Özgür İrade 4: Maxwell'den Einstein'a, Gerçekliğimizin Çöküşü

1:16Bugün kuantum fiziğine giriş yolumuzu yapacağız. Bir nevi bilim tarihi bölümü ama bunun sebebini iyi anlamanızı istiyorum. Daha doğrusu bu noktaya kadar ne başardık, bundan sonra ne değişecek onu anlamanızı istiyorum. Serinin ilk bölümünü özgür irade tartışmasına bir giriş olarak düşünürsek, sonraki iki bölümü nedensellik, öngörü ve rastgelelik arasındaki ilişkiye ayırmıştık.

1:38Ben de şöyle bir yoruma getirmiştim konuyu. Deterministik bir evren varsa bunu biz nasıl hayal ediyoruz? Katı bir sebep-sonuç zinciri şeklinde. Başlangıç şartlarını bilen biri oturduğu yerden adeta zamanda ileri veya geri gidebilir.

1:52Ama Kronos ile Zeus arasındaki o taht kavgası, yahut Oedipus'un bilmeden annesiyle evlenmesi, babasını öldürmesi, yahut son olarak karar verme teorisi alanındaki bence en güzel paradoks olan Newcomb problemi neyi gösteriyordu bütün bunlar? Öngörünün nedenselliği ters yüz ettiğini. Çünkü yeterince iyi tahminler yapabildiğinizde gelecekteki bir olay bugünkü bir kararın sebebi oluyor. Bunu aslında her an tecrübe ediyoruz.

2:17Hava durumu tahmini yüzünden yanımıza şemsiye almamız basit bir örneği. Ama bir düşünün, hayatın her alanında %100 isabete yakın sayan bir tahmin gücümüz olsaydı, dümdüz bir ok gibi görünen o sebep-sonuç zinciri de döngülerle dolmaya başlardı. Dahası eski kâhinlerin ve Newcomdaki kutu sahibinin yaptığı gibi bu öngörülerimizi başkalarıyla paylaşırsak işler iyice karmaşıklaşıyor çünkü kehanetin kendisi kehaneti paylaştığımız kişinin kaderini değiştiriyor. Kehanet, tahmin, öngörü eş anlamlı kullanıyorum burada.

2:49Eğer bir kehaneti duyduğunuzda karar değiştirerek yepyeni bir zaman çizgisi yaratırsanız, yepyeni bir sebep-sonuç zinciri yaratırsanız, kâhin bunu da sizden önce görmeyecek mi? Ve bunu öngörebilmesi de karar değiştirdiğinizde dahi özgür olmadığınızı göstermiyor mu? Burada bana ilginç gelen şey şu. Determinizm artı öngörü kabiliyeti artı bu öngörülerin paylaşılması başkalarıyla eşittir sonu gelmeyecek bir dizi sebep-sonuç döngüsü.

3:19Ve tam da bu karmaşıklaşma yüzünden evren deterministik olarak kalsa bile öngörülebilirliği azalacak ve bizim de tahmin kabiliyetimiz azalacak. Bence zarif bir paradoks. Fakat tüm bu muhabbetleri klasik fizik çerçevesi içinde yapıyorduk. Bununla kastettiğim herkesin halen ister istemez yaptığı bir takım temel varsayımlar.

3:40Nedir bunlar? Dışarıda bizden bağımsız bir gerçeklik var. Bu gerçekliği oluşturan çok küçük temel parçacıklar, adı üstünde parçacıklar ve tıpkı büyük parçalar gibi davranıyorlar. Çok hızlı hareket eden şeyler de hemen hemen yavaş hareket eden şeyler gibi davranıyorlar.

3:57Aynı kurallara tabiler. Bu şeylerin hızlı olsun, küçük olsun, büyük olsun neyse hepsi biz ölçsek de ölçemesek de belli özelliklere sahipler. Hız, yön gibi ve bu özelliklerden bazıları sabit, kütle gibi. Her şey sadece yakınındaki şeyleri etkileyebiliyor.

4:15Mutlak bir mekan ve zaman var. Bunlar hepimize ortak. Ve son olarak da, biraz zamanda ileri gidip söyleyelim bunu, Tanrı zar atmıyor. Şimdi spoiler geliyor, bunların hepsi yanlış.

4:27Daha doğrusu şüpheli. Bu arada bu filmin sonunu baştan bildiğini düşünen, ya tamam işte kuantum muantum eşittir, rastgelelik diyeceksin, öyleyse determinizm yok diyeceksin. Bunu düşünenler de yanlış. Zira kuantum mekaniğini yorumlamanın bir yolu evrenin gerçekten de rastgele olması iken, diğer yolu da biz cahil olduğumuz için bize öyle gözükmesi ve aslında deterministik olması, hatta süper determinizm denen bir kavram var, ona da daha sonra değineceğiz.

4:55Yani aslında bu öyle bir konu ki bir şey öğrenmek şöyle dursun, Bildiklerinizi de unutacaksınız. Ben çektiysem siz de çekin kardeşim. Biz bu podcast boyunca kuantum fiziğine daha önceden değinmiştik. Yeniden diriliş serisinde zamanın okundan bahsederken mesela veya daha ayrıntılı bir biçimde simülasyon teorisi dizisinin üçüncü bölümünde algıdan bahsederken değinmiştik.

5:27Burada Berkeley'in var olmak algılanmaktır lafından başlamıştım ama zaten bölüm çok dolu olduğu için çift yarık deneyini alelacele geçmişim ve direkt olarak John Wheeler'ın düşünce deneylerine atlamışım. Geciktirmeli seçim deneyleri. Tekrar dinledim. Güzel bölünmüş aslında ama aylak aylak dinlenince olmuyor.

5:45Biraz dikkat etmek lazım. Ben burada daha ağırdan alacağım ve hikayeyi benim gibi elektrik elektronik mühendislerinin koruyucu azizi olan Maxwell'den başlatacağım. Eğer tarihteki en önemli fizikçileri sorarsanız insanlara böyle bir anket yaparsanız ilk iki sırayı Einstein ve Newton alır. Bunlardan sonra ne gelecek?

