Zaman, Kaos ve Fizik Kanunları

David Lorimer-

1995 yılının Mayıs Diyaloğu, Nobel ödüllü Profesör Ilya Prigogine’i konu alıyordu ve 20 Mayıs 1995 tarihinde Regent’s Kolejinde 375 kişi toplanmıştı.

Prigogine’in hayat uğraşı zaman olmuştur. Biz ve bir kaya arasındaki ortak nokta nedir diye sorar? Hem birleştirici unsur hem de çeşitliliğin kaynağı veya vasıtası olan zamanın akışıdır. Şu anki çalışmasının itici gücünü, fizikte tekâmülcü bir perspektif kurmak oluşturmaktadır. Bu da, kozmoloji ve biyolojik tekâmül anlayışımızla tutarlı olacaktır. Günümüzde, zamanın tersinebildiği ve esasen bir illüzyon olduğu bir fizik ve zamanın çok hayatî önem taşıdığı bir biyoloji anlayışına sahibiz. Öyle ki zamanın gerçekliği ve tersinemezliği olmaksızın, tekâmül meydana gelemezdi.

Onu ilk etkileyen filozoflar Alfred North Whitehead ve Henri Bergson’du. Prigogine, Bergson’un eserlerini, Whitehead’in organik, süreçsel hayat görüşünün fiziğinin temellerini sağlayan bir çalışma olarak görmektedir. Bergson şu bakımdan ikna olmuştu: Zaman bizim içimizde mevcut ise evrende de mevcut olmalıydı. Ve eğer zaman gerçek ise, yenilik ve yaratıcılık da gerçektir. Ve yenilik ve yaratıcılığın gerçek olması da zuhur eden bir evreni ima etmekteydi, deterministik biçimde programlanmış bir evreni değil. Prigogine’in çalışmaları Bergson’un ve Whitehead’in bıraktığı yerden başlamaktadır; felsefeden fiziğe geçerek: eğer zamanın akışı ve süresi tanımın çoğu seviyesinde esas ise, o zaman, temel fizikte de bulunmalıdırlar diye öne sürer.

Whitehead Batı kültürünün iki aslî projesi olduğunu açıklamıştır: İlki, doğanın zekayla kavranabilirliği, “mevcudiyetimizin her unsurunun yorumlanabileceği biçimde genel fikirlerden oluşan tutarlı, mantıklı ve gerekli bir sistemi belirlemek” hırsı; ve öte yanda, insanın özgürlüğünü, yaratıcılığı ve sorumluluğunu ima eden insanî demokrasi projesi. Doğanın zekâ yoluyla kavranması deterministik bir tanımla ilişkilendirildiği sürece, bu iki proje çelişkili görünmektedir.

Böyle bir geçmişle Prigogine’in ilk olarak termodinamiğe yönelmesi son derece doğaldı. Ondokuzuncu yüzyıl bize iki çelişen doğa görüşü miras bırakmıştı: dinamik kanunlarına dayanan deterministik ve zamanın tersinebildiği görüş ve termodinamiğin ikinci kanunu ile ilişkilendirilen tekâmülcü görüşler. Her iki görüş de son derece başarılıydı. Peki, göreceli uygulama alanları nasıl izah edilebilir ve nasıl ilişkilendirilebilirdi ? Prigogine açık bir sınıflandırmaya yönelik iki temel adım olduğunu düşünmektedir. İlki makroskobik, yani termodinamik seviye ile ilgilidir. Geleneksel olarak, termodinamik esasen dengeli durumlara uygulanıyordu ama Prigogine dikkatini dengede olmayan sistemlere yöneltti. Araştırması, birçok şaşırtıcı bulgulara yol açtı.

