Yazar: Murat BIYIKLI
Yayın tarihi: 2026-08-07
Nasıl'dan Neden'e: Fiziğin Aksiyomları ve Ontolojik Açığı
Bölüm I: Aksiyomatik Temeller
Giriş: Başarının Altındaki Sessiz Varsayımlar
Modern fizik, insanlığın en başarılı bilgi sistemidir. Bir uydunun yörüngesini santimetre hassasiyetinde hesaplar, bir elektronun manyetik momentini ondan fazla anlamlı basamağa kadar doğru öngörür, evrenin on üç milyar yıl önceki halini bugünkü kozmik mikrodalga arka plan ışınımından yeniden kurar. Bu başarı o kadar sürekli tekrarlanmıştır ki, temelini sorgulamayı çoğu zaman unuturuz.
Bu başarı belirli bir ilkeler kümesine dayanır: nedensellik, yerellik, Lorentz değişmezliği, simetri ve korunum yasaları, eylem ilkesi, kuantum mekaniğinin postülaları, gözlemciden bağımsız gerçeklik ve ayrılabilirlik, uzay-zamanın geometrik yapısı ve ekvivalans ilkesi, uzay boyutluluğu, gauge simetrileri, değişimin varlığı. Bunlara zamanın yönü ile kozmolojik varsayımlar eşlik eder. Bu ilkeler deneylerde sınanır, hesaplamalarda kullanılır, kuramlarda varsayılır. Hiçbiri kendi kendini açıklamaz.
Aksiyom nedir?
Aksiyom, bir sistemin içinde ispatlanmayan ama sistemin işlemesi için kabul edilen önermedir. Matematikte bu rahatsız edici değildir. Matematik, kabul edilen aksiyomlardan nelerin türetilebileceğini sorar, aksiyomların "doğru" olup olmadığını sormaz.
Fizikte durum farklıdır. Fizik gerçek dünyayı tarif etme iddiasındadır. Bu yüzden fizikteki bir aksiyom, yalnızca kabul edilmiş bir başlangıç noktası değil, dünyanın bu biçimde olduğu yönünde bir iddiadır. Fiziksel aksiyomlar, matematiksel aksiyomlardan ontolojik olarak daha ağırdır.
Ölçüt: aksiyom ile fizik-dışı varsayım
Bu yazıda şu ayrım kullanılır. Bir ilke fizik yasalarının ya da yasaların formülasyonunun parçasıysa aksiyomdur. Bilimin yapılabilmesinin koşuluysa fizik-dışı varsayımdır. Fiziğin altında ikinci türden en az dört varsayım yatar: klasik mantığın (çelişmezlik, üçüncü halin imkânsızlığı) geçerliliği, tümevarım (gözlenen düzenliliklerin gözlenmeyen yer ve zamanlara taşınabilmesi, ki bunun kanıtı yoktur, bkz. Hume), doğanın akılla kavranabilir olduğu ve matematiksel yapıların fiziksel dünyayı tarif etmeye uygun olduğu. Bunlar fiziğin içinden sınanamaz ve burada ayrıca ele alınmaz. Aşağıdaki bölümler yalnızca birinci türden ilkeleri kapsar.
Aksiyomların deneysel kökeni
Fiziğin ilkeleri keyfi değildir. Her biri uzun bir gözlem ve deney birikiminden damıtılmıştır. Nedensellik, geleceğin geçmişe bağlı olduğu, tersinin hiç gözlenmediği için kabul edilir. Lorentz değişmezliği, ışık hızının eylemsiz çerçevelerde aynı ölçüldüğü bulgusuna (Michelson–Morley ve sonrası) dayanır. Deneysel doğrulama bir ilkeyi destekler, ama o ilkenin neden bu biçimde olduğunu ya da zorunlu olup olmadığını söylemez.
"Doğru" ile "açıklanmış" arasındaki fark
Bir önermenin deneysel olarak desteklenmesi ile açıklanmış olması aynı şey değildir. Enerjinin korunduğunu biliyoruz. Neden korunduğunu sorduğumuzda Noether teoremine varırız: eylemi zamanda öteleme altında değişmeyen sistemlerde enerji korunur. Fizik yasaları neden zamanın seçilmiş bir anına bağlı değildir? Bu soruda fizik, en iyi ihtimalle, simetriyi bir girdi olarak alır.
Bu yazının amacı modern fiziği eleştirmek değildir. Amaç, üzerinde durduğu zeminin nasıl bir zemin olduğunu göstermektir. Her ilke şu sırayla ele alınır: sezgisel giriş, teknik tanım, neyi çözdüğü, neyi açıklamadığı. Varılan sonuç şudur: modern fizik, kökeni açıklanmamış, birbirine sıkı örülmüş varsayımlar ağı üzerine kuruludur.
1. Nedensellik
Sezgisel giriş
Önce topa vurulur, sonra top hareket eder. Sabah saat çalar, biz uyanırız, tersi olmaz. Gündelik deneyim neden-sonuç ilişkileri üzerine kuruludur. Fizik bu sezgiyi matematiksel bir yapıya dönüştürür.
Teknik tanım
Fizikte nedensellik, bir olayın yalnızca kendi nedensel geçmişindeki olaylardan etkilenebileceği ve yalnızca nedensel geleceğindeki olayları etkileyebileceği ilkesidir. Görelilikte nedensel yapı ışık konisiyle belirlenir: hiçbir etki ışık hızından hızlı yayılamaz. Kuantum alan kuramında bu ilkenin karşılığı mikro-nedenselliktir: uzaysı ayrık noktalardaki gözlemlenebilirlerin komütatörü sıfırdır. Bu koşul, Lorentz-değişmez yerel kuramlarda tutarlılıkla yakından ilişkilidir. Aksiyomatik kuantum alan kuramı çerçevelerinde (örneğin Wightman) ise ilkel bir aksiyom olarak konur.
Neyi çözüyor?
Nedensellik başlangıç değer problemini iyi konmuş hale getirir: şimdiki durum ve dinamik yasa, bir sistemin evrimini belirler. Göreli kuramlarda neden-sonuç sırasını gözlemciden bağımsız kılar. Kuantum alan kuramında uzaysı ayrık ölçümlerin birbirini etkilememesini sağlar.
Nerelerde kullanılıyor?
Newton mekaniğinde kuvvet harekete önce gelir. Genel görelilikte nedensel yapı, uzay-zaman geometrisinin parçasıdır. Kuantum alan kuramında mikro-nedensellik kuramın temel koşullarından biridir. Maxwell denklemlerinde alanın kaynaklardan sonraki zamanlarda yayılması gecikmeli çözümle tanımlanır. Ancak denklemler zaman-simetriktir ve ileri (avans) çözümleri de vardır. Gecikmeli çözümü seçen şey dinamik yasa değil, sınır koşuludur. Schrödinger denklemi zamana göre birinci mertebedendir. Bir andaki durum hem geleceği hem geçmişi belirler. Evrimin "geçmişten geleceğe" okunması, koşulu hangi uçta verdiğimize ilişkin bir seçimdir.