6:04Belki Galileo. Schrödinger'in kedisi Walter White. Eminim şaka yapıyorsunuz by Feynman dediğinizi duyar gibiyim. Çünkü üçüncü sıra tartışmasız biçimde Max Verrin.

6:15Maxwell genel halk tarafından fazla bilinmez nedense ama biz okul yıllarımızda ona inandık, ona sığındık çünkü işimiz gücümüz elektromanyetizma ve elektrikti. Hatta Einstein'a, büyük işler başardın çünkü Newton'un omuzları üzerinde yükseldin dediklerinde cevaben, hayır hayvan gibi zekiyim demişti. Yok ya şöyle diyor cevaben, ben Maxwell'in omuzları üzerinde yükseldim. Aslında böyle isimleri tanrılaştırmamak da lazım tabii.

6:40Çünkü diğer büyük isimler gibi hepsi birer sembol. Mesela Maxwell'in en bilinen mirası olan Maxwell denklemlerinin ardında kendisinden de daha az bilinen birçok isim var. Lagrange, Poincare, Lorenz, Coulomb, Gauss, Kelvin, Faraday, Amperherz ki bunlar doğrudan katkı sağlayanlardan bazıları. Dolaylı olanları taysak yüzlerce eder.

7:00Herkes karman çorman birbirinin omuzları üstünde duruyor. Yoksa yıllardır kapandıkları evden bir gün ansızın ellerinde formüllerle çıkıp insanlığa böyle çağı atlatmıyorlar. O tip bir deyha kalıbı nedense çok yerleşmiş ama doğru değil. Peki Maxwell'in denklemlerinin nesi özeldi?

7:16Biz ona bakalım. Bir kere çok kısa ve zarifler ki bu hallerini de Maxwell'e değil, Heaviside'e borçluyuz aslında. Yine pek bilinmeyen bir isim. İkincisi elektrik ve manyetizmayı birleştiriyorlar.

7:28Asıl mesele burada. Mesela hareket eden bir mıknatıs etrafında elektrik alanı yaratıyor. Zaten dünyadaki her enerji santrali de böyle çalışıyor. Kömür, nükleer, hidroelektrik, rüzgar fark etmez.

7:39Eninde sonunda yaptıkları şey mıknatıs döndürmek. Gözünüzde fazla büyütmeyin. Güneş enerjisi farklı yalnız, ona haksızlık etmeyelim. Daha ilginci ve Maxwell'in orijinal katkılarından birisi, hareket eden ve değişen elektrik alanları da manyetik alan yaratıyor.

7:54Yani ortada bir simetri var elektrikle manyetizm arasında. Bunun doğrudan bir sonucu da belli şartlar sağlandığında değişen bir elektrik alanının manyetik alanı yaratması, onun değişiminin de yine elektrik alanı yaratması ve böyle böyle kendini idame ettiren bir dalga olarak ilerlemesi. Yani dalga ilerlemesi için mesela bir elektrik yükünün nokta parçacık olarak O dalgayla beraber gitmesine gerek yok. O zaten kendi etrafında bir alan oluşturuyor.

8:21Bu alan değişime uğruyor onun hareketiyle ve o değişimde kardeş alanı, elektrikse manyetizmayı, manyetizmayı ise elektriği, bunlar birbirlerini tetikleye tetikleye gidiyorlar. Elektromanyetik dalga bu. Eğer 1800'lerin sonunda yaşayan bir fizikçi olsaydık, bu noktada fiziğin sınırlarına geldiğimizi düşünmemiz gayet anlaşılır olurdu. Newton mekaniği cisimlerin hareketini, Maxwell denklemleri de elektromanyetizmayı tamamen ve deterministik bir şekilde açıklıyorlar.

8:47Artık kalanı da detay olmalı. Hatta bu ikisi arasında zarif bir benzerlik de var. Newton'ın evrensel çekim yasası ne diyordu? İki cisim arasındaki çekim kuvveti büyüklükleriyle doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesiyle de ters orantılıdır.

9:02E peki Coulomb kanunu ne diyor? Maxwell'den önce de biliniyordu bu. İki elektrik yükü arasındaki çekim kuvveti yüklerin büyüklüğüyle doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesiyle de ters orantılıdır. Bunların tek farkı denkleme eklenen bir takım sabitler ve yer çekiminin hep çekerken elektromaniyetizmada çekim veya itim olması.

9:21Ama genel biçim tıp atıp aynı. Şimdi buna bakan biri artık evrenin sırrını çözdüğünü düşünmez mi? İronik bir şekilde klasik fiziğin bir parçası olarak onu tamamlayan Maxwell denklemleri aynı zamanda onun çöküşünü de sağlıyordu hem de iki tane ayrı dinamit döşeyerek. Bu dinamitlerden biri referans çerçeveleriyle alakalı ve bizi izafiyet teorisine götürecek, diğeri de ışıkla alakalı ve bizi kuantum fiziğine götürecek.

9:46Ve her ikisini de anlamak için tarih yolculuğumuzda Maxwell'den ileriye değil de geriye doğru gitmemiz gerekiyor. Galileo'yu dünyanın güneşin etrafında döndüğünü savunmasından ve bu yüzden yargılanmasından ötürü tanıyorsunuzdur. Belki aranızda yanlış bilenler vardır yeri gelmişken düzelteyim. Bu fikirleri geliştiren Kopernik'ti.

10:08Galileo onun teorisinin basımından 20 sene sonra doğmuştu. Onun katkısı yeni teleskobuyla teoriyi destekleyen kanıtlar bulmak olmuştu. Çağdaşı Kepler de bu kanıtları kullanarak gezegenlerin hareketini formüle etti ki bu Galileo tarafından pek kabul görmemiş. Newton da bu formülleri tüm hareket eden cisimlere genelleştirdi.

10:27Genel akış böyle. Ama bu Galileo'nun katkılarından sadece bir tanesiydi. O genel olarak hareketle ilgileniyordu ve ta 1632'de ilk izafiyet teorisini ortaya attı. Diyordu ki yönü ne olursa olsun, ivmelenmeden sabit hızda hareket eden tüm sistemlerdeki hareket kanunları birbirinin aynısıdır.

