Einstein “Tanrı Zar Atmaz” Derken Ne Söylemek İstedi?

Einstein’ın en ünlü sözlerinden biri “Tanrı zar atmaz” sözüdür. Bu sözün halk arasındaki yaygın yorumu, bu makalede de düzeltilmek istenen iki yaygın miti (ya da yanlış anlaşılmayı) barındırmaktadır.

Einstein ve Tanrı

İlk yanlış anlaşılma, Einstein’ın “Tanrı” kelimesini kullanması, onun Tanrı'nın varlığına inanan, inançlı bir insan olduğu anlamına geldiği fikridir. Bu fikir oldukça yanlıştır: Einstein tam anlamıyla bir ateist olarak tanımlanabilir [E.N. Einstein'ın dini inancı daha ziyade panteist olarak tanımlanmaktadır; zaten bu metinde yapılan tanım da ateizme değil, panteizme veya deizme uymaktadır; bu konularda bilgi almak için buraya tıklayınız]. Einstein oldukça dindar Yahudi bir çevrede büyümesine rağmen Tevrat’ta anlatılan birçok şeyin fizik kanunlarıyla tutarlı olmadığını hemen anlamıştı. Einstein’ın fiziğe olan büyük katkılarının sebebi, onun dünyayı yöneten kesin matematik kanunlarına olan inancıydı. Bu akılcı yaklaşım, geleneksel dinlerin sahip olduğu, doğa kanunlarından üstün olan doğaüstü Tanrı figürü ile ters düşmektedir.

Hatta her insan (ve elbette her bilim insanı) derinlerde bir yerde bu akılcı karakteri taşımalıdır. Eğer doğayı yöneten değiştirilemez temel kanunlara inanmazsanız doğru düzgün bilim yapamazsınız. Eğer yarın bilgisayarınız bozulursa, bilirsiniz ki bilgisayarınızın bir parçası bozulmuştur. Sorunu bulup tamir etmesi umuduyla teknisyeni ararsınız; tamir etmesi için kesinlikle bir Tanrı'ya dua etmezsiniz ya da kilise veya camiye gitmezsiniz (yine de teknisyenin çabuk gelmesi için Tanrı’ya dua edebilirsiniz!). Bizim bu akılcı zihinle doğmamız esasında çok ilginçtir; aslında doğada yaşamayı sürdürebilmemiz, doğaüstü ve sihirli açıklamalara yer olmadan gördüğümüz şeyleri mantığımızla yorumlayabilmemize bağlıdır. Deneyler göstermiştir ki bir yaşını geçmemiş bebekler, konuşabilmelerinden çok daha önce, kendi mantık dünyasına uymayan büyülü olaylardan (örneğin yatağın kenarını aştığı halde yere düşmemesi) tedirgin olurlar. Ancak çok daha sonra sihirbazın performansı sırasında mantığımızı bilinçli şekilde kullanmayıp sihir gösterilerinden zevk alacak olgunluğa erişiriz.

Peki Einstein, Tanrı kelimesini kullanırken ne demek istedi?

Tabii ki Einstein doğanın matematiksel yasalarına inanıyordu, dolayısıyla onun Tanrı fikri en iyimser görüşle doğa kanunlarını hazırlayıp evreni bu kanunlara göre evrimleşmesi için kendi haline bırakan biriydi. O, fizik kanunlarının kusursuz doğasında, bu kanunların basitliğinde ve matematiksel güzelliği ve zerafetinde Tanrı’nın elini gördü. Ona göre insanların keşfedebileceği doğa kanunlarının olması bir Tanrı'nın varlığının kanıtıydı; ama bu doğa kanunlarının yerini alan bir Tanrı değil, bu kanunları yaratan bir Tanrı. Bu yüzden, Einstein’ın Tanrı kelimesini kullanması, hangi formda olursa olsun muhteşem matematiksel güzelliğe sahip doğa kanunlarının varlığı olarak yorumlanmalıdır.