Deneysel destek
Nedensellik ihlali bugüne kadar gözlenmemiştir. İlke, parçacık fiziğinden astrofiziğe kadar geniş bir alanda desteklenmiştir.
Açık soru
Neden evren nedenseldir? Fizik nedenselliği girdi olarak alır, çıktı olarak üretmez. Üstelik nedensel yönün dinamik yasalardan değil sınır koşullarından geldiği düşünülürse, nedensellik ile zamanın oku ayrı iki gizem olmayabilir (bkz. Zamanın Yönü). Bu, yazının ilerleyen kısımlarında tekrar karşılaşılacak bir örüntünün ilk örneğidir.
2. Yerellik
Sezgisel giriş
Odanızdaki lambaya bastığınızda Güneş'te bir şey değişmez. Suya atılan taşın dalgaları önce yakın, sonra uzak noktalara ulaşır. Etkiler uzayda yayılarak ilerler.
Teknik tanım
Yerellik, etkileşimlerin uzayda komşu noktalar arasında gerçekleştiği ilkesidir. Alan kavramı bunu matematikselleştirir: bir parçacık diğerine uzaktan değil, aradaki alan aracılığıyla etki eder. Işık konisi bu etkinin geometrik sınırını çizer.
Neyi çözüyor?
Yerellik, Newton kütleçekimindeki anlık uzaktan etki problemini ortadan kaldırır. Kuantum alan kuramının yapısını da belirler: Lagranjiyen yerel operatörlerden kurulur.
Bell teoremi
Kuantum mekaniği yerelliği karmaşıklaştırır. Bell teoremi, dolanık sistemlerin korelasyonlarının yerel gizli değişkenli kuramlarla açıklanamayacağını gösterir. Aspect'ten başlayıp boşluksuz (loophole-free) deneylere kadar Bell eşitsizliklerinin ihlali defalarca doğrulanmıştır. Bilgi hâlâ ışıktan hızlı taşınamaz (sinyal yerelliği korunur), ama korelasyonların klasik anlamda yerel bir mekanizmayla açıklanması mümkün değildir. Teoremin tam olarak hangi varsayımları dışladığı, Gözlemciden Bağımsız Gerçeklik ve Ayrılabilirlik başlığında ele alınır.
Açık soru
Yerellik neden vardır? Etkilerin yayılarak ilerlediği bir yapı neden tercih edilmiş, alan kavramı neden bu biçimde işlemektedir? Fizik bunu varsayar, türetmez.
3. Lorentz Değişmezliği ve Işık Hızının Sabitliği
Sezgisel giriş
Hareket eden bir trende ışık yaksanız, ışık her yöne aynı hızla yayılır. Dışarıdan bakan için de aynı hızla yayılır. Trende attığınız topun hızı ise dışarıdan bakan için trenin hızıyla toplanır. Işık için bu toplama işlemi çalışmaz.
Teknik tanım
Lorentz değişmezliği, fizik yasalarının bütün eylemsiz referans sistemlerinde aynı biçimde geçerli olduğu ilkesidir. Sistemler arası geçiş Lorentz dönüşümüyle tanımlanır. Bu dönüşüm ışık hızını bütün eylemsiz gözlemciler için sabit bırakır. Yerel kuramlarda bu simetri, öteleme ve dönmelerle birlikte Poincaré grubunu oluşturur.
Neyi çözüyor?
Maxwell denklemleri Galilei dönüşümü altında değil, Lorentz dönüşümü altında değişmezdir. Bu uyumsuzluk, özel göreliliğin tarihsel çıkış noktasıdır.
Lorentz değişmezliği nedensel sırayı da tutarlı kılar. Galilei fiziğinde olayların zaman sırası bütün gözlemciler için aynıdır. Özel görelilikte uzaysı ayrık iki olayın sırası gözlemciye göre değişebilir, zamansı ve ışıksı ayrık olayların sırası ise bütün eylemsiz gözlemciler için aynıdır. Neden-sonuç ilişkisi yalnızca zamansı ya da ışıksı ayrık olaylar arasında kurulabildiği için nedensel sıra korunur. Işıktan hızlı sinyal mümkün olsaydı, bazı gözlemciler için sonuç nedenden önce gelirdi.
Son olarak zaman genişlemesini ve GPS düzeltmelerini açıklar. GPS, özel ve genel görelilik düzeltmeleri olmadan günde kilometre mertebesinde konum hatası biriktirirdi.
Açık soru
Doğa neden Lorentz simetrisine sahiptir? Işık hızının sabitliği deneysel olarak çok sağlamdır, ama evrenin neden bu simetri grubunu sergilediği açıklanmamıştır.
4. Simetri
Sezgisel giriş
Bugün laboratuvarda geçerli olan yasa yarın da geçerlidir, Mars'ta da geçerlidir. Deneyi tekrarlayabilmemiz bu beklentiye dayanır.
Teknik tanım
Simetri, bir sistemin belirli bir dönüşüm altında değişmez kalmasıdır. Sürekli simetriler (öteleme, dönme) sürekli parametrelerle, ayrık simetriler (parite, zaman tersine çevirme) kesikli dönüşümlerle tanımlanır.
Noether teoremi
Emmy Noether'in 1918'de ispatladığı teorem şunu söyler: bir sistemin eyleminin her sürekli global simetrisine bir korunan nicelik karşılık gelir. Zamanda öteleme simetrisi enerjinin korunumuna, uzayda öteleme simetrisi momentumun korunumuna, dönme simetrisi açısal momentumun korunumuna karşılık gelir.
Neyi çözüyor?
Simetri, korunum yasalarını keyfi gözlemler olmaktan çıkarıp simetrilerin sonucu haline getirir. Kuramların biçimini kısıtlar: izin verilen etkileşimler simetrilerle sınırlanır. Parçacıkları grup temsilleriyle sınıflandırmayı mümkün kılar.
Açık soru
Neden doğa bu simetrilere sahiptir? Noether teoremi simetri ile korunum arasındaki bağı kurar, simetrinin kökenini vermez. Üstelik simetri her koşulda geçerli değildir. Genel görelilikte zamansı bir Killing vektör alanı yoksa (örneğin genişleyen bir FRW evreninde) enerjinin global bir korunumu tanımlanamaz. Enerji korunumu, uzay-zamanın bu simetriye sahip olduğu durumlarda geçerlidir. Bu yüzden asıl soru "neden zamanda öteleme simetrisi vardır" değil, "hangi koşullarda ve neden bu simetriler tam ya da yaklaşık olarak gerçekleşir" sorusudur.
5. Korunum Yasaları
Sezgisel giriş
Enerji yoktan var olmaz, yok olmaz, yalnızca biçim değiştirir. Bilardo toplarının çarpışmadan önceki ve sonraki toplam momentumu aynıdır.
