Bohr-Einstein tartışmaları

Bohr–Einstein tartışmaları, kuantum mekaniği hakkında Albert Einstein ile Niels Bohr arasında süregelen tartışmadır.
Tartışmaları, kuantum fiziğine olan katkılarına ek olarak bilim felsefesine de katkı sağladığı için günümüzde hâlâ önemini korumaktadır. Bu tartışmalar hakkında yapılan ilk kapsamlı çalışma Bohr tarafından yayımlanan "Einstein ile Atom Fiziği'ndeki Epistemolojik Problemler Üzerine Sohbetler" kitabıyla yapıldı. Einstein ile Bohr arasındaki düşünce farklılığı büyüktü ancak dostlukları yaşamlarının sonuna kadar sürdü.
Bu tartışmalar yirminci yüzyılın ilk yarısında bilimsel araştırma yöntemleri konusunda yapılan en kapsamlı çalışmalardan biri olma özelliğini taşıdı çünkü  yirminci yüzyılın ilk yarısında kuantum mekaniği bir dal olarak ortaya çıkmamış ve insanların atom fiziğinin ilerlediği yerler hakkında bilinci yeteri kadar gelişmemişti. Yıllar sonra çoğu fizikçi tarafından kuantum fiziğinin yapısı hakkında yapılan bu ilk tartışmada Niels Bohr'un  haklı olduğu düşünüldü ve sonrasında da birçok güçlü kanıt Bohr'un bakış açısının, kuantum mekaniğinde temel yapı taşı olmasını sağladı.

Kuantum Devrimi öncesi fikirler

Max Planck'ın çeşitli deneyler ile keşfettiği (h) sabiti ve kuantum kavramının, o dönemde bilinen fiziğin yeniden yazılması anlamına geldiğinin farkına ilk varan kişi Albert Einstein'dı. Bu durumu açıklamaya çalışan Einstein 1905 yılında yazdığı makalede geçen yüzyılda yapılan deneylerin bir kısmında ışığın bazen bir parçacık gibi hareket edebildiğini ve bu parçacığa Foton adı verilebileceğini önerdi. (Dalga parçacık ikiliği sayfasına bakınız). Bununla birlikte bu konu hakkında araştırmalar yapan Bohr, foton kavramının en büyük muhaliflerinden biriydi ve 1925 yılına kadar foton kavramını kabul etmedi. Foton kavramı Einstein'e çekici gelmekteydi çünkü parçacık gibi davranan bir ışığın birçok fiziksel özelliği açıklanabilirdi. Bohr bu durumdan hoşnut değildi çünkü bu parçacık olan ışığı açıklamak için yeni bir matematik oluşturulması demekti. Ona göre bir bilim insanı iki denklem arasında seçim yapmamalıydı.
Einstein'ın ve ışığı parçacık olarak düşünen bilim insanlarının makaleleri üzerine Niels Bohr, 1913 yılında Bohr Atom Modeli'ni yayınladı. Bu model sayesinde kuantum ikililiği kavramı belirli atomlar için çözüme kavuşuyordu. Einstein ilk önce şüpheci yaklaştı, ancak sonrasında modelin belirli sınırlar altında işe yaradığını görünce Bohr'un düşüncelerine katıldı.

Kuantum Devrimi

1920lere gelindiğinde atom çekirdeği hakkında yapılan birçok araştırma ve deney, Einstein ve Bohr'un fikirleri etrafında şekillenen bir kuantum devrimine yol açtı. Devrimi başlatan ilk şok Werner Heisenberg'ın çıkardığı bir makaledeki uzay zaman denklemlerinde Newton'dan beri değişmeyen ve "gerçeklik" olarak bahsedilen yapıtaşlarını çıkartmasıyla var oldu. Sonraki dalga da 1926'da Max Born'un yaptığı araştırmalar sonrası, Atom altı çalışmalara inildiğinde matematikteki olasılık teorisiyle orantılı sonuçlar bulduğunu tespit etmesi ile geldi.
Einstein, deneylerin bu şekilde yorumlanmaması gerektiğini düşündü ve bu düşünceyi reddettiğiini söyledi. Max Born'a attığı bir mektupta Einstein, "Hiçbir zaman, hiçbir koşulda, beni onun (tanrının) zar attığına ikna edemezsiniz." diye yazdı.
1927 yılında yapılan Beşinci Solvay Konferansı Heisenberg ve  Bohr, yeni bir çağın başladığı sonucuna vardıklarını söylediler, bu koşullar kuantum mekaniğinin temellerini atacağını ve artık pek değişmeyeceği sonucuna vardıklarını belirttiler. Bu konuşma duyulduğu anda zaten bu düşünce biçimine eleştirel bir şekilde bakan Einstein, dehşet içinde kalır. Ona göre bu işi yalnızca olasılık ile yorumlayıp üstünü kapatmak yanlıştır ve kuantum maddelerinin özelliklerinin daha iyi incelenmesi gerekir.
Einstein devrimin bittiğini düşünmüyor ve atom modelinin daha fazla geliştirilmesi gerektiğini düşünüyordu. Bir parçacığın uzay ve zamanda hızı ile konumunun aynı anda bilinemeyeceğini, ancak istatistiksel olarak orbitaller aracılığıyla tahmin edilebileceğini kabul ediyordu (bakınız Belirsizlik İlkesi). Einstein' göre bu istatistiksel sistem tamamiyle rastgele olmuş olamazdı, arkasında mutlaka bir model, bir plan var olmalıydı. Kendini istatistiksel düşünen biri olarak tanımlasa bile Einstein, bu belirsizliğin yalnızca rastgelelik ile çözüleceğini düşünmüyordu. Niels Bohr'a göre ise bu durum fiziğin tamamlayıcılık ilkesiyle gayet tutarlıydı. Ona göre bu rastgeleliği kabul etmeyiş, eski moda determinist görüşlerin gelenek haline gelmesinden kaynaklanıyordu.