Prigogine’in 1977 yılında Kimya dalında Nobel ödülü alan dağınık yapılar teorisi, doğada denge durumundan çok uzakta bile nasıl daha yüksek dereceli karmaşıklığın ortaya çıkabileceğini göstermektedir. Dolayısıyla dağınık yapıların mevcudiyeti, tersinemezlikle ilişkilendirilen zaman okunun inşa edici rolünü kanıtlamaktadır. Böylesi sistemlerde, dalgalanmalar ve dengesizlikler iki kola ayrılmalara yol açar, bu noktalarda sistem kendiliğinden kendisini yeni bir modelde organize eder. Ve, daha eski bir kitabın başlığının da belirttiği gibi, kaostan düzen ortaya çıkabilir. Çatallanmalar, tahmin edilemezliğin temel bir unsurunu sunmaktadır. Bu noktalarda, sistem için birkaç olasılık açıktır, bunlardan biri en sonunda gerçekleştirilecektir. Dolayısıyla gelecek, olasılıkları içermektedir. Bu da geleceği deterministik kanunlarla tahmin edilebilen (bir sarkaç gibi) durağan dinamik sistemlere tezat oluşturur.

Bu durum, tekâmülün tanımı konusunda hayatî önem taşıyan sonuçlara sahiptir. Deterministik tekâmül görüşü, filmin çoktan çekilmiş olduğunu ve tamamen tahmin edilebilir bir bölümünün oynatıldığını ima eder. Bizler otomatızdır ama özgür olduğumuzu sanarak kendimizi yanıltırız, özgürlüğümüz sadece görüntüdedir. Hür irade ve determinizm hakkındaki bu tartışma çok uzun zamandan beridir yapılmaktadır. İlâhî mutlak bilicilik ve mutlak kudret ile ima edilen teolojik determinizm; genetik, nöral veya biyokimyasal olandan başlayıp psikolojik ve toplumsal olana dek bilimsel ve toplumsal determinizmin çeşitli biçimlerine tercüme edilmiştir. Önemli olan soru, geleceğin kesinlikle tahmin edilip edilemeyeceğidir -yoksa bu her zaman bir olasılıklar meselesi midir?

Artık baştaki ikilemi yeniden belirtebiliriz: Zamanın tersinemez yapısı kozmoloji ve biyolojiye yüklenmiştir ama fizik, geçmiş ve gelecek arasında hiçbir ayrımın olmadığı doğa kanunları formülasyonuna dayanmaktadır. Bir başka deyişle fizik için zaman tersinebilir ve Einstein’ın ima ettiği gibi, bir tür illüzyondur. Paradoks şudur: evrenin ta kendisi bir zaman okunu ima eden (bizler gibi!) tersinemez dönüşümlerle doludur ve fiziğin temel kanunları zamanın tersinebilir olduğunu söylemektedir. Denge durumunda olmayan termodinamik ile ilişkili olarak sözü edilen sonuçlar, tersinemezliğin bizim yaklaşıklıklarımızın bir sonucu olamayacağını göstermektedir. Dengede olmayan yapılar da dengede olanlar kadar gerçektir. Bu durumda zamanın oku ve sınırlı tahmin edilebilirlik fiziğin temel kanunlarına nasıl sokulacaktır? Şimdi, Prigogine ve Brüksel ve Austin’deki ekibinin çalışmalarının ikinci ve en yeni kısmına geldik. Tekil vakalar veya deneyler için klasik mekanikte kullanılan fizik kanunlarının geleneksel formülleri, yörüngeler fikri ile ilişkilendirilir. Kuantum mekaniğinde ise dalga fonksiyonu ve onun çöküşü ile ilişkilendirilir. Topluluklar (tekil vakalardan oluşan büyük bir grup) için ise denk gelen istatistiksel tanımlar vardır. Bu iki tanımın -tekil ve istatistiksel- eşdeğer olduğu varsayılır ama Prigogine bu eşdeğerliğin, hem klasik hem de kuantum mekaniğinde dengede olmayan sistemlerin önemli sınıfları için kırıldığını göstermiştir.

