Fiziğin Metodolojisi Fizik Metodolojisi

Basit bir tanım olarak Fizik, objektif olayları inceleyen- bir bilim dalıdır denebilir. Bu itibarla da fiziksel incelemelerin her zaman objektif kavramlara dayandırılması zorunluluğu Vardır.

Yukarıda altını çizmiş olduğumuz tanım eksik bir tanımdır. Gerçekten de fiziğin daha bilimsel bir tanımı şu türlü yapılabilir:

Fizik, belirli bir uzay aralığında ve belirli bir zaman süresi içinde oluşan objektif olayları, bu olaylardan esinlenen şartların ve aklın kurallarının t§i<7t altında önce şematik bir model halinde ve sonra da bu modelden hareketle matematiksel bir teori şeklinde ifade ederek bu teorinin aracılığıyla, 1) bu olayların sözü geçen uzay ve zaman aralıklarındaki evrimlerini olduğu kadar bu aralıkların dışındaki uzanım ve evrimlerini de öngörmekle ve 2) bu teorik öngörünün eriştiği teorik sonuçları denel sonuçlarla karşılaştırıp her ikisinin de hata sınırlan içinde biribirlerine uygunluklarını tartışmakla görevli bir bilim dalıdır.

Alelade bir tanım olmaktan çok, aynı anda fiziğin 1) amacını,
2) programını ve 3) kendi öz evrim yolunu da kısaca kapsayan bu ayrıntılı tanımı biraz daha açıklamak yararlı olacaktır.

Belirli bir uzay parçası içinde (mesela bir laboratuvarm sınırları içinde) belirli bir zaman aralığında (mesela saat 9 dan 12 ye kadar) belirli bazı şartlar altında (mesela bir takım özgül aletler aracılığıyla) oluşan objektif (yani gözlemcinin kendi benliğinin dışında evrensel bir gerçekliği haiz ve genellikle ölçümlere tabi tutulabilen) bir takım olayları gözleyen bir gözlemci fizikçi tasarlayalım.

Eğer gözlenen bu olaylar daha önce bilinen bir takım genel ilkelerin, kanunların, teorilerin kapsamına girmiyorlarsa, başka bir deyimle bu olayları bilinmekte olan teorilerin tabii bir sonucu olarak açıklamak (izah etmek) mümkün görünmüyorsa fiiikçi bu olayların nedenlerini bilinmekte olan olaylara bağlıyabilmek yani gözlediği bu yeni olaylarla bilinen olaylar arasında objektif bir ilişki kurabilmek için önce bu olayların fiziksel içyüzü hakkında bazı varsayımlar yapacak; bilinen bilgilerin ve akıl kurallarının ışığı altında bunları derli toplu bir şekilde ifade edecektir. Tasarladığı bu 1) şartlar, 2) varsayımlar, 3) bunlar arasındaki ilişkilerin tümü, fizikçinin sözü geçen olayları izah etmek için kurmayı tasarladığı teorinin iskeleti demek olan fiziksel modeli teşkil ederler.

Fiziksel bir model sadece bir dizi gözlemin bir sentezinden ibaret olmayıp aynı zamanda başka bazı gözlemlerin sonuçlarını öngörebilen bir araçtır da. Bununla beraber bir modelin geçerli olduğu alan daima sınırlıdır. Zira bir model insanın Gerçek hakkındaki bilgisinin seviyesine bağlıdır. Halbuki bu da 1) bilinmekte olan tekniklerin ve kullanılmakta olan aletlerin hassasiyetlerinin sınırına, ve 2) o ana kadar insanlığın tabiat ve Gerçek yolunda kazanabildiği bilgilerin türfıüne bağlıdır.

Bu modeli oluşturan fiziksel şartlar ve varsayımlar yoluyla ortaya çıkan bağımsız fiziksel değişkenlerin ve bunların fiziksel anlamı haiz bir takım fonksiyonlarının uzay ve zaman içindeki değişim ve evrimlerinin matematik olarak bir takım denklemlerle belirlenmesi işlemi, bir bakıma, bu iskelete bir vücûd verme anlamındadır. Artık gözlenen olayların gözlendikleri uzay ve zaman aralıklarının dışındaki evrimlerini de öngörecek olan teori tamamlanmış olur.

Ancak bu safhada ortaya bir soru çıkar: «Acaba bu teori gerçekle ne dereceye kadar uyuşmaktadır ? Yani başka bir deyimle, teorinin öngördüğü kalitatif (niteliksel) ve kantitatif (niceliksel) sonuçlar, belirli lia-ta sınırları içinde kalmak şartıyla, acaba gözlem ve deneyin bize verdiği sonuçlarla uyuşmakta mıdırlar?»

Eğer deney, teorinin ne niteliksel ve ne de niceliksel sonuçlarını gerçekliyorsa bu takdirde teorinin kabul edilebilir (makbul) bir teori olmadığı söylenir. Bu takdirde bu teori terk edilerek başka varsayımlara dayanan ve gerçeği daha iyi yansıtabilecek olan başka bir teori kurmağa çalışılır.

