Fizik felsefesi

Fizik felsefesinin başlıca soruları uzay, zaman, kuantum mekaniği, termodinamik ve istatistiksel mekanik üzerinedir. Bunun yanında madde, enerji, uzam, parçacıklar, etki-tepki yasası gibi konularda da sorgulamalar gerçekleştirmektedir. Uzay ve zamanı incelemesi nedeniyle kozmolojiyle, evrenin determinizm ve indeterminizme uygunluğunu inceleyerek kuantum mekaniği üzerine sorular sorması nedeniyle de etikle ortak araştırma alanları bulunmaktadır.

Fizik felsefesi, aynı zamanda tanımlanması zor olan fizik kavramlarını açıklamak için çalışmalar gerçekleştirmektedir. Günümüzde fizik felsefesi, bilim felsefesinin en önemli dalıdır.

Fizik ve felsefe, tarih boyunca birbirlerini karşılıklı olarak birçok yönden etkilemiştir. Antik Yunan'da doğa felsefesinin ortaya çıkmasıyla fizik ve felsefe arasında başlayan ilişki, 1800'lü yıllarda bu disiplinler arasındaki ayrımın netleşmesine kadar çok yakın bir şekilde devam etmiştir.

Bilim felsefesindeki ilerlemelere bağlı olarak gelişen metodoloji fizik çalışmaları için zemin hazırlamakta, fizik felsefesi ise klasik ve modern fizik için yeni sorgulama alanları açmaktadır.

Isaac Newton ve Gottfried Leibniz'in çalışmalarının fizik felsefesinde ilişkicilik ve mutlakiyetçilik akımlarına öncülük etmesi, Ernst Mach ve Thomas Kuhn'un fizikten yola çıkarak bilim felsefesine önemli katkılarda bulunmuş olmaları gibi örnekler, fiziğin felsefe üzerindeki etkilerini göstermektedir. Albert Einstein'ın görelilik teorisini geliştirirken felsefi görüşlerden yararlanmış olması ise, felsefenin fiziği etkilediği örnekler arasında yer almaktadır.

Antik Yunan’ın en önemli filozoflarından biri olan Aristoteles, doğa felsefesine önemli katkılarda bulunmuştur. MÖ 300’lü yıllarda Aristoteles fiziğini kurmuş ve “Fizik” kitabını yazarak doğa felsefesi çalışmalarını bir araya getirmiştir.

Doğa yasalarına ulaşmanın en etkili yolunun gözlem olduğunu savunmuştur. Hareketi, “doğal hareket” ve “doğal olmayan hareket” olarak ikiye ayırmıştır. Bir nesnenin doğal durumunu, hareketsiz olmak şeklinde ele almıştır. Boşlukta düzen bir cismin hızının sonsuz olacağını düşünmüş, bu nedenle boşluğun var olamayacağını dile getirmiştir. ve gibi formüller geliştirmiştir.

Empedokles’in geliştirdiği toprak, su, hava ve ateş olmak üzere dört elementten oluşan sistemi, sıcaklık-soğukluk ve kuruluk-ıslaklık eksenlerine yerleştirmiştir. Madde-form kuramını öne sürmüş, Herakleitos’un da yaptığı gibi ontoloji ve doğa felsefesi arasında bir ilişki kurmuştur.

Varlıkların, madde ve form olmak üzere iki temel unsurdan meydana geldiğini düşünmüştür. Maddi neden, formal neden, hareket ettirici neden ve ereksel neden olmak üzere, bir varlığın dört nedene ihtiyaç duyduğunu savunmuştur. Fiziksel nedenlerin arkasında metafiziksel nedenlerin olduğunu öne sürmüştür.

Güneş’in Dünya’dan daha büyük olduğunu tespit etmiş ve diğer yıldızların Dünya’dan çok daha uzakta olduğunu belirlemiştir. Optik üzerine de deneyler gerçekleştirmiştir.

