Bizi diğer canlılardan ayıran en büyük özelliğin akıl yürütebilmemizdir. İnsan, mantık ve muhakeme yeteneği sayesinde dünyayı anlar ve şekillendirir. Hatta mantık ve muhakeme öyle önemlidir ki bizim için, çoğu zaman mantıksız olanı ciddiye almamaya, gerçek kabul etmemeye meyilliyizdir. Ancak söz konusu bilim olduğunda mantık ve muhakeme her zaman işe yaramayabiliyor.
Tarih boyunca insanlık evren hakkında bilgi edinmeye çalışırken şu iki yöntemden yararlanmıştır: Tümavarım ve tümdengelim. Sahip olunan verilerden yola çıkarak özel çıkarımlar yaptığımızda tümdengelim yöntemini kullanmış oluruz.
Örneğin “Tüm insanlar ölümlüdür.” önermesinden yola çıkarak Ahmet’in de ölümlü olduğunu söylememiz tümdengelimdir. Tümevarımsa tam tersi şekilde özel verilerden yola çıkarak genel çıkarımlar yapmadır. Mesela “Tüm penguenler kuştur. Penguenler uçamaz. O halde hiçbir kuş uçamaz.” tümevarıma bir örnektir.
İşte bu iki yaklaşım birlikte bilimin gelişmesine öncülük etmiştir. Ölçümler, gözlemler ve deneysel sonuçlar, evrende olup biteni açıklamak için daha geniş bir çerçeve oluşturmamıza yardımcı olmuştur. Bunun yanında teorik anlayışımız da daha önce karşılaşmadığımız fiziksel durumlar hakkında yeni tahminler yapmamıza olanak sağlamıştır.
Yine de baştan beri sözünü ettiğimiz bu mantık ve muhakemeyi içeren yöntemler, deneysel bilginin yerini tutamaz. Çünkü bilim, doğanın her zaman akla mantığa uygun davranmadığını defalarca göstermiştir. İşte bilimde mantık ve muhakemenin her zaman yeterli olmadığını gösteren 3 örnek!
1. Işığın “Garip” Doğası
1800’lerin başında fizikçiler arasında ışığın doğasına ilişkin bir tartışma sürüyordu. Bir asırdan fazla bir süre boyunca Newton’ın ışığın parçacıklı olduğu yönündeki görüşü genel kabuldü. Newton ışığın parçacıklı doğası fikriyle ışık ışınları, ışığın yansıması ve kırılması gibi birçok fenomeni açıklamıştı. Hatta William Herschel’in kızılötesi radyasyonunu keşfi Newton’un fikirleriyle mükemmel uyum göstermişti. Bu da Newton’ın ışığın parçacıklı doğasına ilişkin görüşlerinin daha çok benimsenmesine sebep oluyordu.
Yine de Newton’ın kuramının açıklayamadığı şeyler de vardı. Mesela birçok yazımızda bahsettiğimiz çift yarık deneyi bunların başında geliyordu. Özellikle ışığın rengini ya da yarıkların genişliğini değiştirdiğimizde ortaya çıkan desenin değişmesi Newton’un kuramıyla açıklanamıyordu. Bu nedenle ışığın bu garip doğasını anlamaya yönelik çalışmalarımıza devam ettik.
1818 yılında Fransız Bilimler Akademisi, ışığın doğasını açıklamak için düzenlenen bir yarışmaya sponsor oldu. Bu yarışmada inşaat mühendisi Augustin-Jean Fresnel, Newton’ın rakiplerinden Huygens’in çalışmalarına dayanan dalga benzeri bir ışık teorisini sundu.
Huygens’in orijinal çalışması ışığın bir prizmadan geçerken kırılmasını açıklayamıyordu. Bu nedenle değerlendirme komitesi, Fresnel’in fikrini yoğun bir incelemeye tabi tuttu. Ancak değerlendirme komitesinin üyelerinden biri olan fizikçi ve matematikçi Simeon Poisson, mantık ve muhakeme yoluyla Fresnel’in formülasyonunun bariz bir saçmalığa yol açtığını gösterdi.
