İster uzaydaki bir ikiz, ister kaplumbağaya karşı yarışan Aşil ya da Schrödinger'in kedisi olsun, bilim insanları ve filozoflar binlerce yıldır soyut kavramları açıklamak ya da açık soruları daha canlı hale getirmek için düşünce deneylerini kullanıyorlar. Bu tür analojiler günümüzde de bilimin önemli araçlarıdır.
Pek çok ünlü düşünce deneyi bugün de karmaşık ve soyut kavramları aktarmak için kullanılıyor ve hatta bazı okul müfredatının bir parçasını oluşturuyor. Ancak bu tür düşünce deneyleri aynı zamanda araştırmacıların sorunlarına çözüm bulmalarında da yardımcı olmaktadır. Modern bilimde, bilgisayar simülasyonları artık sıklıkla bu tür sanal senaryoların rolünü üstlenmekte veya düşünce deneylerini somutlaştırmaya ve doğrulamaya yardımcı olmaktadır.
Uzay Adamı İkizler ve Kadim Kaplumbağa
İkizler ve neredeyse ışık kadar hızlı bir uzay gemisi. İçlerinden biri uzay gemisiyle galakside son sürat seyahat ederken diğeri evde kalır. Uzay yolcusu uzun bir süre sonra geri döndüğünde, Dünya'daki ikiz kardeşinin artık kendisinden yaşça büyük olduğunu görünce şaşırır.
Gerçek Olaylar için Analoji
Elbette bu gerçek bir olayla ilgili değil. Bu düşünce deneyi "ikiz paradoksu" olarak adlandırılır. Yaklaşık 100 yıl önce Albert Einstein tarafından icat edilmiş ve görelilik teorisinin sonuçlarını göstermek için kullanılmıştır. Zamanın, ışık hızının mutlaklığından kaynaklanan bir öngörü olan ivme ve yerçekimi tarafından esnetilebileceğini belirtir.
İkiz paradoksunda tanımlanan zamanın esnemesi, ilk olarak bir uçakta zaman ölçümü yapılarak o zamandan beri deneysel olarak kanıtlanmıştır. Bu arada, son derece hassas atomik saatler bu etkileri saniyenin küçük kesirlerine kadar ölçebilmektedir. GPS uydularındaki atomik saatler de zaman genişlemesine tabi olduğundan, uydu navigasyonu bu prensibi hesaba katmadan çalışmayacaktır.
Antik Çağlardan Bu Yana Düşünce Deneyleri
Düşünce deneyleri, olayların doğasına yeni açılardan bakmanıza yardımcı olan bir hayal gücü aracıdır. Genellikle fiziksel, teknolojik, finansal veya etik nedenlerle gerçek bir deney mümkün olmadığı için yapılırlar. Bazen düşünce deneyleri çok soyut kavramları açıklar ve böylece anlama sürecine katkıda bulunur. Antik çağlardan bu yana felsefe başta olmak üzere ekonomi, tarih, matematik ve doğa bilimleri, özellikle de fizik gibi tüm alanlarda kullanılmaktadır.
Aşil ve Kaplumbağa
Antik çağın en ünlü düşünce deneylerinden biri, MÖ 5. yüzyılda bunu tanımlayan antik Yunan filozofu Elealı Zeno'dan gelmiştir. O zamandan beri nesillerdir düşünürlerin kafasını karıştırmıştır. Hikaye şöyle devam ediyor: Antik dünyanın en hızlı koşucusu olan Aşil, bir kaplumbağa tarafından yarışa davet edilir. Zaferinden emin olduğu için kaplumbağaya avantaj sağlar. Yarış başlar ve ikisi de koşmaya başlar.
Ancak Aşil kaplumbağanın başlangıç noktasına ulaştığında, kaplumbağa yolun başka bir bölümünü çoktan kat etmiştir. Bu nedenle Aşil'in kaplumbağayı geçebilmesi için bu yolu da aşması gerekmektedir. Ancak bunu başarırsa, kaplumbağa yine daha küçük bir fark elde etmiş olur. Böylece kaplumbağanın farkı gittikçe küçülür ama her zaman bir fark olarak kalır. Aşil bu nedenle kaplumbağaya asla yetişemez ve dolayısıyla onu asla geçemez.
Açıkçası, herhangi bir amatör koşucu kaplumbağayı kolaylıkla geçebilir, ancak Zeno'nun mantıksal muhakemesi bu kadar kolay sarsılmıyor.
