Rudolf Carnap : Fiziğin Felsefi Temelleri (1966)

Bölüm 23: Teoriler ve Gözlemlenemezler

Bilimdeki yasalar arasında en önemli ayrımlardan biri, (genel kabul görmüş bir terminoloji olmamakla birlikte) ampirik yasalar ve teorik yasalar olarak adlandırılabilecek iki yasa türü arasındaki farktır. Ampirik yasalar, doğrudan deneysel gözlemlerle doğrulanabilen yasalardır. „Gözlemlenebilir“ terimi, doğrudan gözlemlenebilen her türlü fenomeni tanımlamak için kullanılır, dolayısıyla ampirik yasaların gözlemlenebilir olaylar hakkında olduğu söylenebilir.

Burada bir uyarıda bulunmak gerekir: Filozoflar ve bilim insanları „gözlemlenebilir“ ve „gözlemlenemez“ terimlerini oldukça farklı şekillerde kullanırlar. Bir filozof için „gözlemlenebilir“ oldukça dar bir anlam taşır ve sadece „mavi“, „sert“, „sıcak“ gibi duyularla doğrudan algılanabilen özellikleri kapsar. Ancak fizikçilere göre bu terim çok daha geniştir ve nispeten basit, doğrudan yöntemlerle ölçülebilen her türlü nicel büyüklüğü içerir. Bir filozof, örneğin 80 derece Santigrat sıcaklık ya da 93 pound ağırlığı gözlemlenebilir olarak kabul etmez, çünkü bu büyüklükler doğrudan duyusal algıyla deneyimlenmez. Ancak bir fizikçi için, bir cismin terazide tartılması ya da bir termometre ile sıcaklığın ölçülmesi gibi basit yöntemlerle elde edilebilecek büyüklükler gözlemlenebilir olarak kabul edilir.

Bir filozof, elektrik akımının şiddetinin aslında gözlemlenmediğini iddia edebilir; sadece bir gösterge pozisyonu gözlemlenmiştir. Devreye bir ampermetre bağlanmış ve gösterge 5.3 işaretine yönelmiştir. Kesinlikle akımın şiddeti gözlemlenmemiştir; bu, gözlemlenene dayanarak çıkarılmıştır.

Bir fizikçi ise, bu çıkarımın çok da karmaşık olmadığını savunur. Ölçüm işlemi o kadar basit ve iyi kuruludur ki ampermetrenin akım şiddetini doğru şekilde ölçtüğü konusunda şüphe yoktur. Dolayısıyla, bu tür büyüklükler gözlemlenebilirler arasında kabul edilir.

Burada „gözlemlenebilir“ teriminin doğru ya da uygun şekilde kullanılmadığı gibi bir tartışma söz konusu değildir. Duyusal gözlemlerden çok daha karmaşık, dolaylı gözlem yöntemlerine kadar uzanan bir sürekli spektrum mevcuttur. Bu sürekli spektrum üzerinde kesin bir çizgi çekmek mümkün değildir; bu tamamen bir derece meselesidir. Bir filozof, eşinin sesini odanın diğer ucundan duymanın gözlemlenebilir olduğunu kesinlikle savunacaktır. Ancak aynı sesi telefondan duyduğunda bu ses hâlâ gözlemlenebilir midir? Bir fizikçi, sıradan bir mikroskopla bir şeye bakarken onu doğrudan gözlemlediğini kesinlikle söyleyecektir. Ancak bir elektron mikroskobuna baktığında da aynı şey geçerli midir? Bir parçacığın izini bir kabarcık odasında gördüğünde o parçacığın yolunu gözlemlemiş mi olur? Genel olarak fizikçiler, gözlemlenebilir terimini filozoflara kıyasla çok daha geniş bir anlamda kullanır, ancak her iki durumda da gözlemlenebilir ile gözlemlenemez arasındaki çizgi oldukça keyfi bir şekilde belirlenir. Bu terimlerle karşılaştığınızda, her yazarın kendi bakış açısına göre bu çizgiyi nerede çizeceğini bilmek faydalı olacaktır; yazarların bu özgürlüğe sahip olmalarında bir sakınca yoktur.