Teknik tanım
Korunum yasaları, yalıtılmış bir sistemde enerji, momentum, açısal momentum ve elektrik yükü gibi niceliklerin zaman içinde sabit kaldığını söyler. Noether bağlantısı sayesinde bunlar simetrilerin sonucudur. Elektrik yükünün korunumu ise elektromanyetik alanın gauge simetrisine karşılık gelir.
Neyi çözüyor?
Korunum yasaları dinamiği sınırlar: sistemin hangi durumlara evrilebileceğini, çözümü bulmadan önce daraltır. Çarpışma ve bozunma süreçlerinin hesaplanmasını mümkün kılar. Yasak süreçleri, örneğin yükün yoktan var olmasını, dışarıda bırakır.
Açık soru
Korunan şey neden korunuyor? Soru, simetri sorusuna iner. Korunum yasaları zincirin son halkası değil, ortasındaki bir halkadır.
6. Eylem İlkesi
Sezgisel giriş
Bir topun yörüngesini, her anda ona etki eden kuvvetleri toplayarak da hesaplayabilirsiniz, bütün olası yörüngeler arasından belirli bir niceliği durağan kılanı seçerek de. İki tarif aynı sonucu verir. İkincisi, klasik mekanikten alan kuramlarına ve genel göreliliğe kadar bütün temel dinamiğin ortak biçimidir.
Teknik tanım
Bir sistemin dinamiği, eylem adı verilen bir fonksiyonelin durağan olması koşuluyla belirlenir. Bu koşuldan Euler–Lagrange hareket denklemleri çıkar. Kuantum kuramında karşılığı yol integralidir: her yol, eylemle orantılı bir faz taşıyan bir genlikle katkı verir ve klasik yörünge, durağan faz yaklaşımında öne çıkar. Standart Model ve genel görelilik, belirli bir eylemin belirtilmesiyle tanımlanır.
Neyi çözüyor?
Eylem ilkesi bütün dinamiği tek bir skaler fonksiyonelde toplar. Yasanın biçimi, eylemin biçimine indirgenir. Noether teoremini mümkün kılar: simetri ve korunum bağı eylem üzerinden kurulur. Eylemin seçimini simetrilerle (Lorentz, gauge, difeomorfizm) ve renormalize edilebilirlik gibi tutarlılık koşullarıyla kısıtlamaya izin verir.
Neyi açıklamıyor?
Dinamiğin neden bir ekstremum ilkesinden çıktığı açık değildir. Ayrıca kapsam sınırlıdır: yerel bir Lagranjiyeni olmayan ya da enerji yitiren sistemler (örneğin sürtünmeli sistemler) standart biçimde eylem ilkesine sığmaz, ancak ek yapılarla yeniden yazılabilir. Yol integrali sezgi verir ama kendisi bir postüladır.
Açık soru
Doğa neden bir eylemi durağan kılan yolu izler? Eylemin kendisi neden bu biçimdedir? Fizik bunu girdi olarak alır.
7. Kuantum Mekaniğinin Postülaları
Kuantum mekaniği deneysel doğrulukta rakipsizdir, ama postülalarının neden bu biçimde olduğu konusunda sessizdir. Her postüla aynı kalıpta ele alınır.
Hilbert uzayı ve doğrusallık
Sezgisel: Olası durumlar toplanabilir ve ölçeklenebilir bir uzayda yaşar.
Teknik: Her kuantum sistemi karmaşık bir Hilbert uzayıyla ilişkilendirilir. Durumların doğrusal kombinasyonları da geçerli durumdur.
Neyi çözüyor: Süperpozisyon ilkesini mümkün kılar, girişim olgularını açıklar.
Neyi açıklamıyor: Doğanın neden karmaşık, doğrusal bir vektör uzayı kullandığını. Gerçel ya da kuaterniyonik biçimler de matematiksel olarak tanımlanabilir. Doğrusallık deneysel olarak çok hassas sınanmıştır, doğrusal olmayan düzeltmelere çok sıkı üst sınırlar vardır, ama doğrusallığın neden tam olduğu bilinmemektedir. Yeniden inşa çalışmaları (Hardy, Masanes–Müller ve diğerleri) kuantum formalizmini bilgi-kuramsal aksiyomlardan çıkarır, ama bu aksiyomların kendisi de kabul edilmiş varsayımlardır.
Durum vektörü
Sezgisel: Sistemin ölçülebilir niceliklerine dair bilgiyi taşıyan tek nesne.
Teknik: Saf durum, Hilbert uzayında bir ışınla (fazı ve normu önemsiz vektör sınıfıyla) temsil edilir. Karışık durumlar için yoğunluk matrisi gerekir.
Neyi çözüyor: Konum ve hız gibi ayrı klasik değişkenlerin yerine tek bir kapsayıcı tanım sunar.
Neyi açıklamıyor: Durum vektörünün gerçek bir şeyi mi yoksa bilgimizi mi temsil ettiği (ontolojik statüsü) tartışmalıdır.
Operatörler
Sezgisel: Her ölçülebilir nicelik bir matematiksel nesneye karşılık gelir.
Teknik: Gözlemlenebilir niceliklerle hermisyen operatörler ilişkilendirilir. Operatörün özdeğerleri olası ölçüm sonuçlarıdır. Ölçüm, özuzaylar üzerine izdüşüm içerir.
Neyi çözüyor: Ölçüm sonuçlarının neden kesikli olabileceğini gösterir.
Neyi açıklamıyor: Sonuçların gerçel olması hermisyenliği gerektirir, ama gözlemlenebilirlerin neden operatörlerle temsil edildiği ve hangi operatörlerin fiziksel olduğu kabul edilmiş bir yapıdır.
Born kuralı
Sezgisel: Bir sonucun olasılığı genliğin karesiyle belirlenir.
Teknik: Bir sonucun olasılığı, ilgili durumlar arasındaki genliğin mutlak değerinin karesine eşittir.
Neyi çözüyor: Kuantum formalizmini deneysel istatistiklerle bağlar.
Neyi açıklamıyor: Olasılığın neden genliğin karesiyle verildiği konusunda genel kabul gören bir türetme yoktur. Kısmi sonuçlar vardır. Gleason teoremi, boyutu en az üç olan Hilbert uzaylarında, ortogonal izdüşümler üzerindeki olasılık atamasının toplanabilirlik koşuluyla Born biçimini zorunlu kıldığını gösterir. Deutsch–Wallace ve Zurek'in türetmeleri ise karar-kuramsal ve simetri varsayımlarına dayanır ve bu varsayımlar tartışmalıdır.
Üniter evrim
Sezgisel: Ölçülmeyen sistem belirlenimci ve tersinir biçimde değişir.
Teknik: Durum, Schrödinger denklemi ve üniter operatörlerle evrilir. Bu, toplam olasılığın korunmasını garanti eder.