Aristoteles fiziğindeki çalışmalar, yüzyıllarca kabul gören bir bilimsel paradigma olarak kalmış ve içerisindeki hatalar, kendisinden sonraki doğa filozofları ve fizikçiler tarafından düzeltilmiştir. Isaac Newton ve Galileo Galilei’nin çalışmalarıyla birlikte, Aristoteles fiziği geçerliliğini büyük ölçüde yitirmiştir.

Aristoteles’ten sonra, doğa filozoflarından bağımsız olarak da fizik çalışmaları yapılmaya başlanmıştır. MÖ 240 yılında Eratosthenes, Dünya’nın çevresini doğru bir şekilde tahmin etmiştir. Sisamlı Aristarkus ve Seleucialı Seleucus ise günümüzdekine çok yakın bir astronomi modeli öne sürmüştür.

Arşimet, geliştirdiği matematiksel formüllerle makara sistemi ve vida gibi pratik fiziksel icatlar gerçekleştirmiştir. Hipparkos, Güneş tutulmalarının olacağı zamanları hesaplamış, Ay ve Güneş’in Dünya’ya olan uzaklıklarını bulmaya çalışmıştır.

100’lü yıllarda Batlamyus, Greko-Romen coğrafyasını inceleyerek elde ettiği sonuçları kayıt altına almış ve Almagest kitabında gezegenlerin konumlarını hesaplamaya çalışarak yeni bir astronomi modeli geliştirmiştir.

Aristoteles'in kitaplarının Arapça'ya çevrilmesiyle, İslam coğrafyasındaki fizik çalışmalarının temelleri atılmıştır. İbn-i Heysem, ışığın göze ulaşma sürecini açıklamaya çalışmıştır. Avrupa'da optik alanında yaşanan ilerlemelere zemin hazırlaması nedeniyle, modern optiğin kurucusu olarak tanınmıştır. Empirizmin, tümevarımsal yöntem ve a-posteriori bilgi başta olmak üzere birçok esasının belirlenmesini sağlayarak, epistemoloji ve bilim felsefesine de önemli katkılarda bulunmuştur.

Biruni, hidrostatik dengeyi kullanarak bir yoğunluk hesaplama yöntemi geliştirmiş ve birçok nesnenin yoğunluğunu bulmuştur. Galileo Galilei ve Isaac Newton’un yoğunluk üzerine yaptığı çalışmaları etkilemiştir. İbn-i Sina’yla mektuplaşmalarında, Aristoteles’in boşluğun var olamayacağı yönündeki düşüncesine eleştiriler getirmiştir. Empirizmi çalışmalarında ön plana çıkararak bilim felsefesinin ilerlemesini sağlamıştır. İslam’ın içerisindeki mezhepleri ve dinler tarihini inceleyerek din felsefesi alanında da görüşler ortaya koymuştur.

İbn-i Sina, nesnelerin doğal hareketlerine ters bir durum içerisinde bulunduklarında güç kazandığını dile getirerek, kuvvet ve eğilim tanımlarında bulunmuştur. Hareketin devamlılığını "meyil" olarak kullandığı eğilime bağlamış ve ivmenin, hava direnci gibi dış etkenlerin etkisiyle her durumda azaldığını düşünmüştür. Aristoteles fiziğinin içerisindeki hataların giderilmesi ve Newton fiziğine zemin hazırlanmasında büyük rol oynamıştır. İbn-i Sina, aynı zamanda olumsal varlıklar ve zorunlu varlıklar arasındaki bağlantıyı inceleyerek din felsefesi üzerine de çalışmıştır. Tanrı'nın varlığı üzerine, hareket ettirici nedenden yola çıkarak argümanlar geliştirmiştir. Öz ve varoluş arasında yaptığı ayrım, ontoloji üzerinde etkili olmuştur. Kitabü'ş-Şifa'yı yazarak bilim ve felsefe gibi alanlardaki çalışmalarını bir araya getirmiştir.