10:46Bu arada ben bölüm boyunca sistem, perspektif, referans çerçevesi yani frame of reference diyeceğim hepsi aynı şey. Bundan kastettiğim bir platform. Bu bir gezegen de olur, at arabası da olur, gemi de olur, hızlı bir tren de olur, fark etmez. Mühim olan şu, hepsi ayrı yönlere ayrı hızlarda gidiyor ama hepsinde aynı kuralları işliyor.

11:05Bunun bir sonucu olarak da mutlak hareket ve mutlak hareketsizlik diye bir şey kalmıyor. Bunu şöyle gösteriyor Galileo. Bir gemi limandayken güverteye çıkıp bir topu elinizden yere bırakın, gemide düştüğü yeri işaretleyin. Şimdi aynısını gemi hareketi halindeyken yapın bakalım.

11:21Top yine dümdüz aşağı düşecek. Yatay bir hareket yok gemide. Ama sizi denizden izleyen bir balık ne görecek? Topun da geminin de yatay olarak ilerlediğini.

11:30Biz eğer gemiyi Dünya olarak düşünürsek, Dünya'ya kıyasla durağan olabiliriz gemideki adam gibi. Fakat başka bir gezegenden bakınca hareket halindeyiz. Hangisi haklı bunların? Gemici mi balık mı?

11:42Dünya mı Mars mı? İkisi de haklı. Geminin referans çerçevesi balığınkinden, Dünya'nın referans çerçevesi de başka gezegenlerinkinden daha üstün değil. Dolayısıyla hareket göreceli diyor.

11:53Mutlak hareket yok. Newton da dedi ki Ben bu sistemler arasında geçiş bile yaparım. Bunun matematiğini de yaparım arkadaş. Eğer gemideyken topu ileri doğru saatte mesela 10 kilometre hızla atarsam topun hızını o şekilde görmüş olurum.

12:07Balığın perspektifine geçmek içinse topun hızına geminin hızını da eklememiz lazım. veya top ile gemi farklı yönlere doğru gidiyorlarsa balığın bunların hızlarını birbirinden çıkartması gerekiyor. Ama belki gemi balığa kıyasla çapraz ilerliyordur. Sorun değil.

12:21Balık kendi koordinat sistemini ona göre ayarlayarak topun hızını ve konumunu hesaplar. Ortaokulda hepimizin yaptığı şeyler bunlar. Büyütülecek bir durum yok. Balık mı yapamayacak?

12:29İşte referans çerçeveleri arasındaki bu geçişin aritmetiğine Galileo veya Newton dönüşümü deniyor. Newton'un tüm kanunları da bu dönüşüm sayesinde her yerde çalışıyor. Yani topun nereye ne zaman düşeceğini gemidekiler de, balık da aynı formüllerle hesaplayabiliyorlar. Newton herkese lazım, her eve lazım.

12:48Ama ve lakin Maxwell'in denklemleri her yerde aynı şekilde çalışmıyor. Bunun matematiksel kanatı zor değil, YouTube'da var bunu yapanlar. Ben kavramsal olarak şöyle hayal ediyorum. Deminki gemiyi düşünün.

13:00Orada elinizde top değil de bir mıknatıs olsun. Elinizde duruyor, bir şey yaptığı yok. O yüzden etrafında bir elektriklenme falan da yaratmıyor. Peki balığın perspektifinden durum ne?

13:10Gemi gidiyor. Geminin üstündeki mıknatısın hızını ve hareketini de Galileo dönüşümüyle hesaplayabilir ve bir elektrik alanı yaratıldığını görebilir. E şimdi gemidekilerin perspektifinden elektrik alanı yok, balığın perspektifinden var. Veya gemideki mıknatısla yürüsem biraz elektrik üreteceğim ama bize ters yönde giden bir gemiden bakanlara göre devasa bir elektrik üretimi olacak.

13:33Böyle olsaydı ne güzel olurdu ya, durduğumuz yerden enerji sorunumuzu çözerdik. Dolayısıyla iki ihtimal var. Ya Maxwell denklemleri yanlış ki bu denklemler dünya kadar deneysel veriden türetildiler. Maxwell dediğim gibi bir dağ evinde bunları akıl etmedi.

14:19O deneylere ne olacak? Ya da Galileo dönüşü mü yetersiz? Bu da Newton mekaniğine ciddi darbe vuracak. Yani Newton mu yanlış?

14:27Şaka yaptım, üçüncü bir ihtimal daha var. Her ikisi de düzgün çalışıyor. Ama sorun, Maxwell denklemlerinin bildiğimiz hallerinin, o saf hallerinin Ether denen mutlak bir referans noktası için geçerli olması. Ether'e kıyasla hareket halinde olan bir sistemin perspektifini kullanacaksak, denklemlere biraz ekleme yapmamız gerekiyor.

14:46Hoppala, nedir şimdi bu Ether, nereden çıktı? Zamanında biraz daha geriye gidelim. Merak etmeyin, sonra dönüşümüz muhteşem olacak. Ta 1600'lü yıllardan beri ışığın doğası hakkında bir tartışma süre geliyor.

14:59Bir grup dalga diyor, bir grup parçacıklardan oluştuğunu söylüyordu. Bir şeyin dalga olması için de başka bir şey için de titreşmesi lazım ve ilerlemesi lazım değil mi? Su dalgası için su gerek, ses dalgası için atomlarla dolu bir hava gerek, ışık için de bir ortam gerek diye düşündü insanlar ve uzayı dolduran Ether hipotezi öne sürüldü. Newton ise karşı kamptaydı.

15:20Ya Ether her yeri dolduruyorsa, gezegenlerin hareketini de etkiler, o kadar yasasını yaptık bu işin, biliyoruz da konuşuyoruz dedi. Zaten adamın bütün evren görüşü kütlelerin çekimi ve hareketleri bazında olduğu için, parça bazında olduğu için, ışığı da böyle hayal etmesi çok doğal. Ufak parçacıklardan oluşuyor bu dedi. Newton'un isminin ağırlığı ve bir takım deney sonuçları yüzünden Parçacık teorisi uzun süre rağbet gördü.