Benim terminolojimde ampirik yasalar, ya doğrudan duyularla gözlemlenebilen ya da nispeten basit tekniklerle ölçülebilen terimleri içeren yasalardır. Bazen bu yasalar ampirik genellemeler olarak adlandırılır; çünkü gözlem ve ölçüm sonuçlarının genelleştirilmesiyle elde edilmişlerdir. Bu tür yasalar sadece basit nitel yasaları (örneğin, „Tüm kuzgunlar siyahtır“) değil, aynı zamanda basit ölçümlerden türetilen nicel yasaları da içerir. Gazların basınç, hacim ve sıcaklıklarını ilişkilendiren yasalar bu türdendir. Elektrik potansiyel farkı, direnç ve akım şiddetini birleştiren Ohm Yasası, diğer tanıdık bir örnektir. Bilim insanı tekrar eden ölçümler yapar, belirli düzenlilikler bulur ve bunları bir yasa ile ifade eder. Bunlar ampirik yasalardır ve gözlemlenen olguları açıklamak ve gelecekteki gözlemlenebilir olayları tahmin etmek için kullanılırlar.

İkinci tür yasalara dair yaygın bir terim yoktur; ben bunları teorik yasalar olarak adlandırıyorum. Bazen soyut ya da hipotetik yasalar olarak da adlandırılırlar. Ancak „hipotetik“ terimi, yasalar arasındaki ayrımın yasaların doğruluk derecesine dayandığını ima ettiği için pek uygun değildir. Çünkü doğruluğu düşük derecede onaylanmış bir ampirik yasa, hâlâ bir ampirik yasa olarak kabul edilir. Teorik yasalar, ampirik yasalardan yalnızca yeterince doğrulanmamış olmalarıyla ayrılmaz; esas fark, içerdiği terimlerin türüdür. Teorik yasaların terimleri, fizikçilerin geniş anlamda gözlemlenebilir olarak kabul ettikleri büyüklüklerle bile ilgili değildir; moleküller, atomlar, elektronlar, protonlar ve elektromanyetik alanlar gibi doğrudan basit yollarla ölçülemeyen varlıklarla ilgilidir.

Bilimsel yasalara dair önceki bölümde yapılan bazı yorumlar tekrar edilmelidir. Özellikle “olgu” kelimesinin kullanımında çok dikkatli olmak önemlidir, çünkü bazı yazarlar, özellikle de bilim insanları, “olgu” veya “ampirik olgu” terimini, benim “ampirik yasalar” olarak adlandırdığım bazı önermeler için kullanmaktadırlar. Örneğin, birçok fizikçi bakırın özgül ısısının 0.090 olduğu „olgusu“ndan bahsedebilir. Ben buna bir yasa derdim, çünkü tam formülasyonu evrensel bir koşullu ifade olarak görülür: “Herhangi bir x ve herhangi bir t zamanında, eğer x katı bir bakır cismi ise, o zaman x’in t’deki özgül ısısı 0.090’dır.” Bazı fizikçiler, termal genleşme yasası, Ohm yasası ve benzerlerini de olgu olarak adlandırabilirler. Bu durumda, teorik yasaların bu tür olguları açıkladığını söyleyebilirler. Bu, ampirik yasaların olguları açıkladığını söylememe benzer, ancak burada “olgu” kelimesi iki farklı şekilde kullanılmaktadır. Ben, bu kelimeyi sadece belirli, somut ve uzay-zamanda belirlenebilen olgularla sınırlıyorum; genel olarak termal genleşme değil, bu sabah saat 10’da ısıtıldığında gözlemlenen bu demir çubuğun genleşmesi. Olgulara bu sınırlı şekilde yaklaşmanın önemli olduğunu akılda tutmak gerekir. “Olgular” kelimesi belirsiz bir şekilde kullanılırsa, ampirik ve teorik yasaların açıklamada nasıl farklı işlevler gördüğü konusundaki önemli ayrım tamamen bulanıklaşır.

Teorik Yasalar Nasıl Keşfedilir?

