Transcript Antik Felsefede ve Modern Fizikte Atom

Ders 4
Atom Kavramı
 Kökleri Yunan doğa felsefesine uzanır.
 Leukippos ve Demokritos maddecilik üzerine eğitim
verirlerdi ve maddeyi anlamada atomu temel alırlardı.
 Günümüz modern atom kuramı ilk çağların felsefe
görüşüyle ele alınanından çok farklıdır.
 Modern atom fiziği doğa bilimlerini maddeci
doğrultudan saptırmıştır.
2
Madde
 Madde, varoluş ve oluşma…Eski Yunan felsefesinin ilk
kavramlarıdır.
 Bu dönem M.Ö 6.yy da Thales ile başlar.
 Milet okulunun kurucusudur.
 Aristoteles onun öğretisini şöyle aktarır:
–“Su, tüm şeylerin kökenidir.” Thales
3
Madde
 Bu ifade felsefenin kökenindeki üç temel düşünceyi
yansıtır.



Tüm şeylerin maddesel kökeni nedir?
Bu soru mistik yöntemle değil akılcı yolla aydınlatılmalı.
Evren temel bir ilkeden yola çıkılarak bütün olarak anlaşılır.
4
 “Her şeyin yapısını oluşturan temel bir töz, bir kök
eleman var mıdır?” düşüncesinin ilk felsefi sorusu
Thales’in sorduğu sorudur.
 Thales bu görüşü ortaya atmıştı ama yine de şunu da
savundu:
 “Tüm şeyler tanrılarla dolup taşmaktadır.”
5
 Ama yine de bir kere her şeyin oluşumuna neden olan
ana madde niteliğinde bir tözün olacağı fikrini çoktan
ortaya atmıştı bile.
 Bu düşüncesine yaptığı meteorolojik gözlemlerin neden
olabileceği düşüncesi vardır.
 Su çok değişik formlarda olabiliyor, ve topraktan da
kaynağından doğarmış gibi fışkırdığından bir ana
eleman olacaksa buna en büyük aday su olmalıdır.
6
Anaximender
 Ana madde fikri Anaximender tarafından da
geliştirildi.
 Ona göre ana madde su değildi.
 Sonsuz ve hiç değişmeyen, bengisel, yani öncesiz ve
sonrasız bir özelliği olan ve tüm evreni dolduran bir
şeydi.
 Ana madde başka biçimlere dönüşerek ayrı ayrı tözlere
bürünüyordu.
7
Anaximender
 Yine “Şeyler nelerden doğup meydana gelmişse yine
oraya dönmek zorundadır.” düşüncesindeydi.
 Oluşum (bir özden türeyip meydana gelmek demek),
bu felsefeye göre
 Değişmez ve sonsuz olmaktan uzaklaşıp, kötüleşmek,
özünden uzaklaşmak ve dağılmak olarak
yorumlanıyordu.
 Karşıt iki şeyden birinin üstünlük sağlayıp ötekine galip
gelmesi geçicidir, adaletsizliktir ve bunun bedeli
zamanın kendi düzenine göre bir gün mutlaka
ödenmelidir.
8
 Ana maddenin ne olduğu hala modern fiziğin de temel
sorularından biridir.
 Fizikçiler bugün hala tüm temel tanecikleri ve
bunların özelliklerini
 hem matematiksel yöntemlerle
 hem de inşa ettikleri hızlandırıcılar ve çarpıştırıcılarla
incelemektedirler.
9
 Doğada bugünkü görüş iki yöndedir.
 Bütün elemanter tanecikler bir kaç çeşit temel
tanecikten oluşur.
 Diğer görüş de tüm elemanter taneciklerin enerji ya da
madde denilebilecek evrensel bir ana maddeden
oluştuğudur.
 Bu görüş Anaximender’in savunduğu görüştür
(Heisenberg de bu görüşü savunur).
10
Anaximenes
 Ana maddenin hava olduğunu savunur.
 Ruhumuzu hava kabul edip bedenimizin bütünlüğünü
sağlamakla ilişkilendirir.
 Bu düşünceye paralel olarak da havanın evrenin
bütünlüğünü sağladığını savunur.
 Suyun hal değiştirmesinin, ana maddenin başka
tözlere dönüşmesi demek olduğunu savundu.
