Gelinen Nihaî Aşama (Kuantum Fiziği) – V

105

SIR ROGER PENROSE

8 Ağustos 1931’de Britanya’da Sussex-Colchester’da doğdu.

Roger Penrose‘un akrabaları, Lionel Sharples Penrose ve Margaret Leathes, tib doktoruydular. Tibbi genetikçi olan Lionel, Royal Society’nin üyesiydi. Mental (zihni) bozukluklarda çevre şartlarının ve genetic faktörlerin etkilerini konu alan bir proje üzerinde calisiyordu. Roger tam o sıralarda doğdu.  Kardeşi Oliver İskoçya’daki Heriot-Watt University’de (Edinburgh) matematik profesörü oldu. Diğer kardeşi Jonathan ise psikoloji dalında öğretim görevlisi. Jonathan, 1958-69 seneleri arasında Britanya Satranç şampiyonuydu. Britanya satranç tarihinin en büyük ustalarından biri olarak Kabul edilmektedir.

1939’da babası ailesiyle beraber ABD’ye gitti. Roger Ontario’da (Kanada) okula gitti ve matematiğe olan ilgisi burada başladı.  “10 yaşlarımdayken çeşitli polyhedralar yaptığımı hatırlıyorum” der…

Babası Ontario hastahanesinin Psikiyatri Araştırma bölümünün müdürü oldu. Ama aynı zamanda matematikle de çok ilgiliydi ve hususiyetle geometriyle uğraşıyordu aynı annesi gibi… “Ağabeyim Oliver benden iki yaş büyüktü ancak 4 sınıf ilerideydi. Genç yaşta matematik hakkında çok şey bilirdi ve hem matematiğe hem de fiziğe büyük alaka duyardı”…

45’te 2. Emperyalist Paylaşiı Savaşı nihayetlendikten sonra, Penrose ailesi Britanya’ya döndü. Babası, Londra Üniversitesi’nde İnsan Genetiği profesörü oldu. Roger da Londra Üniversitesi Koleji’ne girdi. Ailesi tabib olmasını istiyordu ama o, matematiğe aşıktı…

Matematik, Fizik ve Kimya bölümünü seçmemden dolayı ailem huzursuz oldu, Tıbbi kariyerim bir anda ortadan kalktı”…

Matematik’te Birinci Sınıf Onur derecesi aldı ve Cambridge’e gidip matematik araştırmalarına başladı. Oliver da Cambridge’deydi ve fizik’i seçmişti. Roger, Hodge üstadlığında St. John’s College’de cebir geometrisi araştırmalarına da başladı. 1 yıl sonra yönünü John Todd’a çevirdi. 1957’de, Cambridge üniversitesi’nden cebir ve geometri alanında Ph. D. derecesi aldı.

3 ayrı kura devam ettim. Biri, Herman Bondi’nin verdiği Genel İzafiyet’ti, diğeri Paul Dirac’in Quantum Mekaniği’ydi ki çok hoştu, 3.sü ise Steen’in verdiği Matematik Mantık. Turing makinelerini ve Goedel teoremini öğrendim”…

Onun fiziğe ilgi duymaya iten ilk büyük etkinin sahibi Dennis Sciama oldu. Sciama, kardeşinin arkadaşıydı.

Sciama benim üzerimde çok etkili oldu. Beni fiziğe doğru gitmem noktasında uyardı”…

Cambridge’de doktorasına calışırken, ‘yarı-gruplar’ve ‘matrix halkaları’ üzerine makaleler yazmaya başladı. 1955’de, ‘Matriksler için genelleşmiş zıd’ isimli makalesini ‘Cambridge Felsefe Cemiyeti’nin İlerlemeleri’ yayınladı (A generalized inverse for matrices / Proceedings of the Cambridge Philosophical Society). Burada Penrose, ‘A’ kompleks dikdörtgen matrix’in genelleşmiş inverse X’ini, AXA=XAX, XAX=X, (AX)= AX, (XA)= XA denklemlerinin yegane çözümü olarak tanımladı.  Bu genelleşmiş inverse’u matriks denklemlerinin sistemlerini cözmede ve yeni bir tip spektral decomposition bulmada kullandı.  İkinci yayını Douglas Munn’la beraber ‘Zıd yarı-gruplar üzerine bir tezkere’ (A note on inverse semigroups)  oldu ve aynı organda yayınlandı. 56’da ‘Lineer Matrix denklemlerinin en iyi yaklaşım çözümleri üzerine’ (On best approximation solutions of linear matrix equations )

