Klasik fiziğin felsefi yorumlaması

Klasik Newton Fiziği küçük ölçek için kuantum mekaniği, büyük ölçek için görelilik ile yer değiştirdi çünkü insanların düşünmeye günlük olaylardaki algıları üzerinden devam etmeleri klasik fiziğin yeni bir felsefi yorumlamaya ihtiyacını doğuruyordu. Klasik mekanik gözlem alanında iyi iş çıkarıyordu ama atomik ölçekte (ya da çok hızlı ve büyük cisimlerde) kusurlu tahminler yapıyordu. Kuantum mekaniği ve görelilik objektifinden bakıldığında, klasik mekaniğin kanıtlanmamış fikirlerin de dahil olduğu günlük deneyimlerimizden geldiğini görebiliyoruz. Örneğin, bütün gözlemciler tarafından paylaşılan bir tek mutlak zamanın var olduğu fikri yaygın olarak benimsenmiştir. Bir diğer fikir ise elektronların çekirdeğin etrafında belli bir dairesel yörüngesi olan minyatür gezegenlere benzeyen ayrık oluşumlar olduğuydu.

Klasik mekanik; morötesi felaketi, siyah cisim ışıması, Gibbs paradoksu ve saltık sıfır dağıntısının eksikliği (sıfır noktası entropisi) gibi kuantum sistemlerini açıklamak için kullanıldığında çeşitli problemler doğar.

Kuantum mekaniğinde ölçüm problemi çalışmaları, cisim ile ölçümün yapıldığı aparat arasındaki etkileşimin ölçümü kaçınılmaz bir şekilde etkilediğini ve parçacık ölçeğinde bu etkinin çok büyük olduğunu göstermiştir. Günlük makroskobik ölçekte bu etki küçültülebilir.

Ayrıca, basitçe “ölçülen” bir özelliğin klasik bir şekilde idealleştirilmesi, bir temel özelliğin -bir gazın sıcaklığının termometre ile ölçülmesi gibi- ölçümünü; ölçüm cihazının, önceden var olan durumlarını da içine alacağı gerçeğini yok sayar. Fizikçiler mikro ölçeklerdeki parçacıkların pozisyon ve momentumlarını kesin olarak saptamak için çalıştıklarında böyle bir açıklamaya ihtiyaç duydular. Bu konuda Heisenberg’in mikroskobu, önemli bir düşünce deneyidir.

Gerçekliğin bir parçası olan ama doğrudan algılanamayan deneyimlerin nasıl düzgün bir biçimde karakterize edileceği bir problemdir. Kuantum alanındaki araştırmalarımızın bulduğu en geçerli şey her ne olursa olsun, sadece elde ettiğimiz bilgiler ışığındaki olgulardan ibaret olacaktır. Bu alandaki açıklamalarımız, makro alandaki aletler ve fiziksel olaylarla beraber duyu organları arasındaki etkileşimi temel alır ve bu etkileşim bize hepsi olmasa da aradığımız bilgilerin bir kısmını verir. Daha sonra, dolaylı yollarla yaptığımız deneylerden faydalanarak daha fazla bilgi türetmeye çalışırız.

Fiziğin, doğanın açıklanmasını ve anlaşılmasını hedefleyen bir bilim dalı olduğunu söyleyebiliriz. Bilimsel olsun ya da olmasın, herhangi bir anlayış, dilimize ve fikirler arası iletişime bağlıdır. Her fenomenin, deneyin ve sonuçlarının tanımı iletişimin tek yolu olan dile bağlıdır. Bu dilin kelimeleri günlük yaşam konseptini temsil ederken, fiziğin bilimsel dili klasik fizik kavramlarını karşılar. Bu kavramlar; olaylar, deney düzenekleri ve deneylerin sonuçları hakkında belirsizliğe yer vermeyen bildirimler için sadece bir araçtır. Bu yüzden bir atom fizikçisine deneyinde gerçekten neler olduğunu tanımlaması söylenirse, “tanım”, “gerçek” ve “olmak” kelimeleri ona sadece günlük hayatı ya da klasik fiziği ifade edecektir. Fizikçi, bu temelden uzaklaşmasıyla birlikte, kesinliğin anlamını kaybeder ve bilimine devam edemez. Bu sebeple, "aslında ne gerçekleştiğine" dair herhangi bir ifade, klasik konsept ile sınırlı kalmakta ve termodinamik kaynaklı belirsizlikler de göz önünde bulundurulduğunda, yetersizliği, atomik olayların detaylarına kıyasla oldukça yüzeysel oluşundan gelmektedir. İki başarılı gözlem arası kuantum-teorik süreçte “ne olduğunu tanımlama” gerekliliği bir çelişkidir çünkü tanım kelimesi klasik kavramları karşılar ve bu kavramlar gözlemler arasında değil, sadece gözlem noktasında kullanılabilir.

Kuantum mekaniğini ve özel göreliliği klasik mekanikten ayıran temel sebeplerden biri gözlem önceliğine ısrarcı yaklaşımları ve gözlemlenemez oluşumları reddetmeleridir. Bu yüzden özel görelilik klasik mekanik tarafından varsayılan mutlak eşzamanlılığı reddeder ve kuantum mekaniği de kesin pozisyon gibi makro ölçekteki gözlemlere dayalı olmayan özellikleri açıklamaktan kaçınır.