Kuantum Fiziğinin Düşünce Deneyleri
Düşünce deneylerinin süreçleri daha iyi anlamaya yardımcı olabileceği kuantum fiziğinde de gösterilmiştir. Çünkü nesneler orada günlük yaşamdan bildiğimiz gibi davranmazlar. Somut, kararlı bir durum almazlar, ancak olasılık yasalarına uyarlar.
Örneğin bir atom, bozunması açısından, durumların süperpozisyonu olarak adlandırılan bir durumdadır. Gözlemlemediğimiz sürece aynı anda hem bozunmuş hem de bozunmamıştır. Aynı zamanda hem ölü hem de canlı olabilen Schrödinger'in kedisi ile ilgili ünlü düşünce deneyinin amacı da budur.
Schrödinger'in Kedisi: Aynı Anda Ölü ve Canlı
Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger'in 1935 yılında yaptığı bu dünyaca ünlü düşünce deneyinde, bir kedi bir kutuya yerleştirilir. Buna az miktarda radyoaktif madde, bir dedektör ve bir kavanoz zehir eklenir. Daha sonra kutu kapatılır. Maddenin tek bir atomu bile bozunursa, dedektör çarparak otomatik olarak zehri serbest bırakır ve kedi ölür. Ancak hiçbir atomun bozunmaması da aynı derecede mümkündür. Bu durumda kedi hayatta kalır.
Kutunun içine bakılmadığı sürece kedinin durumu belirsizdir; kedi aynı anda hem canlı hem de ölüdür. Elbette bir kedi aynı anda hem ölü hem de canlı olamaz. Ancak, kuantum mekaniği kurallarına göre, gözlemlenmemiş bir atom kesinlikle aynı anda iki durumda olabilir. Bilim insanları fotonlarda, elektronlarda ve moleküllerde bu süperpozisyon durumlarını zaten göstermişlerdir. Aynı anda iki kutuda oturan bir "kuantum kedisinin" yanı sıra mobil bir versiyonu da halihazırda uygulanmıştır.
Dolaşıklığın Gizemi
Kuantum bilimciler düşünce deneylerini daha sonra bilimsel araçlarla test ettikleri hipotezler olarak kullanırlar. Örneğin, kuantum teorisindeki belirli bir fenomeni daha iyi anlamak için bilgisayar simülasyonlarını kullanırlar: Kuantum dolanıklığı. Bu, 1935 yılında Einstein-Podolsky-Rosen paradoksu (EPR paradoksu) adı verilen bir düşünce deneyinde tanımlanmıştır. Kuantum dolanıklığı, birbirinden uzakta olsalar bile iki parçacığın birbirine bağlı olduğu anlamına gelir.
Ancak bu bağlantı bu kadar büyük mesafelerde nasıl çalışır? Parçacıklar kendi durumlarını nasıl biliyorlar? Bilgi alışverişinde bulunuyorlar ve birbirleriyle "iletişim" kuruyorlar mı? Albert Einstein bu olasılıktan sonuna kadar şüphe duymuş ve kuantum dolanıklığını "uzaktan ürkütücü eylem" olarak adlandırmıştır. Çünkü bu, bilginin ışık hızından daha hızlı değiş tokuş edildiği anlamına geliyordu.
Tüm meslektaşları Einstein ile aynı fikirde değildi – bugün bile kuantum dolanıklığın nasıl çalıştığına dair çeşitli farklı yorumlar var. Bu konudaki tartışmalar 80 yıldır sayısız kitabı, dergi makalesini ve şimdi de internet sitelerini dolduruyor.
Bilgisayarda Akıl Oyunları
Bilim insanları bilgisayar simülasyonu yardımıyla düşünce deneyini kontrol ettiler ve Einstein'ın haklı olabileceğini gördüler: Dolanık parçacıkların durumlarının birbirini etkilemesi için "iletişim" dışında nedenler olmalıdır. Düşünce deneylerini doğrulamak için bilgisayar simülasyonlarını kullanabilmek bilim için büyük ve nispeten yeni bir avantajdır.
Bir bilgisayar simülasyonu ile parçacıklarla oynayabilir ve hipotezleri bir tür korumalı ortamda test edebiliriz. Çalışma nesnemizi etkilemeden ve hatta yok etmeden her şeye bakabiliriz. Bu durum laboratuvarda genellikle farklıdır. Orada, gerekli aparatlar – örneğin parçacık kaynakları ve dedektörler – teknik olarak da doğru bir şekilde uygulanmalıdır. Bu her zaman gerçekleştirilemez.