15:42Ama 1800'lerin başında Thomas Young'un yaptığı orijinal çiftyarık deneyiyle bir kırılma yaşanıyor. Young soyadı gibi henüz 28 yaşında bir gençken hali hazırda fizik profesörüydü. Ve her zamane fizikçisi gibi de her şeyden anlıyordu. Gidip Mısır hiyerografilerini bile çözmüş, Rosetta Stone üstünde çalışmış.

16:01Ama ondan önceki dönemlerinde ışığın davranışını inceliyor bol bol. Biz ışıktan önce ufak bir havuzu düşünelim beraber. Aynı prensip. Millet bu havuzda yüzerken siz umarsızca orta yere bir taş attınız diyelim.

16:14Etrafa yayılan dalgaları izlemeye koyuldunuz. Eğer o dalganın yoluna bir bariyer koyarsanız ve bariyere de tek bir yarık koyarsanız ne olur? Dalganın çoğu bariyere çarpıp geri döner, bir kısmı da yarıktan devam eder fakat dümdüz devam etmez. Yarık yeni bir dalga kaynağıymışçasına davranır.

16:31Sanki tam o yarıktaki noktaya biraz daha ufak bir taş atmışsınız da o yeni dalganın ileriye doğru yayılmasını izliyorsunuz gibi. Buna kırınım deniyor. Diffraction İngilizcesi. Young'dan çok önceleri Huygens, daha doğrusu Huygens, böyle okuyor Hollandalılar, böyle biri bir dalganın Aslında her noktasının ayrı bir dalga kaynağı gibi davrandığını söylemişti.

16:54Yan yana sonsuz sayıda böyle noktalar var. Sürekli oralardan yayılan dalgalar var. Bunların tabii çoğu birbirini sönümlendiriyor. Geriye kalan şey de ilerleyen tek bir dalga hattı oluyor.

17:05Barrier'in yaptığı iş ne? Tüm noktaları eleyip geride tek bir nokta bırakmak. O yüzden tekrar oradan dalga yayılmasını izliyoruz. Bariyerden sonra ne oluyor peki?

17:14O dalga havuzun duvarına çarpıyor. Tam yarığın hizasındaki kısma dalganın en şiddetli kısmı vuruyor. İki yanına doğru da giderek azalan şiddetlerde ulaşıyor. Aynı deneyi su yerine ışıkla yaparsanız da bunu göreceksiniz.

17:27Işık sadece tam yarığın hizasındaki duvarı değil, yanları da biraz aydınlatacak giderek azalan şiddette. Tamam, şimdi bunu düşününce dedim ki ulen çift yarık, üç yarık, dört yarık bunlara ne gerek varmış? Tek yarıkta ışığın dalga olduğunu kanıtlıyor işte. E öyleyse niye tüm kaynaklar bu işin tarihini anlatırken Thomas yangın deneyine sayfalar ayırıyorlar da tek yarık deneyi diye bir şeyden bahseden pek yok?

17:49İşin garibi bunun sebebini arayınca da bulamadım. Dedim herhalde ben bir şey kaçırıyorum. Son çare Twitter'e sorayım. Twitter'dan 3 şey öğrendim.

17:56Arkadaşlar iyi ki Twitter'e soru soracaksanız Türkçenizin inanılmaz net olması lazım. Hatta soruyu 2-3 defa tekrarlamakta fayda var. İnsanların aynı metinden ne kadar fazla sayıda değişik mana çıkarabildiklerini Ben anca sosyal medyaya soru sorunca anlıyorum. Ama bir şey de diyemiyorum çünkü internet öncesi yetiştiğim için tanımadığın birilerine soru sorunca cevap alabilmek halen bana inanılmaz geliyor.

18:18Kimse cevap vermek zorunda değil sonuçta ama zaman harcıyorlar, yazıyorlar ne güzel. Ben şimdi bununla nasıl dalga geçeyim? İkinci öğrendiğim şey birçok insan tek bir tane çift yarık deneyi olduğunu sanıyormuş tarihte. Halbuki düşündükleri fantastik deneyler bu orijinalinden 100-150 sene sonra yapılanlar.

18:34Onlara da değineceğiz merak etmeyin. Çok sabırsızsanız ama Flu TV'de fizikçi Erkcan Özcan'ın bu konularla ilgili bölümünü izleyin. Hatta tüm bölümlerini izleyin derim. Gerçekten nadir bir kombinasyon var.

18:45Hem işin uzmanı hem işini iyi anlatıyor. Hem tatlı bir adam hem de deney sonuçlarının ötesinde bunların anlamına da kafa yormuş uzun uzun. Kendisiyle tanışmıyoruz ama buradan gönüllü reklamını yapayım. Velhasıl, gelelim Twitter'dan öğrendiğim üçüncü şeye ve doğru olduğunu düşündüğüm asıl cevaba.

19:01Newton-Giller bu bahsettiğimiz tek yarık fenomenini parçacıklarla açıklamaya çalışmışlar ve bunda da başarılı olduklarını sanmışlar. Yani dar bir aralıktan geçen bir sürü parçacık varsa bunlar birbirlerine çarpıp dağılıyorlar. Hem de, bu yetmiyor, ortam değiştiğinden bir kırılıma uğruyorlar. Kırılımın İngilizcesi Refraction.

19:20Suyun altındaki şeyleri dışarıdan bakınca biraz daha farklı yerde gözükmeleri olayı. İşte dar yarıklarda da atmosfer değiştiğindenmiş efendim. Kırılma endeksi farklılaşıyormuş, parçalar sağa sola dağılıyormuş. Yazmış da yazmışlar.

19:33Ama parçacıkların tam da bu şekilde yani bir dalganın kırınıma uğraması gibi dağılmalarını nasıl açıklayabildiklerini ben görmedim. Tesadüf mü demişler artık neyse. İşte yangın çift yarık deneyi o zamanlar bile Ya tamam, bu artık sadece dalgalarda gözükecek bir durum diye kabul görebilecek bir sonuç içeriyordu. O sonucun adı da girişim, interference.