Ebu'l-Berekat Bağdadi, hareket ettirenin hareket edene bir eğilim verdiği görüşüyle ön plana çıkmış ve hareket edenin uzaklaşmasının, eğilimi azalttığını düşünmüştür. Düşen nesnelerin ivmesini, ardışık hız ve güç artışları üzerinden açıklamaya çalışmıştır.

Elektronun içsel özelliklerinden biri olan dönüş, kuantum teorisinde kabul edildiği haliyle x ve y noktaları için +1 ve -1 değerlerini alabilmektedir. Bu noktalardan birinin gözlemlenmesi, diğerinin alabileceği değeri bozarak x ve y’nin değerlerinin doğru bir şekilde belirlenmesini engellemektedir. Bu durum belirsizlik ilkesinin ortaya çıkmasına yol açmakta, nokta eş zamanlı olarak +1 ve -1 değerlerini alarak süperpozisyon durumunu oluşturmaktadır.

Belirsizlik ilkesi, süperpozisyon üzerinden yola çıkarak niceliklerin başlangıç durumları bilinse bile sonuç durumlarının hiçbir şekilde kesin olarak belirlenemeyeceği görüşü üzerine kuruludur. Kuantum teorisinde olasılıklar, belirsizlik ilkesinin bir sonucu olarak ortaya çıkmaktadır.

Kuantum mekaniği felsefesinde, ölçüm problemi başta olmak üzere birçok konuda fiziksel sistemler, dalga fonksiyonları üzerinden incelenmektedir. Dalga fonksiyonlarının yapısı üzerine, kuantum mekaniği felsefesindeki tartışmalar devam etmektedir.

David Bohm dalga fonksiyonlarını, fonksiyonların türevlerini inceleyen doğrusal diferansiyel hareket denklemlerine bağlı olarak ele almıştır. Buna rağmen, dalga fonksiyonlarının bilinmesinin bütün sonuçlara ulaşılmasını sağlayamayacağını düşünmüştür.

Giancarlo Ghirardi, Alberto Rimini ve Tullio Weber ise, dalga fonksiyonlarını fiziksel sistemler için bir temel olarak kabul etmekle birlikte, her durumda doğrusal diferansiyel hareket denklemlerine bağlı olamayacağı yönünde değerlendirmiştir.

Albert Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen’in çalışmalarından yola çıkarak John Stewart Bell, kuantum teorisinde deneylerin sonucunu etkileyen bütün değişkenlerin hesaplanamadığı ve bazı gizli değişkenlerin de göz önünde bulundurulması gerektiği görüşüne dayanan bir teorem geliştirmiştir. Deneyler yoluyla bu teorem kanıtlanmaya çalışılmış, ancak kayda değer bir sonuca varılamamıştır.

Kopenhag yorumu, kuantum mekaniği felsefesinin belirsizlikleri göz önünde bulundurarak, gözlem sonuçlarının olasılıklar üzerinden hesaplanması gerektiğini savunan yorumlarından biridir. Sadece belirli büyüklüklerin ölçülebilir olduğunu öne süren Kopenhag yorumu, parçacıkların konumu ve momentumu aynı anda ölçülmeye çalışıldığında ortaya belirsizliklerin çıkacağını savunmaktadır.

Born kuralı adı altında bir formül dizisi geliştirerek olasılıkların hesaplanması için bir yöntem ortaya koymaya çalışan Kopenhag yorumu, nesnelerin eş zamanlarda doğru olarak ölçülemeyen belli tamamlayıcı özelliklere sahip olduğu görüşüne dayanan tamamlayıcılık ilkesini doğru kabul etmektedir.

Schrödinger denklemiyle yakından bağlantılı olan Kopenhag yorumu, kuantum teorisindeki ölçüm probleminin en önemli örneklerinden birini ortaya koymuştur. Kuantum sistemlerinde ölçümlerden sonra değişiklikler yaşandığı, bu nedenle ölçümlerin geri alınamayacağı ve ölçüm sonuçları dışındaki gerçekliklerin de kabul edilemeyeceği gibi görüşlerle temellendirilmiştir.