11
Efesli Heraclitus
 Ateşi ana madde olarak görüyordu.
 Onun felsefesinde oluşma kavramı önemli bir yer
tutar.
 Karşıtlar arasında sürekli olan üstün gelme
mücadelesini bir uyum birliği, yani harmoni olarak
gördü.
 Ona göre bütün’ün birliğini karşıtlar arasındaki
mücadele sağlıyordu.
 “Bütün varoluşların temel ve ortak ilkesi savaştır.
 Savaş aynı zamanda adaletli bir denge sağlar.”
12
Eski Yunan Felsefesi
 Duyularımız açısından evren “şeylerin ve olayların”,
renklerin ve seslerin sonsuz bir çeşitliliğinden
meydana geliyor.
 Bütün bunları anlamak için de nesneleri mertebelerle
anlamak gerekiyor.
 Bu anlamda bir çeşit birleştiricilik yapmış olunuyor ama
nesnelerin de sonsuz çeşitlilikte olduğunu baştan kabul
ediyor.
 Tüm “şeyler” maddesel bir kökene sahiptir.
13
 Evrende değişmeyen tek şey “değişme”nin öncesiz ve
sonrasız olma zorunluluğudur.
 Dönüşümün nedeni maddesel değildir.
 Heraklitos felsefesinde dönüşüm ateşle temsil edilir.
Hem ana öğe olarak maddedir hem de hareketlidir.
 Modern fizik de bu anlamda Heraklitos’a yaklaşmıştır.
 Ateş sözcüğünün yerini enerji almıştır.
 Enerji; tüm elemanter taneciklerin, atomların ve bu
nedenle tüm şeylerin oluştuğu şeydir ve değişmeyi,
hareketi sağlayan nedendir.
14
Enerji
 Enerji bir töz’dür.
 Çünkü toplam niceliği değişmiyor ve deneyler de
gösteriyor ki elemanter tanecikler böyle bir tözden
yapılmış olabilirler.
 Enerji
 harekete, ısıya ve ışığa dönüşebilir.
 Evrendeki “tüm değişimlerin nedeni” olarak göz önüne
alınabilir.
15
Parmenides
 Metafiziğe salt mantıksal kanıtlamayı sokmuştur.
 “Olmayan şey bilinemez. Düşünülebilen şey olan
şeydir.”
 Oluşma ve evrimleşme diye bir şey yoktur tek bir şey
vardır.
 Uzayın varlığını yadsıyordu.
 Herhangi bir değişim için uzayın varlığı şarttır ama o
değişimi kabul etmediğinden uzayın varlığını da hayal
ürünü sayıyordu.
16
Empedokles
 Bircilikten Çoğulculuğa geçti.
 Ana madde için 1 değil, 4 eleman tanımladı:
 Toprak, su, hava ve ateş.
 Nesneler sevgi ve ya çatışma ile birbirlerine karışıp
ayrılıyordu.
 Sevgi ve çatışmayı bu 4 temel eleman gibi sonu
gelmeyen bir dönüşümün nedenleri olarak görüyordu.
17
 Ona göre evren şöyle oluştu:
 Başta Tek Bir Şeyden oluşan sonsuz bir küre ortamı vardı.
 4 ana elemanın kökleri de bu kürenin içinde sallanıyordu.
 Bu kökler sevgi sayesinde birbirine karışmıştı.
 Sevgi sona erince kimi elemanlar ayrışıp kimileride kendi
içinde birleşmişlerdi.
 Sonunda elemanlar tamamen ayrılır ve sevgi dünyanın
dışında kalır.
 Sonradan kavga biter ve sevgi elemanları yeniden bir araya
getirir.
18
 Onun görüşleri maddeci görüşe doğru bir dönüm
noktasıdır
 4 eleman ana ilkeler olmaktan çok, maddesel öğelerdir.
 Burada birbirinden tamamıyla farklı bir kaç tözün
karışması ve ayrılması düşüncesi karşımıza çıkıyor.
19
Anaxagoras
 Karışım düşüncesini pekiştiren öğretisini M.Ö. 5.
yy.da ortaya atmıştır.
 Her şey sonsuz küçük tohumların sonsuz
çeşitlilikte karışmasından meydana gelmektedir.
