Mekanikçi Bakış ve Belirlenimcilik MSGSÜ Felsefe Bölümü 19 Mart 2013 Cemsinan Deliduman

Newton ve Bilimsel Yöntem

Newton ve Bilimsel Yöntem Bacon, Yeni Organon: Tümevarımsal yöntem. Gözlem, hipotez, tahmin, doğrulama. Newton’a göre felsefede akıl yürütme yolları: Olası en az nedenle açıklamalar aranmalı. Aynı doğal sonuçların nedenleri aynıdır. İncelenen bütün cisimlerin ortak nitelikleri evrendeki tüm cisimlere genelleştirilmeli. Gözlemsel verilerden çıkarılan tümevarımlar başka olaylarla çürütülene dek doğru kabul edilmeli. Retrodüktif akıl yürütme: Sonuçların doğruluğu hipotezin doğruluğunun göstergesidir.

Newton ve Bilimsel Yöntem

Kuramların Tutarlılığı Dikey Tutarlılık: Kuram belirli bir alan içerisinde ayrıntılı niceliksel öngörülerde bulunabilmelidir. Yatay Tutarlılık: Kuramın özgün alanı dışında çeşitli alanlarda uygulamaları olabilmelidir.

Bir yatay tutarlılık örneği Ole Rømer’in gözlemi: Dünya Dünya Işık hızı: c=212.000 km/s

Dikey tutarlılık örnekleri: Yeni gezegenlerin keşfi

Dikey ve yatay tutarlılık örnekleri Yatay tutarlılık: Rømer, Jüpiter’in uydularının bu gezegenin arkasından ön görülenden bazen 8 dakika daha erken ve bazen de 8 dakika daha geç çıktıklarını gözlemledi. Bu gözlemini ışığın sonlu hızla yayılmasına bağladı ve ışığın hızını belirlemeye çalıştı. Dikey tutarlılık: 1781 yılında gözlemlenen Uranüs gezegeninin yörüngesindeki küçük sapmaları açıklamak için Uranüs’ten ötede bir gezegen önerildi. Bu gezegen 1846 yılında kuramsal hesaplamalara uyan bir yörüngede gözlemlendi ve Neptün ismi verildi. Neptün’ün yörüngesindeki sapmalardan da Plüto keşfedildi.

Merkür’ün Günberisinin İleri Gitmesi ilerler Güneş Gezegen Bu olay diğer gezegenlerin Merkür üzerindeki etkilerini hesaba katarak açıklanamadı. Açıklama Einstein tarafından genel görelilik kuramı içinde verildi. Bu, Newton’ın kuramının uygulanabilirliliğinin sınırını göstermiştir.

Uzay Üzerine Düşünceler

Newton Öncesinde Uzay Üstüne Düşünceler Basit gözlem: Sürekli, her yönde aynı (izotropik), her yerde aynı (homojen) ve sonsuz büyüklükte uzay. Antik Çağ: Democritus: Uzay sadece maddenin hareketini içeren, ama maddeye hiç etki etmeyen sonsuz bir boş büyüklük. Platon: Maddeyi boş uzayla bir tuttu. Uzayın matematiksel özelliklerini ve maddeyle uzay arasındaki bağlantıyı vurguladı. Aristo: Uzay, cisimlerin doğal hareketini belirler. Bir boşluğun konumlanacağı herhangi bir yer olamaz.

Lucretius, Evrenin Doğası

Lucretius: Uzay, içine maddenin yerleştirilebileceği sonsuz bir kaptır. Plotinus: Uzay, madde üzerinde hiçbir etkide bulunmaz. Descartes: Evrende madde ve hareketten başka hiçbir şey yoktur. Madde ve uzay özdeşleştirildiği için maddesel evren de sonsuzdur. Antik Yahudilik: İbranice “konum” sözcüğü (makom) Tanrı’nın bir ismi olarak kullanılır. Tanrı aynı anda her yerde olabilir. Henry More: Uzay maddesel değil ve dolayısıyla Tanrı’ya atfedilen birçok özelliği paylaşan bir ruh. Maddesel evren, sonsuz bir uzayın içine yerleştirilmiş olarak sonludur.

