Düşünce Deneyi Nedir - Düşünce Deneyi Hakkında

'Bilim & Teknoloji' forumunda DeMSaL tarafından 14 Haziran 2010 tarihinde açılan konu

  1. DeMSaL

    DeMSaL Özel Üye

    Sponsorlu Bağlantılar
    Düşünce Deneyi Nedir - Düşünce Deneyi Hakkında konusu Düşünce Deneyleri Nelerdir - Düşünce Deneyleri Hakkında Bilgi - Düşünce Deneyi - Newton'ın Top Güllesi





    Bilim alanında devrim olarak algılanmış olan birtakım bilimsel deneyler, mantıksal çıkarsamalarla, deney ve gözlem bile yapmaya gerek duymadan gerçekleştirilebilir miydi? Bu soruya büyük bir cesaretle evet yanıtını verebiliriz! İnsan aklından başka bir düzeneğe gereksinim duymayan “düşünce deneyleri”, insandaki imge potansiyelinin ve yaratıcılığın önemini ortaya çıkarıyor.

    Peki nedir bu düşünce deneyi? Düşünce deneyi kavramını dile ilk kazandıran kişi Avusturyalı fizikçi ve felsefeci Ernst Mach'tır. Mach'a göre düşünce deneyleri, eski deneyimlerin yaratıcı bir biçimde yeniden düzenlenmesinden başka bir şey değildir. Aklın Laboratuvarı isimli kitabın yazarı düşünür J. B. Brown'a göre ise düşünce deneyleri saf aklın laboratuvarında gerçekleştirilirler. Bu eğretilemenin ötesine geçip, bunların tam olarak neyin nesi olduklarını söyleyebilmek de tam bir muamma. Düşünce Deneyleri isimli kitabı olan felsefe doktoru Roy Sorensen'e göre ise sözkonusu düşünce deneyi, gerçekleştirilmeden sonuç verebilen sıradan deneylerden başka bir şey değildir. Düşünce deneylerinin en ünlüsü italyan bilim insanı Galilei Galileo'un ünlü serbest düşme deneyidir. Galilei yaptığı bu deneyle ağırlıkları kaale alınmaksınız tüm materyallerin, eş yüksekliklerden eş zamanda bırakıldıklarında, kütleçekimi etkisiyle yere aynı sürede ulaştıklarını kanıtlanmıştı. Galilei, yaptığı söylenen bu deneyle Aristoteles'in savunduğu, nesnelerin ağırlıklarıyla doğru orantılı sürelerde düşecekleri savını çürütmüş oluyordu. Aslına bakarsanız tarihçiler Galilei'nin kendisinin böyle bir deney yaptığını söylemiyorlar. Ya da böyle bir sonuca varmak için deney yapmak gerekiyor mu diye sormak lazım!

    Bilim tarihinde yerlerini almaya başlayan birkaç düşünce deneyi örneği vermek gerekirse:

    Alman fizikçi Albert Einstein, 'Özel Görelilik'e yol açan bazı temel soruları kendine 16 yaşında Aarau'da lise öğrencisiyken sormaya başladı. Bu sorular bir "düşünce deneyi" etrafında dönüyordu. Tekrar hatırlatmakta fayda var; düşünce deneyleri, laboratuvarda yapma olanağı olmadığı için zihnimizde yaptığımız fizik deneyleridir. Deney teknikleri sürekli geliştiği için, bazen bir kuşak için düşünce deneyi olan bir şey bir sonraki kuşakta gerçek deneye dönüşür. Bu olay da tıpkı böyle oldu ve Einstein'ın düşünce deneyi, kendisi veya başka bir cisim ışık hızında ya da daha hızlı gidebilse dünyanın nasıl görüneceğini hayal etmekti. Bundan on yıl önce, 1886'da Ernst Mach ses hızından daha hızlı hareket eden -dışarıdan uygulanan bir kuvvetle harekete geçirilen- cisimlerle deneyler yapmıştı. Bu deneyler sonucunda, bir cismin hızını belirten "Mach Sayıları" ortaya çıkmıştı: Havada ses hızıyla hareket eden bir cisim 'Mach 1'e, bundan daha hızlı hareket eden cisimler 1'den büyük Mach sayılarına ulaşmış oluyordu. Newton fiziğine göre, bir merminin veya başka bir cismin ilkesel olarak herhangi bir hıza -ses veya ışık hızı gibi, ne kadar büyük olursa olsun- ulaştırılamaması için bir neden yoktu. Cismi ivmelendirmeye devam ettirmek için gereken kuvvetin sürekli sağlanması yeterliydi. Einstein da böyle düşünüyordu: Işık hızına ulaşana kadar kendini ivmelendirdiğini zihninde kurguluyordu.