 Yani ana madde sayısı sonsuzdur.
20
Anaxagoras
 Öğretisi karışım deyimi için geometrik bir
yorum vermektedir.
 Ona göre her cisimde her çeşit tohum vardır,
ancak tohum sayıları arasındaki oran
nesneden nesneye değişir.
21
Demokritos
 Leukippos ve Demokritos dönemiyle atom öğretisine
dolgunluk-boşluk kavramı sokuldu.
 Atom maddenin bölünmeyen en küçük yapısıdır fikri
o zaman ortaya atıldı.
 Yok edilemez ama sonlu büyüklüklü bir parçaydı.
 Atomlar arasındaki boşluk uzayında hareket imkanı
vardır.
22
 Atom böyle tasarlanınca, madde artık sadece
dolgunluktan değil, boşluktan boş uzaydan da
oluşuyordu ve atomlar bu uzayın içinde hareket
edebiliyordu.
 Bugünkü anlamıyla bu boşluk sanıldığı gibi bir “hiçlik”
değil, atomların çeşitli düzenlenimlerini ve
hareketlerini sağlayan geometrik ve kinematik bir
boşluktur.
23
 Uzayın boşluğu tüm felsefelerde daima tartışılmıştır.
 Einstein’ın genel görelilik kuramında bu sorun şöyle
çözülür:
 Madde ve geometri birbirlerinin karşılıklı koşuludurlar.
 Demokritos’un görüşüne göre atomların renk ve kokuları
yoktur.
 Bu görüşe göre renk ve koku atomların uzaydaki hareketleri
ve birikmeleri ile oluşuyordu.
 Evrende olayların sonsuz çeşitliliği aynı atomların farklı
dizilim ve hareketinden kaynaklanıyordu.
 Leukippos felsefesinde ise atomlar rastgele hareket
etmiyordu.
 Hareket etmeleri için başta bir neden vardır.
24
Platon
 Democritos’un atom öğretisini şiddetle reddetmiştir.
Hatta öyle ki kitaplarının yakılmasını bile istemiştir.
 Atomist değildi ancak onların düşüncelerine yaklaşan
düşünceleri, Pitagoros okulu ve Empedokles
öğretisiyle bağdaşır.
 Pitagoros öğretisinde din ile matematik arasında yakın
bir ilişki kurulmuştur.
 O zamandan beri bu ilişki insan düşüncesine en güçlü
etkiyi yapan ilişki olmuştur.
25
 Pitagorcular matematiksel biçimlendirme gücünü ilk
keşfedenlerdir.
 Uzunlukları orantılı iki telin harmonik titreşimlerini
görmüşler ve matematiğin doğanın dili olmasının farkına
varmışlardır.
 Tellerin arasındaki matematiksel uzunluk ilişkisi sesler
arasındaki harmoniyi işaret ediyordu.
 Russel’a göre Pitagoras insan düşüncesine en çok etkileyen
kişidir.
26
 Toprak: en küçük parçaları küp
 Hava: en küçük parçaları düzgün-sekizgen
 Ateş: düzgün-dörtyüzlü
 Su: düzgün-yirmi yüzlü olarak gösteriyordu.
 Aslında hiç olmayan beşinci elemanı ise düzgün-on iki
yüzlüye benzetiyordu.
 Ona göre bu cisim Tanrının evreni ölçmek için
kullandığı bir yüzey biçimi idi.
27
 Platon bunların kesinlikle bölünmeyen cisimler
olduğunu savunarak bir anlamda belki de atomlarla
karşılaştırıyordu.
 Salt uzay ile madde arasındaki ilişkiyi geometri
sayesinde o zamanlardan keşfetmiştir.
28
Modern Atom Kuramı
 Modern atom kuramı ile eski çağ doğa felsefesinin
arasındaki ilişki nedir?
 17. yy fizik ve kimyasında atom sözcüğü ile nitelenen şey
aslında hep yanlış olmuştur.
 Atom sözcüğü kimyasal elemanın en küçük parçası için
kullanılıyordu.
 Bu parçaların yapılarının aslında sade değil daha karmaşık
olduğu biliniyor.
 Bunu günümüz parçacık fiziği deneylerinden biliyoruz.