Penrose 1956-57 akademik yılını Londra’da Bedford College Pure Mathematics (Saf Matematik) bölümünde asistan okutman olarak tamamlıyor. Bilahare, Cambridge, St John’s College’de Araştırma görevlisi olarak görev alıyor. Bu görev 3 yıllıktır ve bu dönemde Joan Isabel Wedge’le evleniyor (1959). Bu görevi bitmeden evvel, 59-61 seneleri arasında, NATO ödülüyle ABD’ye gidiyor. Önce Priceton’a sonra Syracuse Üniversitesi’ne. Britanya’ya geri dönüyor ve 61-63 arasında Londra’da, King’s College’de Araştırma okutmanı olarak işe başlıyor. 63-64’de yeniden ABD’ye gidiyor ve Austin’deki Texas Üniversitesi’nde ziyaretçi okutman olarak çalışıyor.

1964’de Birkbeck College’de, Londra, çalışmaya başlıyor ve iki yıl içinde aynı yerde Tatbiki Matematik profesörü oluyor. 1973’de Oxford Ün.’de Rouse Ball  derecesiyle Matematik profesörü oldu ve 98’de Emeritus (Ordinaryus) Rouse Ball derecesini alıncaya kadar aynı görevde kaldı. Aynı yıl, Londra, Gresham College’e, Gresham Geometry profesörü olarak atandı.

1959’un başlarında, Penrose kozmoloji hakkında çok mühim sayılabilecek bir seri yayın yaptı. İlki, ‘Relativistik olarak hareket eden kűrrenin görünür biçimi’ (The apparent shape of a relativistically moving sphere ) 1960’da ise ‘Genel İzafiyet’e bükücü (eğirici) bir yaklaşım’  (A spinor approach to general relativity) isimli makalesini yayınladıBu makalede şunları söylüyordu:

Gravitasyon (Çekim) teorisinin matematik apparatının, Riemann tensor’unun geometrik teorisine  tekidiyle (vurgusuyla) beraber zarif (narin) ve detaylı bir sergileme…

Penrose saf matematik makaleleri yayınlamaya da devam ediyordu. 1961’de, Henry Whitehead ve Christopher Zeeman ile birlikte yayınladığı çalışma: ‘Euclide uzayında katmerlerin sıkışması (bitişmesi, içine sokulmuş olması)’ (Imbedding of manifolds in euclidean space). Neticede, eğer 0 < 2m n ise, ve bilahare, n’le bağıntılı her kapalı (m-1) katmerin, R2nm+1  sıkışacağı isbatlanmış oluyordu. Ezra Newman’la beraber, Penrose ‘spin emsal rakamıları metodu ile çekimsel radyasyona bir yaklaşım’ (An approach to gravitational radiation by a method of spin coefficients ) isimli makalesini yayınladı. Bir sonraki yıl ise:

iki komponentli bükücü formalizmin, iki reel hükümsüz vektorden ve birbirini tasrif eden iki kompleks’ten ibaret olan uzay-zaman’da bir tetradin mütalaasına öncülük ettiğini…’ gösterdi.

1965’de, topolojik metodları kullanarak, Penrose ‘tuzağa düşmüş (yakalanmış) sahanın (sathın) varlığı’ adını verdiği ve tekilliğin çekimsel çöküş (büzüşme) dahilinde vuk’u bulması gerektiğini kanıtlayan şartlar altında mühim bir teoremi isbat etti. Temel olarak, bu şartlar altında uzay-zaman devam edememekte ve klasik genel izafiyet yıkılmaktadır. Penrose, quantum etkilerinin tekillikte başat olmasından hareketle, izafiyeti ve quantum teorisini kombine ederek ‘birleşik teoriyi’ (Unified Theory) araştırdı.

