tüm fizikçilerde büyük bir karamsarlık ve
çaresizlik baş gösterdi, çünkü işin aslı, bugüne dek kabul
gören "esir" görüşüyle uyuşmuyordu. Einstein, bu sonu gözükmez
problem için bir çıkış yolu buldu: "Esir için bir gerçeklik
bulma çabalarımızın tümü başarısız olmuştur." Ve bunun için
ışık hızı, uzay boşluğunda daimi bir değişmezlik gösterir. O,
ne ışık kaynağının hareketine ne de gözlemciye bağlıdır;
böylece, "Görelilik Kuramı"nın temel taşını yerleştirmiş
oluyordu.
Bundan kısa bir süre önce fizikçi Max Planck, ışık gibi
elektromanyetik bir dalga olan ısının, sıcak bir nesneden
sürekli değil, özellikle tekil "porsiyonlar" halinde
yayılmakta olduğunu belirtti ve bunları "kuantlar" olarak
tanımladı. Ve 1905'de Einstein, ışığı tekil enerji
kuantlarından birleşik "fotonlar" olarak tanımlamayı tavsiye
etti. Ve böylece yine Fisagor ve Newton'a ve ışığın "parçacık
karakteri"ne dönüş yapılmıştı. Foto-elektrik efekt ile, ışığın
etkisiyle metalden elektronlar koparılır. Bu deney ve Compton
deneyleri, ışık-kuantlarının elektronlar ile çarpıştıklarında,
elastik küreler gibi davrandıklarını onaylıyordu.
ARACISIZ DALGALAR MANTIK AÇISINDAN İMKANSIZDIR
Önceden
olduğu gibi bugün de ortaya çıkmakta olan girişim etkisi
olguları, ışığın bir dalga olduğunu göstermektedir ve böylece
aslında birleştirilemez olan bu iki anlayış, yani yukarıda
belirtilen dalga-parça cık düalizmi zoraki olarak bir araya
getirildi. Fakat ne yazık ki problem, bununla çözülmüş
değildir. Çünkü dalgacık dalgacıktır ve parçacık parçacıktır.
1917'de Albert Einstein şöyle yazıyordu: "Hayatımın
geri kalan kısmında ışığın ne olduğunu düşüneceğim."
1951 'de ölümünden dört yıl önce, şunları itiraf etti: "Işık
kuantları nedir, sorusu üzerinde elli yıl derin derin
düşünmeme rağmen, bu beni hiçbir cevaba yaklaştırmadı. Bugün
herkes cevabı bildiğini sanıyor fakat bu onların bir
yanılgısıdır. Ve "esir problemi" de şu ana kadar çözülmüş
değildir, sadece sümen altı edilmiştir.
Ancak buradaki
ikilem şudur: "Dalga" kavramı fizikte açıkça tanımlanmaktadır:
dalga,bir aracın içindeki titreşim bağlaşımı olarak
tanımlanır. Aracı; her parçacığın kendi hareketini yanı
başındakine aktarabildiği, elastik bir biçimde birbirine
bağlanmış tekil parçalardan oluşan bir özdür. Örneğin, su
dalgalarında aracı sudur, atomik çekim güçleri tarafından
birbirine bağlı olan tekil su moleküllerinden oluşur. Bir güç
ona tesir ettiğinde, örneğin rüzgar, o zaman bu su molekülleri
hareketlenir, bir oraya bir buraya titreşirler ve kendi
bağlaşımları sayesinde bu titreşimler birbiri ardı sıra
yayılır ve böylece dalga oluşur.
Eğer ışık bir dalga ise, karşılıklı etkileşim deneyleri bunu
apaçık kanıtlıyor, demek ki küçücük birbirine bağlı
parçalardan oluşan bir aracıya ihtiyacımız var ve ışık
dalgalarını oluşturabilmek için de, parçacıkların titreşimini
sağlayan bir kuvvete gereksinimimiz var.