Tanrı ve Zar Atma

Ki bu da bizi Einstein’ın sözünün ikinci kısmına getiriyor, yani zar atmaz kısmına. Bu söz doğanın, kuşkusuz modern fiziğin temellerinden biri olan kuantum mekaniği ile tanımlanan tarafına Einstein’ın tepkisiyle ilgilidir. Einstein doğa kanunlarının, özünde rastgelelik ve olasılıklar olan zar atmaya benzeyemeyeceğini hissetmişti. Fakat bu, tam olarak kuantum mekaniğinin bize söylediği şeydir; Heisenberg’in ünlü Belirsizlik İlkesi’nde belirttiği gibi Doğa, temel düzeyde rastgeledir. Dolayısıyla, Einstein’ın sözüyle alakalı ikinci yanlış anlaşılma, onun kuantum mekaniğine karşı çıkmasının yeni fiziği anlamayan, zirve yıllarından uzak bir adamın saçmalaması gibi yorumlanmasıdır. Az sonra bunun neden bir mit olduğunu göreceğiz.

Kuantum ve Rastgelelik

Einstein’ın fiziğe olan büyük katkıları, yüzüncü yıl dönümünü 2005’te Dünya Fizik Yılı olarak kutladığımız, onun Mucizeler Yılı (Annus Mirabilis) olan 1905’te başlamıştır. O yıl içerisinde, Einstein fiziksel evren anlayışımızı üç yönde kökünden değiştiren altı çığır açıcı yazı yayımladı ve bunları yaparken sadece 26 yaşındaydı! Bu yazılar (i) "ışık kuantumu" ya da foton kavramı ve fotoelektrik etkisinin açıklaması, (ii) Brownian hareketi teorisi ve açıklaması, ve (iii) uzay-zamana tamamen yeni bir bakış açısı getiren Özel Görelilik Kuramı ile ilgilidir. Einstein sadece ilk yazısını devrim niteliğinde görür çünkü bu yazısı kuantum teorisinin gelişiminde Max Planck’ın ardından atılan ikinci büyük adımdır. Özel Görelilik Kuramı ise daha eski klasik teoriler ile ilgilidir. Bunun yanı sıra, aynı yıl Einstein, belki de dünyanın en ünlü denklemi olan $E=m{c}^2$ denkleminde özetlediği gibi, kütle ve enerjinin denkliğini keşfetmiştir.

Bundan sonraki 10 yıl içinde (1905-1915) Einstein, "yeni" kuantum hipotezi anlayışını fiziğin hemen hemen her alanına, örneğin katıların özgül ısısı konusuna, temel katkılar yapmak için kullandı ve Özel Görelilik Kuramı’nı, gözlemciler arasında daha geniş bir dönüşüm sınıfını kapsayacak şekilde genel bir teori haline getirmek için sessiz sedasız çalıştı. 1915’te bunu başardı ve kütleçekimin uzay-zamanın geometrisinden (ya da bükülmesinden) doğduğunu açıklayan eşsiz güzellikteki Genel Görelilik Kuramı’nı yayınladı. Bu teori, aynı zamanda kütleçekim kuvvetinin Newton’ın basit ama başarılı teorisinin ötesine geçmek zorunda olduğunu gösteriyordu. Özellikle Einstein, kütleçekim kuvvetinin Newton’ın uzaktan etki fikrini (örneğin Güneş'in kütleçekim kuvvetinin Dünya’da anında hissedilmesi varsayımı) gerektirmediğini, görelilik açısından doğru olan herhangi bir teorinin gerektirdiği şekilde ışık hızında yayılacağını göstermişti. Fakat bu teori tamamen klasik fizikti, kuantumla yakından uzaktan ilgisi yoktu.