Neyi çözüyor: Tutarlı, öngörülebilir bir zaman evrimi sağlar.
Neyi açıklamıyor: Evrimin neden üniter olduğu (Wigner teoremi simetrilerin üniter ya da anti-üniter temsil edildiğini söyler, ama bu temsil yapısı kabul edilmiştir) ve üniter evrim ile ölçüm arasındaki ilişki.
Ölçüm
Sezgisel: Bakmadığınızda belirsiz olan bir şey, ölçüldüğünde belirli bir değer alır.
Teknik: Standart formülasyonda ölçüm, durumun ölçülen operatörün bir özdurumuna indirgenmesi olarak postüle edilir.
Neyi çözüyor: Formalizmi deneysel gözlemlerle bağlar.
Neyi açıklamıyor: Ölçüm problemi çözülmemiştir. Yorumlar bu noktada ayrılır. Everett yorumunda çöküş yoktur, Bohm mekaniğinde ek değişkenler vardır, GRW tipi kuramlarda çöküş dinamik bir süreçtir. Hangisinin doğru olduğunu belirleyen bir deney henüz yoktur.
Spin
Sezgisel: Parçacıkların, klasik dönmeye benzemeyen içsel bir açısal momentumu vardır.
Teknik: Spin, uzaysal hareketten bağımsız içsel açısal momentumdur. Göreli olmayan kuantum mekaniğinde dönme grubunun örtü grubunun indirgenemez temsilleriyle sınıflandırılır. Göreli kuramda Poincaré grubunun kütleli parçacıklar için aynı dönme temsillerine, kütlesiz parçacıklar için helisite ile etiketlenen temsillerine karşılık gelir.
Neyi çözüyor: Pauli dışlama ilkesiyle birlikte atomların kabuk yapısını, periyodik tabloyu, manyetik momentleri ve ince yapıyı açıklar. Spin-istatistik teoremi, göreli kuantum alan kuramında tam sayı spinin bozon, yarım tam sayı spinin fermiyon istatistiğine karşılık geldiğini türetir.
Neyi açıklamıyor: Spin görelilikten türemez. Pauli onu göreli olmayan çerçevede tanımlamıştır. Dirac denklemi yarım spini doğal biçimde içerir ve elektronun manyetik momentinin spine oranını yaklaşık iki olarak verir, ama spinin varlığını gerektiren bağımsız bir argüman değildir. Açık olan, hangi spin değerlerinin (sıfır, yarım, bir vb.) gerçekleştiği ve parçacık içeriğinin neden bu olduğudur.
Ayırt edilemezlik
Sezgisel: İki elektron birbirinden ayırt edilemez. Yer değiştirmeleri hiçbir ölçümle saptanamaz.
Teknik: Özdeş parçacıkların gözlemlenebilir nicelikleri değişim altında aynı kalmalıdır.
Neyi çözüyor: Pauli dışlama ilkesi, atomların kararlılığını, kimyasal bağların yapısını ve maddenin sertliğini açıklar.
Neyi açıklamıyor: Üç ve daha fazla uzay boyutunda bu koşul, konfigürasyon uzayının topolojisi nedeniyle yalnızca simetrik (bozon) ve antisimetrik (fermiyon) dalga fonksiyonlarına izin verir (Leinaas–Myrheim). Spin ile istatistik arasındaki bağ göreli kuantum alan kuramında spin-istatistik teoremiyle türetilir. İki uzay boyutunda anyonlar da mümkündür. Dolayısıyla açık soru "neden yalnızca iki sınıf var" değil, ayırt edilemezliğin kendisinin neden temel bir doğa özelliği olduğu ve uzayın neden üç boyutlu olduğudur (bkz. Uzay Boyutluluğu).
8. Gözlemciden Bağımsız Gerçeklik ve Ayrılabilirlik
Sezgisel giriş
Ay'a bakmadığınızda da yerindedir. Bir sistemin özelliklerinin bir ölçümle ortaya çıkarılmadan önce de belirli olduğu ve iki ayrı yerdeki iki nesnenin birbirinden bağımsız olarak tanımlanabileceği düşüncesi, gündelik fiziğin sessiz zeminidir.
Teknik tanım
İki ayrı varsayım vardır. Birincisi gerçekçiliktir (karşı-olgusal kesinlik): ölçülebilir niceliklerin, ölçülmese bile belirli değerleri vardır. İkincisi ayrılabilirliktir: uzaysal olarak ayrık sistemlerden oluşan bileşik bir sistemin durumu, parçaların durumları ve aralarındaki etkileşimle belirlenir. Bütünün özellikleri parçalardan ayrı, ek bir bilgi taşımaz.
Bell teoremi, yerellik, gerçekçilik ve ölçüm bağımsızlığı (ölçüm ayarlarının gizli değişkenlerden bağımsız seçilebilmesi) varsayımlarının birlikte kuantum öngörüleriyle uyuşmadığını gösterir. Deneyler öngörüleri doğrulamıştır. Dolayısıyla bu üç varsayımdan en az biri bırakılmalıdır. Hangisinin bırakılacağı yoruma bağlıdır: Bohm mekaniği yerelliği, Everett yorumu ölçümde tek bir sonuç varsayımını, süperdeterministik öneriler ölçüm bağımsızlığını bırakır. Dolanık durumlarda ise bileşik sistemin durumu parçaların durumlarından belirlenemez, yani ayrılabilirlik kuantum kuramında genel olarak geçerli değildir.
Neyi çözüyor?
Bu varsayımlar fiziksel durum kavramını ve deneyin kuramla karşılaştırılabilirliğini mümkün kılar. Bileşik sistemleri parçalarına ayırarak analiz etmeyi sağlar. Pratikte fiziğin büyük kısmı bu yolla yapılır.
Neyi açıklamıyor?
Kuantum kuramı bu varsayımların hangisinin hangi koşulda ihlal edildiğini ayrı ayrı belirtmez. Üstelik sınırı da çizmez: makroskobik cisimlerin neden (yaklaşık olarak) ayrılabilir ve gerçekçi davrandığı, ölçüm probleminin ve dekoherensin alanına girer, tam çözülmüş değildir.
Açık soru
Fiziksel gerçeklik gözlemciden bağımsız mı, yoksa durumlar yalnızca ilişkisel ya da bilgi-kuramsal bir anlam mı taşır? Evren parçalarından mı kurulur, yoksa bütün önce mi gelir? Bu soruların cevabı, ontolojinin nasıl kurulacağını doğrudan belirler.
9. Uzay-Zaman
Sezgisel giriş
Uzay, nesnelerin içinde durduğu edilgen bir sahne değildir. Einstein'dan bu yana uzay-zamanın kütle ve enerjiyle etkileşen, eğrilebilen dinamik bir varlık olduğunu biliyoruz.
