Fizikte Felsefi Kavramlar 2: Felsefe ve Bilimsel Kuramlar Arasındaki Tarihsel İlişki

  Çevirenin Önsözü XIII
  Önsöz XV
  Telif Hakları İçin Teşekkürler XIX
Bölüm V: Mekanik Dünya Görüşüyle Elektrodinamik Dünya Görüşü Karşı Karşıya 3
13 Eter Modelleri 5
  13.1 Optik Eterin Ortaya Çıkışı 5
  13.2 Esnek Katı eter 9
  13.3 Elektromanyetik Eter 10
  13.4 Thomson'ın ve Maxwell'in Modelleri 12
  13.5 Maxwell'in Eteri Destekleyen Savları 18
  13.A Maxwell'in Eter ve Bir Uzaklıkta Etki Üzerine Düşünceleri Karşı Karşıya 19
Yararlı Kaynaklar 21
14. Maxwell Kuramı 23
  14.1 Maxwell Denklemleri 23
  14.2 Yer Değiştirme Akımı 26
  14.3 Son Klasik Kuram 27
  14.4 Michelson-Morley Deneyi 28
  14.5 Göreliliğin Öncüleri 32
  14.A Maxwell Denklemlerinin Matematiksel Biçimi 40
Yararlı Kaynaklar 43
15. Kaufmann Deneyleri 41
  15.1 Elektromanyetik kütleye İlişkin Birbirine Rakip Kurumlar 42
  15.2 Kaufmann'ın Deneyleri 45
  15.3 Planck'ın Kaufmann'ın Çalışmasını Çözümlemesi 51
  15.4 e/m?'ın Daha Sonra Yapılan Belirlemeleri 55
  15.5 Sonuçlar 58
  15.A Bazı Teknik Ayrıntılar 59
Yararlı Kaynaklar 61
Bölüm VI: Görelilik Kuramı 65
16. Özel Göreliligin Temelleri ve Zemini 65
  16.1 Albert Einstein 67
  16.2 Einstein'ın Klasik Fizikle İlgili Kuşkuculuğu 72
  16.3 Aksiyomlar 76
  16.4 Zamanın Genişlemesi ve Uzunluğun Kısalması 80
  16.5 Lorentz Dönüşümleri 84
Yararlı Kaynaklar 88
17. Einstein'ın Aksiyomlarının Oluşturduğu Başka Mantıksal Sonuçlar 89
  17.1 Göreli Dopler Etkisi 89
  17.2 Kütle-Enerji Özdeşliği 91
  17.3 Ikizler Paradoksu 96
  17.4 Eşzamnlılık ve Aynı Anda Var Olma 100
  17.A Bazı Matematiksel Hesap Ayrıntıları 103
Yararlı Kaynaklar 104
18. Genel Görelilik ve Genişleyen Evren 105
  18.1 Temel İlkeler 105
  18.2 Deneysel Testler 111
  18.3 Klasik Evrenin Kararlılığı 116
  18.4 Einstein ve Friedmann Evrenleri 119
  18.5 Hubble Yasası 123
  18.5 Evrenimizin Modern Bir Modeli 127
  18.A Hubble Yasasının Çıkarılması 130
Yararlı Kaynaklar 131
Bölüm VII: Kuantum Dünyası ve Kuantum Mekaniğinin Tamlığı 135
19. Kuantum Mekaniğine Giden Yol 137
  19.1 Tarihsel Arka Plan 137
  19.2 Planck Hipotezi 142
  19.3 Bohr'un Yarı Klasik Modeli 145
  19.4 Gerçek Buluşlarda Bulgulardan Akla Uygun Yapılar Kurma Karşı Karşıya 149
  19.5 Kuantum Mekaniğine Giden İki Yol 151
  19.6 Kopenhag Yorumunun Biçimlendirilmesi 156
Yararlı Kaynaklar 160
20. Kopenhag Kuantum Mekaniği 161
  20.1 Bazı Basit Kuantum Mekaniksel Sistemler 162
  20.2 Dalga Fonksiyonunun Yorumları 166
  20.3 Büyükle Küçük Arasındaki Temel Bir Fark 170
  20.4 Belirsizlik Bağıntısı 174
  20.5 Foton Girişimi - Çift Yarık 177
Yararlı Kaynaklar 182
21. Kuantum Mekaniği Tam mıdır? 183
  21.1 Kuantum Mekaniğinin Tamlığı 183
  21.2 Einstein ve Bohr Karşı Karşıya 186
  21.3 Ölçme Problemi 188
  21.4 Schrödinger'in Kedi Paradoksu 192
  21.5 Dirac'ın Ölçmenin Etkisi Üzerine Düşünceleri 195
Yararlı Kaynaklar 198
Bölüm VIII: Kuantum Mekaniğinden Alınan Bazı Düşünsel Dersler 201
22. EPR Makalesi ve Bell Teoremi 203
  22.1 EPR Paradoksu 203
  22.2 EPR Makalesinin Çözümlenmesi 207
  22.3 Bell Teoremi 210
  22.4 Bell Teoreminin Çıkarılışı 213
  22.A EPRB İlintilerinin Hesaplanışı 218
Yararlı Kaynaklar 219
23. Kuantum Mekaniğinin Başka Bir Yorumu 221
  23.1 Bir Özet 222
  23.2 Kopenhag Yorumu 224
  23.3 Mantıksal Olarak Olası, Deneysel Olarak Var Olabilir Seçenek 225
  23.4 Farklı Bir Yorumun Değeri 228
  23.5 Açıklamayla Anlayış Karşı Karşıya 231
  23.6 Kuantum Mekaniği Anlamak İçin Yapılan Denemeler 235
  23.A Bohm'un Kuramının Bazı Matematiksel Ayrıntıları 238
Yararlı Kaynaklar 240
24. Tarihsel Belirsizlikler İçin Temel Bir Rol 241
  24.1 Kesin Olarak Belirlenememe 241
  24.2 Gerçekçi İçin Bir İkilem 246
  24.3 Farklı Bir Tarihsel Senaryo 250
  24.4 Içten Gelen Açiklamalarla Distan Gelenler Karsi Karsiya 253
Yararlı Kaynaklar 256
Bölüm IX: Geriye Dönük Bir Bakış 259
25. Bilimin Hedefleri ve Bilgisinin Durumu 261
  25.1 Einstein'ın Bilim ve bilimin Hedefleri Üzerine Düşünceleri 262
  25.2 Indirgemeci Bir Çalisma Taslagi 265
  25.3 Bilimsel Sonuç ve Anlam Çıkarma Biçemleri 270
  25.4 Bir Doğrulama Paradoksu 275
  25.5 Bilimin Paradigma Modeli 278
  25.6 Bilimin Seçmeci Bir Tanımlaması 280
  25.7 Bilimi Temel Alan Modern Bir Dünya Görüşü 283
Yararlı Kaynaklar 287
  Notlar 290
  Genel Referanslar 306
  Bibliyografya 308
  Yazar Dizini 324
  Konu Dizini 327
  Düzeltme 336

