Beyninizdeki fiziksel laboratuvar
Sağlam bir deneysel temel her zaman fiziğin temelidir. Ancak araştırdığımız sorular genellikle deneyin uygulanabilir kapsamını aşıyor. Şu anda, yürütmek için beynimizde titiz bir mantıksal düşünme ile inşa edilmiş bir laboratuvara ihtiyacımız var " Düşünce deneyi ".
Bir tüy ve bir taş aynı anda düştüğünde, önce taş yere düşecektir. Artık herkes hava direncinden etkilendiğini biliyor. M.Ö.'deki antik Yunanistan'da Aristoteles, ağır nesnelerin daha hızlı düşmesinden kaynaklandığına inanıyordu.
Galileo'nun "İki Yeni Bilim" kitabı. (Resim kaynağı: Bodleian Kütüphanesi)
İki bin yıl sonra Galileo buna itiraz etti. Galileo'nun son kitabı olan "İki Yeni Bilim" de bir düşünce deneyi öngörülmüştü: Farklı ağırlıklarda iki taşı düşünün (eğer Aristoteles haklıysa) farklı hızlarda düşecekler. Şimdi iki taşı bir iple birleştirdiğinizi hayal edin.
İp, taşa göre çok hafiftir ve taşın hareketi üzerindeki etkisinin ihmal edilebilir olduğu varsayılmaktadır. Birbirine bağlı iki taş farklı hızlarda düştüğü için halat gerilecek ve daha hafif olan daha ağır olan taşın alçalma hızını yavaşlatacaktır. Ancak Aristoteles'in hesabına göre kütle artışından dolayı iki taş daha hızlı düşecek ve iki sonuç birbiriyle çelişiyor. Dolayısıyla Galileo, hava direncinin etkisi ihmal edilebilirse, nesnenin düştüğü hızın kütlesiyle hiçbir ilgisi olmadığını varsaydı. Bu aynı zamanda meşhur Eğik Pisa Kulesi'nde yapılan deneylerin de kanıtladığı manzaradır.
Einstein, hiçbir fiziksel ölçümün kırmızı topun hareketini soldaki (hızlanan roket) ve sağdaki (yeryüzündeki) resimden ayırt edemeyeceğini açıkladı. Başka bir deyişle, ivme sizi "kandırabilir" ve sizi bir yerçekimi alanında olduğunuzu hissettirebilir. (Resim kaynağı: Wikimedia Commons kullanıcısı Markus Poessel)
Bilimin gelişmesinde düşünce deneyleri önemli bir rol oynar. En önemli uygulayıcılardan biri Einstein'dır. Einstein yerçekimi problemini keşfederken şu fikri öne sürdü: Kapalı bir odada olduğunuzu ve içerideki yerçekimi alanını hesaplamanız gerektiğini hayal edin. Bazı nesneleri fırlatabilir ve ardından hızlarını ölçerek yerçekimini hesaplayabilirsiniz. Fakat eğer yüksek hızlı yükselen veya alçalan bir asansördeyseniz veya hızlı hareket eden bir roketteyseniz ve sonra bu hız ölçümlerini yaparsanız, yerçekimi ve ivmenin etkilerini nasıl ayırt edersiniz? Sonuç, çevrenizdeki farklılıkları ayırt etmenin bir yolu olmamasıdır. Bu nedenle Einstein, yerçekiminin bir doğa kuvveti değil, uzay-zamanın kendisinin (yani eğriliğinin) bir özelliği olduğu sonucuna vardı.
Aynı anda hem yaşam hem de ölümde Schrodinger kedisi.
Hayvan koruyucularını protesto edecek başka bir düşünce deneyinde Schrödinger, çürümüş kuantum parçacıklarının aynı anda yaşayıp ölebilen bir kedi üretebileceğine dikkat çekti. Kuantum mekaniğinin kurucularından biri olmasına rağmen Schrödinger, bu sonucun en şaşırtıcı anlamını kabul etmek istemiyor: kuantum teorisi eksik. Ancak o zamandan beri insanlar aynı anda hem ölen hem de yaşayan kedilerin olasılığının gerçekten kabul edilmesi gerekip gerekmediğini tartışmaya başladılar. Bu, kuantum fiziğinin güçlü bir şekilde gelişmesine yol açtı.
Kara deliğe düşen bilgi nereye gitti? (Resim kaynağı: E.Siegel)
Son yıllarda, fizikçiler kara deliklerden rahatsız oldular. Kara deliklerin varlığı kesindir (son zamanlarda LIGO gözlemevi aracılığıyla yerçekimi dalgalarının keşfi bunu doğrular), ancak bizim onun hakkındaki anlayışımız hala çok küçük. Stephen Hawking'e göre, bu kara delikler sonunda kuantum radyasyonu yayarak buharlaşacak. Peki ya bir kara deliğe bir kitap atıp kara deliğin tamamen buharlaşmasını beklersek? Bu kitaptaki bilgilere ne olacak? Hawking radyasyonuyla bir şekilde mi aktarılacak yoksa sonsuza dek yok olacak mı? Mantıksal düşünme ve matematiksel modellerin rehberliğinde yavaş yavaş ortaya çıkan bu soruların cevapları hala fizikçinin düşünce laboratuvarında gerçekleştiriliyor.
Nihayetinde, dünyayı kavrayışımız, koltuktan kalkmamızı gerektirmeyen düşünce deneylerinden değil, gerçek verileri toplayan gerçek deneylerden gelir. Bilim ve teknolojinin ilerlemesi şüphesiz fizik biliminin sürekli ilerlemesini yönlendiriyor ve deneylerin ve teorilerin tamamlayıcılığını keşfetmeye devam ediyoruz. Ancak mevcut teknolojik araçlar teorinin ihtiyaçlarını karşılayamadığında, lütfen düşünce deneylerinin önemini gözden kaçırmayın. Çünkü sadece soru sorarak cevap alırsınız.