Everett yorumu gibi Kopenhag yorumunu eleştiren bazı diğer kuantum teorisi yorumları ise, olasılığın rolüne karşı çıkarak felsefi açıdan daha determinist bir tutum sergilemektedir. Kuantum teorisi araştırmalarında klasik fiziğe dayalı bir evren üzerinden hareket edilmemesi gerektiğini savunan Everett yorumu, kuantum kozmoloji alanının geliştirilmesinde etkili olmuştur.

Everett yorumu, süperpozisyon durumlarının nesnelerin birçok dünyadaki gerçekliklerini tanımladığını savunmuştur. Ölçüm problemini, kuantum sistemlerinin gözlemlenebilirliğinin, izolasyonlarının mükemmel olmadığını gösterdiğini ve kuantum özelliklerinin zamanla ortadan kalkacağını öne süren dekoherans yoluyla çözmeye çalışmaktadır.

Kuantum teorisinde elde edilen sonuçların, etik ve bilim felsefesinde determinizm başta olmak üzere birçok konu hakkındaki görüşler için temel sağlaması da, kuantum mekaniği felsefesinin önemini gösteren bir diğer etkendir.

Isaac Newton, fizik felsefesinin diğer alt dallarında olduğu gibi termal ve istatistiksel felsefe üzerine de birçok çalışma gerçekleştirmiştir. Newton mekaniği, fiziksel süreçlerin doğa yasalarına göre değerlendirilmeleri durumunda ileri veya geri hareket etmediği görüşü üzerine kuruludur.

Fiziksel süreçlerin teorik olarak tersine dönebileceğini ve geçmişteki fiziksel durumlardan yola çıkarak gelecekteki fiziksel durumlar üzerine belirlemeler yapılabileceğini savunan Newton mekaniği, geçmiş ve gelecek arasında, doğa yasaları tarafından belirlenmiş bir fark olmadığını öne sürmektedir.

Newton mekaniği tarafından ortaya konulan bu görüşler, günlük deneyimlerle çeliştikleri gerekçesiyle eleştirilere maruz kalmıştır. Epistemik erişim asimetrisi ve müdahale asimetrisi gibi birçok felsefi görüş, Isaac Newton’un teorilerine karşı eleştiriler getirmiştir.

Zamansal asimetrilerin termodinamik üzerinden açıklanmaya çalışılması da, termal ve istatistiksel felsefenin ön plana çıktığı bir diğer konudur. Newton mekaniği, nesneleri oluşturan bütün parçacıkları inceleyerek sonuçlara ulaşmaya dayalı bir yöntem geliştirmiştir.

Isaac Newton’un bu yöntemi karşısında, pratik olmaları nedeniyle büyük ölçekli çıkarımlar yapılması ve ısı üzerinden hareket edilmesi gerektiği görüşleri giderek daha çok kabul edilmiştir. Bunun sonucunda, düzensizliğin giderek artması üzerine kurulu olan entropi tanımlanmış ve termodinamik yasalarına eklenmiştir.

Ludwig Boltzmann başta olmak üzere bazı fizikçiler, Newton mekaniği ve termodinamik yasaları arasındaki bağlantıyı inceleyerek birleşme noktaları oluşturmaya çalışmışlardır. Evrenin başlangıcında entropinin çok düşük bir değerde olduğunu öne sürmüş ve büyük ölçekli çıkarımların parçacıkların hareketleriyle değil, parçacıkların toplamının oluşturduğu özel yörüngeyle bağlantılı olduğunu dile getirmişlerdir.

Termal ve istatistiksel felsefe içerisinde tartışılan konulardan biri de, evrenin başlangıç koşullarında olasılıkların dağılımıdır. Evrenin başlangıç koşullarının kendi içerisinde olasılıklara sahip olmasının bir çelişki ortaya çıkaracağı görüşü ön plana çıkmakla birlikte, birden fazla başlangıç koşulu üzerinden açıklamalar getirmeye çalışan görüşler de bulunmaktadır.