Penrose’un  en büyük ataklarından biri, izafiyeti (relativity) ve Quantum nazariyesini birleştirme girişimi dahilinde ‘Burulma-bűkűm / twistor’ teorisine girişiydi. Bu, kuvvetli cebirsel ve geometrik metodları kombine eden kaydadeğer bir matematik teoridir. Wolfgang Rindler’le beraber, 1984’de ‘Burkucular-Bűkűcűler ve Uzay-Zaman’ (Spinors and Space-Time) ilk volumünü yayınladı. Bu volum, iki ‘Burkucu-Bűkűcű’ hesablamasını ve relativistic (izafiyete değgin) sahaları, ikinci volum ise, Uzay-Zaman geometrisi dahilinde burkucular- bűkűcűler (Spinors) ve ‘Saptiricilarin’ (Twistors) metodlarını içeriyordu.

1989’da meşhur kitabı ‘The Emperor’s New Mind : Concerning computers, minds, and the laws of physics’ (İmparatorların yeni zihni: Bilgisayarlar, zihinler ve fizik kanunlarıyla münasebeti [bağlamında]) yayınlandı. Bir sonraki sene kitab, Rhone-Poulenc Science Book Prize ödülünü aldı. Sklar, kitabın amacını şöyle kaleme alıyordu:

‘… tefsir etme ve tenkidi saldırı bağlamında, zihnin tabiatına yeni bir bakış…zihni faaliyeti alıp algoritmik sürece taşıma ve zihnin daha elverişli bir teorisini  teklif etme temelinde ele alınmış ve henüz varolmayan, maddi dünyanın bilinen tabiatına uygun fizik teorisi bulunmuş  olacak. Argüman sürecinde, öğrenmemiş ancak mantıken sofistike olan okuyucu için  münasib seviyede, algoritmaların ve mücerred hesablanabilirliğin tabiatından, karar verilemezlik ve tamamlanmamışlık bağlamında  ve  narin sergilemeler, mevzular dahilinde, klasik fiziğin  temel yapıları, quantum mekaniğindeki temel yapilar ve pazıllar (puzzles), entropik asimetrinin temel hatları ve kozmolojik yapıyla ilişkileri, çekimin münasib quantum teorisinin araştırılması ve bazı nöro-anatomi neticeleriyle alakası ve beynin fonksiyonunun araştırılması,  zengin bir çeşitlilikle verilmiş…’ .

1994’de Penrose, ‘Shadows of the mind : A search for the missing science of consciousness’ (Zihnin Gölgesi: şuur’un gayb (noksan) ilimi için bir araştırma) isimli eserini yayınladı. Burada birinci kitabını geliştiriyordu. 1996’da Penrose ve Hawking, ‘The Nature of Space ant Time’ (Uzay ve Zaman’ın tabiatı) isimli eseri yayınladılar. Bu kitab, ikisi arasında Isaac Newton Enstitüsü / Matematik Bilimler, Cambridge’de, tartışmalara yol açtı. Her ikisi de, birbirlerinin argümanlarına cevab teşkil eden 3’er makale yayınladı ve bilahare son oturumda birbirleriyle tartıştılar. Penrose şöyle diyor:

Bu tartışmanın başlangıcında, Stephen kendisinin pozitivist olduğunu, buna mukabil benim Platoncu olduğumu  düşündüğünü söyledi.  Pozitivist olması hasebiyle onunla beraber olmaktan mutluyum ancak buradaki en mühim noktanın realist olduğum noktası olduğunu düşünüyorum.  Yine, eğer birisi bu münakaşayı, 70 yıl kadar evvel Bohr’la Einstein arasındaki meşhur münakaşayla  kıyaslarsa, Stephen’ın Bohr rolünü kendimin ise Einstein rolünü oynadığını  düşünebilirim. Einstein, dalga fonksiyonu olarak sunulması gerekli olmayan, reel bir alem gibi birşey olabileceğini  ileri sürerken Bohr, dalga fonksiyonunun ‘gerçek’ bir mikro alem tasvir etmediğini ve fakat sadece kehanetlerde bulunmak için faideli bir ‘bilgi’olduğu  üzerinde ısrar ediyordu’.

Penrose’un aldığı ödüller;

1- Science Book Prize (1990)

2- Adams Prize / Cambridge University;

3- Wolf Foundation Prize for Physics (Stephen Hawking’le beraber)

4- Dannie Heinemann Prize (American Physical Society ve the American Institute of Physics; the Royal Society Royal Madalyası);

5- Dirac Madalyasi ve the British Institute of Physics madalyası;

6- Royal Astronomical Society’nin Eddington Madalyası;

7- Naylor Prize of the London Mathematical Society;

8- Albert Einstein Ödül ve Madalyası

9- 1994’te bilime hizmetlerinden dolayi şovalye.