Bu kitap, Notre Dame Üniversitesi'nde, güzel sanatlar, fen ve mühendislik öğrencilerine birkaç yıl verdiğim, üçüncü/dördücü sınıf düzeyinde, bir dönemlik disiplinlerarası, seçmeli bir dersin notlarından yola çıkılarak yazıldı. Düşünsel açıdan öne çıkan birtakım seçme noktanın, fiziksel yasaların ve kuramların gelişimindeki belirli olaylar bağlamında incelenmesini sağlıyor. Bu, bazıları için rahatsız edici ancakyine de doyum verici olsa da, fen ve mühendislik bilimleri altyapısına sahip çoğu öğrencinin, aydınlatıcı olarak nitelediği bir uygulamadır. Açıklamanın önemli bir amacı, düşünsel olarak gözönünde tutulanların bilimin asıl uygulamasında oynadıkları temel ve gözardı edilemez rolün okuyucunun zihnine kazınması olsa da, bilimin tarihine ve temel anlamına per se (ç.n.: kendi başına) felsefeden daha fazla yer ayrılmıştır. Bunun nedeni, anlamlı ve yararlı bilim felsefesinin yalnızca yeni anlayışlara giden, genellikle dolambaçlı tarihsel yol bağlamı içinde yapılabileceğine inanmamdır. Bunu başka bir şekilde belirtmenin yolu da, çok az bir bilim felsefesini sağlam bir zemine oturtmak için çok fazla bilim tarihinin gerektiğidir.