1970'lerden beri EPR paradoksu üzerine laboratuvar deneyleri de yapılmaktadır. Bu durumda iki parçacığı bağlantılı bir çifte kesin olarak atamak her zaman zordur. Örneğin, kozmik ışınlar gibi deneye hiç ait olmayan parçacıklar yanlışlıkla kaydedilebilir. Buna ek olarak, laboratuvarda Einstein'ın düşünce deneyinde asla amaçlamadığı prosedürler gereklidir. Bilim insanlarının kanıtlayabildiği gibi, her ikisi de yanlış sonuçlara yol açmaktadır. Bir simülasyonda bilim insanları tüm bu çerçeve koşullarını hassas bir şekilde kontrol edebilir.
Yapay Zeka Üzerine Düşünce Deneyleri
Düşünce deneyleri de araştırmaları etkileyebilir ve teşvik edebilir. Örneğin "Silikon Beyin" düşünce deneyini ele alalım: Bir insanın beynindeki her bir nöron teker teker bir elektrik devresiyle değiştirilir. Birbiri ardına. Sonunda biyolojik beynin yerini teknik bir beyin alacaktır. Sonunda insan aynı bilince sahip olarak yine de aynı kalır mı?
Beyin Nasıl Çalışır?
Bu, insan beyniyle ilgili bir dizi düşünce deneyinden sadece bir tanesidir. Bunlar genellikle bilinç, yapay zeka ya da duyusal izlenimlerin rolü gibi karmaşık ve bazen de son derece felsefi konularla ilgilenir. Bununla birlikte, arkasında her zaman temel bir soru vardır: İnsan beyni nasıl çalışır?
Düşünce deneyleri, özellikle pratikte yapabileceklerinizin veya belirleyebileceklerinizin ötesinde düşündüğünüzde, varsayımların ve hipotezlerin nihayetinde nereye götürdüğünü gösterir. Çünkü elbette Silikon Beyin gibi bir düşünce deneyi laboratuvarda test edilemez. Fizikçiler de araştırmaları için bilgisayar simülasyonlarını kullanıyor.
Bilgisayarda 100.000 Nöron
Araştırmacılar insan beyninin bir simülasyonu üzerinde çalışıyorlar. Birkaç denklemle bir sinir hücresini tanımlıyorlar ve bunları insan beynine mümkün olduğunca benzer olması gereken ağlar oluşturmak için kullanıyorlar. Burada asıl ilginç olanın bir ağdaki sinir hücrelerinin işbirliği olduğuna inanıyorlar.
Bilim insanları insan beyninin bir milimetre küpünü simüle etmek için yıllarını harcadı: Her biri diğer hücrelere giden yaklaşık 10.000 bağlantıya sahip yaklaşık 100.000 hücre. Bilinçle ilgili felsefi soru doğal olarak şimdilik arka planda kalıyor.
Silikon Beyin kimlik ve öz farkındalıkla ilgili. Ancak pek çok düşünce deneyinde olduğu gibi burada da etik bir bileşen var.
Çin Odası
Çin Odası ünlü düşünce deneylerinden biridir. Çince bilmeyen bir kişi kapalı bir odada oturur. Önünde Çince karakterlerle yazılmış bir metin vardır, duvardaki bir yarıktan yine Çince soru kartları alır ve cevaplaması beklenir.
Buna ek olarak, cevap için gerekli bilgileri içeren kendi ana dilinde ve Çince yazılarla yazılmış bir kılavuza sahiptir. Kılavuz, sorudaki belirli karakterlere karşılık olarak hangi karakterleri yanıtlaması gerektiğine dair talimatlar içeriyor. İnsan bu talimatları, anlamını kavramadan, tamamen mekanik ve resmi bir şekilde yerine getirir ve cevap kartlarını yarıktan dışarıya geçirir. Peki ya dışarıdaki insanlar? Odada Çince bilen birinin oturduğunu varsayarlar.
Amerikalı filozof John Searle bu düşünce deneyini, görünüşte akıllı bir bilgisayarın işlevlerini yerine getirmek için bilince sahip olması ya da bilinç geliştirmesi gerekmediğini göstermek için kullanmıştır. Ona göre Turing testini geçmek bile yapay bir zekanın insani anlamda gerçek bir zekaya sahip olduğunu kanıtlamaz. Searle'ün haklı olup olmadığı bugün hala tartışılmaktadır.
Kaynak:
