Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Boltzmann ve Zaman

---

İşaret edilmesi gereken temel sorun şudur: Zaman fiziksel evrenin nesnel bir özelliği midir, yoksa tümüyle öznel bir şey, aklın bir yanılsaması veya gerçek hiçbir ilişkisinin olmadığı şeyleri tanımlamanın uygun bir biçiminden mi ibarettir? Bu sonuncu tutum, hepsi de öznel idealizm felsefesiyle yakından ilişkili bir dizi farklı düşünce ekolü tarafından şu ya da bu ölçüde savunula gelmiştir. Gördüğümüz gibi Mach bu öznelciliği bilime sokmuştu. Bu yaklaşım termodinamik biliminin öncüsü olan Ludwig Boltzmann tarafından 19. yüzyılın sonlarına doğru kesin bir biçimde yanıtlanmıştı.

Ernst Mach’ın etkisi altındaki Einstein, en azından daha yolun başındayken, henüz bu yaklaşımın son derece zararlı sonuçlarını kavramadan önce, zamanı gözlemciye bağlı olan öznel bir şey olarak ele almıştı. 1905’te, özel görelilik teorisi hakkındaki makalesi, her farklı gözlemciye ilişkin “yerel zaman” kavramını ileri sürmüştü. Buradaki zaman kavramı klasik fizikten aktarılan bir düşünceyi barındırır; zamanın tersinir olduğu düşüncesini. Bu gerçekten de tamamen sıradışı ve tüm deneyimimize meydan okuyan bir kavramdır. Film yapımcıları sıklıkla, kamerayı tersine çalıştırarak elde ettikleri kamera hilelerine başvururlar; süt, bardaktan gerisin geriye şişeye akar, otobüs ve arabalar geri giderler, civcivler kabuklarına geri dönerler vesaire. Tüm bunlara verdiğimiz tepki gülmektir, zaten bu hilelerin amacı da budur. Güleriz, çünkü görmekte olduğumuz şeylerin yalnızca imkânsız olduğunu değil, saçma olduğunu da biliriz. Gördüğümüz süreçlerin tersine çevrilemeyeceğini biliriz.

Boltzmann bunu kavramıştı; onun meşhur zaman oku teorisinin esasında tersinmez zaman kavramı yatar. Termodinamik yasaları bilimde büyük bir atılımı temsil ediyordu, ancak hayli tartışmaya yol açtılar. Bu yasalar, 19. yüzyılın sonlarında mevcut fizik yasalarıyla uzlaştırılamıyordu. İkinci yasa, mekanik ya da kuantum mekanik yasalarından türetilememekte ve aslında eski fizik biliminin teorileriyle kesin bir kopuşu ifade etmektedir. Entropinin* geçmiş değil gelecek yönünde arttığını söyler. Entropi, zaman içerisinde tersinmez olan bir durum değişikliğini belirtir. Dağılma yönünde bir eğilim fikri, fiziğin esas görevinin doğanın karmaşıklığını basit hareket yasalarına indirgemek olduğu şeklindeki yaygın kabul gören düşünceyle çatışmıştı.

Genellikle, şeylerin daha büyük bir düzensizliğe ve zamanın akışıyla birlikte bozunmaya eğilimli olması olarak anlaşılan entropi düşüncesi, insanların her daim inandıkları şeyleri bütünüyle doğrulamaktadır: Zaman nesnel olarak vardır ve tek yönlü bir süreçtir. Termodinamiğinin iki yasası, tüm tersinmez süreçlerde gözlenen ve entropi olarak bilinen olgunun varlığını gerektirir. Bu kavramın tanımı, elde edilebilir enerji diye bilinen bir başka özelliğe dayandırılır. Yalıtılmış bir sistemin entropisi sabit kalır ya da artar, ancak azalamaz. Bunun sonuçlarından biri, “devir daim makinesinin” imkânsızlığıdır.

Einstein, tersinmez zaman düşüncesini, fizikte yeri olmayan bir yanılsama olarak değerlendirmişti. Max Planck’ın sözleriyle, termodinamiğin ikinci yasası, doğada, tüm doğal süreçlerde her zaman aynı şekilde değişen bir niceliğin varolduğu düşüncesini dile getirir. Bu gözlemciye bağlı değildir, tersine nesnel bir süreçtir. Fakat Planck’ın görüşü küçük bir azınlık tarafından benimseniyordu. Bilimcilerin büyük çoğunluğu, tıpkı Einstein gibi, zamana öznel etkenler atfettiler. Einstein’ın bu sorundaki tutumu, onun nesnel süreçleri varolmayan bir “gözlemci”ye bağlı kılan bakış açısının temel zaafını sergiler. Bu hiç şüphesiz onun tüm bakış açısındaki en zayıf unsurdu ve tam da bu nedenle, onun takipçilerinin çabalarıyla en fazla popülarite kazanmış kısımdır. Einstein’ın ardından gelenler, bizzat Einstein’ın, yaşamının sonlarına doğru bu konudaki düşüncelerini değiştirmiş olduğu gerçeğinin farkında değillermiş gibi görünüyorlar.

Fizik ve matematikte zaman ifadesi tersinirdir. “Zamanda tersinir bir değişmez”, aynı fizik yasalarının her iki durumda da eş derecede uygulanabildiğini anlatır. İkinci olay ilk olaydan ayırt edilemez ve zamanın akışı temel etkileşimlerde herhangi bir tercihli yöne sahip değildir. Meselâ, iki bilardo topunu çarpışmasını gösteren bir film, olayın gerçek zaman sıralanışı hakkında herhangi bir fikir vermeksizin ileri de geri de oynatılabilir. Aynı şey, atomaltı düzeydeki etkileşimler için de doğru olarak kabul edilmişti, fakat 1964’te zayıf nükleer etkileşimlerde bunun tersini kanıtlayan deliller bulundu. Uzun bir süre boyunca doğanın temel yasalarının “elektriksel yük açısından simetrik” olduğuna inanılmıştı. Meselâ, bir anti-proton ve bir pozitron, bir proton ve elektronla aynı şekilde davranır. Bugün deneyler göstermektedir ki, doğanın yasaları ancak üç temel şey –Yük, Parite ve Zaman– birleşmişse simetriktir. Bu “YPZ aynası” olarak bilinir.

Dinamikte, verili bir yörüngenin yönü önemsizdi. Örneğin, zemin üzerinde sıçrayan bir top başlangıçtaki konumuna geri dönerdi. Böylece her sistem, eğer içerdiği tüm noktalar tersine çevrilirse, “zamanda geri gidebilir”. Önceden geçtiği tüm durumların basitçe izi sürülebilirdi. Klasik dinamikte, zaman (t ® –t) ya da hız (v ® –v) tersinmesi gibi değişimler matematiksel olarak eşdeğerdirler. Bu tip hesaplar herhangi bir etkileşimin söz konusu olmadığı basit kapalı sistemlerde gayet güzel işler. Ne var ki gerçekte her sistem birçok etkileşime tabidir. Fizikteki en önemli sorunlardan biri “üç cisim” sorunudur, örneğin ayın hareketi hem dünya hem de güneşin etkisi altındadır. Klasik dinamikte, bir sistem, bir kez verilmiş olan ve başlangıç noktası asla unutulmayan bir yörüngeye göre değişir. Başlangıç koşulları yörüngeyi her an için belirler. Klasik fiziğin yörüngeleri basit ve deterministiktir. Ancak hiç de bu denli kolay bir şekilde açıklanamayan yörüngeler de vardır; örneğin, sonsuz küçük bir uyarımın bile onu döndürmeye ya da salınım yaptırmaya yeterli olduğu bir sarkaç.

Boltzmann’ın çalışmasının önemi, şeylerin fiziğinden ziyade süreçlerin fiziğiyle ilgilenmiş olmasındaydı. Elde ettiği en büyük başarı, atomların özelliklerinin (kütle, yük, yapı) nasıl olup da maddenin görünür özelliklerini (viskozite, ısıl iletkenlik, difüzyon, vb.) belirlediğini göstermekti. Düşünceleri tüm yaşamı boyunca çirkin saldırılara maruz kaldı, fakat 1900’den çok kısa bir süre önce gerçekleşen atom fiziğinin keşifleriyle ve bir sıvı içerisinde asılı kalan mikroskobik parçacıkların rasgele hareketlerinin (“Brown hareketi”) ancak Boltzmann tarafından geliştirilen istatistiksel mekanik aracılığıyla açıklanabileceğinin anlaşılmasıyla birlikte onun görüşleri de kanıtlanmış oldu.

Çan biçimli Gauss eğrisi, bir gazdaki moleküllerin rasgele hareketini betimler. Artan sıcaklık, moleküllerin ortalama hızında ve hareketleriyle bağlantılı olan enerjilerinde bir artışa yol açar. Clausius ve Maxwell bu soruna tekil moleküllerin yörüngeleri açısından yaklaşırken, Boltzmann moleküller topluluğunu ele aldı. Onun kinetik denklemleri gazlar fiziğinde önemli bir rol oynar. Süreçlerin fiziğinde büyük bir ilerlemeydi bu. Bilim çevreleri tarafından bir deli olarak değerlendirilen Boltzmann büyük bir öncü idi. Doğanın nesnel bir özelliği olarak zamanın tersinmez tabiatını tespit etmeye girişmekten vazgeçmeye zorlanan Boltzmann, sonunda 1906’da intihara sürüklendi.

Klasik mekanik teorisinde bir film üzerinde önceden tanımlanmış olayları oynatmak kesinlikle mümkünken, pratikte bu mümkün değildir. Meselâ, dinamik teorisinde, sürtünme ve çarpışma gibi şeylerin olmadığı ideal bir dünyamız vardır. Bu ideal dünyada, verili bir hareketin içerdiği tüm değişmezler başlangıçta sabitlenmiştir. Hiçbir şey onun gidişatını değiştiremez. Bu araçlarla, tümüyle statik bir evren görüşüne ulaşırız, burada her şey pürüzsüz, lineer denklemlere indirgenmiştir. Görelilik teorisinin mümkün kıldığı devrimci ilerlemelere rağmen Einstein, yüreğinde, statik, uyumlu bir evren düşüncesine bağlı kalmıştı, tıpkı Newton gibi.

Newton mekaniğinin ve hatta kuantum mekaniğinin hareket denklemleri kendi içlerinde bir tersinmezlik taşımazlar. Bir filmi ileri ya da geri oynatmak mümkündür. Ancak doğada bu genel olarak geçerli değildir. Termodinamiğin ikinci yasası, düzensizliğe dönük tersinmez bir eğilimi öngörür. Rasgeleliğin zamanla sürekli arttığını ifade eder. Son zamanlara kadar, doğanın temel yasalarının zamanda simetrik oldukları düşünülmekteydi. Oysa zaman asimetriktir ve yalnızca tek yönde ilerler, geçmişten geleceğe. Geçmişten gelen fosilleri, ayak izlerini, fotoğrafları ya da ses kayıtlarını görebiliriz, fakat gelecekten gelenleri asla. Yumurtaları bir omlet yapmak için karıştırmak ya da bir fincan kahvenin içine şeker ya da süt koymak çok kolaydır, ama bu süreçleri tersine çevirmek hiç de kolay değildir. Banyodaki su kendi ısısını çevredeki havaya transfer eder, ama tersi gerçekleşmez.

Termodinamiğin ikinci yasası “zamanın oku”dur. Öznelciler, kimyasal afinite, ısı iletimi, viskozite vb. gibi tersinmez süreçlerin “gözlemci”ye bağlı olduğu itirazını yükseltmişlerdi. Gerçekte, bunlar doğada olup biten nesnel süreçlerdir ve yaşam ve ölümle tanışık olan herkes için apaçıktırlar. Bir sarkaç (en azından ideal bir durumda) başlangıçtaki konumuna geri salınabilir. Ancak herkes bilir ki, bir bireyin yaşamı ancak tek bir yönde ilerler, beşikten mezara. Bu tersinmez bir süreçtir. Kaos teorisinin önde gelen teorisyenlerinden biri olan Ilya Prigogine, zaman sorununa büyük bir dikkat sarf etmişti. Brüksel’de bir öğrenci olarak fizik çalışmaya başladığı ilk dönemlerde Prigogine, “özellikle de ilk eğitiminin esasen tarih ve arkeoloji üzerinde yoğunlaşmasından ötürü, bilimin zaman hakkında söylediği çok az şey olması karşısında hayrete kapıldığını” hatırlatır. Klasik mekanik (dinamik) ile termodinamik arasındaki ihtilâfa ilişkin olarak Prigogine ve Stengers şunları yazarlar:

Belli bir dereceye kadar, bu ihtilâfla diyalektik materyalizmi ortaya çıkartan ihtilâf arasında bir benzerlik vardır. ... “Tarihsel” olarak adlandırılabilecek –yani gelişme ve değişme yeteneğine sahip– bir doğa ... tanımlamıştık. Materyalizmin ayrılmaz bir parçası olarak doğanın bir tarihi olduğu düşüncesi, Marx tarafından ve ayrıntılarıyla da Engels tarafından ileri sürülmüştü. Fizikteki çağdaş gelişmeler, tersinmezlik tarafından oynanan yapıcı rolün keşfi, böylece, uzun zaman önce materyalistler tarafından sorulan bir soruyu doğa bilimleri çerçevesi içinde de ortaya koydu. Onlara göre, doğayı kavramak, onu, insanı ve insan toplumlarını üretme yeteneğinde olan bir şey olarak kavramak anlamına geliyordu.

Üstelik Engels Doğanın Diyalektiği’ni yazdığı sıralarda, fiziksel bilimler, mekanik dünya anlayışını reddetmiş ve doğanın tarihsel gelişimi düşüncesine yaklaşmış gibi görünüyordu. Engels üç temel keşiften bahseder: Enerji ve onun nitel dönüşümlerine hükmeden yasalar, yaşamın temel taşı olarak hücre ve Darwin’in türlerin evrimini keşfi. Bu büyük keşiflerin ışığında Engels, mekanik dünya görüşünün ölmüş olduğu sonucuna çıkmıştı.

Yazarlar zamanın öznel yorumlanışına karşı şu sonuca varıyorlar: “Zaman tek bir yönde akar, geçmişten geleceğe. Zamanla oynayamayız, geçmişe geri gidemeyiz.”

---