Önce, modern bilimin eski çaglardaki ve en baslardaki tarhinden gerekli zemin sunuluyor; ancak yirminci yüzyil fizigini önceki yüzyillardakinden ayiran olaylarin, göreliligin ve özellikle kuantum mekaniginin temel anlamina ve bunlarin onlardan hemen önce gelen öncülerine özel vurgu yapiliyor. Bu, bilimin, ne tarihinin ne de felsefesinin sistemli bir açiklamasi degil; fizigin tarihindeki ve felsefesindeki olaylarin ya da konularin bireysel, hatta belki de bazilarina göre fazasiyla kisiye özel bir seçmesidir. Bilimdeki gelismeler, olustuklari tarihi ve düsünsel zeminler göz önünde tutularak sunuluyor. Bazen 'yapi' terimi, kuramlarin gelistirildikleri yollari anlatmak için 'kesif'ten daha uygun düsermis gibi görünebilir; dolayisiyla, özellikle de sonlardaki konularda, tarihi, düsünsel ve hatta sosyal etmenlerin bilimsel kuramlarin temel anlamina ve tam olarak biçimlerine olan etkileri sorunu ele aliniyor. Kuantum mekaniği de, bu konu için özellikle zengin bir malzeme kaynağı olarak karşımıza çıkıyor.

Okurun, klasik fizik konusunda giriş dersi düzeyinde bir yıllık bir ders aldığı ve temel bilgilere sahip olduğu varsayılıyor. Görelilik ve kuantum fiziği böyle okurlar için hâlâ yeni olacağından, kitabı hedef aldığı kitleye ulaşılabilir kılmak için, bu konular için zemin oluşturacak yeterli bilgi gerektiğince sağlanıyor. Kitabın dokuz önemli kısmının (ya da bölümünün) her birinin başında yer alan alıntılar ve konuların sonlarına konulan ek materyaller, sunumun bütünlüğü için önemli parçalardır ve okunmaları gerekir. (Kitabın en son konusundan sonra yer alan Notlar kısmında bir araya getirilen) Dipnotlar, literatüre verilen atıfları ve bazen de ana metin üzerine, bazı durumlarda matematiksel ayrıntılar dahil olmak üzere açıklayıcı yorumlar içerir. Bu nedenlerden ötürü, dipnotlarda sağlanan bilgileri dikkate almak önemlidir. Bu notlar içinde BK, Batı Dünyasının Büyük Kitapları (Robert M. Hutchins, (editör)) için bir kısaltmadır. Birkaç konunun içerisinde, metnin ana kısmını daha geniş bir okur kitlesine uygun kılmak için matematiksel ayrıntıların ayrıldığı bir "ekler" bölümü yer alır. (Kitabın tamamında geçerli temel bir kural, metinde ileri matematiğin özellikle yer almamasıdır.) Okurlar için özel ilgi konusu olabilecek noktalar üzerinde daha fazla çalışılmak istenmesi durumunda, yardımcı olmak amacıyla, her konunun sonunda ek kaynaklar verilmiştir. Dahası, kitabın sonuna doğru yer alan Genel Referanslar kısmında, tüm arka planı tamamlayıcı bilgiler için birçok eser kaynak olarak gösterilmiştir. Bu kitapta atıfta bulunulan bütün kaynaklar Dizin'den önce yer alan Bibliyografya kısmında bir arada listelenmiştir.