19:55Çünkü iki yarıktan aynı anda geçip yayılacak olan ufak dalgalar kendi içlerinde kırınım yaşadıktan sonra, bunu zaten biliyoruz, bir noktada birbirleriyle de çakışmaya başlıyorlar ve böyle çakışa çakışa ilerliyorlar. Bu çakışma bazı noktalarda dalgaları birbiri üstüne bindiriyor. Yani ışık daha kuvvetli çarpıyor arkadaki duvara. Bazı noktalarda ise birbirini sönümlendiriyor.

20:16Oralar karanlık kalıyor. Aynısı suda da oluyor. Ve duvarda, arkadaki levhada dönüşümlü olarak bir aydınlık, bir karanlık, bir aydınlık, bir karanlık böyle giden bölgeler görünüyor. Özetle, tek yarıkta görünen kırınımın ışığın dalga özelliğinin yeterli bir kanıtı olduğu anlaşılamadığı için ancak çift yarık deneyiyle gözlemlenen girişim esas darbeyi vurmuş parçacıkçılara.

20:39Gerçi parçacıkçılar da hemen pes etmiyorlar ama bu noktadan sonra 100 sene boyunca sürekli darbe yiyorlar. Dolayısıyla Ether yani ışık dalgasını taşıdığı düşünülen ortam hiç gözlemlenmemiş olmasına rağmen herkesçe kabul edilen bir bilgi haline geliyor. Şimdi dönelim Maxfell'e. Maxfell de Ether'e inanıyordu.

20:59Bir Ether müminiydi. Denklemlerini çözdüğünde inanılmaz bir şey görüyor ama. Elektromanyetik dalgaların yayılma hızı sabit ve o günlerde hali hazırda deneylerle ispatlanmış olan ışık hızına çok çok çok yakın. Bu bir tesadüf olamaz dedi Maxfell.

21:14Evet ışığın bir dalga olduğu yönünde bir kanıt daha toplanmıştı ama asıl devrim o değil. Artık bunun bir elektromanyetik dalga olduğu anlaşılmıştı. önceleri alakasız gözüken elektrik ve manyetizmayı birleştirdiği yetmiyormuş gibi tamamen alakasız gözüken optik de ışık yani Maxwell tarafından birleştirilmişti. Bir elektrik yükünü belli bir şekilde hareket ettirirsek, zamana göre değişen elektrik ve manyetik alanlar dalga olarak ilerleyecek ve bu değişimin frekansını da tutturmuşsak ışık olarak bize gözükecekler.

21:44Uzun lafın kısası, ETHER ışık dahil tüm elektromanyetik dalgaları taşıyacak bir ortam olmalıydı. Dahası, bu dalgaların sabit bir hızının olması ne demek? Yani bu hız neye göre ölçülüyor? Ether yine imdada yetişiyor, diyor ki ışık hızı Ether'e göre, onu referans alıyor.

22:01Her şeyin üstündeki esas referans sistemi budur. Başka yerlerdeysek biz, mesela Ether içinde hareket eden bir gezegendeysek, denklemin sabitlerini birazcık değiştirmemiz gerekiyor. Yani Newton yasalarındaki gibi her sistemde aynı formül yok. Çok zarif olmasa da durumu kurtarıyor bu açıklama.

22:18Yalnız geriye ufak bir sorun kalıyor. Eterne arkadaş. Kimse görmemiş, koklamamış, ölçmemiş garajımdaki ejderha resmen. Ve tıpkı onun gibi inanılmaz özelliklere sahip olması gerekiyor.

22:30Bunun bir sebebi şu mesela. Elektromanyetik dalgalar tek bir düzlemde ilerlemiyorlar su gibi. Birbirine dik iki düzlemde ilerliyorlar. Biri elektrik, diğeri manyetik.

22:39Bunun ayrıntısı mühim değil çok ama sonuç olarak bu şekilde bir iletimi o hızda ve o frekanslarda ancak katılar doğru şekilde yapabilir diye düşünülüyor. Ve oysa Ether katıysa gezegenlerin hareketini engellerdi. Görünmez olması zaten ayrı felaket. Buna benzer birkaç fantastik ve çelişkili özellik daha var.

22:57Bunları gerektirmesine rağmen insanlar Ether'e inanmaya dünden razıydılar. Çünkü aksini düşünmek bile abesti. Ama artık bu noktaya da gelmişiz, 1800'lerin sonundayız kardeşim. Şunun lehinde 1-2 deney verisi olsa da rahatlasaydık değil mi yani?

23:11Fena olmazdı. İşte yıl 1887 sahneye iki tane Amerikalı fizikçi çıkıyor. Michelson ve Morley. Gerçi daha önce sahneye çıkıyorlar ama önce yaptıkları deneyler birazcık başarısız oluyor.

23:22Biz filmi 1887'den başlatalım. Bu ikilinin adını duymuş olabilirsiniz belki çünkü tarihin en ünlü başarısız deneyini yaptılar. Başarısız tırnak içinde gerçi. Böyle deniyor çünkü beklentileri Ether'in ışık hızına olan etkisini ölçmekte.

23:37Bu deneyin mantığı da zor değil. Dünya tıpkı diğer gezegenler gibi Ether içinde hareket ediyorsa, o hareketin yönüne göre bir nevi rüzgar oluşacak. Hani durgun bir havada bisikletle giderken yüzünüzde rüzgar hissetmeniz gibi çünkü havadaki atomlara çarpıyorsunuz, onların açısından hızınız var. Burada da havanın yerini eter tutuyor, bisiklette dünya.

23:57Şimdi gerçek rüzgarın aksine doğrudan algılanamayan bu eter rüzgarının varlığını nasıl hesaplarız? Sabit mi hareketli mi olduğunu bile bilmiyoruz. Şöyle diyorlar, biz belli bir yöne doğru ışık gönderelim. Uzaktan bir yerden yansıtılıp bize geri dönsün.

24:10Bunun hızını ölçelim. Ama aynı ışığın bir kısmını da kaynaktan çıktıktan sonra tam 90 derece açıyla başka yöne yansıtalım. Onun da geri dönüşünü ölçelim aynı anda. Ether rüzgarı bu iki ışığın hızını farklı şekillerde etkileyecektir.