Teknik tanım
Genel görelilikte uzay-zaman dört boyutlu pürüzsüz bir manifolddur. Metrik tensör mesafeleri ve zaman aralıklarını belirler. Einstein alan denklemleri geometriyi kütle-enerji dağılımına bağlar. Burada iki yapısal varsayım örtük olarak vardır: uzay-zaman sürekli bir manifolddur ve metrik yeterince düzgündür (türevlenebilir).
Neyi çözüyor?
Genel görelilik kütleçekimini geometrik bir olgu olarak tanımlar. Newton yasası zayıf alan ve düşük hız limitinde geri elde edilir. Merkür'ün günberi kayması, ışığın sapması, kütleçekimsel dalgalar ve kara delikler gibi olguları açıklar. Kozmolojik modellerin (genişleyen evren) zeminini sağlar.
Neyi açıklamıyor?
Süreklilik ve düzgünlük varsayımı Planck ölçeğine kadar deneysel olarak sınanmış değildir. Tekillik teoremleri, genel göreliliğin kendi içinde bu varsayımın sınırına geldiğini gösterir. Ayrık ya da bulanık uzay-zaman yapıları öneren yaklaşımlar vardır, ama hiçbiri sınanmış değildir.
Açık soru
Uzay-zaman neden vardır ve neden sürekli bir manifolddur? Daha keskin biçimde, temel bir varlık mıdır, yoksa daha temel bir yapıdan beliren bir düzenleme midir? Kuantum kütleçekimi yaklaşımlarının (halka kuantum kütleçekimi, nedensel küme kuramı, holografik ilke) önemli bir kısmı bu soruya cevap arar, ama deneysel olarak sınanabilir kesin bir cevap yoktur.
10. Ekvivalans İlkesi
Sezgisel giriş
Bir asansör serbest düşerken içindeki cisimler ağırlıksız kalır ve hepsi aynı biçimde davranır. Kütle ne olursa, madde ne olursa olsun, boşlukta bütün cisimler aynı ivmeyle düşer.
Teknik tanım
İlkenin birkaç düzeyi vardır. Zayıf ekvivalans ilkesine göre eylemsizlik kütlesi ile kütleçekimsel kütle özdeştir. Bu, serbest düşmenin cismin bileşiminden bağımsız olmasını gerektirir (Galileo). Einstein ekvivalans ilkesine göre yeterince küçük bir bölgede, serbest düşen bir çerçevede bütün fizik özel görelilikteki gibidir. Güçlü ekvivalans ilkesi aynı şeyi kütleçekimsel enerjiyi de kapsayacak biçimde söyler.
Eötvös'ten bugüne torsiyon terazileri ve MICROSCOPE uydusu zayıf ilkeyi on beşinci ondalık basamak mertebesindeki göreli duyarlılığa kadar doğrulamıştır.
Neyi çözüyor?
İlke, kütleçekimin geometrik tarifinin deneysel temelidir: bütün cisimler aynı yolu izlediği için bu yol cismin değil, uzay-zamanın özelliği sayılabilir. Genel göreliliğin kuruluşunu mümkün kılar. Kütleçekimin diğer kuvvetlerden ayrılan evrenselliğini açıklar.
Neyi açıklamıyor?
İki kütlenin neden özdeş olduğunu. Newton fiziğinde bu bir rastlantıdır, çünkü iki kavram bağımsız tanımlanmıştır. Genel görelilik özdeşliği kuramın girdisine dönüştürür, ama nedenini vermez. Diğer kuvvetlerde karşılığı olan bir evrensellik yoktur: yüklü cisimler aynı elektrik alanında farklı ivmeyle hareket eder. Kuantum düzeyde ilkenin nasıl ifade edileceği de açık kalır.
Açık soru
Kütleçekim neden evrenseldir? Ekvivalans ilkesi, uzay-zamanın dinamik bir geometri olduğu iddiasından mı çıkar, yoksa o iddiayı mı gerektirir? Kuantum kütleçekimi kuramının bu ilkeyi türetip türetemeyeceği bilinmemektedir.
11. Uzay Boyutluluğu
Sezgisel giriş
Dünya üç uzay yönü ve bir zaman yönüyle tarif edilir. Bu sayının neden böyle olduğu, kuramların çoğunda girdi olarak verilir.
Teknik tanım
Gözlenen evren, bir zaman ve üç uzay boyutundan oluşan bir manifold olarak modellenir. Boyut sayısı birçok sonucu belirler: Gauss yasası ve ters-kare kuvvet yasaları, dalga denklemlerinin davranışı, bağlı durumların kararlılığı.
Neyi çözüyor?
Ehrenfest'in argümanı, üçten fazla uzay boyutunda ters-kare benzeri kuvvetler altında kararlı yörüngelerin ve kuantum düzeyde kararlı atomların mümkün olmadığını gösterir. Tek zaman boyutu da, hiperbolik denklemlerin iyi konmuşluğu için gereklidir: birden fazla zaman boyutu başlangıç değer problemini bozar. Dolayısıyla üç uzay ve bir zaman boyutu, karmaşık ve kararlı yapıların varlığıyla bağlantılıdır, ama bu bağlantı bir türetme değil, bir uygunluk argümanıdır.
Neyi açıklamıyor?
Boyut sayısının neden bu olduğunu. Bazı kuramlar (sicim kuramı, Kaluza–Klein yaklaşımları) ek boyutlar öngörür ve gözlenmemelerini sıkıştırma ile açıklar. Bu yaklaşımların hiçbiri sınanabilir bir kesinlikte sayı belirlememiştir.
Açık soru
Boyut sayısı bir doğa yasası mı, bir başlangıç koşulu mu, yoksa daha temel bir yapıdan beliren bir sonuç mu?
12. Gauge Simetrileri
Sezgisel giriş
Standart Model'in üç kuvveti (elektromanyetik, zayıf, güçlü), şaşırtıcı biçimde benzer bir matematiksel şablonu paylaşır.
Teknik tanım
Gauge simetrisi, bir alan kuramının uzayın her noktasında bağımsız uygulanan yerel bir dönüşüm altında değişmez kalması ilkesidir. Yerel simetriyi korumak için kuramda bir gauge alanı (foton, W ve Z bozonları, gluonlar) bulunmak zorundadır. Standart Model, üç kuvvete karşılık gelen üç simetri grubunun çarpımı üzerine kuruludur: güçlü etkileşim için üç boyutlu, zayıf etkileşim için iki boyutlu özel üniter grup ve elektromanyetizma için bir boyutlu üniter grup.
Neyi çözüyor?
Gauge ilkesi etkileşimlerin biçimini simetri gereği belirler: gauge alanları ve kuplajlar bu ilkeden çıkar. Elektrozayıf birleşmeyi ve Higgs mekanizmasıyla kütle kazanımını tutarlı bir çerçevede tarif eder. Renormalize edilebilir, deneyle yüksek hassasiyette uyuşan öngörüler üretir.