Bu kitap, fiziğe, tarihe ve felsefeye disiplinlerarası bir yaklaşımın önemini vurgulasa ve metinde bazı birinci kaynaktan materyaller kullanılsa da, burada bir 'burada anlatılanlardan dolayı sorumlu tutulamayız' türünden (bu bir çeşit 'reklam yaparken gerçekleri söylemek' olarak düşünülmeli) bir açıklama yapmalıyız. Bilim tarihi ve felsefesi konusunda hiçbir şekilde bir uzman değilim ve ağırlıklı olarak ikincil kaynaklara dayandım. Bilim adamı olmak üzere eğitim görmüş biri olarak, fen bilimleri öğrencilerinin temel bilimle felsefe arasındaki bağlantılar üzerindeki görüşlerini genişletmekle ve bunu yaparken de tanıdıkları haliyle fizik bağlamında bu bağlantıları irdelemekle ilgileniyorum. Okurun, daha ciddi tarihsel ve felsefi incelemelerde, daha ayrıntılı çalışmayı sürdürecek kadar, bu soruya derinden ilgi duyacak hale gelmesini umuyorum. Metindeki malzeme, bir derslikte ders olarak işlenmesi durumunda, öğrenciler açısından tartışmalar ve sonrasında ek okunacaklar için temel olarak yararlı olur. Fizikçilerin folklor 'bilgisine' ve tarihe ve felsefeye olan çarpık bakış açısına esir düşmekten kaçınamadığım yerler mutlaka vardır. Yazı biçemi genellikle resmi olmaktan uzaktır., ayrıca gerekli olabilecek tüm nitelemelere ya da açıklamalara girmek metni okunamaz duruma getirirdi. Gerçek tarihçiler ve bilim felsefecileri, eminim söylediklerimden bazıları nedeniyle hoşnutsuz olacaklardır. Kaçınılmaz olarak gözlerine çarpacak olan uygunsuzluklar için, yalnızca bu sayfalarda, şimdiden özür dileyebilirim ve genel bir okurun her şeye karşın değerli ve ilginç birşeyler bulabileceğini umarım. Burada, Notre Dame'daki ve başka yerlerdeki, bu konulardaki cehaletimi geçen yıllar süresince oldukça azaltmama yardım eden meslektaşlarıma ve arkadaşlarıma teşekkür etmeliyim. Bilim felsefesine ve tarihe olan ilgimi, bundan yirmi yıl kadar önce, ilk kez Profesör Ernan McMullin kıvılcımladı ve bu nedenle ona teşekkür ederim - ancak 'öğrencisinin' yetersizlikleri nedeniyle herhangi bir şekilde sorumlu tutulamaz. Profesör Ernan McMullin ile birlikte, Profesör Samir K. Bose, Gerald L. Jones, William D. McGillin, Stephen M. Fallon ve Robert E. Kenndy, el yazısı notlarının bazı kısımlarını okuyacak kadar nazik davrandılar ve böylece beni bazı utanç verici durumdan kurtardılar. Geriye kalan kusurlar yalnızca bana aittir.

Metnin baskıya girmezden önceki halinin redaksiyonundaki yardımları için özellikle Bayan Alisa N. Ellingson ve Dr Yuri V. Balashov'a, her ikisinin de metnin başlangıçtaki taslak halini okurken gösterdikler olağanüstü özen için ve metin ile kaynakları azımsanamayacak kadar çok geliştiren son derece yararlı önerileri için gönülden teşekkür borçluyum. Çalışmaları, Notre Dame'daki Felsefe Bölümü ile Bilim Felsefe ve Tarihi Programı tarafından desteklendi. Metindeki tüm teknik çizimlerden Bay Neal Nash sorumludur. Notre Dame Üniversitesi'ndeki Fizik Bölümü'ne ve Fen Bilimleri Yüksekokulu'na da - ve özellikle de Bölüm Başkanı Gerald L. Jones'a ve Dekan Francis J. Castellino'ya - yıllar boyunca fizikte ve felsefede disiplinlerarası dersler verebilme ve genellikle birbirinden tamamen farklı akademik alanların üst üste bindiği bölgede araştırma yapabilme özgürlüğünü sağladıkları için teşekkür ederim. Son olarak, eşim Nimbilasha, uzun yıllar boyunca bana sabır gösterdi., destek oldu ve beni yüreklendirdi, ki bunlar olmadan başlangıcı neredeyse iki on yıl öncesine giden bir projeyi tamamlamak mümkün olmazdı.

James T. Cushing

Fizikte Felsefi Kavramlar, bilimdeki ilerlemeleri, oluştukları tarihsel ve düşünsel ortamları göz önünde tutarak ele alıyor. Bilimsel bilgi, zaman içinde kabul edilegelen kesinliği ve nesnel keşif yöntemi yüzünden, özünde diğer bilgi çeşitlerinden farklı olarak algılanır. Birçokları tarafından anlaşılan haliyle fizik ve felsefe, herhangi iki entelektüel disiplinin birbirlerinden uzak olabileceği kadar ayrı durdukarı izlenimini verir. bununla birlikte kitapta, fizik ve felsefenin bugüne dek gösterdikleri ve hâlâ da sürdürdükleri, gelişimleriyle ilgili karşılıklı etkiler örnekleriyle açıklanıyor. Temel düşünsel sorunlar, tarihsel bağlamda ve konuyla ilgili bilimsel etkinliğin asıl içeriğine sadık kalınarak ele alınıyor. Kitabın önemli amaçlarından biri de düşünsel olarak göz önünde tutulanların, bilimin asıl uygulamasında ve bilimsel kuramların yapımında oynadıkları esas rolün okuyucunun zihnine kazınması.