Lee Smolin'in hiçbir dış yüzeyi olmayan bir nesnenin nasıl anlaşılacağına dair radikal bir fikri var: Olaylar arasındaki ilişkilerden parça parça inşa edildiğini hayal edin.
Evren imkansız bir nesne gibidir. İçi vardır ama dışı yoktur; tek taraflı bir madeni paradır. Bu Möbius mimarisi, kendilerini anlamaya çalıştıkları sistemin içinde sıkışıp kalmış gibi garip bir konumda bulan kozmologlar için benzersiz bir zorluk teşkil ediyor.
Bu, Lee Smolin'in kariyerinin büyük bölümünde üzerinde düşündüğü bir durum. Kanada'nın Waterloo kentindeki Perimeter Teorik Fizik Enstitüsü'nde fizikçi olan Smolin, kuantum mekaniği, görelilik ve kozmolojinin çetrefil kesişiminde çalışıyor. Yumuşak sesi ve sessiz tavrı sizi yanıltmasın - asi bir düşünür olarak bilinir ve her zaman kendi yolunu izlemiştir. Smolin 1960'larda liseyi bıraktı, Ideoplastos adlı bir rock grubunda çaldı ve bir yeraltı gazetesi yayınladı. R. Buckminster Fuller gibi jeodezik kubbeler inşa etmek isteyen Smolin, kendi kendine ileri matematik öğrendi - Einstein'ın genel görelilik denklemleriyle çalışmak için gereken matematikle aynı türden olduğu ortaya çıktı. Bunu fark ettiği an, bir fizikçi olduğu andı. Harvard Üniversitesi'nde okudu ve Princeton, New Jersey'deki İleri Araştırmalar Enstitüsü'nde bir görev aldı ve sonunda Perimeter Enstitüsü'nde kurucu öğretim üyesi oldu.
"Çevre" aslında Smolin'in ana akım fiziğin sınırına yakın yerini tanımlamak için mükemmel bir kelime. Çoğu fizikçi sicim teorisine balıklama daldığında, Smolin rakip teori olan döngü kuantum kütleçekiminin çözümünde kilit bir rol oynadı. Çoğu fizikçi fizik yasalarının değişmez olduğunu söylerken, o bunların bir tür kozmik Darwinizm'e göre evrimleştiğini söyledi. Çoğu fizikçi zamanın bir yanılsama olduğunu söylerken, Smolin onun gerçek olduğunda ısrar etti.
Smolin biyologlar, ekonomistler, heykeltıraşlar, oyun yazarları, müzisyenler ve siyaset kuramcılarıyla yaptığı sohbetlerden sık sık ilham alıyor. Ancak belki de en büyük ilhamı felsefede buluyor - özellikle de 17. ve 18. yüzyıllarda aktif olan ve Isaac Newton ile birlikte kalkülüsü icat eden Alman filozof Gottfried Leibniz'in çalışmalarında. Leibniz (Newton'a karşı) evrenin sabit bir zemini olmadığını, uzayın "şey" olmadığını; uzayın sadece ilişkileri tanımlamanın kullanışlı bir yolu olduğunu savundu. Bu ilişkisel çerçeve, Leibniz'in dünyanın temel bileşeninin bir tür gerçeklik atomu olan "monad" olduğunu ve her monadın tüm evrenin benzersiz bir görünümünü temsil ettiğini öne sürdüğü esrarengiz metni Monadoloji gibi Smolin'in hayal gücünü harekete geçirdi. Bu kavram, Smolin'in gerçekliği, her biri dinamik olarak evrimleşen bir evrene kısmi bir perspektiften bakan bakış açılarıyla inşa etmeye çalıştığı son çalışmasını şekillendiriyor. İçeriden görülen bir evren.
Quanta Magazine, Smolin ile son kitabı Einstein'ın Bitmemiş Devrimi'nde detaylandırdığı kozmoloji ve kuantum mekaniğine yaklaşımı hakkında konuştu. Röportaj anlaşılır olması için kısaltılmış ve düzenlenmiştir.
Bir sloganınız var: "Kozmolojinin ilk ilkesi şu olmalıdır: Evrenin dışında hiçbir şey yoktur."