    Einstein'ın 'deneyinin' ışığında, hiç sallanmadan ve sarsılmadan ideal bir ray düzeneğinde ilerleyen bir trende olduğunuzu hayal edin. İçinde bir lavabo da olan bütün bir kompartımanı kapatacak kadar zengin olduğunu varsayalım. Hava karanlık ama siz saçınızı taramaya karar veriyorsunuz. Başınızın arkasında bir lamba ve birkaç adım ötenizde de bir ayna var. Lambayı açtığınız zaman ışık aynaya ulaşacak, oradan da gözlerinize yansıyacak ki yüzünüzü görebilesiniz. Bunun olması yalnızca bir an sürecek; çünkü ışığın hızı bilindiği gibi çok yüksek. Genellikle "c" harfiyle gösterilen bu hız saniyede 299.792.458 metredir (10 üzeri 8=100.000.0000 iken, bunu 2,99792x10 üzeri 8 olarak yazmak daha kolaydır). 'c' ışığın boşluktaki hızıdır. Işığın boşlukta hareket edebilmesi dikkate değer bir durumdur ve sesin yayılma biçimine hiçbir yönde benzemez. Sesin yayılması için bir ortamdaki, örneğin bir davulun yüzeyindeki veya havadaki moleküllerin titreşmesi gerekir. Ses boşlukta asla yayılmaz. Işık, hava veya su gibi bir ortamda yayıldığında bu ortamdaki atomlarla çarpıştığı için yavaşlar. Ama böyle bir ortamın olmadığı durumda bile ışık yayılmaya devam eder.

    Düşünce deneyimize dönersek, siz saçınızı taramak için ayağa kalkmadan hemen önce makinistin motorun hızını artırarak treni ışık hızına 'c' çıkardığını varsayalım. Şimdi lambayı yakıyorsunuz. Aynada yine de kendi yüzünüzü görecek misiniz? Bu Einstein'ın düşünce deneyinde kendine sorduğu sorulardan biriydi. Konuyu o zamanki genel düşünceye oturtmak bakımından ekleyelim, Einstein'ın bu soruları kendine sormaya başladığı zamanlarda fizikçilerin genel görüşü, ışığın ve sesin -kendilerini bir yerden bir yere taşıyacak bir ortama ihtiyaç duymaları bakımından- aynı şekilde iletildiğiydi. Ama yıldızların ışığının Dünya'ya boşluk gibi görünen bir ortamdan ulaştığı da bir gerçekti. Fakat ışık dalgalarının boşlukta ilerlediği fikri fizikçiler tarafından kabul edilemez olduğu için tüm uzayı kaplayan bir ortam uydurdular ve buna da "esir" adını verdiler. Böylece, bir kibritin çakılmasının esirde dışarıya doğru ilerleyen titreşimler oluşturduğu -tıpkı bir tokmakla davula vurulduğunda oluşan titreşimler gibi- düşünülüyordu. Böyle titreşimler kaynaklarından içinde ilerledikleri ortamın yapısına göre belirlenen bir hızda uzaklaşıyorlardı. Ses örneğinde ortam ne kadar yoğunsa sesin hızı da o kadar düşük oluyordu. Böyle bir dalga yaratıldığında -en azından klasik Newton fiziğine göre- onun yanında koşmamıza, hatta onu geçmemize bir engel yoktur. Mach'ın dönemindeki Einstein öncesi fizikçiler, bunun ses kadar ışık için de geçerli olacağına inanıyorlardı. Tren örneğimize dönersek, böyle bir fizikçi, trenin tam ışık hızıyla esirin içinde ilerlediği durumda başınızın arkasındaki ampulden gelen ışığın aynanın hızına yetişemeyeceğini ve yüzünüzü göremeyeceğinizi öngörürdü. İşte bu düşünce Einstein'ı rahatsız ediyordu.

    Trendeki aynayla ilgili düşünce deneyimizin analizi, ışığın dalga gibi mi yoksa parçacık gibi mi davrandığına bağlı değildir. İki durumda da ışığı yakalayıp, hatta geçip yüzümüzü görmeyebiliriz. Ama Einstein'ın ikinci düşünce deneyi ışığın dalga özellikleriyle ilgiliydi...

    MAXWELL'İN CİNİ

    Termodinamiğin ikinci yasasının bir sonucu olarak, yüksek sıcaklıktaki cisimler, ilişki halinde oldukları düşük sıcaklıktaki cisimleri ısıtabilirler; ama düşük sıcaklıktaki csimler, kendilerinden daha düşük sıcaklıktaki cisimleri ısıtamazlar. Eş sıcaklıktaki cisimler de, bu dengelerini, dış bir etken olmadıkça, sonsuza değin korurlar. Söz gelimi, masanın üzerine bıraktığınız bir fincan ılık kahvenin kendi kendine kaynamasını bekleyemezsiniz.