Açık soru
Neden tam bu gruplar? Doğanın neden bu yapıyı gerçekleştirdiği, başka bir kombinasyonu değil, açıklanmamıştır. Büyük birleşik kuramlar (GUT) bu grupları daha büyük bir grubun kırılmasıyla açıklamaya çalışır, ama bu kez o büyük grubun kökeni sorusu doğar.
13. Değişimin Varlığı (Dinamizm)
Sezgisel giriş
Evren durağan değildir: cisimler hareket eder, sistemler evrilir, durumlar birbirini izler. Fizik, değişimin var olduğunu ve yasalarla yönetildiğini baştan kabul eder. Hiçbir şeyin değişmediği bir evren de mantıksal olarak tutarlı olurdu.
Teknik tanım
Fiziksel kuramların büyük çoğunluğu, bir sistemin durumunun bir evrim parametresine (zaman) göre değiştiğini ve bu değişimin bir yasayla (hareket denklemi) belirlendiğini varsayar. Hareket, bu çerçevede ayrı bir ilke değil, uzay ve zaman varsayıldığında dinamiğin bir sonucudur. Dinamizm iki öğe içerir: değişim denen bir şeyin var olması ve bu değişimin düzenli olması.
Neyi çözüyor?
Dinamizm öngörüyü mümkün kılar: bir andaki durumdan başka bir andaki durum hesaplanır. Hareket, enerji, ivme gibi bütün kinematik ve dinamik kavramların tanımlanabilmesini sağlar.
Neyi açıklamıyor?
Değişimin temel mi, yoksa türemiş mi olduğunu. Bu soru boş felsefe değildir, kuantum kozmolojide somut bir biçim alır. Wheeler–DeWitt denklemi, kapalı bir evren için Hamiltonyen kısıtının uygulanmasıyla zaman parametresi içermeyen bir denklem verir: evrenin toplam Hamiltonyeni, evrenin durumunu sıfıra götürür. Buna "zaman problemi" denir. Yaklaşımlardan biri (Page–Wootters tipi ilişkisel zaman) değişimi, evrenin iki alt sistemi arasındaki korelasyon olarak tanımlar: evrensel bir zaman olmasa da bir parçaya göre diğerinde "evrim" görünür. Diğer yaklaşımlar zamanı hiç türetmez ya da bir iç değişken seçer. Bunlar henüz tam bir çözüm sunmaz ve zamanın nasıl tanımlanacağı hâlâ tartışmalıdır.
Açık soru
Neden hiçbir şeyin değişmediği bir evren yerine, değişimin düzenli olduğu bir evren vardır? Değişim temel bir özellik mi, yoksa ilişkisel ve türemiş bir kavram mı? Bu soru, aşağıda Bölüm II'de ele alınan kalıcılık sorusunun karşıtı gibi okunabilir: kalıcılık, değişimin içinde sorulabilen bir sorudur.
14. Zamanın Yönü
Sezgisel giriş
Düşen yumurta kırılır, kırık yumurta kendiliğinden bütünleşmez. Zaman düzenden düzensizliğe doğru tek yönde akıyor gibi görünür.
Teknik tanım ve ikinci yasa
İkinci yasa, yalıtılmış bir sistemin entropisinin zamanla azalmayacağını, istatistiksel anlamda ise azalma olasılığının ihmal edilebilir derecede küçük olduğunu söyler. İstatistiksel mekanikte bu, makroskobik olarak "düzensiz" durumlara karşılık gelen mikro-durumların sayıca ezici çoğunlukta olmasından çıkar. İkinci yasa bu nedenle bağımsız bir aksiyom değil, mikroskobik dinamikten ve başlangıç koşulundan türetilen istatistiksel bir sonuçtur. Isı makinelerinin verim sınırları ve süreçlerin yönü bu sonuçtan çıkar.
Aksiyom olan: yön
Mikroskobik yasaların neredeyse tamamı zaman-simetriktir. Bu yüzden bir makro-durum verildiğinde entropinin yalnızca geleceğe değil, geçmişe doğru da artması istatistiksel olarak beklenir. Geçmişe doğru artışı dışlayan, evrenin başlangıçta çok düşük entropili olduğu ek varsayımıdır (Geçmiş Hipotezi, Albert; Penrose'un Weyl eğriliği hipotezi bunun kozmolojik bir biçimidir). Bu hipotez dinamik yasalardan çıkmaz, ayrıca konur. Hipotez olmazsa tutarsızlık doğar: yalnızca "tipik" durumlardan akıl yürütürsek geçmişe dair belleğimiz ve kayıtlarımız da güvenilmez olur (Boltzmann beyni problemi). Yön, bilimsel çıkarımın kendisi için de gerekli bir girdidir.
Yasa ile başlangıç koşulu ayrımı
Bu başlık, fiziğin başka bir örtük varsayımını da görünür kılar: dünya, zaman-simetrik yasalar ve ayrı bir başlangıç koşulu olarak tarif edilir. Hangi bilginin "yasa", hangisinin "koşul" sayılacağı, kuramın biçimine bağlı bir tercihtir. Başlangıç koşulunun yasanın parçası olduğu bir kuram, zamanın yönünü yasanın kendisine yerleştirebilirdi.
Zamanın okunun biçimleri
Zamanın oku birden fazla biçimde karşımıza çıkar: termodinamik ok (entropi artışı), nedensel ok (gecikmeli çözümlerin seçilmesi), kozmolojik ok (evrenin genişlemesi), kuantum ok (ölçümde indirgenme) ve psikolojik ok (bellek ve kayıt). Bunların aynı kökten gelip gelmediği açık değildir. Termodinamik ok ile nedensel okun, ikisinin de düşük entropili bir başlangıca dayanması bakımından bağlı olabileceği öne sürülmüştür. Kozmolojik okun termodinamik okla ilişkisi açık değildir: genişleme tek başına entropi artışını açıklamaz, düşük entropili başlangıç ayrıca gerekir. Kuantum ok yoruma bağlıdır ve tartışmalıdır. Psikolojik ok ise büyük olasılıkla termodinamik okun sonucudur.
Açık soru
Zamanın oku neden var? Aksiyomatik düzeyde açıklanmamış olan ikinci yasa değil, düşük entropili başlangıç koşuludur. Evrenin neden böyle bir durumdan başladığı bilinmemektedir. Zamanın farklı yönlerinin tek bir kaynağı olup olmadığı da açıktır.
15. Kozmolojik Varsayımlar ve Açık Gözlemsel Bileşenler
Bu başlıktaki maddeler aynı türden değildir. Kozmolojik ilke ve sabitlerin kararlılığı varsayımdır. Karanlık madde ve karanlık enerji, mevcut kuramlarla yorumlanan gözlemsel bileşenlerdir. İnce ayar ise bir aksiyom değil, bir açıklama talebidir. Bu ayrım korunarak ele alınırlar.