Fresnel’in ışık dalga teorisine göre, eğer bir ışık küresel bir engelin etrafında parlayacak olursa, iç kısmı karanlık bir gölge olan dairesel bir ışık kabuğu elde edersiniz. Gölgenin etrafında, değişen aydınlık ve karanlık desenlere sahip olursunuz. Bu da tıpkı çift yarık deneyindeki gibi ışığın dalga doğasının beklenen bir sonucudur.
Dahası, teorinin öngörüsüne göre bu gölgenin tam ortasında parlak bir nokta olacaktır. Bu engelin kenarlarından gelen dalga özelliklerinin hepsinin yapıcı bir şekilde etkileşime girdiği yerdir. Küresel dalga desenlerinin, engelin kenarından ortaya çıkmaları halinde, merkezde yapıcı bir şekilde etkileşime gireceğini gösteren öngörü, merkezi noktanın engel hiç yokmuş gibi parlak olacağını ima etmektedir. Poisson’a hak vermek lazım çünkü bu fikir ilk başta gerçekten saçma görünüyor.
Eğer ışığın dalga olduğu teorisi saçma tahminlere yol açıyorsa, Poisson’a göre bu teori yanlış olmalıydı. Newton’un teorisinde böyle bir saçmalık yoktu. Tam da sezdiğiniz gibi kürenin arkasında katı bir gölge öngörüyordu. Ancak Poisson’u şaşırtan bir şekilde, değerlendirme komitesinin başkanı François Arago deneyi bizzat yapmakta ısrar etti. Deneyi yapan Arago, Fresnel’in haklı olduğunu gördü. Gerçekten de gölgenin ortasında parlak bir ışık noktası vardı. Ayrıca Fresnel’in diğer öngördüğü şeyler de deneyde aynen mevcuttu. Yani ışığın dalga teorisi bir saçmalık değildi.
2. Dünya’nın Yaşı
1800’lerin ortalarında yaşama dair düşüncelerimizi kökünden sarsacak bir teori ortaya çıktı. Şüphesiz bu, Charles Darwin’in evrim teorisidir. Ancak evrim teorisi sadece rastgele mutasyonlar ve doğal seçilimle canlılığın kökenlerine ışık tutmuyordu. Aynı zamanda Dünya’nın yaşı konusundaki fikirlerimizi de dönüştürmekteydi.
Darwin bu noktada erozyon, yükselme ve alçalma gibi süreçlerin oranlarına bakarak karşılaştığımız jeolojik özellikleri açıklamamız için gezegenimizin yaşının sandığımızdan fazla olması gerektiğini düşünüyordu. Ona göre milyarlarca olmasa bile Dünya’nın yüz milyonlarca yaşında olması gerektiği açıktı.
Aslında Darwin’in yaptığı bir bakıma çok zekiceydi. Çünkü gezegenimizin yaşının fazla olması, ona evrim süreçlerinin işlemesi için zaman vermiş oluyordu. Ancak daha çok Lord Kelvin adıyla tanıdığımız ünlü fizikçi William Thomson, Darwin’in fikrine karşı çıktı. Çünkü eğer Darwin haklıysa Dünya Güneş’ten daha yaşlı demekti ki bu çok saçmaydı. Kelvin’e göre Darwin hesaplamalarında hata yapmış olmalıydı.
Kelvin kendince haklıydı aslında. Çünkü kendisi termodinamik konusunda uzmandı ve Güneş’e dair birçok şey biliyordu. Bunlar arasında Güneş’in kütlesi, Güneş’in Dünya’dan uzaklığı, Dünya’nın Güneş’ten emdiği enerji miktarı gibi birçok şey vardı. Kelvin, büyük miktarda kütlenin zamanla küçüldüğü kütleçekimsel büzülmenin Güneş’in parlamasına yol açan şey olduğunu düşünüyordu. Buna göre hesaplamalarını yaptığında da Güneş’in yaşı 20 ile 40 milyon yıl arasında çıkıyordu. Bu da jeologların ve biyologların beklediklerinden çok çok daha azdı.