    James Clerk Maxwell bu yasayla ilgili tartışmaları boyutlandırmak için bir düşünce deneyi önermiş. Deneyinde, dış dünyayla ısı alışverişi tümüyle kesilmiş, birbirlerinden de, yalıtkan bir duvarla ayrılmış iki oda düşlememizi istiyor. Odaların sıcaklıkları başlangıçta eşit.

    Düşünce deneyimimize göre, aradaki duvarın ortasında küçük bir kapı var ve bu kapıya bekçilik yapan küçük bir de cin: "Maxwell'in Cini"... Cin, kapıyı sürekli açık tutacak olsaydı, odaların sıcaklıkları hiç değişmeyecekti. Ancak, Maxwell'in Cini, ortamdaki hava moleküllerini izleyerek hızlarını sürekli karşılaştırıyor. Soldaki odadan kapıya doğru gelen hızlı bir molekül gördüğünde kapıyı aniden açıp kapayarak, sağdaki odaya geçmesine izin veriyor. Aksine, sağdaki odadan kapıya doğru gelen yavaş bir molekül gördüğünde de onu sol tarafa geçiriyor. Cin bu işi sürdürecek olursa, sağ taraf gitgide ısınacak sol taraf da soğuyacaktır. Maxwell'in Cini'nin termodinamiğin 2. yasasını çiğnediği ortada. Cinin çok küçük olduğunu ve işini, hareket için neredeyse hiç enerji kullanmadan yaptığını düşünürsek, bunu nasıl başarıyor peki? Maxwell, deneyini tartışmaya yol açacak biçimde tasarlamıştı ve öyle de oldu. Birçok farklı yerde, farklı biçimlerde tartışıldı.

    İki oda ve ortadaki cini bir sistem olarak ele alabiliriz. Termodinamik açısından bu sistemin tuhaflığı, giderek daha düzenli hale geliyormuş gibi göründüğüdür. Teknik ifadesiyle, "bu sistem entropi üretmiyor" gibi görünüyor. Bu sonuca, sadece moleküllerin dağılımına bakarak varıyoruz. Sorunun yegâne çözümü, cinimizin, sistemin geri kalanının aksine çok fazla entropi ürettiği sonucuna varmaktır. Bunun bir açıklaması da, cinin, tüm moleküllerin hızlarını aklında tutup ortalamanın üzerinde hıza sahip olanlarla diğerlerini ayırt etmeye çalışırken beyninin çok fazla çalıştığı ve bu sırada çok fazla entropi ürettiğidir. O kadar fazla ki, sonuçta, sistemin bütünü de entropi üretir duruma geliyor...



    Newton'ın Top Güllesi

    Newton'ın top güllesi, kütleçekim kuvvetinin evrensel olduğu ve gezegensel hareketlere neden olduğu hipotezini oluşturmak için Isaac Newton tarafından kullanılan bir düşünce deneyidir. Newton bu düşüncesinden 1728'de yayımladığı A Treatise of the System of the World (Dünya sisteminin bilimsel bir incelemesi) adlı kitabında bahsetmiştir.

    Deney

    Bu düşünsel deneyde Newton çok yüksek bir dağın tepesindeki top güllesini hayalinde canlandırır.
    Eğer kütleçekim kuvveti olmasa ve hava sürtünmesi de yok sayılırsa, top güllesi doğrusal bir yol izleyerek dünyadan uzaklaşacaktır.
    Eğer top güllesi üzerine bir kütleçekim kuvveti etkirse, ilk hızına bağlı olarak farklı bir yol izleyecektir.

    1. Eğer ilk hızı yavaş ise, bilindiği üzere hemen dünya yüzeyine düşecektir. (A ve B)
    2. Eğer hızı yörünge eşik hızına eşit ise, tıpkı ay gibi Dünya çevresinde sabit bir çembersel yörüngede dönmeye devam edecektir. ( C)
    3. Eğer hızı yörünge eşik hızından büyük ancak dünyadan tamamıyla ayrılacak kadar büyük değilse (kaçma hızından alçaksa), Dünya çevresinde bir eliptik yörüngede dönmeye devam edecektir. (D)
    4. Eğer ilk hızı çok yüksekse, Dünyadan tamamıyla ayrılacaktır. (E)


    Diğer görünüşler

    * Dünya sisteminin bilimsel bir incelemesi adlı kitaptan Newton'ın bu deneyini gösteren bir şekli içeren sayfanın resmi, Voyager isimli uzay aracı ile birlikte güneş sistemi dışına gönderilen ve dünyadaki yaşam ile ilgili çeşitli ses ve görüntüleri içeren Voyager Golden Record isimli plağa eklenmiştir.


    [​IMG]



    Kaynak:wikipedia
     

Bu Sayfayı Paylaş