Newton mekaniği veya kuantum mekaniği gibi fizik yasalarının farklı formülasyonlarında, arka plan yapısı vardır - belirtilmesi gereken ve sabit olan yapı. Evrime tabi değildir, olan hiçbir şeyden etkilenmez. Modellenen sistemin dışında bir yapıdır. Gözlemlenebilirleri - gözlemci, saat ve benzeri - üzerine astığımız çerçevedir. Evrenin dışında hiçbir şey yoktur ifadesi - evrenin dışında gözlemci yoktur - arka plan yapısı olmayan bir fizik formülasyonuna ihtiyacımız olduğu anlamına gelir. Elimizdeki tüm fizik teorileri, şu ya da bu şekilde, yalnızca evrenin alt sistemlerine uygulanır. Bir bütün olarak evrene uygulanamazlar, çünkü bu arka plan yapısını gerektirirler.
Eğer kozmolojik bir teori oluşturmak, doğayı kozmolojik ölçekte anlamak istiyorsak, filozof Roberto Unger ve benim "kozmolojik yanılgı" olarak adlandırdığımız, alt sistemlere uygulanan teorileri alıp bunları bir bütün olarak evrene ölçeklendirebileceğimiz şeklindeki yanlış inançtan kaçınmalıyız. Bir gözlemciye, ölçüm aracına ya da sistemin dışındaki herhangi bir şeye atıfta bulunmayan bir dinamik formülasyonuna ihtiyacımız var. Bu da farklı türde bir teoriye ihtiyacımız olduğu anlamına gelir.
Yakın zamanda böyle bir teori önerdiniz - sizin deyiminizle, "evrenin tarihinin kendisinin farklı görünümlerinden oluştuğu" bir teori. Bu ne anlama geliyor?
Süreçler hakkında, olan şeyler arasındaki diziler ve nedensel ilişkiler hakkında bir teoridir, olan şeylerin içsel özellikleri hakkında değil. Temel bileşen "olay" dediğimiz şeydir. Olaylar tek bir yer ve zamanda gerçekleşen şeylerdir; her olayda ölçülebilen bir miktar momentum, enerji, yük veya diğer çeşitli fiziksel nicelikler vardır. Olayın evrenin geri kalanıyla ilişkileri vardır ve bu ilişkiler kümesi onun evrene "bakışını" oluşturur. Yalıtılmış bir sistemi dışarıdan ölçülen şeyler açısından tanımlamak yerine, evreni olaylar arasındaki ilişkilerden oluşmuş olarak ele alıyoruz. Buradaki fikir, fiziği bu görüşler açısından içeriden, evrenin içinden nasıl göründüğüne göre yeniden formüle etmeye çalışmaktır.
Bunu nasıl yapıyorsunuz?
Çok sayıda görüş var ve her biri evrenin geri kalanı hakkında sadece kısmi bilgiye sahip. Dinamiğin bir ilkesi olarak her bir görüşün benzersiz olması gerektiğini öneriyoruz. Bu fikir Leibniz'in ayırt edilemeyenlerin özdeşliği ilkesinden gelmektedir. Görünümleri birbiriyle tam olarak eşlenebilen iki olay, tanım gereği aynı olaydır. Dolayısıyla her bir görünüm benzersizdir ve "çeşitlilik" adı verilen bir nicelik tanımlayarak birinin diğerinden ne kadar farklı olduğunu ölçebilirsiniz. Bir grafik üzerindeki bir düğümü düşünürseniz, bir adım dışarı, iki adım dışarı, üç adım dışarı gidebilirsiniz. Her adım size bir yakınlık verir - bir adımlık yakınlık, iki adımlık yakınlık, üç adımlık yakınlık. Dolayısıyla herhangi iki olay için şunu sorabilirsiniz: Görüşleri farklılaşana kadar kaç adım dışarı çıkmanız gerekir? Hangi bölgede farklılar? Ne kadar az adım atmanız gerekiyorsa, görüşler birbirinden o kadar ayırt edilebilir olur. Bu teorideki fikir, fizik yasalarının - sistemin dinamikleri - çeşitliliği en üst düzeye çıkarmak için çalıştığıdır. Bu ilke - doğanın çeşitliliği maksimize etmek istemesi - aslında tarif ettiğim çerçevede Schrödinger denklemine ve dolayısıyla uygun bir limitte kuantum mekaniğinin geliştirilmesine yol açar.