24:24Belki biriyle kafa kafaya geldiği için onu yavaşlatacak ama diğerine yandan çarptığı için dönüş zamanını değiştirmeyecek. Zaten dünyanın yörüngesi gereği deney düzeninin yönü de Ether'e göre sürekli değildir. tek yapmamız gereken şey bu şekilde bir sürü ölçüm yapıp dönen ışıkların zaman farkını kaydetmek. Tam da bu kadar düz hesap değil zira dünya güneş etrafında saniyede yaklaşık 30 km gibi bir hızla hareket ettiğinden ötürü eteri de kısmen beraberinde sürükleyecek.

24:51Hızlı giden bir bisikletin etrafında bir hava kalkanı oluşması gibi. Onun da etkisini hesaba katmak lazım ama zaten o yüzden zeki insan oluyor fizikçiler bunu hesaba katmışlar. Gel gelelim ışıkların dönüş zamanlarında hiçbir fark gözlenmiyor. Daha doğrusu çok ufak bir fark var ama bu deney teçhizatının hata toleransı içinde.

25:09Sonraki yıllarda da giderek hassaslaşan ölçümler yapıyorlar, bu deney tekrarlanıyor ve her seferinde ETHER hipotezi boş çıkıyor. Bu noktada ETHER öldü sanıyorsanız, insanoğlunun inatçılığını hafife alıyorsunuz demektir. Aslında deneyin alternatifleri Ether'i yaşatmak veya öldürmek değildi. Hangi Ether anlayışı doğru onu bulmaktı amaç.

25:29Ether'in tamamen statik oldu mu, dünya tarafından biraz sürüklendi mi yoksa dünya tarafından çokça sürüklendi mi? Michelson ve Morley de, ha biz ölçemedik demek ki şu diğer Ether anlayışı doğruymuş diye yorumladılar sonuçları. Ether yokmuş diye değil yani. Bunların arasındaki farkların detayına inmemize hiç gerek yok.

25:47Yalnız Lorenz ve Poincare dediler ki, biz kendi favori Ether versiyonumuzu kurtaracağız arkadaşlar ama bunun için Galileo dönüşümünü biraz değiştirmemiz lazım. Nasıl? Hareket halindeki cisimlerin kısaldıklarını farz ederek. Hatta bu da yetmiyor.

26:02Farklı referans çerçevelerindeki zamanı da biraz değiştirerek, yani gerçek bir zaman var ama bazı sistemlerde ölçülen zaman biraz bozuluyor, onu hesaba katmamız lazım ve ışığın hızının ether içinde sabit ve kendi kaynak hızından bağımsız olduğunu düşünmemiz lazım. Bunların hepsi onlar için zorla koydukları ek şartlar idiler. Amaçları, Maxwell denklemlerini eter dolu bir evrende herhangi bir referans sisteminden diğerine dönüştürülebilir kılmaktı. Bunu da başardılar.

26:33İşte böyle bir atmosferde Einstein ortaya çıkıyor ve fark ediyor ki efsane olması için gereken her şey hazır. Resmen pasa açmışlar al da at demişler. Önce Ether ve onun hesaplarda yarattığı karışıklıklara aslen hiç gerek olmadığını gördü. Zira ışık boşlukta da ilerleyen bir dalga türü olabilirdi.

26:50Nasıl ki yerçekim alanı boşlukta da etkin, elektrik ve manyetik alanlarda bu boşlukta varlar ve dalgalanıyorlar. Bu garip bir durum tabi ama Ether için varsaydığımız fantastik özelliklerden daha garip değil. Bunu çöpe atalım gitsin dedi. Daha doğrusu okamın usturasıyla keselim gitsin dedi.

27:06Çünkü Ether'i çürütemiyoruz. Sadece fazla komplike ve gerek yok diyoruz. Sonra diyor ki ışık hızı da Ether'e özel falan değil. Bunu her sistemde sabit kabul edelim, denklemlerimize güvenelim.

27:18Tabii bu da günlük hayattaki tecrübemize tamamen ters bir durum. Galileo'nun o gemisindeki biri elinde fener tutsa mesela, Onun gördüğü ışık hızıyla ters yönde giden bir gemidekilerin bu ışığa bakıp ölçtükleri hız aynı mı çıkacak? Bu büyük saçmalık. Ama denklemler bunu gösteriyor.

27:34Yani sıkça sanıldığının aksine özel görevlilik makalesinde Einstein bunları kanıtlamıyor. Bunları ilk akıl eden de o değil. Ama o bunları doğru varsayma cesaretini göstererek yola çıkıyor. Bütün numara da orada zaten.

27:47Bir şey daha farz ediyor. Diyor ki, tüm fizik kanunları gibi Maxwell'in denklemleri de farklı referans çerçeveleri arasında sabit olmak zorunda. Yok öyle yani Mars'ta farklı denklem, Dünya'da farklı denklem veya kışın yazın farklı denklemler, hareketler değiştiği için. Böyle işlememeli doğa.

28:02Öyleyse nasıl bir dönüşüm gerekiyor? Oturuyor, bunun matematiğini yapıyor ve ne görüyor? Lorentz'in dönüşümleri ortaya çıkıyor. Yani onu ayrıyeten kendi yolundan buluyor.

28:11Einstein fark ediyor ki, Lorenz'in dönüşümleri aslında bu elektromanyetizma denklemlerinin çok daha ötesine gidiyorlar. Her fiziksel kanunu için geçerdiler. Çünkü uzay zamanın doğasını anlatıyorlar. Lorenz bunu fark etmemiş.

28:24Yani bir şey hareket halinde olunca uzay ve zamanın kendisi de hakikaten kısalıyor. Bunlar sadece bir denklemi kurtarmak için yapılan hesap kitap kolaylıkları değiller. Mutlak uzay diye bir şey yok, doğru zaman diye bir şey yok, hepsi göreceli. Şimdi eski anlayışı tamamen çöpe atmaya gerek yok.