 Atomları meydana getiren bu daha küçük taneciklere
fermiyon diyoruz.
 Demokritos’un atomu aslında proton, nötron, elektron,
mezon vs. isimlerini alan temel taneciklerdir.
29
 Elemanter taneciklerin modern anlamı mantığa daha
yakındır.
 Bu temel taneciklerin görüntülerinin neye benzediğini
bilemiyoruz.
 Bazen dalga bazen tanecik görüntülerinden söz ediyoruz.
 Bunlara ilişkin verebildiğimiz tek bilgi olasılık
fonksiyonudur.
 Demokritos’un atomu maddenin soyut bir parçası idi ama
modern anlamda elementer parçacık eski çağların
atomundan çok daha soyuttur.
30
 Demokritosun atomunda tüm atomlar aynı maddeden
yapılıdır.
 Modern atomda elementer tanecikler kütleye
sahiptirler ve özel görelilik kuramına göre kütle ve
enerji eşdeğerdir.
 Bu anlamda tüm elementer tanecikler enerjiden
oluşur.
 Yani enerji evrenin temel tözüdür.
 Enerji hareketi sağlayan güdücüdür. Dönüşümleri
sağlayan enerjidir.
31
 Heraklitosta geçen karşıtların çatışması deyimi, burada
enerjinin bir türden başka bir türe dönüşmesidir.
 Demokritosun felsefesinde atomlar birbirlerine
dönüştürülemez.
 Modern fizikte temel tanecikler birbirlerine dönüşebiliyor.
 İki parçacığın yüksek hızda çarpıştıklarında, sahip oldukları
hareket enerjisinden yeni parçacıklar meydana gelir.
 Yani bütün tanecikler aynı tözden, enerjiden, meydana
gelmektedirler.
32
 Pitagoros tüm maddelerin düzgün yüzlü geometrik
şekillerden oluştuklarını söylüyordu.
 Modern atom da elemanter tanecikler bilinmeyen
matematiksel biçimlerden oluşur. Bunlar çok daha
karmaşık ve soyuttur.
 Fizikte hareket denklemleri hep geçerlidir, öncesiz ve
sonrasızdır.
 Geometrik biçimler ise hep değişir, örneğin
gezegenlerin yörüngeleri hep değişir.
33
 Bu nedenle elemanter parçacıkları betimleyen
matematiksel biçimler, hiç değişmeyen hareket
denklemlerinin çözümleri olmalıdır.
 Artık maddenin temel yapısını tek formüle indirgemek
gerekir.
 Temel taneciklerle ilgili çok şey biliyoruz ve bu temel
yasayı çıkarmak üzerine çalışılmalıdır.
34
 Söz konusu temel denklem bir dalga denklemidir.
 Bu denklemin çözümleri temel taneciği betimler ve bu
yönüyle Pitagoros’un düzgün yüzlü matematiksel
biçimlerinin rolünü oynarlar.
 Bu çözümlerin elde ediliş yöntemi ile Pitagorcuların
çalgı tellerinin harmonilerini veren diferansiyel
denklem yöntemi hemen hemen aynıdır.
35
 Bu dalga denklemi bir takım simetri özelliklerine
sahiptir. Bunun için grup teorisi ile çalışılır.
 Bu yapısal grupların en önemlisi Lorentz gurubudur.
 Özel görelilik kuramında uzay ve zamanın bağıl
yapılarını yansıtır.
 Yine elemanter taneciklerin çeşitli kuanta sayıları ile
ilgili guruplar vardır.
36
 Temel denklemin bu anlamda içerdiği simetri çok
zengindir.
 Öyle görünüyor ki modern fizik Pitagorcular’ın ve
Platonun yürüdüğü yolda yürüyor ve sanki doğa
yasaları sonunda Platonun hayalini kurduğu biçimde
bir formüle sokulacaktır.
37
 Eski yunan felsefesinin klasik ya da modern doğa
bilimlerinden temel farkı şu idi:
 Galile ve Newton ile başlayıp bu noktaya gelen klasik ve
modern fizik tamamen deneysel doğrulamadan sonra
bir bilgiyi bilimsel kabul eder.
 Yine de antik felsefenin bir çok ifadesi doğa bilimlerinin
bugünkü ifadelerine hayret verecek derecede yakındır.
38