Einstein’ın katkılarının yukarıdaki özeti, onun çalışmaları hakkında iki önemli şeyi gösterir: (i) Einstein kuantum teorisini anlayışımıza temel katkılarda bulundu, öyle ki eğer bu teorinin içyüzünü muhakeme edecek nitelikte biri varsa o da Einstein'dı, (ii) Genel Görelilik Kuramı’nı formülleştirerek, klasik fikirlerimizi herhangi birinin ulaşamadığı yerlerin ötesine götürdü. Einstein geri kalan hayatını, her ne kadar sonuçsuz kalsa da, daha da genişletilmiş bir görelilik teorisi arayışında geçirdi; sadece kütleçekimi değil, evrendeki bütün kuvvetleri açıklayan birleşik bir alan teorisi. Einstein 1915 yılında ortaya attığı Genel Görelilik Kuramı’nın, zaman içinde genişletilecek olan bir başlangıç versiyonu olduğundan emindi. Fakat bu arayışı sonuçlandıramadan aramızdan ayrıldı. Einstein’ın biyografi yazarlarından biri olan Abraham Pais, Einstein’ın 1915 sonrası çalışmaları hakkında şunu söylemiştir: “Eğer Einstein 1915’te çalışmayı bıraksaydı, fizik dünyası pek bir şey kaybetmezdi”. Bu arada, Pais, en önemli Hint fizikçilerinden Satyendra Nath Bose’un, kendi adıyla bilinen istatistik yöntemini formüle ederek yaptığı önemli katkıyı şanslı bir “kafadan atma, uydurma” olarak yorumlama cüretini göstermiştir.

Peki Einstein’ın fiziğe olan katkıları 1915’te son mu bulmuştu? Fizik dünyasına hakim görüşlerin bir parçası olmaktan çıkmış mıydı? Daha çalışmaya başlamadan başarısız ilan edilecek kadar mı hatalıydı? Au contraire, yani tam tersi. Şimdi Einstein’ın muhteşem zekasının neden Genel Görelilik merkezli fiziksel teorilere alternatif yaklaşım konusunda çalışmayı seçtiğini ve yaşamı boyunca kuantum mekaniğine karşı çıkmasının temelindeki sebebi göreceğiz.

Genel Göreliliğin daha önce görülmemiş ve eşsiz bazı özellikleri vardı, ama bunların özellikle üç tanesi Einstein’ı cezbediyordu:

1. Genel Görelilik denklemleriyle birlikte Einstein, uzay ve zamanın, parçaçıkların hareketlerini sergilediği pasif bir sahne değil, aksine sergilenen performansın aktif bir üyesi olduğunu gördü. Böylelikle uzay-zamanın geometrik yapısının, içindeki madde tarafından belirlendiğini ve tabii ki maddenin de bu geometriye cevap vererek yapısı tarafından kısıtlandığını keşfetti. Uzay ve zamanın artık denklemin bir parçası olması daha önce görülmemiş bir şeydi. Bunun önemi Einstein’ın kendisi tarafından şöyle ifade edilmiştir: “Kendisi etki edebilirken, kendisine etki edilemeyen bir şeyi düşünmek, bilimdeki düşünme şekline terstir.”
2. Genel Görelilik, fizikteki ilk doğrusal olmayan teoriydi. Bir başka deyişle, bu teoride kütleçekim alanı kendisine etki ediyordu. Bunun önemli sonuçlarından birisi, hareket denkleminin alan denklemlerinin içinde yer almasıydı. Maddeler arası etkileşimler için ve maddenin bu etkileşimlere verdiği tepkiler için ayrı denklemler yoktu. Buna karşın Maxwell’in elektromanyetik teorisi gibi doğrusal teoriler, sadece yüklü maddelerin elektromanyetik alan etkileşimlerini tanımlayabiliyorlardı. Tepki ya da eylemsizlik, lisede öğrendiğimiz Newton’ın üç hareket yasasında görüldüğü gibi ayrı hareket denklemlerinde yer alıyordu.
3. Fizikte ilk kez, bir teori cismin eylemsizliğinin (Newton’ın ilk yasasında yer alan, cismin hareketsiz durma ya da bir güç tarafından tetiklenmezse ivmesiz hareket etme özelliği) etrafındakilere bağlı olduğunu öngördü. Einstein’dan çok önce, filozof ve bilim insanı Ernst Mach, cismin eylemsizliğinin belki de onun evrendeki diğer cisimlerle olan etkileşiminin bir sonucu olduğu fikrini ortaya attı. Bu teoriye göre "eylemsizlik koordinatları"nı tanımlayan uzaktaki yıldızlar, aynı zamanda sistemin eylemsizliğini de belirliyordu. Genel Görelilik denklemleri, bir sistemin eylemsizliğinin ağır kütlelerin yakınında daha da arttığını gösterdi. Eylemsizlik, artık ‘tanrı vergisi’ değil, kısmen çevre tarafından belirlenen bir özellikti. Einstein, Mach’ın fikrine uygun olarak, sadece kısmen değil, bütün eylemsizliklerin çevreyle etkileşimlerden kaynaklandığını gösterecek tamamen birleşik bir alan teorisi bulmayı ummuştu.