Eşer deney teorinin yalnız niteliksel sonuçları ile uyuşabiliyor, fakat niceliksel sonuçlarını gerçeklemiyorsa teorinin eksik olduğu söylenir. Bu takdirde dahi bu türlü bir eksikliği haiz olmayan yeni bir teori kurmağa çalışmak gerekir.

Eğer deney ile teori gerek niteliksel ve gerekse niceliksel sonuçları bakımından biribirleriyle uyuşamaktaysalar, bu takdirde de teorinin gerçeği (şimdilik) iyi aksettiren geçerli ve başarılı bir teori olduğu söylenir.

Çağdaş Fizikte artık bilimsel bir teoriden, eskiden olduğu gibi illaki duygularımıza hitabetmesi ve muhayyelemizde belirli şekillerle canladı-rılabilmesi değil, fakat en az üç şartı haiz olması istenmektedir; bunlar:

1) tam bir mantıksal bütünlük, yani özünde hiç bir çelişiklik olmaması

2) gözlenebilen olaylara uygunluk ve bilinmiyen yeni olayların varlığını öngörebilmesi

3) senteze ve birliğe doğru bir aşamayı gerçekleştirmiş olmasıdır.

Çağdaş Fizikte bu sonuncu şart pek büyük bir önemi haiz olup gitgide daha belirli bir şekilde Bilimin tümüne kendisini kabul ettirmektedir. Bu şartırf.anlamı, teorinin temel varsayımlarının ve bunun sonucu olarak da pekçok olayın aynı bir teori çerçevesi içinde izah edilebilmesi demektir:

Fiziğin ideali pek az varsayımla, tek bir ilkeden tümdengelim yoluyla bütün fiziksel olayları izah edebilmektedir.

Bir teori kurulduğu zaman hem niteliksel ve hem de niceliksel sonuçları bakımından deneyle uyuşabilir ve hatta q ana kadar bilinmeyen bazı olayları ve bunların izahlarını da öngörebilir; fakat buna rağmen aradan bir müddet geçtikten sonra, ilk defa gözlenen bir olaya uygulandığında teorinin öngördüğü sonuçlarla bu olayın denel olarak elde edilmiş sonuçları pekala uyuşmayabilirler. Bu takdirde uzun süre geçerli kalmış olan bu teori tadil edilerek en son gözlenmiş olan yeni olayları da izah edebilen yeni bir sentez meydana getirecek şekilde genelleştirilebilir. Bunun usûlü de, genellikle, teorinin dayandığı modeli tadil etmektedir. Modeli meydana getiren varsayımlardan bir veya bir kaçı tadil edilerek, veya

tamamen çıkartılarak, veyahut da yeni varsayımlar eklenerek daha uygun görünen yeni bir model kurulur. Bu model üzerine formüle edilen teorinin bir önceki kademedeki teorinin öngörmediği olayı, deneyin verdiği sayısal sonuçlarla birlikte kapsayıp kapsamadığına bakılır; eğer kapsıyorsa bu teori, kendi kapsamına girmediği anlaşılacak olan yeni bir olayın ortaya çıkışına kadar, geçerli ve başarılı bir teori olarak kabul edilir; ve bu işlem, aynı minvalde, gitgide daha olgunlaşan peşpeşe bir yaklaşıklıklar zinciri halinde böylece devam edip gider.

Demek oluyor ki Çağdaş Fizikte hali hazırda geçerli olan teorilerin MUTLAK GERÇEK'i olduğu gibi aksettirdiklerinden, MUTLAK GERÇEK'e ulaşmış olduklarından söz etmek anlamsızdır. Bunlar ancak, üzerilerine inşa edilmiş oldukları modele göre izafi bir şekilde GERÇEĞİ aksettirmektedirler. Bir teorinin bir sürü olayı izah etmeğe güçlü olması, şüphesiz ki, onun aracılığıyla Tabiatın ötesinde bulunduğunu sezgimizle idrak ettiğimiz ve adına GERÇEK dediğimiz nesnenin içyüzünün nitelikleri hakkında bir bilgi sahibi olmamız demektir.

Ama bu bilginin ister istemez dolaylı bir bilgi olduğu da aşikardır. Bu bilginin üstelik tam ve mükemmel bir bilgi olmadığı da teorilerin öngörme ve izah güçlerinin daima sınırlı olmasından dolayı kolayca sezilmektedir. Yukarıda da açıkladığımız gibi bir teoriyi daha genel ve daha fazla olayı izaha güçlü kılabilmek için onun modelini tadil etmeye ve genellikle 'Sınırlayıcı varsayımlarını gevşetmeye, ya da sayılarını azaltmaya kısacası «idrak, olunan olayların mantık yönünden en uygun tarzda hakkını verebilmek amacıyla fiziğin aksiyomatik yapısını değiştirmeğe her an hazır olmalıyız

T Bu bir teorinin tabii evrimi olup GERÇEK'e yaklaşmamızın da teorinin evrim derecesinin fonksiyonu olacağı aşikardır. Teori aracılığıyla GERÇEK'e yaklaşma, teorinin evrimi boyunca peşpeşe yaklaşıklıklarla ve ancak asimtotik olarak mümkündür. Teorimizi ne kadar çok evrimleştirirsek evrimleştirelim gene de GERÇEK'in kendisi ile aramızda teorilerimizin modelinden oluşmuş bir perde kalacağı, yani bizim, GERÇEK'i ancak bu perdenin arkasından, ve şu halde, dolaylı bir şekilde idrak edebileceğimiz (algılayabileceğimiz) anlaşılmaktadır.