Sorular ve Olası Cevapları Uzay sonlu mudur, sonsuz mudur? Sonludur: Aristo Sonsuzdur: Democritus, Lucretius, Descartes, More Sınırsız ama sonludur: Hawking Maddesel evren sonlu mudur, sonsuz mudur? Maddesel evren sonsuz uzayın içinde sonludur: Lucretius Madde ve uzay özdeştir ve dolayısıyla maddesel evren de sonsuzdur: Descartes Uzayla içindeki maddenin ilişkisi nasıldır? Uzayla madde birdir: Platon, Descartes Uzayla madde arasında bir etkileşim yoktur: Plotinus Madde içinde bulunduğu uzayı oluşturur: Einstein

Newton’ın Kovası

Kova Deneyi Kova Durağan Dönüyor Su Göreli Hareket Hayır Evet Merkezkaç?

Kova Deneyinin Sonuçlarının Yorumu Sonuç: Su yüzeyinin şekli (düz mü eğri mi olduğu) su ve kovanın göreli hareketlerince belirlenmez. Soru: Öyleyse su yüzeyinin şeklini belirleyen nedir? Newton’ın cevabı: Suyun mutlak uzaya göre olan mutlak hareketi. Öyleyse maddeden bağımsız olan bir mutlak uzay var.

Tanrısal Mutlak Uzay Kavramı

Newton, Optics

Newton Evreni Mutlak uzay sonsuz büyüklükte ve düzlem (Öklid) geometrisine sahip. Kütleçekim kuvveti varken sabit yıldızların birbirleri üzerine düşmelerini ne engelliyor? Maddesel uzay mutlak uzayla aynı büyüklükte olmalı. Olbers Paradoksu: Maddesel evren sonsuzsa, gece neden karanlık?

Ernst Mach (1838-1916)

Mach ve Newton’ın Kovası Kova+su sistemi evrendeki diğer maddeye göre dönmektedir. Kova+su sistemi hareketsizdir. Evrendeki diğer madde kova+su sistemine göre ters yönde dönmektedir. Mach: II numaralı durum ve I numaralı durum eşdeğerdirler. Merkezkaç kuvvetleri evrendeki diğer madde nedeniyledir. Mutlak uzay yoktur.

Mach’ın Einstein üzerine etkisi Mach: Bir cismin harekete olan direnci (eylemsizliği), evrendeki geri kalan maddenin, cismin bu hareketiyle bozulacak olan dengeleri korumaya çalışması nedeniyledir. Einstein (1920’den önce): Uzay-zaman, madde tarafından belirlenir ve madde olmadan kendi başına varolamaz. Yani maddeden bağımsız mutlak uzay olamaz.

Önyargılar ve bilimsel kuramlar Gökyüzündeki cisimlerin kutsal veya mükemmel olduğu önyargısı (Platon, Aristo, Batlamyus).  Gezegen yörüngeleri çemberler şeklindedir. Önyargıyı kaldıranlar (Kepler, Newton) gözlem verilerini ve matematik ilkelerini kullandılar. Uzayı Tanrı’yla özdeşleştirme önyargısı (More, Newton).  Sabit yıldızlar birbirlerinin üstüne düşmesin diye maddesel evren de sonsuz olmalıdır ve Tanrı yıldızların yerini korumalıdır. Önyargıyı kaldıranlar (Hubble, Einstein) yine gözlem verilerini ve matematik ilkelerini kullandılar.

Belirlenimcilik

Basit Yasalara Olan “İnanç” Ockham’ın usturası: En iyi açıklama, işe yarayanlar arasında en basit olanıdır. Mach: Bilimin amacı, doğadaki olayları en yalın ve en tutumlu biçimde betimlemektir. Emile Meyerson: Her şeyi içeren mükemmel açıklamalar kurmak ya da bulmak gereksinimi hissediyor olabiliriz ve bu yaşamı sürdürme açısından gerekli olabilir. Doğanın basit yasalara uyması bir doğa yasası mıdır?

Basit Yasalara Olan “İnanç” Bilim, doğadaki sayısız olayları açıklayan temelde basit yasaların var olduğunu geleneksel olarak kabul edegelmiştir. Bu bir inançtır. Belirlenimcilik: Gelecekte olacak olan herşey geçmişteki veya şu andaki olayların bir sonucu olarak belirlenebilir. Antik çağda basit birleştirici öğe arayışları: Thales, Anaksimandros, Anaksimenes, Heraclitus, Anaksagoras, Democritus, Pisagor.

Galilei: Temel Yasaların Dili Matematiktir

Laplace, Olasılıklar Üzerine Felsefi Denemeler

Laplace, Olasılığın Çözümlemeci Kuramı

Laplace ve Tanrı

Saat gibi tıkır tıkır işleyen evren Newton’dan önce bu düşüncenin temeli dinseldi: Her şeye kadir yasa koyucu bir Tanrı düşüncesi. Newton bir geçiş figürüydü. Her şeyi düzenleyen bir tanrı inancı vardı ama mekanik yasalarının evrenin gelecekteki evrimini açıklamaya yeterli olduklarına inanmıyordu. Newton’un mekanik yasalarının belirlenimciliği Newton’dan sonra kabul edildi. Fiziğin en öte amacı, doğanın zaman içinde nasıl değiştiğini belirleyerek geleceği önceden bilebilmektir.

Organizmacı Bakış. Yeniden? Bacon: İnsan doğasında bulunan arzularımızı ve ümitlerimizi deneysel gerçekleri betimleyişimizde ve açıklayışımızda kullanma eğilimine karşı direnilmelidir. Galilei: Düzenlilik içeren yalın, derli toplu bir dünyanın var olduğunu varsaymalıyız. Leibniz: Gerekmeyen hiçbir şey var olmaz. Doğada belirli bir tutum vardır. Maupertius: Doğa, her zaman bir şeyleri en aza indirmek için uygun bir şekilde davranır. Eylem en aza indirilir. Euler: Olaylar sadece nedenler cinsinden değil, aynı zamanda amaçlar cinsinden de açıklanabilir. Doğanın bütün yasaları en yüksek veya en düşük olma ilkesinden elde edilebilir. Eylem ve varyasyonel ilkeler.

Fermat’ın en az eylem ilkesi Denizde çırpınan kişiyi kurtarmak için en az zaman harcayacağımız yolu seçeriz. Işık bir ortamdan diğer ortama geçerken en az eylemde bulunacağı yolu seçer.

Mekanik ve Belirlenimcilik Önce fiziksel sistemin enerji özelliklerini içeren bir eylem yazılır. Eylem varyasyonel yöntem (Euler) kullanılarak en aza indirilir (Maupertius). Bunun sonucu olarak hareket denklemleri bulunur. Hareket denklemleri zaman değişkenine bağlı türevsel denklemlerdir. Bu denklemler çözülüp sistemle ilgili verilerin zamanla nasıl değiştikleri belirlenir. Bu işlemin yapılabildiği kuramlar mekanikseldir ve belirlenimcidir.

Klasik İstatistiksel Belirsizlik

Belirlenimcilik Kavramı Uygulamadaki sınırlamalar: Mekanik bir sistemin uzun vadedeki kararlılığı? “Tam çözülebilen” sistemlerin azlığı. Dinamik Kaos. Epistemolojik ve ontolojik boyutlar: Belirlenimcilik kuramlarımızın bir özelliği mi? Yoksa doğanın bir özelliği mi? Bilimsel yasaların anlamı: Yararlılık: Yasalarımızdan sadece deneysel yeterlilik bekliyoruz, daha fazlasını değil. Gerçekçilik: Yasalar doğanın doğru betimlemeleridir.

Anahtar Kelimeler Dikey tutarlılık Yatay tutarlılık Uzay sonlu/sonsuz? Uzay-madde ilişkisi Maddesel evren Kova deneyi Mutlak uzay Olbers paradoksu Ernest Mach Belirlenimcilik “Basit yasa” inancı Maupertius ilkesi Varyasyonel ilkeler Laplace Saat gibi işleyen evren Doğada belirlenimcilik