Teorik yasaların nasıl keşfedileceği sorusuna yanıt olarak şunu söyleyemeyiz: “Haydi, daha fazla veri toplayalım, sonra ampirik yasaların ötesine geçerek teorik yasalara ulaşalım.” Hiçbir teorik yasa bu şekilde bulunmamıştır. Taşları, ağaçları, çiçekleri gözlemleriz, çeşitli düzenlilikleri fark eder ve bunları ampirik yasalarla tanımlarız. Ancak ne kadar uzun ya da dikkatli bir şekilde bu tür şeyleri gözlemlersek gözlemleyelim, bir molekülü gözlemlediğimiz bir noktaya asla ulaşamayız. “Molekül” terimi gözlemler sonucunda ortaya çıkmaz. Bu nedenle, gözlemlerden yapılan hiçbir genelleme, moleküler süreçler teorisini üretmeyecektir. Böyle bir teori başka bir şekilde ortaya çıkmalıdır. Bir genelleme değil, bir hipotez olarak formüle edilir. Hipotez, ampirik yasaların test edilmesine benzer bir şekilde test edilir. Hipotezden belirli ampirik yasalar türetilir ve bu ampirik yasalar sırayla olgu gözlemleriyle test edilir. Türetilen ampirik yasalar zaten biliniyor ve iyi doğrulanmış olabilir. (Bu tür yasalar teorik yasanın formüle edilmesini bile motive etmiş olabilir.) Türetilen ampirik yasalar biliniyor ve doğrulanmış olsa da, ya da yeni gözlemlerle doğrulanan yeni yasalar olsa da, bu tür türetilen yasaların doğrulanması teorik yasanın dolaylı doğrulanmasını sağlar.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Burada netleştirilmesi gereken nokta şudur: Bir bilim insanı, bir ampirik yasadan, örneğin gazlar için Boyle yasasından başlamak ve bu yasayı türetecek bir moleküller teorisi aramakla işe başlamaz. Bilim insanı, bir dizi ampirik yasadan türetilebilecek çok daha genel bir teori formüle etmeye çalışır. Ne kadar çok yasa türetilebilirse, bu yasaların çeşitliliği ve birbirleriyle olan görünürdeki ilgisizlikleri ne kadar fazlaysa, bu yasaları açıklayan teori o kadar güçlü olur. Bu türetilen yasaların bazıları daha önce biliniyor olabilir, ancak teori, yeni ampirik yasaların türetilmesine de olanak sağlayabilir ve bunlar yeni testlerle doğrulanabilir. Eğer bu durum gerçekleşirse, teori sayesinde yeni ampirik yasaların öngörüldüğü söylenebilir. Bu öngörü hipotetik bir şekilde anlaşılır. Eğer teori geçerliyse, belirli ampirik yasalar da geçerli olacaktır. Tahmin edilen ampirik yasa, gözlemlenebilirler arasındaki ilişkilerden bahseder, bu yüzden şimdi bu ampirik yasanın geçerli olup olmadığını görmek için deneyler yapılabilir. Ampirik yasa doğrulanırsa, bu teorinin dolaylı doğrulanmasını sağlar. Bir yasanın, ister ampirik ister teorik olsun, her doğrulaması elbette ki kısmi olur, hiçbir zaman tam ve mutlak olmaz. Ancak ampirik yasaların doğrulanması daha doğrudan bir doğrulamadır. Teorik bir yasanın doğrulanması dolaylıdır, çünkü yalnızca teoriden türetilen ampirik yasaların doğrulanmasıyla gerçekleşir.

Yeni bir teorinin en büyük değeri, yeni ampirik yasaları öngörme gücüdür. Doğrudur, bilinen ampirik yasaları açıklamada da bir değeri vardır, ancak bu daha az önemli bir değerdir. Bir bilim insanı yeni bir teorik sistem öneriyorsa, bu sistemden yeni yasalar türetilemiyorsa, bu, bilinen tüm ampirik yasalar kümesiyle mantıksal olarak eşdeğer demektir. Teori belli bir zarafet içerebilir ve bilinen yasalar kümesini bir ölçüde basitleştirebilir, ancak temel bir basitleştirme olması pek olası değildir. Öte yandan, fizik alanında büyük bir sıçramaya yol açan her yeni teori, yeni ampirik yasaların türetilebildiği bir teori olmuştur. Eğer Einstein sadece görelilik teorisini bilinen bazı yasaları kapsayan zarif bir teori olarak önermiş olsaydı, belki de onları belli bir ölçüde basitleştirerek, teorisinin bu kadar devrim niteliğinde bir etkisi olmazdı.

Elbette durum çok farklıydı. Görelilik teorisi, Merkür’ün perihelion hareketi ve güneşin yakınındaki ışık ışınlarının bükülmesi gibi fenomenleri ilk kez açıklayan yeni ampirik yasalar getirdi. Bu öngörüler, görelilik teorisinin eski yasaların yeni bir ifade tarzından çok daha fazlası olduğunu gösterdi. Gerçekten de, büyük öngörü gücüne sahip bir teoriydi. Einstein’ın teorisinden türetilebilecek sonuçlar henüz tam anlamıyla tükenmiş değildir. Bu sonuçlar önceki teorilerden türetilemeyen sonuçlardır. Genellikle böylesine güçlü bir teori, bilinen yasalar üzerinde birleştirici bir etkiye sahiptir ve daha basittir. Ancak teorinin en büyük değeri, empirik yollarla doğrulanabilecek yeni yasaları önermedeki gücünde yatar.

Bilimin erken dönem felsefeden gelişimi aşamalı ve adım adım gerçekleşmiştir. İyonya filozofları yalnızca en ilkel teorilere sahipti. Buna karşın, Aristoteles’in düşüncesi çok daha net ve sağlam bilimsel temellere dayanmaktaydı. Deneyler yapıyor ve deneylerin önemini biliyordu, her ne kadar diğer yönlerden a priori bir düşünür olsa da. Bu, bilimin başlangıcıydı. Ancak deneysel yöntemin doğa hakkında aprioristik düşünceye tercih edilmesi, Galileo Galilei dönemine (1600 civarı) kadar önemli bir vurgu haline gelmedi. Galileo’nun birçok kavramı daha önce teorik olarak ifade edilmiş olsa da, teorik fiziği sağlam bir ampirik temele oturtan ilk kişi oydu. Elbette Isaac Newton’un fiziği (yaklaşık 1670), gözlemlenemeyen unsurlar içeren ilk kapsamlı ve sistematik teoriyi temsil eder: evrensel kütle çekim kuvveti, genel bir kütle kavramı, ışık ışınlarının teorik özellikleri vb. Newton’un yerçekimi teorisi, büyük bir genellik taşıyordu. Küçük ya da büyük, iki parçacık arasında, aralarındaki mesafenin karesi ile orantılı bir kuvvet olduğunu ileri sürüyordu. Newton bu teoriyi ileri sürmeden önce, taşın yere düşmesi ile gezegenlerin Güneş etrafındaki hareketleri arasında geçerli olan bir açıklama bilimde yoktu.

Günümüzde Newton’dan önce kimsenin elma ile Ay’ın Dünya etrafında dönmesine neden olan kuvvetin aynı olabileceğini düşünmemiş olması bize garip gelebilir. Ancak, aslında bu kimsenin aklına gelmesi muhtemel bir düşünce değildi. Sorunun yanıtının çok zor olmasından değil, kimsenin bu soruyu sormamış olmasından kaynaklanıyordu. Bu önemli bir noktadır. Kimse, „Gök cisimlerinin birbirine uyguladığı kuvvet ile yeryüzündeki nesnelerin yere düşmesine neden olan kuvvet arasındaki ilişki nedir?“ sorusunu sormamıştı. „Yeryüzü“ ve „gökyüzü“ gibi terimlerle konuşmak bile doğayı iki temel olarak farklı bölgeye ayırmak anlamına gelir. Newton’un büyük öngörüsü, bu bölünmeden uzaklaşıp böyle temel bir ayrım olmadığını ileri sürmesiydi. Tek bir doğa, tek bir dünya vardır. Newton’un evrensel kütle çekim yasası, hem bir elmanın düşüşünü hem de gezegenlerin hareketini açıklayan ilk teorik yasaydı. Newton’un döneminde, bu kadar genel terimlerle düşünmek psikolojik olarak zorlayıcı ve son derece cesur bir girişimdi.

Daha sonra, bilim insanları kütle çekimi ile ilgili astronomik cisimlerin kütlelerini nasıl belirleyeceklerini keşfettiler. Newton’un teorisi, iki elmanın yan yana durduklarında birbirlerini çektiğini de ileri sürüyordu. Elmaların birbirine doğru hareket etmemesinin nedeni, çekim kuvvetinin çok küçük ve masadaki sürtünmenin çok büyük olmasıydı. Fizikçiler, laboratuvar ortamında iki cisim arasındaki yerçekimsel kuvveti ölçmeyi başardılar. Bunun için, her iki ucunda birer metal top bulunan bir çubuk ve uzun bir tel ile tavana asılmış bir burulma terazisi kullandılar. (Tel ne kadar uzun ve ince olursa, çubuk o kadar kolay dönerdi.) Aslında çubuk hiçbir zaman tam anlamıyla durmaz, hep biraz salınım yapardı. Ancak çubuğun salınımının ortalama noktası belirlenebilirdi. Bu ortalama nokta belirlendikten sonra, çubuğun yanına büyük bir kurşun yığını yerleştirildi. (Kurşun, yüksek özgül ağırlığa sahip olduğu için kullanıldı. Altının özgül ağırlığı daha yüksektir, ancak altın pahalıdır.) Sonuç olarak, çubuğun ortalama salınım noktası çok küçük bir miktar kayarak çubuğun ucundaki toplardan birinin kurşun yığınına biraz daha yaklaşmasına neden oldu. Bu kayma sadece bir milimetrenin bir kısmı kadardı, ancak iki cisim arasında laboratuvar ortamında gözlemlenen ilk yerçekimsel etkiyi sağladı – Newton’un kütle çekim teorisiyle öngörülen bir etkidir.

Newton’dan önce elmaların yere düştüğü ve Ay’ın Dünya etrafında döndüğü biliniyordu. Ancak Newton’dan önce kimse burulma terazisi ile yapılan deneyin sonucunu tahmin edemezdi. Bu, bir teorinin daha önce gözlemlenmemiş yeni bir olguyu öngörme gücünün klasik bir örneğidir.

Ramsey cümlesi yaklaşımı, bilimsel teorileri teorik terimleri ortadan kaldırarak ve bunları varlık belirleyicilerle değiştirerek yeniden çerçevelendirme imkânı sunar. Bu sayede teori, yalnızca gözlemlenebilir terimlerle ifade edilir.

Ramsey Cümlesi Oluşturma Adımları:

1. **Teorik Terimleri Değişkenlerle Değiştirme**: Orijinal teorideki teorik terimler (örneğin, “Mol,” “Hymol,” “Temp,” “Press,” “Mass,” “Vel”) rastgele değişkenlerle değiştirilir ve teori, açık bir cümle formülüne dönüştürülür. Örneğin:

– “Mol” → “C1”

– “Hymol” → “C2”

– “Temp” → “R1”

Agora Bilim Pazarı

AFETLERDE İNCİNEBİLİR GRUPLARA YÖNELİK SAĞLIK HİZMETLERİ

Devamını Göster

₺590.00

Satın Al Tüm Ürünler

• Dış Sitelerde Paylaş

– “Press” → “R2”

– “Mass” → “R3”

– “Vel” → “R4”

2. Varlık Belirleyicilerini Uygulama: İkinci adım, açık cümlede kullanılan tüm değişkenlere varlık belirleyicileri eklemektir. Bu, belirli koşulları sağlayan en az bir sınıf veya ilişki olduğunu belirtir; artık bu değişkenlerle yeniden ifade edilen teori, şöyle görünür:

\[

(\exists C_1)(\exists C_2)(\exists R_1)(\exists R_2)(\exists R_3)(\exists R_4)[\text{Bu değişkenler cinsinden yeniden formüle edilmiş teori}]

\]

Sonuç, „elektron“ veya „kütle“ gibi belirli teorik terimler içermeyen bir cümledir; ancak, teorinin belirttiği koşulları sağlayan dünya üzerinde var olan varlıkların veya ilişkilerin bulunduğunu öne sürer.

Ramsey Cümlesinin Sağladığı Faydalar:

– Gözlemlenebilir İçeriğin Eşdeğerliliği: Ramsey cümlesi, orijinal teorinin aynı tahmin ve açıklama gücüne sahiptir çünkü tam gözlemlenebilir içeriği korur. „Elektron“ veya „kütle“ gibi teorik terimlerin tahmin yapabilmek için gerekli olmadığı gösterilir.

-İnstrumentalizm vs. Realizm Görüşleri

– **İnstrumentalizm**: Ramsey cümlesiyle ilişkilendirilen bu görüş, teorik terimleri gözlemleri tahmin etmek ve düzenlemek için pratik araçlar olarak görür. Teorik varlıkların „gerçekten“ var olup olmadığına dair metafizik sorulara girmemeyi tercih eder.

– **Realizm**: Aksine, realistler bilimsel teorilerin gerçek varlıkları (örneğin, elektronlar, manyetik alanlar) tanımladığını ve bilimin ilerlemesinin bu gözlemlenemeyen varlıklar hakkında daha fazla bilgi sağladığını savunurlar.

Sonuç:

Ramsey cümlesi yöntemi, teorilerin gözlemlenebilir sonuçları üzerine odaklanma imkânı sunar ve teorik terimlerin varlığı veya doğasıyla ilgili tartışmalara girmeyi gereksiz kılar. Teoriyi gözlemlenebilir sonuçlarına indirgerken, bu teorik terimlerin arkasında ne olduğunu sorgulama alanını açık bırakır. İnstrumentalizm ve realizm arasındaki ayrım, bu nedenle daha çok tercih edilen dil ile ilgili bir mesele haline gelir, derin bir felsefi çatışma değil.

Kaynak: *Philosophical Foundations of Physics* (1966), yayınevi: Basic Books Inc.

Rudolf Carnap:

Çeviren: Eric Rose

Çeviren: Eric Rose