Einstein'ın Kuantum Karşıtlığı

Artık Einstein’ın kuantum mekaniğine olan karşıtlığını anlayabilecek noktaya geldik. Onun karşıtlığı, fizikten anlamayan vasıfsız bir adamın düşünmeden gösterdiği bir tepki değil, aksine seçkin bir bilim insanının, teorinin itiraz götürür birkaç özelliğine duyduğu şüpheye dayalı bir fikriydi. İlk olarak, Einstein, temel özelliği rastgelelik olan herhangi bir teoriye karşıydı. Einstein rastgeleliğin, tıpkı belirleyici yasalara göre karıştırılan bir iskambil destesinin hala rastgelelik göstermesi gibi, bir tür istatistiksel davranış olarak görülebileceğine ancak yasaların bir parçası olamayacağına inanıyordu. Bununla beraber rastgelelik, kuantum mekaniğinin tek itiraz edilebilir özelliği değildi. Teori, doğası gereği konumdan bağımsızdı ya da içinde Newton’ın uzaktan etki fikrini içermeliydi fakat göreliliğe göre bütün etkileşimler sonlu bir hızla yayılmak zorundaydı. 1935’te (Pais’in Einstein’a bitti gözüyle bakmasından 20 yıl sonra!) yayımlanan çığır açan yazısında, Einstein, ünlü Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) paradoksunu ileri sürerek kuantum mekaniğinin konumdan bağımsız ve tamamlanmamış doğasını gözler önüne serdi. EPR paradoksu, kuantum mekaniğinin itiraz edilebilir özelliklerini ortaya çıkaran bir düşünce deneyiydi ve hepimiz biliyoruz ki Einstein düşünce deneylerinde uzmandı. Son olarak, elbette, Einstein Doğa’yı anlama yaklaşımı olarak kuantum mekaniğinin doğrusal formda görülmesine karşıydı, çünkü yukarıda değindiğimiz gibi sadece doğrusal olmayan teoriler hareket denklemlerini içerebilirlerdi.

Kısacası kuantum mekaniği, Einstein’ın reddettiği üç özelliğe (rastgelelik, konumdan bağımsız oluş ve doğrusal oluş) sahipti. Bu karşı çıkmaya rağmen Einstein, bu teorinin kendi içindeki uygulanabilirlik alanında başarılı bir teori olduğunu fark etti. Einstein, gelecekte keşfedilecek bir birleşik alan teorisinin kuantum mekaniğinin sonuçlarını üretmek zorunda olduğuna inandı ve belki bu teori, daha derinlerdeki doğrusal olmayan bir teoriye doğrusal bir yaklaşım olacaktı. Bunu Genel Görelilik'teki göreli kütleçekim alanının (kütleçekim kuvvetinin sonlu hızla yayılması ile), göreli olmayan limitte Newton’ın kütleçekim kanunuyla (uzaktan etki kuvveti ile) sonuçlanmasına benzetebiliriz. Ancak Einstein, fiziğin temel yasalarını bulma yolunda kuantum mekaniğinin doğru yaklaşım olmadığına ikna olmuştu.

Bugün, ölümünden 50 yıl sonra (E.N. Orijinal yazı, 2008 yılında yayımlanmıştır), fizik dünyası Einstein’ın yaklaşımını ciddiye almamaktadır. Çoğu insan, Einstein’ın çok başarılı kuantum mekaniğine olan karşıtlığını anlamsız bulmaktadır. Biz ne kadar bu yanlış anlaşılmayı Einstein’ın ikna edici sebeplerini sunarak düzeltmeye çalışsak da, sadece zaman (belki bir de Einstein’ın yaklaşımını benimseyen gelecekteki mükemmel bilim insanları) bize onun haklı olup olmadığını söyleyecek. Unutmayalım ki Einstein gelene kadar, Newton’ın kütleçekim teorisi inanılmaz derecede başarılıydı. Biz de bir sonraki Einstein’ı bekliyoruz.