Bu bildirimin kanıtı, ancak yeni yeni geliştirilen uygun matematik araçları gerektirmektedir. Kısacası, istatistiksel tanımlar, klasik yörüngeler veya kuantum dalga fonksiyonlarına indirgenemeyecek yeni çözümlere yol açmıştır. Bu çözümleri elde etmek üzere fizikçilerin aşina olduğu Hilbert uzayı ile ilişkilendirilen “hoş” fonksiyonların ötesine geçen fonksiyon uzaylarına (donatılmış Hilbert uzayları, Gelfand uzayları gibi) ihtiyaç vardır. Bu makale, bu yaklaşımın teknik yanlarını tarif etmek için uygun değildir. Ama şunu vurgulamamıza izin verin; bu yaklaşımın bir sonucu olarak fiziğin temel kanunlarının anlamı değişmiştir. Artık kesinlikleri değil olasılıkları ifade etmektedir ve zamanın simetrisi, süreci tersinebilirden ziyade tersinemez hale getirecek biçimde kırılmıştır. Böylece dengede olmayan dinamik sistemleri izah etmek için Newton’un ve Schrödinger’in dinamiğinin bir uzantısına sahip oluruz. Eskiyi içeren ama eskiyi aşan yeni bir formülün klâsik Popper’ci anlamına göre, Prigogine’in teorisi düzenli sistemlerin aslında düzensiz sistemlerin bir alt takımı olduğunu önermektedir, daha önce varsayıldığı gibi tam tersinin değil.

Prigogine arkadaşı Leon Rosenfeld’den alıntı yapıyor: “hiçbir fiziksel kavram, geçerlilik bölgesinin bilgisi olmaksızın yeterince tanımlanmış değildir”. Dengesizlik ve kaosla ilişkili olarak ayrıntılı hâle getirdiği temel fizik kavramlarının geçerlilik bölgesi de tam burasıdır. Ayrıca yardımcılarının geniş bir bilgisayar programı sayesinde yaklaşımının ana tahminlerinden bazılarının geçerliliklerini sağladıklarını vurgulamamız da gerekmektedir.

Faz geçişleri gibi zuhur eden bir özellik olan tersinemezlik, dolayısıyla doğanın temel bir özelliğidir çünkü Prigogine’e göre bu özellik dengesiz kaotik sistemlerin doğasında vardır. Bir başka deyişle, istatistiksel tanımlama sadece cehaletimizin bir ifadesi değildir. Murray Gell-Mann gibi birçok fizikçi tersinemezliğin “kaba taneciklenme” ile açıklanabileceğini hala iddia etmektedirler. Yani tersinemezlik bizim sınırlı insani yaklaşıklarımızın sonucudur ve gerçekten çok iyi bilgilenmiş bir gözlemci için dünya mükemmel biçimde zaman tersinebilir biçimde görülecektir. Prigogine bu görüşe şiddetle karşı çıkar, “deneylerimizin kesinliği ne olursa olsun tersinemezlik mevcuttur” der.

Bu savın önemli bir izahı, Prigogine’in kuantum ölçüm sorununu anlayışında ve kuantum sistemlerinin ölçümünde gözlemcinin rolü hakkındaki o çok iyi bilinen tartışmada bulunabilir. Steven Weinberg’in yazdığı ve Scientific American dergisinde yayınlanan, “evrende zeki hayatın rolündeki inatçı düalite”yi anlatan yeni bir makaleden söz ediyor Prigogine. Bir yanda, gözlemlenmediğinde tamamen deterministik (ve tersinebilir) davranmakta ve Schrödinger’in kuantum mekanik denklemiyle uyumda olan bir sistem vardır. Öte yandan, sistem dışarıdaki bir gözlemci tarafından gerçekten ölçüldüğünde, sistem bu determinizmayı ihlal etmektedir. Bu ikinci durumda, ölçümlerin olası sonuçları artık önceden kesin olarak tahmin edilemez, ancak olasılık terimleri olarak ifade edilebilirler.

Bu görüşte, tersinemezlik, temel fiziğin içinde yaradılıştan var olmak yerine gözlemci veya deneyi yapan tarafından dahil edilmektedir. Bu da bizi zamanın çocukları olacağımıza, zamanın babaları yapar. Tamamen saçmalık! Prigogine’in kavramsal şeması, olasılığa ve böylece tersinemezliğe yol açan dengesizliği veya kaosu içermektedir. Artık bu dengesizlik, olasılık ve tersinemezlik kavramları temel hale gelmiştir. Öylesine ki yörünge veya dalga fonksiyonu fikirleri, sadece dengeli sistemler için geçerli olan belirli vakalar haline gelmiştir. Kuantum mekaniğinin geleneksel formüllerinin yapısında var olan düaliteden (bir yanda Schrödinger’in denklemi, öte yanda dalga fonksiyonun çöküşü) kaçınılabilir.