On yıllar boyunca Kelvin’in bu argümanını çürütecek kimse çıkmadı. Ancak biz bugün Dünya’nın 4.5 milyar yaşında olduğunu söylüyoruz. Sizce Kelvin burada neyi kaçırıyordu? Elbette nükleer füzyonu. Onun zamanında henüz nükleer reaksiyonlar bilinmediğinden Kelvin Güneş’in parlamasını sağlayan asıl şeyi aslında bilmiyordu. Her ne kadar kendisinin söylediği şeyler mantıklı olsa da Darwin’in yaptığı deney ve gözlemler gerçeği söylüyordu.
3. Einstein’ın En Büyük Hatası
Albert Einstein, 1915’in sonlarında Newton’ın evrensel çekim yasasının yerini alacak yeni teorisini yayınlamaya hazırlanıyordu. Newton yasalarının Merkür’ün gözlemlenen yörüngesini açıklayamadığı gerçeğinden hareket eden Einstein, genel görelilik teorisini ortaya koydu. Genel göreliliğe göre uzay-zaman dokusu, madde ve enerjinin varlığı nedeniyle kavisliydi.
O dönemlerde yıldızların uzun ömürlü olduğu ve etrafımızda her yöne eşit şekilde dağıldığı varsayılmıştı. Ancak denklemler evrenin sabit olmadığını aksine, evrenin ya genişlediğini ya da küçüldüğünü gösteriyordu. Bu nedenle Einstein, kozmolojik sabit diye adlandırdığı yeni bir terimi denklemlerine ekledi. Bu kozmolojik sabit evrenin statik olmasını sağlıyordu.
Aslında Einstein mantık ve muhakeme yoluyla kozmolojik sabit ekleme kararı almıştı. Çünkü genel göreliliğe göre sabit kütle dağılımıyla başlarsanız bir noktada o şeyin kara delik oluşturmak üzere çökmesi gerekir. Fakat evrenimiz ne çöküyordu ne de çökme sürecindeydi. Bu da onun evrenin statik olduğunu düşünmesine sebep oldu. Fakat daha sonraki yıllarda Lemaitre ve Hubble’ın gözlemleri tam tersini söyleyecekti. Einstein evrenin çökmediği konusunda haklı olsa da hata yapmıştı ve evren genişliyordu.
Sonuç olarak;
Bu üç hikayenin ortak noktalarını görmek mümkün. Her üç hikayede de işe doğanın kurallarının ne olduğunu çok iyi anlayarak başladık. Daha sonra çok yeni bazı gözlemlerle yeni kurallar koymaya çalıştığımızda saçma sonuçların ortaya çıktığını düşündük. Eğer bu noktada saçma dediğimiz sonuçları bir kenara atsaydık büyük bir keşfi kaçırmış olacaktık.
Tüm bunlardan çıkarılması gereken önemli ders, sistemimizi yöneten kurallardan ne kadar emin olursak olalım, önceden belirlenmiş sonucun ne olacağından ne kadar emin olursak olalım, evren hakkında anlamlı bilgi edinmenin tek yolu deney ve gözlem yoluyla yanıtlanabilecek nicel sorular sormaktır. Elbette mantık ve muhakeme de bize yol gösterebilir.
Ancak her zaman nihai gerçeğe ulaşamayabiliriz. Sanırım Lord Kelvin’in şu sözü olayı çok iyi özetliyor. “Hakkında konuştuğunuz şeyi ölçebiliyor ve sayılarla ifade edebiliyorsanız, onun hakkında bir şeyler biliyorsunuz demektir. Ancak ölçemediğinizde, sayılarla ifade edemediğinizde, bilginiz yetersiz ve tatmin edici olmayan türdendir.”
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- How logic and reasoning can fail as scientific tools ; Bağlantı: How logic and reasoning can fail as scientific tools – Big Think ; Yayınlanma tarihi: 21 Mart 2024
- What’s the difference between deductive reasoning and inductive reasoning? ; Bağlantı: Deductive reasoning vs. Inductive reasoning | Live Science ; Yayınlanma tarihi: 6 Mart 2024
Matematiksel