10- New Brunswick Üniversitesi onur ödülü(1992),

11- Surrey Un. Onur ödülü (1993),

12- Bath Un. Onur ödülü (1994),

13- Londra Un. Onur ödülü (1995),

14- Glasgow Un. Onur ödülü (1996),

15- Essex Un. Onur ödülü (1996),

16- St Andrews Un. onur ödülü (1997)

17-  Santiniketon Un. Onur odulu (1998).

[Penrose’un şu ana kadar Nobel almamasını isteyen ‘istediği gibi’ yorsun, biz sebebini biliyoruz!]

 

Quantum Şuuru

Roger Penrose bütün kainatın esrarı bağlamında insan şuurunun nasıl işlediğini hala araştırıyor.  O bir Platonist ve bunu her fırsatta ikrar ediyor ve Platon gibi o da, herşey matematikte ete kemiğe bürünür diyor. Bunun, fizik alemin ve insane düsüncesinin dışında bir gerçeklik olduğunu vurgulamayı da ihmal etmiyor. ‘İlim adamları’ diyor, ‘hakikati icad etmezler ve fakat keşfederler’. Bu, Allah’ın açtığı bir yol mudur? Evet… Estetik nitelikler bilimde ehemmiyet arzederler. Onun büyük amacı (hayali), Klasik fiziği, quantum fiziğini ve noro-fizyoloji’yi sentez etmektir. Argümanlarına, bilgisayarların, matematikçinin düşüncelerini taklid eden yeteneklerini incelterek (hafifleterek / hor görerek) başladı. İlk bakışta, bilgisayarlar bu çalışmaya mükemmel uyumlu görünüyorlardı: Herşeyden sonra, hesab yapmak için meydana getirilmişlerdi. Fakat Penrose, sun’i zekanın orijinal şampiyonu Alan M. Turing’in bizzat kendisinin birçok matematik problemin algoritmik analize ve çözüme hassas olmadıklarını gösterdiğini vurguladı. Penrose, hesablanabilirliğin hududlarının Godel teoremine bağlı olduğunu söylemektedir. Godel teoremi her matematik sistemi, hususiyetle de, sistemin baslangıç verileriyle isbatlayamadığı vazıh (aşikâr) hakikatleri ihtiva eder. İnsan zihni bu hakikatleri anlayabilir fakat kaidelerle hududlanmış kompüter anlayamaz.

Zihin bilgisayar gibi değil midir? Ona benzemez mi? Penrose, bu sualin cevabının quantum fiziğinde saklı olduğunu düşünüyor. Quantum seviyesendeki bir sistem (mesela, bir grup hidrojen atomu) tek bir davranış veya hal istikametine sahib değildir fakat her nasılsa birbirlerinin üzerinde superpoze olan (üstüste gelen) bir kısım değişik mümkün hallere sahibdirler. Mamafih, Fizikçi sistemi ölçtüğü zaman, bütün superpose haller tek bir hal dahilinde büzüşür; bütün ihtimallerden sadece bir tanesi vuk’u bulmuş gibi görünür. Penrose, bu, quantum fiziğinin insan gözlemine belirgin bağlılığını tesbit etti. Eğer, hakikatin quantum zaviyesinden görünümü mutlak olarak doğruysa, çayırda kalan tek bir kriket topu değil ve fakat birçok çayırda hayal meyal bir sürü top görebilmeliydik. Böylece, quantum fiziğinde göze görünür bir biçimde na-mevcud olduğu farkedilen kuvvetin belki onun (quantum fiziği) alanıyla biz insanların mukim bulunduğu deterministik alem-klasik fizik alanı arasında bir bağlantı olduğunu teklif eder. Bu fikir yeni değildir: Birçok teorisyen quantum çekimini görmüşlerdi.

Ancak Penrose yeni bir yaklaşım geliştirdi. Quantum seviye-sisteminin muhtelif superpoze hallerinin zaman ötesinde etmesi gibi, onların içinde madde ve enerjinin dagılımının yayılmaya başladığını belirtti. Quantum ve klasik sahaların arasındaki herhangi bir ara seviyede, superpoze haller arasındaki farklar çekimsel olarak belirginleşiyordu; haller bilahare, fizikçinin ölçebileceği tek bir hal içinde büzüşüyordu. Bu, ölçen aletin çekimsel etkisidir, superpoze hallerin büzüşmesine neden olan gözlemcinin soyut mevcudiyeti değil. Penrosian quantum çekimi, içinde bir bölgedeki olayların birbirlerini etkilediği non-local (yerel olmayan) etkileri de anı anına hesablamaya yardım eder.

Einstein-Podolsky-Rosen’in (EPR) meşhur düşünce deneyi evvela, ‘yersizlik’in (non-locality) nasıl oluştuğuna işaret etmektedir. Eğer, bozunan parçacık anı anına ve iki zıd istikamette iki foton yayarsa ve bilahare bir fotonun anlık spin’i (bükülümü) ölçülmesiyle, ışık-yılları mesafesinde olsa dahi diğerinin spini tesbit edilir. Penrose quasicrystallerin non-local (yersiz) etkilere de dahil olabileceğini düşünür. Ona göre, sıradan kristaller seriler halinde büyür, fakat quasicrystallerin karmaşıklığını daha global bir fenomen olarak kabul eder: Her atomun, diğer atomların bir yere aheng içinde düştüklerinde, ne yaptıklarını hissettiği  görünüyor.

Bütün bunların şuurla ne alakası var? Penrose, verilmiş bir düşüncenin temeli olan fizyolojik sürecin başlangıçta, herbirinin (her bir quantum hali) bir ayıklama (tasnif) hesabı yaptığı, bir seri superpoze quantum hallerine dahil olmuş olabileceğini teklif eder.  (Quantum) haller arasındaki madde ve enerji dağılımındaki farklılıklar çekimsel manada anlamlı bir seviyeye ulaştığı zaman, haller bir tek hal içinde büzüşür ve ölçülebilir ve mümkün bir biçimde beynin noral (neural-sinirsel) yapısında non-local (herhangi bir yere tekabül etmeyen / yersiz) değişimlere sebeb olur. Bu fiziki hadise zihni (mental) hadiseyle alakalıdır: matematik bir teoremi anlama veya garsonun ayağına basmama gibi…

Hatırlamak mevzuunda önemli olan şeyin, quantum sürecinin hiçbir bilgisayar tarafından taklid edilemeyeceğini söyler. Penrose, ‘Bilimin, sırları çözmek veya çözmeye çalışmak için hiçbir umudu yok mu? Zaten eğer her sır açığa çıkarılmış olsaydı bu çok sıkıcı olurdu’ der. ‘Acaba, zihinler fizik kanunlarının özneleri olabilirler mi? Hakikaten ya hu! Fizik kanunları nelerdir?’ diye de ilave eder.

İnsan zekası yapay zekayı geçer (ondan üstündür) çünkü quantum mekaniği seviyesinde fizikten istifade eder. Bu, tahrik edici (provokatif) bir konumdur. Ancak matematik fizikçisi Roger Penrose kitabında bu mevzua eğilir. Teklifin, o gün için kesinkes isbatlanmamış olmasına rağmen, kitab yapay zekanın felsefi temelleri hakkında sağlıklı şübheler ortaya koydu.

Bu ve benzeri birçok mevzuu, Hawking’le tartışmalarını ve akdelikler konusundaki değerlendirmelerini [Kainat Simetrik mi, Asimetrik mi] münakaşalarını takib etmek için, vakti olan gönüldaşların bu kitabı okumasında, acizane faide mülahaza ediyorum.

 

Kaynak: H.A. “Akademya’ya Doğru Sitesi”, 2001-2005 (2010 öncesi arşiv makalelerimizde yazarlarımızın adları, açık isimleriyle yayınlandıklarında makalelerini yeniden tashih ihtiyacı duyabilecekleri ihtimaline nazaran, yazarlarımızın talebi olmadıkça sadece isimlerinin baş harfleriyle paylaşılmakta, böylece bu önemli ve değerli arşivimizden kamuoyunun istifadesi amaçlanmaktadır.)

YORUM YAZ

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi giriniz!