Evrensel bir teori olarak Newton mekaniğinin gerçek ölüm çanları, 20. yüzyılın başlarında kuantum mekaniğinin beşiğinde duran Einstein, Schrödinger, Heisenberg ve diğer bilimciler tarafından çalınmıştı. “Elementer parçacıklar”ın davranışları klasik mekanik tarafından açıklanamıyordu. Yeni bir matematik geliştirilmeliydi. Bu matematikte, “faz-uzayı” gibi, “operatörler” gibi önemli rol oynayan kavramlar mevcuttur. Faz-uzayında, bir sistem, koordinat olarak kendi serbestlik dereceleri olan bir nokta olarak tanımlanır. Operatörler ise, bizzat büyüklükten ziyade daha çok işleme benzemesi anlamında cebirsel büyüklüklerle uyuşmayan büyüklüklerdir (aslında sabit özellikleri değil ilişkileri ifade ederler). Olasılık da çok önemli bir rol oynar, ama “içkin olasılık” anlamında: bu kuantum mekaniğinin başlıca karakteristiklerinden biridir. Gerçekte kuantum mekanik sistemler, izleyebilecekleri tüm olası yolların üst üste binmesi olarak yorumlanmalıdırlar.
Devamını oku “Belirsizlik İlkesi”
Asırlardır bilimciler boş yere “maddenin tuğlaları”nı –nihai, en küçük parçacığı– bulmaya çabaladılar. Yüz yıl önce, aradıkları şeyi atomda (Yunanca’da “bölünemez” anlamına gelir) bulduklarını düşündüler. Atomaltı parçacıkların keşfi, fizikçileri maddenin yapısının daha da derinlerine inmek zorunda bıraktı. 1928’le birlikte bilimciler en küçük parçacıkları protonlar, elektronlar ve fotonlar– keşfettiklerini sandılar. Tüm maddi dünyanın bu üç parçacıktan inşa edildiği farz edildi. Hemen ardından bu görüş, nötronun, pozitronun, döteronun ve giderek küçülen kısa ömürlü varoluşlarıyla daha da ufalan bir parçacıklar yığınının –nötrinolar, pi-mesonlar, mü-mesonlar, k-mesonlar ve diğerleri– keşfedilmesiyle tuzla buz edildi. Bu parçacıklardan bazılarının yaşam süresi o kadar küçüktü ki –bir saniyenin milyarda biri kadar– “yalancı parçacıklar” olarak tanımlanmışlardı; bunlar kuantum çağından önce kesinlikle tasavvur edilemez şeylerdi.
Göreliliğin keşfedilmesinden uzun zaman önce, bilim iki temel ilke keşfetmişti; enerjinin korunumu ve kütle korunumu. Bunların ilki 17. yüzyılda Leibniz tarafından ayrıntılı olarak incelenmiş ve ardından 19. yüzyılda bir mekanik ilkesinin doğal sonucu olarak geliştirilmişti. Çok daha önceleri, ilk insanlar, sürtme yardımıyla ateş yaktıklarında ve böylelikle de verili bir enerji miktarını (iş) ısıya dönüştürdüklerinde, işin ve ısının eşdeğerliliği ilkesini pratik olarak keşfetmişlerdi. Bu yüzyılın başlarında, kütlenin enerji biçimlerinden sadece biri olduğu keşfedilmişti. Bir madde parçacığı oldukça yüksek düzeyde yoğunlaşmış ve lokalize olmuş enerjiden başka bir şey değildir. Bir parçacıkta yoğunlaşan enerji miktarı onun kütlesiyle orantılıdır ve toplam enerji miktarı her zaman sabit kalır. Bir çeşit enerjinin kaybı, bir başka çeşit enerjinin kazanılmasıyla telâfi edilir. Enerji sürekli olarak biçimini değiştirirken yine de her zaman aynı kalır.
Kuantum fiziğinin gelişimi, bilimde dev bir ileri adımı, “klasik” fiziğin aptallaştırıcı mekanik determinizmden kesin bir kopuşu temsil etti. Bunun yerine çok daha esnek ve dinamik –yani tek kelimeyle diyalektik– bir doğa görüşüne sahibiz. İlkin küçücük bir ayrıntı, neredeyse bir anekdotmuş gibi görünen kuantumun varlığını Planck’ın keşfetmesiyle birlikte, fiziğin tüm çehresi dönüşüme uğradı. Radyoaktif dönüşüm olgusunu açıklayabilen ve spektroskopinin karmaşık verilerini ayrıntılarıyla analiz edebilen yeni bir bilim söz konusuydu. Bu da doğrudan doğruya yepyeni bir bilimin kurulmasına yol açtı; eskiden çözümsüz kalan sorunları çözme yeteneğindeki teorik kimya. Yeni kalkış noktası benimsenir benimsenmez, genelde bütün bir teorik zorluklar yığını bertaraf ediliyordu. Yeni fizik, atom çekirdeğine hapsolmuş şaşırtıcı kuvvetleri ortaya çıkardı. Bu ise doğrudan doğruya nükleer enerjinin –dünyadaki yaşamın potansiyel imhasına giden yolun– istismarını ya da nükleer füzyonun barışçıl kullanımı sayesinde akla hayale sığmaz, sınırsız bir bolluk ve toplumsal ilerleme manzarasını beraberinde getirdi. Einstein’ın görelilik teorisi, kütle ve enerjinin eşdeğer olduğunu açıklar. Eğer bir cismin kütlesi biliniyorsa, bunu ışık hızının karesiyle çarptığımızda enerji haline gelir.