Kozmolojik ilke
Evrenin büyük ölçekte homojen ve izotropik olduğu varsayımıdır. Neyi çözüyor: FRW modellerinin ve Einstein denklemlerinin kozmolojiye uygulanabilir biçimini mümkün kılar. Açık soru: Gözlemler bunu büyük ölçeklerde destekler, ama evrenin neden böyle olduğu açıklanmamıştır.
Sabitlerin kararlılığı
Temel sabitlerin (örneğin ince yapı sabitinin) zamanla ve konumla değişmediği varsayılır. Bu, deneysel olarak sınanır: atom saatleri, doğal Oklo reaktörü ve kuasar spektrumları üst sınırlar verir ve tutarlı biçimde doğrulanmış bir değişim yoktur. Ama sabitlerin neden bu değerlerde olduğu ve neden değişmediği bilinmemektedir.
Karanlık madde
Galaksi dönme eğrileri, kütleçekimsel mercekleme ve kozmik mikrodalga arka plan verileri, görünür maddenin sağlayabileceğinden çok daha fazla kütleçekimsel etkiye işaret eder. Bu etki, henüz doğrudan tespit edilmemiş bir bileşene (karanlık madde) atfedilir. Alternatif olarak kütleçekim yasasının değiştirilmesi önerilmiştir, ama bu yaklaşımlar gözlemlerin tamamını açıklamakta zorlanır.
Karanlık enerji
Evrenin genişlemesinin hızlanması, genel görelilik ve homojen-izotropik (FRW) model çerçevesinde, negatif basınçlı bir bileşenin (en basit hâliyle kozmolojik sabitin) varlığına işaret eder. Alternatifler (değiştirilmiş kütleçekimi, homojensizliklerin geri tepkisi) sınanmaktadır. Bu bileşenin fiziksel kökeni bilinmemektedir.
İnce ayar
Temel sabitlerin, yıldızların, atomların ve yaşamın oluşmasına izin veren dar aralıklarda olduğu iddiası tartışmalıdır. Aralığın ne kadar dar olduğu, hangi parametrelerin bağımsız değiştirilebileceği ve olasılık ölçüsünün ne olması gerektiği tartışma konusudur.
16. Fiziğin Açık Problemleri
Önceki başlıklarda ilkeler tek tek ele alındı. Bu başlık, bu ilkelerin birlikte uygulandığı yerlerde ortaya çıkan problemleri sıralar.
Ölçüm problemi. Üniter evrim ile ölçümdeki indirgenme arasındaki ilişki, yorumlara göre farklı cevaplanır ve bir deneyle ayırt edilmemiştir.
Kara delik bilgi paradoksu. Kuantum mekaniğinin üniterliği ile Hawking ışımasının hesabı arasındaki gerilim sürmektedir. Kısmi öneriler (holografik yaklaşımlar, ada formülleri) vardır, ama tam bir çözüm yoktur.
Kuantum kütleçekimi. Genel görelilik ile kuantum mekaniğini birleştiren, deneysel olarak sınanmış bir kuram yoktur.
Kozmolojik sabit problemi. Kuantum alan kuramında vakum enerji yoğunluğuna katkılar mor ötesi kesilime duyarlıdır. Kesilim Planck ölçeğinde alınırsa tahmin, gözlenen karanlık enerji yoğunluğunu yaklaşık yüz yirmi mertebe aşar. Bu rakam kuramın kesin bir öngörüsü değil, naif bir ölçek tahminidir. Daha düşük kesilimlerde fark küçülür ama hâlâ çok büyüktür. Asıl problem, farklı katkıların ve çıplak kozmolojik sabitin bu kadar hassas biçimde birbirini götürmesinin nedeninin bilinmemesidir.
Hiyerarşi problemi. Higgs kütlesi kuantum düzeltmelere yüksek enerji ölçeklerinden duyarlıdır. Elektrozayıf ölçeğin Planck ölçeğine kıyasla neden bu kadar küçük olduğu, doğallık ölçütüyle açıklanamamıştır.
Bu problemlerin bir kısmı (ölçüm, kuantum kütleçekimi, bilgi paradoksu) bizzat yukarıda ele alınan ilkelerin birbiriyle uyumsuzluğunun noktalarında ortaya çıkar. Bir kısmı (kozmolojik sabit, hiyerarşi) ise ilkelerin kendi içinde açıklayamadığı parametre değerleriyle ilgilidir. Hepsinin ortak bir kökten geldiği bu aşamada bir iddia değil, sınanması gereken bir olasılıktır.
Sonuç
Modern fizik, başarısız olduğu için değil, başarılı olduğu için ayrıca bir soruyla karşı karşıyadır. Kullandığı ilkelerin hemen tamamı deneysel olarak desteklenmiştir, ama bu ilkelerin neden var olduğu, neden bu biçimde oldukları ve neden birbirleriyle uyumlu çalıştıkları açıklanmamıştır. Bu durum bir deneysel krizden çok bir açıklama eksiğidir. Fizik yalnızca doğanın nasıl davrandığını değil, bu davranışın neden bu ilkeler altında gerçekleştiğini de sormaya başlayabilir.
Bölüm II: Aksiyomatik Temellerden Ontolojiye
Giriş: Daha Az Varsayımla Daha Fazla Açıklama
Bilimde ilerleme çoğu zaman yeni yasalar eklemekle değil, mevcut yasaların ortak kökenini bulmakla gerçekleşmiştir. Newton, Kepler'in ampirik gezegen yasalarını kütleçekim yasasından türetmiş, yeryüzü ve gökyüzü mekaniğini tek bir yasada birleştirmiştir. Einstein'ın genel görelilik kuramı ise Newton kütleçekiminin yerini almış, kütleçekimini uzay-zamanın geometrisine taşımış ve Newton yasasını zayıf alan ve düşük hız limiti olarak geri üretmiştir. Merkür'ün günberi kayması gibi Newton'un açıklayamadığı sapmaları da bu çerçeve açıklar. Isının günlük deneyimi istatistiksel mekanikle atomların hareketine bağlanmıştır. Elektrik ve manyetizma Maxwell'de tek alanda birleşmiş, elektromanyetizma ve zayıf kuvvet elektrozayıf kuramda tek bir gauge yapısının farklı yüzleri olmuştur.
Her birleşme aynı örüntüyü izler: bağımsız görünen iki olgu, daha derin tek bir yapının farklı görünümleridir. Aynı soru fiziğin kendi ilkeleri için sorulabilir: nedensellik, yerellik, Lorentz değişmezliği, simetri, korunum, eylem ilkesi ve kuantum postülaları gerçekten bağımsız mı, yoksa ortak bir kökenin farklı yüzleri mi?
1. İyi Bir Temel Kuram Nasıl Olmalıdır?
Bu başlık yöntemseldir. Bağlı kalınacak ölçütler baştan belirlenir. Bir temel kuram, birincisi, mümkün olduğunca az ilkel kavram kullanmalıdır, çünkü her yeni ilkel kavram açıklama yükünü artırır. İkincisi, deneysel fiziği geri üretmelidir: gözlemlerle çelişen kuram, ne kadar zarif olursa olsun, kabul edilemez. Üçüncüsü, Hilbert uzayı ve Lorentz grubu gibi yapıların neden ortaya çıktığını göstermelidir, onları varsaymakla yetinmemelidir. Dördüncüsü, yeni serbest parametre eklememelidir, çünkü her serbest parametre açıklanmamış bir "neden bu değer" sorusu doğurur. Beşincisi, yukarıda sayılan ilkelerin bir kısmını bağımsız varsayım olmaktan çıkarıp sonuç haline getirebilmelidir. Altıncısı, yanlışlanabilir olmalıdır; aksi halde metafizik spekülasyondan öteye geçemez.
2. Ontoloji Nedir?
Fizikte ontoloji, "gerçekte var olan nedir" sorusunu sorar. Bir kuramın matematiksel formalizmi ile neyi tarif ettiği arasındaki fark, ontolojik bir seçimdir.
Fizik tarihi bu soruya farklı cevaplar vermiştir. Klasik fizikte ontoloji parçacıktır: konumu ve kütlesi olan noktasal nesneler. Alan kuramında ontoloji alana kayar: her noktada değeri olan, uzaya yayılmış yapı. Genel görelilikte ontoloji geometriye taşınır: kütleçekimi kuvvet değil, uzay-zamanın eğriliğidir. Kuantum bilgi kuramıyla birlikte bazı fizikçiler temelde bilgi olduğunu savunur (Wheeler'in "it from bit" yaklaşımı gibi). Kuantum kütleçekimi yaklaşımlarının bir kısmı ise bunların hiçbirinin temel olmadığını, hepsinin daha derin bir yapıdan beliren olduğunu öne sürer. Yukarıda Gözlemciden Bağımsız Gerçeklik ve Değişimin Varlığı başlıklarında görüldüğü gibi, gerçekliğin gözlemciden bağımsızlığı ve değişimin temelliği de bu seçimin parçalarıdır.
3. En Az Ne Varsayılabilir?
Evrenden her şeyi tek tek çıkarırsak geriye ne kalır? Parçacığı çıkarırsak alanlar kalır. Uzayı çıkarırsak geriye ilişkiler kalabilir mi? Zamanı çıkarırsak bir sıralama ilkesi kalabilir mi? Enerjiyi çıkarırsak, korunan bir nicelik olmadan bir yapı düşünülebilir mi? Matematiği çıkarırsak mantıksal tutarlılık dışında bir şey kalır mı?
Bu düşünce deneyi şu çalışma önerisine götürür: temelde nesne değil, bir bağıntı yapısı olabilir. Bu bir sonuç değil, bir başlangıç tercihidir. Bağıntının tarafları (relata) sorusu bu tercihin açık kalan noktasıdır.
4. Neden Nedensellik?
Temelde bir ilişki yapısı varsa, hangi tür ilişki? Korelasyon yön taşımaz. "A ile B birlikte gözlenir" der, hangisinin diğerini belirlediğini söylemez. Bilgi kavramı ise bilgiyi taşıyan bir yapıyı zaten varsayar. Nedensel ilişki yön ve sıralama taşır.
Bu seçim bir türetme değil, bir tercihtir ve gerekçesi şudur: nedensel ilişki, yön ve sıralama taşıyan en az varsayımlı ilişki türüdür. Aynı itiraz, yani ilişkinin tarafları ve yönün kendisi bir varsayımdır, burada da geçerlidir. Bu varsayım gizlenmez. Nedensel yapı girdi olarak alınır ve tutarlılık koşullarıyla sınırlanır. Nedenselliğin kendisinin açıklanması bu çerçevenin kapsamı dışında kalabilir.
5. Tutarlılık Neden Gerekli?
Temel yapı nedensel bir ilişki ağıysa, ağın nasıl devam edebildiği sorusu doğar. Her bağıntı kümesi kendi içinde tutarlı kalamaz.
Bu noktada üç kavram tanıtılır. Bunlar henüz biçimsel olarak tanımlanmış nesneler değil, aranan koşulların adlarıdır. Nedensel tutarlılık, bir bağıntı yapısının kendi nedensel bağlarıyla çelişmemesi anlamında kullanılır. Iraksamama, yapıyı tanımlayan niceliklerin sınırsız büyümemesi anlamında kullanılır. Kapanış, yapının varlığının dış bir gerilemeye başvurmadan, kendi bağlarıyla ifade edilebilmesi anlamında kullanılır. Bu kavramların her birine matematiksel bir karşılık bulunması ilk görevdir. Bulunamazsa öneri başarısız sayılır.
6. Kalıcılık
Bu başlığın sorusu şudur: var olan yapılar arasında bazıları neden kalıcıdır? Neden evren her şeyin her an çözüldüğü kaotik bir yapıda değil de atomların, yıldızların ve galaksilerin milyarlarca yıllık kararlılığıyla doludur? "Neden hiçlik yerine bir şey var" sorusu bu yazının konusu değildir. Burada daha dar bir soru sorulur. Soru, değişimin var olduğu varsayımı içinde sorulur: kalıcılık, değişen bir dünyada bazı yapıların korunmasıdır.
Önerilen şey bir cevap değil, bir çalışma hipotezidir: kalıcılık, tutarlılık koşullarını sağlayan yapıların bir özelliği olabilir. Bu hipotez ancak tutarlılık, kalıcılıktan bağımsız bir ölçütle tanımlanırsa totoloji olmaktan çıkar. Aksi halde "kalıcı olan, kalıcı olabilen yapıdır" demekten öteye geçmez. Bu nedenle tutarlılık ölçütü tanımlanmadan kalıcılık hakkında bir iddia ileri sürülmez. "Elenme" ve "çözülme" sözcükleri zamansal bir süreç anlamında değil, mecaz olarak kullanılmıştır. Zamansal bir seçim mekanizması varsayılmaz, çünkü zamanın kendisi de açıklanması hedeflenen kavramlar arasındadır.
7. Sonuç
Birinci bölüm şu soruyla bitmişti: fizik yasaları neden var? Bu yazı bu soruya cevap vermez. Yaptığı şey, cevabın aranabileceği bir yönü göstermektir: nedensel bir ilişki yapısı temel alınır ve kalıcılık, tutarlılık koşullarıyla ilişkilendirilir.
Bu yön, tutarlılık, ıraksamama ve kapanış koşulları biçimsel olarak tanımlanabilirse ve bu tanım bilinen fiziği geri üretirse değer taşır. Tanımlanamazsa öneri başarısız sayılmalıdır. Bugün için elimizdeki, bu soruların cevabı değil, sorunun biçimidir: fiziğin ilkeleri deneyle desteklenmiştir, açıklanmamıştır ve açıklanıp açıklanamayacakları, açık ve dürüstçe sorulabilecek bir sorudur.