Kitabınızdan özünde bir realist olduğunuzu biliyorum - bizim bilgimizden bağımsız bir gerçekliğe güçlü bir şekilde inanıyorsunuz - ve bu nedenle Einstein gibi siz de kuantum mekaniğinin eksik olduğunu düşünüyorsunuz. Bu görüş teorisi kuantum teorisinde eksik olduğunu düşündüğünüz noktayı tamamlamaya yardımcı oluyor mu?
Einstein - ve Leslie Ballentine adında biri - dalga fonksiyonunun [bir kuantum sistemini temsil eden matematiksel nesne] " bütünsel yorumunu" savundu. Buradaki fikir, dalga fonksiyonunun olası durumlardan oluşan bir kümeyi tanımladığıydı. Ama bir gün bir kafede oturmuş çalışıyordum ve birden aklıma şu geldi: Ya bu küme gerçekse? Ya tek bir su molekülünü tanımlayan bir dalga fonksiyonuna sahip olduğunuzda, bu aslında evrendeki her su molekülünün oluşturduğu yapıyı tanımlıyorsa?
Yani normalde suyun bir molekülü olduğunu ama belirsiz bir durumu olduğunu düşünürken, siz belirsiz durumun aslında evrendeki tüm su moleküllerinden oluşan bir bütün olduğunu mu söylüyorsunuz?
Evet. Bir yapı oluşturuyorlar çünkü çok benzer görünümlere sahipler. Hepsi birbiriyle etkileşim halinde, çünkü etkileşim olasılığını uzaydaki yakınlıkları değil, görünümlerinin benzerliği belirliyor.
Nesnelerin etkileşime girmesi için birbirlerine yakın olmaları gerekmez mi?
Bu teoride, görünümlerin benzerliği mekandan daha temeldir. Genellikle iki olay uzayda yakın oldukları için benzer görünümlere sahiptir. Eğer iki insan yan yana durursa, evrene dair çok benzer ve örtüşen görüşlere sahip olurlar. Ancak iki atom, insanlar gibi büyük ve karmaşık nesnelere kıyasla çok daha az ilişkisel özelliğe sahiptir. Yani uzayda birbirinden çok uzakta bulunan iki atom yine de çok benzer görünümlere sahip olabilir. Bu da en küçük ölçekte, yüksek derecede yerel olmayan etkileşimler olması gerektiği anlamına gelir ki kuantum mekaniğindeki dolanıklık da tam olarak budur. İşte kuantum mekaniği, gerçek-tümleşik formülasyona göre buradan gelir.
Bu bana şu anda fizikte devam eden ve dolanıklık ile uzay-zaman geometrisi arasında şaşırtıcı bağlantılar bulan pek çok çalışmayı hatırlatıyor.
Bu çalışmaların çoğunun gerçekten ilginç olduğunu düşünüyorum. Bunu motive eden hipotez, dolanıklığın kuantum mekaniğinde temel olduğu ve uzayın veya uzay-zamanın geometrisinin dolanıklık yapılarından ortaya çıktığıdır. Bu çok olumlu bir gelişme.
Bu fikirlerin Leibniz'in Monadoloji'sinden esinlendiğini söylemiştiniz. Monadoloji kitabını çıkarıp yeniden mi okudunuz?
Leibniz'i ilk kez Julian Barbour'un teşvikiyle, yüksek lisansımı henüz bitirmişken okudum. İlk olarak Leibniz ile Newton'un takipçisi Samuel Clarke arasındaki yazışmaları okudum; Leibniz bu yazışmalarda Newton'un mutlak uzay ve mutlak zaman kavramlarını eleştiriyor ve fizikteki gözlemlerin ilişkisel olması gerektiğini savunuyordu. Bir sistemin diğeriyle etkileşiminden kaynaklanan ilişkilerini tanımlamalıdırlar. Daha sonra Monadoloji'yi okudum. Onu arka plandan bağımsız bir fizik teorisinin nasıl yapılacağına dair bir taslak olarak okudum. Zaman zaman elimdeki kopyaya bakıyorum. Orada Leibniz'in söylediği güzel bir alıntı var: "Farklı yönlerden bakıldığında aynı şehrin tamamen farklı görünmesi gibi... her monadın farklı bakış açılarına karşılık gelen, yine de tek bir evrenin sadece perspektifleri olan birçok farklı evren vardır." Bu bana, bu fikirlerin sadece fizikte değil, sosyal politikadan postmodernizme, sanattan farklı bir toplumda birey olmanın nasıl bir his olduğuna kadar bir dizi şey için neden çok uygun olduğunu çağrıştırıyor. Ama bu başka bir tartışma konusu!
Çalışmalarınız felsefeden çok etkilenmiş. Tarihe baktığımızda Einstein, Bohr ve John Wheeler gibi insanların hepsi felsefeyi çok ciddiye almışlar; bu onların fiziğini doğrudan etkilemiş. Bu durum büyük fizikçilerin bir özelliği gibi görünüyor.
Büyük olmayan fizikçilerin de.
Tamam, adil! Bugün fizikte felsefe hakkında konuşmak neredeyse tabu haline gelmiş gibi görünüyor. Sizin deneyiminiz bu yönde mi?
Hiç de değil. Temel fiziğin önde gelen kuramcılarının çoğu -ki burada amaç temel yasalar hakkındaki bilgimizi derinleştirmektir- felsefeyi çok iyi bilirler. Hampshire College'da lisans öğrencisiyken çok sayıda fizik ve bazı felsefe dersleri aldım. Daha sonra yüksek lisans için Harvard'a gittiğimde, fizik ve felsefe alanında çift doktora yapmaya niyetlendim, ancak felsefeden çok çabuk soğudum. Fizikçiler yeterince kibirliydi. Ama filozoflar daha da kibirliydi.
Avrupa'da 20. yüzyılın ilk yarısında fizikte devrimler yaşanırken Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger ve diğerleri gibi insanlar çok iyi felsefe eğitimi almışlardı ve bu onların fizikçi olarak çalışmalarına yön verdi. Sonra pragmatik bir dönüş oldu ve fiziğin baskın tarzı felsefe karşıtı, temel karşıtı bir hal aldı.
MIT'den fizik tarihçisi David Kaiser bu konuyu ayrıntılı olarak incelemiştir. Kuantum mekaniği ders kitaplarını ve ders notlarını incelemiş ve 1940'lardan 1950'lere kadar felsefeye ve temel konulara yapılan atıfların kuantum mekaniği derslerinden nasıl silindiğini görmüştür. Freeman Dyson bir keresinde, normalde gençlerin asi, yaşlıların ise muhafazakâr olduğunu, ancak kendi kuşağında bunun tam tersi olduğunu söylemişti. Gençler karmaşık felsefe veya temel konular hakkında bir şeyler duymak istemiyorlardı, sadece dışarı çıkıp kuantum mekaniğini uygulamak istiyorlardı.
Bu, 1940'lardan 1970'lere kadar kuantum mekaniği uygulamalarının patlaması, Standart Model'in kurulması, yoğunlaştırılmış madde fiziği ve benzerleri için muhteşemdi. Ancak daha sonra temel fizik tıkandı ve tıkanmamızın bir nedeni de bu pragmatik, temel karşıtı kültürle ilerleme kaydedemeyeceğiniz bir dizi soruna ulaşmış olmamızdı. Şunu açıkça belirtmeliyim ki, yoğun madde ve astrofizik gibi ilgili yasaları bildiğimizi varsayabileceğimiz alanlar gelişmeye devam ediyor. Ancak amacınız yeni, daha derin yasalar keşfetmekse, filozoflarla tekrar bir araya gelmeniz gerekir. Ve bu çok daha fazla oluyor.
Ben felsefecilerle kaynaşmaya başladığımda, fiziği gerçekten iyi bilen birkaç kişi vardı ama çoğu bilmiyordu. Bugün fizik felsefesi alanında çalışan gençlerin çoğu fiziği iyi biliyor. Felsefe ile etkileşim geri geliyor ve bence bu iyi bir şey.
Not: Amanda Gefter’in Lee Smolin ile yaptığı bu röportaj, https://www.quantamagazine.org/ adlı siteden alınmıştır. Orijinal metine ulaşmak için:
https://www.quantamagazine.org/were-stuck-inside-the-universe-lee-smolin-has-an-idea-for-how-to-study-it-anyway-20190627/
Comments