Cambridge’deki dersinde Prigogine en zorlu soruyu sordu: Newton bütün bunları onaylar mıydı? Cevabı olumluydu, Newton’un arada bir evrende ilâhî müdahaleye izin verişinin, tekâmülcü görüşe yönelik bir açıklığı ima ettiğini söyledi. Bu görüş, daha önceden kurulmuş uyum teorisi ile Leibniz tarafından şiddetle reddedilmiştir.

Fizikteki bu yeni görüş noktasının daha geniş çağrışımları oldukça uzak noktalara erişmekte ve Whitehead’in daha önce sözünü ettiği bilimsel ve insani projeleri uzlaştırmayı vaat etmektedir. Klasik bilim dengeliliği ve düzenliliği vurguladı. Artık her seviyede dalgalanmaları, dengesizlikleri ve tekâmül modellerini keşfetmekteyiz. Bu sadece bilimde değil yüzyılın ikinci yarısını karakterize eden toplumsal dengesizlik ve kontrol/planlama bunalımında olduğu kadar, Internet gibi kendi kendini organize eden en yeni fenomende de görülebilir. Bu perspektif değişikliği yeni yaklaşımları gerektirmektedir. Determinizmanın Scylla’sı ile rastgeleliğin Charybdis’i arasında “dar bir geçit” bulmak zorundayız.

Bu noktalar Mayıs Diyaloğu’nda yer alan diğer konuşmacılar olan Profesör Brian Goodwin ve Prof. John Polkinghorne tarafından da işlendi. Profesör Goodwin, Profesör Prigogine’in fikirlerini biyolojiye uygulayarak harika bir izahat sundu. Bir koloni içindeki karıncaların “teknik olarak kaotik” olduklarını anlattı. Ancak, karıncaların yoğunluğu belli bir kritik eşiği aştığında, kaos dinamiği, bütünlükçü bir düzene dönüşmektedir. Yaratıcılığın araştırılması için kaosun gerektiği sonucunu ileri sürdü.

John Polkinghorne, Ilya Prigogine’in fiziğin genişletilmesi için yaptığı çağrıya destek verdi ve bu disiplin içinde ontolojik bir yeniden değerlendirme ve metafizik sorulara karşı açıklık görmek istediğini de ekledi. Rasyonelliğimiz; bütüncül baştan aşağıya nedenselliği ve model-biçimlendirme kapasitelerini tanımak anlamına gelen nedensellik ve kasıtlılık üstüne kuruludur. Daha genişlemiş bir imajinasyon daha geniş fiziksel bir yorumu mümkün kılacaktır. Böylece yeni bir anlayış çerçevesi içinde şu anki bilgimizin bilhassa kısıtlayıcı bir durumda olduğu anlayışı açıkça görülebilir. Tıpkı fraktal matematiğin, Öklidyen geometriyi içermesi ve onu aşması gibi.

Bu zengin günün genel sonuçlarından biri de fiziğin sonunda değil, kesinliğin ve tahmin edilebilirliğin sonunda olduğumuz hakkındaydı. Bu durum, yenilik ve yaratıcılığı da içerir. Ve yaratıcılık ve katılımın bir dünyanın inşasında yaradılıştan var olduğunu içeren bir bilim, geleneksel bilimsel bakış ile ilişkilendirilen geniş yabancılaşmanın üstesinden gelen bir bilimdir. Prigogine’in “yeni rasyonelliği”nde, olasılık artık cehalete ve bilim de kesinliğe denk görülmeyecektir. Zaman gerçektir ve gelecek açıktır: Sadece “açık bir toplum”da değil, aynı zamanda açık bir evrende de yaşamaktayız.

Network Dergisi No.58 Ağustos 1995 sayısından 
Çeviren: Yasemin Tokatlı