Yürürlükteki teoriler aracılığıyla ancak bir takım niteliklerini idrak edebildiğimiz ve fakat ÖZ'üne ulaşamadığımız GERÇEK'in ÖZ'ü, bu bakımdan, fiziğin doğrudan doğruya inceleme alanının tamamen dışında kalan (metafizik) bir kavram olmaktadır.

Kaba bir benzetme aracılığıyla burada Gerçeği bir balerinin vücûduna, teoriyi onun vücûdunu sımsıkı saran bale elbisesine ve teorik fizikçiyi de terziye benzetebiliriz. Terzi ne kadar usta olursa dikeceği elbise de o kadar potsuz bir şekilde balerinin vücûdunu sarar; vücûdunun güzelliğini o kadar iyi aksettirir. Acemi bir terzi elden çıkan bale elbisesi ise balerinin vücûdu üzerinden torba gibi sarkar ve vücûdunu daha ayrıntılı olarak göstermez. Bununla beraber her iki halde de elbisenin varlığı balerinin vücûdunun çıplak olarak görünmesine yegane maddi engeldir,

Bütün bunlardan da anlaşılması gerektiği gibi Çağdaş Fizik sonsuz izah gücüne malik olan bir bilim kolu değildir. Bir kere, sadece objektiflik niteliği - yani (dengeli) bütün insanlar için aynı kesin (ve dolayısıyla tek) anlamı - haiz olabilen kavramlara ve olaylara dayandığından ulaşımı da (menzili de) sonludur. Diğer taraftan da bu sınırlar içinde dahi Gerçeğin ÖZ'üne erişebilmekten acizdir.

Bu eksikliğine rağmen Çağdaş Fizik objektif olayları en iyi izah edebilme gücüne malik olan bir bilim dalı olarak karşımıza çıkmaktadır. Daha şimdiden bütün mühendislik kolları, astronomi, kimya, jeofizik, mineraloji, v.b.... Çağdaş Fiziğin birer özel hali olarak yorumlanabilmekte-dirler. Çağdaş Fiziğin uzandığı alanlar yalnız bunlardan ibaret olmayıp biyolojinin Önemli bir kısmı (biyofizik) ile tıbbın da önemli bir kısmı onun damgasını, hem de pek bariz bir surette taşımaktadırlar.

Fiziğin pekçok objektif olayı izah etmedeki gücü karşısında çok kimse, ye hatta bazan bazı fizikçiler dahi, evrende karşılaşılabilecek istisnasız bütün olayların kendi zamanlarındaki fiziğin çerçevesi içinde birer izahı bulunabileceği kanısına kapılmışlardır.

Yüzde yüz objektif bir beyan olmaktan ziyade mistik bir önyargı mahiyetinde olan bu inançsaL tutum insanlığın kültür tarihinin genellikle son üç yüzyılında geniş metafizik, ve dolayısıyla spekülatif, fikir sistemlerinin ortaya çıkmasına yol açmıştır.

Bu türlü bir tutuma en tanınmış bir örnek olarak, bütü» evrendeki olayların klasik mekanik ilkeleriyle ve bunlara has şemalarla açıklanabileceği inancını temsil eden «mekanikçi görüşü» gösterebiliriz. Ne garip tecellidir ki, bu bölümde anlatılmağa çalışılan fiziksellik kavramının ötesi için de geçerliliğine iman edilen bu dogma, bizzat fiziksel olaylarla çelişmesi dolayısıyla gözden düşmüş ve iki buçuk asır boyunca geliştirdiği spekülatif-dogmatik sistem de etkisini derhal yitirivermiştir.

Gerçekten de, gerek elektromagnetik dalgaların oluşma ve yayılmaları için maddesel bir ortamın gerekli olmadığının açıkça ortaya konması ve buna bağlı olarak ışığın yayılmasının kaynağa bağlı olmaaığınm anlaşılması, gerekse kuvanta teorisinin deneyle uyuşan ilke ve sonuçları (özellikle kuvantum sayılarının varlığı ve belirsizlik bağıntılarının fiziksel sonuçları) ve ilh... gibi olaylar kuru mekanikçi görüşün yıkılması için yeterli olmuşlardır. Şu halde, bu ve buna benzer mahiyetteki fizik - ötesi dogmaların etkileri ne kadar uzun süreli olursa olsun bunların gene de günün birinde geçici ve sübjektif oldukları kesinlikle ve açıklıkla idrak olunacaklardır.

Model kavramı Çağdaş Fizikte merkezi bir rol oynamaktadır. Bir modelin evrimine en öğretici misal olarak ilerideki bölümlerde çeşitli safhalarını inceleyeceğimiz «atom modeli» ni gösterebiliriz.