Kuantum Devrimi sonrası: ikinci aşama

Einstein'ın Bohr ile münakaşasına ve kendisine yapılan "ortodoks" suçlamalarına olan karşılığının ikinci fazı, Einstein'ın, kuantum parçacıklarının net bir ana dair değerlerini kesin olarak elde edilemeyeceğini kabul etmesiyle başladı. Ancak Einstein hala Max Born yaklaşımı olan kuantum nesnelerine olasılık yöntemi ile bir yorumlama getirilmesine şiddetle karşı çıkmaktaydı. Einstein bilimin her alanındaki sonuçların Epistemolojik olması gerektiği ve Ontolojik olamayacağı konusunda ısrarlıydı. Bundan dolayı Einstein'a göre Modern Atom Teorisi kesinlikle henüz tamamlanmamıştı ve yeni bir bilimsel tespit sonucunda olasılık ile açıklanan boşluklar doldurulacaktı. Einstein, diğer fizikçi ve kimyacı arkadaşlarının karşı çıkan görüşlerine saygı duyuyor ve kuantum nesnelerini açıklamaya çalışan kurama büyük ölçüde katılıyordu. Yalnızca Einstein'a göre Atom Teorisi "Hikayenin tamamı"nı söylemiyordu.
Einstein'ın düşünceleri, birçok araştırmacıyı Gizli Değişkenler Kuramı'nı araştırmaya yöneltebilirdi. Bu teorilere önemli bir örnek, kuantum yapısını pozisyonunu kesin olarak tespit etmeyi amaçlayan Bohm'um Kuantum Yaklaşımı'dır. Einstein'a göre eğer kuantum kuramı bu haliyle "tamamlanmış" ise, bu tanımlama yerel olarak tanımlanamazdı. Hatta bu durumu John Stewart Bell, 1964 yılında Bell Eşitsizliği adı altında formülize etti.

Bohr'un Cevabı

Bohr'un bu saldırılara cevabı, bahsedilen EPR Makalesinin yayınlanmasından beş ay sonra oldu. Yine Physical Review üzerinden yayınlanan makale eski yayınladığı makale ile aynı ismi taşımaktaydı. Bohr'un cevabındaki önemli taraf, önermelerin damıtılmış ve saf bir şekilde tabir edilmesiydi. Paul Arthur Schilpp bu durumu Einstein'ın 70inci doğumgününde yazdığı Albert Einstein, scientist-philosopher (Albert Einstein, bilim insanı-felsefeci) kitabında Bohr'un ağzından dile getirmektedir:
 "Bu kriterin ifade ediliş biçimi gözlemciler için her defasında "deneye hiçbir şekilde zarar vermeden, etki etmeden" ifadeleri kullandığından dolayı belirsizdir. Zira böyle bir durum Dünya'da hiçbir şekilde gerçekleşemez."

Devrim sonrası: dördüncü aşama

Einstein, bu tartışmalar sırasında yazdığı son belgede, görüşlerini git gide daha da katı bir biçimde savundu. Bilim camiasındaki çoğunluğun o dönemki haliyle kuantum teorisinindeki rastlantısallığın doğru olduğunu düşünmeleri onu çok rahatsız etmişti. Bilimsel çoğunluk, Einstein'ın rastlantısallık hakkındaki görüşlerine katılmasa da, atom teorisinin eldeki bilgiler ile tamamlanmış olarak kabul edilmeyeceğini düşünenler de yoğunluktaydı. Bilim insanlarının bu bölünmüşlüğünden dolayı da kuantum mekaniğindeki determinizm hala çürütülmüş değildir. (Kuantum mekaniğinin yorumları sayfasına bakınız)