28:41Yavaş işleyen sistemler için yeterince isabetli yakın samalar onlar ama elektromanyetik dalgalar gibi hızlı şeyleri anlamakta yetersizler. Demek ki Lorenz ve özellikle de ondan sonra katkılar yapan Poincare yüzüp yüzüp kuyruğuna kadar gelmişler ama gereken o kavramsal atlamayı yapamamışlar. Şimdi Maxwell'den başladık, Galileo'ya kadar geri gittik. Sonra da tekrar ileri sarıp az ötedeki durakta Einstein'a Einstein yapan o 1905 yılında durup indik.

29:10Bu yolculuğu epey basitleştirdi mi fark etmiştir bilenler. Zira tarihte lineer şekilde işlemiyor. Bir sürü şey aynı anda olup bitiyor. Eğer basitleştirmenin ötesinde ciddi bir hatam varsa mutlaka haber verirsiniz.

29:21Biz bu noktadan daha da ileri gidersek, bölüm bir izafiyet teorisi bölümü haline gelecek. Ama amacımız o değil, ikizler paradoksuna falan başka zaman bakarız. Biz şimdi bir U dönüşü yapalım, ana konumuza bağlanacağımız kavşaklardan birine sapalım. Mutlak zaman yoksa nedenselliğe ne oluyor?

29:38Yani eğer bir gözlemciye göre A olayı ancak B'den önce olmuşsa onun sebebi olması ihtimali vardır. Ama başka bir gözlemciye göre, başka bir sistemdeki B A'dan önce oluyorsa veya A ile B aynı anda oluyorlarsa kim haklı? Eş zamanlılığın göreli olması fikrinin en klasik örneğini vereyim. Burada kahramanımız bir tren.

29:57Artık Galileo'nun gemilerinden trene geçtik. O zamanlar gerçi uçak da var ama baya yeni ve güvensiz olduğundan olsa gerek tren örneğini kullanmış fizikçiler. Sabit hızda hareket halinde bir tren var. Bunun tam ortasında duran biri tam bir istasyonun önünden geçerken elindeki lambasını yakıyor.

30:14Şimdi vagonun içindeki birine göre hareket eden tek şey ışık. Işık kaynağı da trenin önüne ve arkasına eşit mesafede olduğu için Oralar aynı anda aydınlanacaklar. Bir eş zamanlılık var. Bize en doğal gelen senaryo bu çünkü bunu görüyoruz.

30:27Ama aynı olayı istasyondaki bir gözlemci nasıl görüyor? Çok hassas ölçüm aletlerine sahip olduğunu düşünelim. Işığın hızı onun açısından da aynı. Yani trenin hızını ekleme çıkarma filan yok.

30:39Zaten tren de onu tam dik olarak geçiyor. Yani o düzlemde geçiyor. Ama sonuçta lamba yanar yanmaz yola çıkan bir dalga var. Ve trenin arkası bu noktaya doğru hareket ediyor.

30:49Dolayısıyla bu dalga ile arka kısım arasındaki mesafe azalıyor. Ön tarafta tam tersine ışığın ilk yola çıktığı koordinattan uzaklaştığı için mesafe artıyor. Dikkat edin bu koordinat sistemi istasyondaki biri için anlamlı, trendeki biri için değil. Dolayısıyla istasyondakinin perspektifinden ışık önce arkaya sonra öne vuruyor.

31:09Eş zamanlılık kayboldu. Şimdi bu düşünce deneyine üçüncü bir referans noktası da ben ekleyeyim. Trene paralel bir ray attığında daha hızlı giden bir tren olsun ve aynı yönde gidiyor olsunlar bunlar. Oradaki birinin perspektifinden ise orijinal trenin önü ışık kaynağına doğru gidiyor olacak, arka kısım ise ışık kaynağından kaçıyor olacak.

31:28Böylece tam tersine önce ön tarafın sonra arka tarafın aydınlandığını görecek. Bu örnek niye önemli? Eğer farklı referans çerçevelerinde olay sırası değişiyorsa ve referans çerçevelerinin de birbirine herhangi bir üstünlüğü yoksa, hepsi aynı derecede doğru iseler, bu olaylar arasında bir nedensellik ilişkisi bulunduğu söylenemez. Dolayısıyla 1905 sonrası dünyada nedenselliğin yeni sınırı şu oluyor.

31:52sabit hızda hareket eden tüm olası referans çerçevelerinden bakıldığında sebep dediğimiz olay, sonuç dediğimiz olaydan önce gelmeli. Bu şart sağlanmıyorsa nedensellik olmaz. Tabii bu şartı sağlayan her olay ikilisiyle nedensellik ilişkisi içeriyor demiyoruz. Önceki iki bölümde tam olarak neyin nedensellik olduğu üstünde uzun uzun konuşmuştuk.

32:12Görelilik sadece sebep-sonuç olamayacak olayların kümesini belirliyor. Olası nedensel ilişkilerin geometrisini Minkowski uzayıyla ve ışık konileriyle görselleştirmek mümkün ilgilenenlere bir video linkliyorum PBS Space Time'dan. Burada ise direkt sonucu söyleyeyim ben. Nedenselliğin korunması için hiçbir madde veya bilgi boşluktaki ışık hızından daha hızlı hareket edemez.

32:35Eğer daha hızlı giden bir şey olsaydı, sadece trendeki gibi olayların değil, kendi zaman çizgimizdeki olayların da sırası değişirdi. Bir başka deyişle kendi geçmişimize sinyal göndermemiz olası olurdu. Nedensellik de tamamen patlar giderdi. Biz zaten bunu kehanetlerde görmüştük.

32:51Yahut daha bilimselleştirirsek, deterministik evren artı sonsuz öngörü gücü kombinasyonunda görmüştük. O imkana sahip biri, gelecekten kendi anına bilgi yollayabildiği için tüm ilişkileri patlatıyordu. Buradaysa diyoruz ki, valla öngörü möngörü bilmem gerek yok ama ışık hızını aşamazsın onu bil. Yani özel görelilik, ışık hızını sadece ışıkla alakalı bir şey olarak görmüyor, nedenselliğin korunması için gereken evrensel bir hız limiti olarak ortaya koyuyor.