Açıkçası hiç kimse aracıyı bir kenara itip, sadece dalgalardan
söz edemez: Aracısız bir dalga mantık açısından imkansızdır.
Öyleyse muhakkak bir "ışık/dalga aracısı" olmalıdır ancak onun
yapı taşları maddi olamaz.
EN KÜÇÜK MADDİ PARÇACIKLARDAN DAHA SÜPTİL
En küçük
maddi parçacıklardan daha süptil olma hali, Michelson-Modey
deneyinden ortaya çıkar, fakat öte yandan bu deney, madde
parçacıklarının dalga nitelikli bir olguya sahip olduklarını
da onaylamaktadır. Örneğin, çift-aralık deneyinde, elektronlar
da girişim desenleri oluşturmaktalar. Bu dalga olgusu için bir
kanıttır. Deneylerde, elektron ve pozitron çiftlerinin ışığa
ve ışığın da elektron-pozitron çiftlerine dönüştürülmesi
başarıyla sonuçlandırıldı. Anlaşılan ışık ve madde, her ikisi
de aynı aracının içinde birer dalgadır, demek ki bunlar, ancak
özel formları nedeniyle birbirinden farklı gözükmektedir.
Bu durumda madde bir çeşit enerji olur; belki de "donmuş"
enerji: Buzun suyun donmuş bir hali olması gibi.
Bunun
nasıl göründüğünü tasavvur etmeye çalıştığımızda, hayallerimiz
donup kalıyor. Ancak matematiksel olarak madde ve enerjiyi
aynı çatı altında birleştirmek hiçbir sorun yaratmıyor.
Einstein bunu ünlü E=mc2 formülüyle gerçekleştirdi. Demek ki
madde ve enerji eşitlenebilir ve biri bir diğerine
dönüştürülebilir; tek bir oranda, ki bunun karşılığı ışık
hızının karesine denk düşmektedir.
Çok enerji eşittir az madde, az
madde eşittir çok enerji.
Atom bombası bunu kanıtlamaktadır; birkaç kilo madde, dünya
üzerinde Hiroşima büyüklüğünde bir delik açabiliyor.
Demek ki, Michelson ve Morley'in "esir akıntısını"
bulamamalarında şaşılacak pek bir şey yok; çünkü dünya, "deniz
esiri" üzerinde yelkenli gemiler gibi yüzmüyor; o, daha ziyade
bu "deniz esiri" içinde ve içinden her an kendini yenileyerek
zuhur ediyor. Michelson ve Modey de, aynı kendi ölçüm
gereçleri gibi "esir denizinde" birer titreşimdiler.
Esirden vazgeçemeyiz; ışığın dalga tabiatından vaz
geçemeyeceğimiz gibi. Esiri oluşturan yapı taşlarının maddi
olamayacağı, daha çok süptil olacağını bilmek gerekir. Bir
başka deyişle "kuantaltı esir". Işık kuantlarından daha küçük
ve daha süptil, en küçük madde parçacıklarından daha küçük ve
daha süptil.
"Maddi
esir mevcut değildir. O, materyalist dünya görüşünden doğmuş
hayali bir kurgudur", diyor
Amerikalı kuantum fizikçisi Arthur Zajonc, Işık ve Şuurun
Ortak Tarihi adlı kitabında şunları yazıyor: "Eğer biz ışığın
bir dalga olduğundan yola çıkarsak, o zaman karşımıza şu soru
çıkar: Orada dalga şeklinde titreşmekte olan nedir? Su
dalgalarında, ses dalgalarında, titreşen tellerde... bir
şeyler hep titreşmekte. Ses figürü hava tarafından
iletilmekte. Peki ama ışık dediğimiz akışkan figürü kaldırıp
götüren ne? Yine de şu kesinlik kazanmıştır: Bu şey ne olursa
olsun, her halükarda tabiatı maddi değildir. |