33:20Nitekim ışık olmayan ama o hızda giden başka şeyler de var. Tüm elektromanyetik dalgalar, yerçekimi alanındaki değişim ve teorik olarak kütlesi olmayan her şey bu hızda gitmek zorunda ama bu hızı aşamıyorlar. Şimdi bence burası soluklanmak için iyi bir fırsat. Ama Einstein'la işimiz henüz bitmedi.

33:37Zira aramızdaki Einstein'lar bilecektir. Kendisi Nobel ödülünü bu özel görevlilik kuramıyla değil, aynı sene yazdığı fotoelektrik etkisi makalesiyle kazanmıştı. Burada foton diye bir kavram ortaya atmıştı. Yani o eski, kadim, dalga mı parçacık mı kavgasına dahil olmuştu.

33:53Ve dalgacıların Maxwell ile perçinledikleri 100 senelik hakimiyetlerini de bitirmişti. O kadar da dramatik konuşmayalım. Daha doğrusu artık ışığın hem dalga hem de parçacık olması gibi yine tüm günlük tecrübelerimize ters bir görüş hakimiyet kazanıyordu bu sayede. Zaten muhtemelen bu çalışmaları yüzünden izafiyet çalışmalarının başında Ether fikrinden kurtulması da kolay olmuştu.

34:15Bu meret saf bir dalga değilse Ether'e olan ihtiyaç da azalacaktı. Velhasıl foton kavramının ucu bir devrime çıkacak ve bu devrimde her devrim gibi ilk çocuklarından olan Einstein'ı kısa sürede yutacaktı. Özgür İrade serimizin bir sonraki bölümünde Einstein-Bohr tartışmasını, kendi denklemlerini bile anlamamış olan Heisenberg ile Schrödinger'i, evinizde bile yapabileceğiniz bir kuantum deneyini, gerçekçilik yani realizm ve özgürlük anlayışımızı derinden sarsan Bell teoremini ve modern çift yarıt deneylerini göreceğiz. O zamana kadar esen kalın sevgili dinleyicilerimiz diye TRT bitirişi yapayım mı?

34:52Aslında alternatif bir bitiriş yapayım. Şimdi aklıma geldi. Ahmet isimli bir arkadaş geçen bölümde hazırlık diye 200 video izleyip kafayı sıyırmanın eşiğine geldiğimi söylemem üstüne şöyle sormuş. Bu konuları bir giriş kitabı okumadan, öyle YouTube videoları izleyerek öğrenmek mümkün müdür?

35:08İyi bildiğim konudan başlayayım ben. Geçen günlerde 3Brown1Blue kanalının Furye serileri üstüne yaptığı videosunu paylaşmıştım Twitter'dan. Bu tip videoların yorumlarına girin bakın. Hepsi, yıllarca bu konuları çalıştım, ilk defa bu kadar net anlıyorum itiraflarıyla dolu.

35:23Al benden de o kadar. O konulardaki kitapları okumakla kalmadım zamanında. O kitapları yazmış olan profesörlere asistanlık yapıyordum. Ve gerçekten de işin matematiğini değil de temel kavramları anlamak için böyle kaliteli videolar çok çok çok çok daha iyiler.

35:39Biz elektromanyetizmanın matematiğini iyi anlayıp, bunu bilgisayarlarda iyi simüle edip anten tasarlayabiliyorduk. Ama dalga dediğin tam olarak nedir arkadaş? Bunu anlamıyorduk. Sormuyorduk bile.

35:50YouTube inanılmaz bir nimet bu açılardan. Yani bu, kitap daha önemli, daha ciddi işler içindir. İşte kitap büyüktür, podcast veya YouTube. Bu ön kabuller içimize çok işlemiş ama kurtulmamız lazım.

36:01Kitap formatının daha iyi olduğu durumlar da var. Ama hele ki bu bölümde bahsettiğimiz konular için görselleştirme şart. Bu arada bunları niye anlatıyorum? Gençler sizin işiniz çok kolay.

36:11Bizim zamanımızda oho maksadıyla anlatmıyorum. İşiniz kolay falan değil. Çünkü rekabette olduğunuz insanlar da aynı kaynaklara sahipler. Ve muhtemelen eğitim sistemi de pek değişmemiştir.

36:21Yine aynı abidik gubidik ödevleri veriyorlardı sizlere. Ama şöyle bir lüksünüz var. Ne zaman bir şeye merak salsanız yahut ne zaman ağır ödevlerle uğraşsanız, esas kavramı anlayamamanın yani tüm bunları niçin yaptığını bilememenin verdiği o işkenceyi çekmek zorunda değilsiniz. Ve bunları anlatan kaynaklar da bedavalar.

36:41İnanın bu inanılmaz bir şey. Tıpkı bu podcast'inde herkese bedava olması gibi. Tabii bu da kendi kendine olmuyor. Bu imkanı sponsorlarımıza ve en çok da 450-500 arası değişen Patreon destekçilerimize borçluyuz.

36:56Geçen bölümün sonunda hep ismini saydığım patronları iki gruba, daha doğrusu Newcomparadox'un şerefine iki kutuya bölmüştüm. Şimdi ikinci kutuyu açalım. Elad Azizli, Aziz Arif Şanver, Eymen Üçışık, Furkan Karakaya, Alp Şimşek, Merve Yurdagül, Salih Ünal, Savaş Günata, Çağrı Köse, Umutçıkla, Barış Özcanlı, Banu Yelkovan, Yannis, Kıvanç Müçek, Dumanay Hukuk, Başar Kızıldere, Ali Can Albayrak, Deniz Silahçılar, Erman Korkut, Erdem Gelal, Tunç Mart, Can Karakuş, Hüseyin Çalgın, Işıl Arıcan, Atilla, Özgür Elbir, Danyal Arslan, Çağrı Özertem, Aydın Kahraman, Enes Çankırı, Mehmet Han, Mehmet Ünsal, Seküre, Can Emrah Yaldız, Arnold Schwarzenegger, Mustafa Ayaz, Refik Şekercoğlu, Ali Özbek ve Kemal Akkoyun. Hepinize çok çok selamlar.

37:46Fizik tarihinin devamında görüşmek üzere.