Düşünce Deneyi Nedir?

Gerçekte yapamayacak olsak da bazı bilimsel hipotezlerin ve teorilerin ortaya koyacağı sonuçlar dolayısıyla olması gereken olayları canlandırma sürecine tasarımsal deneyler veya düşünce deneyleri denir. 

Bu deneylerin ana amacı, ele aldığımız bir sorunun olası sonuçlarını kefşetmektir. Antik Yunan’a kadar uzanan bu fikir yürütme tarzının modern bilimdeki ilk önemli gösterimini ise Galileo, düşen objeler kütleleri ne olursa olsun aynı hızda düşerler, diyerek yapmıştır.

Aslında bir çok kişi tarafından bu deney Pisa Kulesi‘nde Galileo’nun farklı kütlelerde olan iki topu aşağıya bırakması olarak bilinir, fakat gerçekte böyle bir olay yaşanmamıştır. Galileo kafasında tasarladığı deneyi 1638’de yayınladığı son kitabı Discorsi e dimostrazioni matematiche kitabına yazar. Bu hikaye zamanla, gerçekte olmuş gibi anlatılıp efsaneleşir.

McConnellGalileoLL

Kabaca türkçeye çevirmek gerekirse Galileo yaşamının son 30 yılında yaptığı çalışmaları topladığı bu ünlü kitabında şöyle anlatıyor deneyi:

“Eğer düşme hızları farklı olan iki cismi ele alırsak, bu iki cismi birbirlerine bağladığımızda, yavaş düşen cisim, çabuk düşen cismin hızını keser. Yavaş düşen, fren işlevi görür.

Eğer bu doğruysa, büyük taş örneğin 8 birim hız ile düşüyor, küçük taş ise 4 birim hızla düşüyorsa, bu iki taşı birbirlerine bağladığımızda, bu ikili sistemin hızının 8 ile 4 birim arasında olması gerekir. Fakat birbirlerine bağlı iki taş, tek bir büyük taş gibi kütleye sahip oldukları için, ve ağır taşın hafif taştan daha hızlı düşmesi gerektiği için, birbirlerine bağlı bu iki taşın hızının 8 birimden fazla olması gerekir. Dolayısıyla bu ilk söylediğimiz, hızın 8 ile 4 birim arasında olması gerektiği fikri ile çelişir. Görüldüğü gibi, ağır cisimlerin daha hızlı düşmesi hipotezi, ağır cismin daha yavaş düşmesi sonucuna da gebedir.”

Galileo’nun bu sonucuna matematikte çelişki deniliyor. Farklı kütlelerdeki cisimlerin farklı hızda düşmeleri savı, düşünce deneyi ile çürüdüğü için, doğru seçenek bunun tam tersi oluyor. Galileo da bu nedenle farklı kütleye sahip cisimler farklı hızlarda değil aynı hızlarda düşerler sonucuna varıyor.

Newton da Principia Mathematica kitabında mutlak uzay kavramı ve hareket ile ilgili fikirlerini, Newton’un Kovası diye bilinen düşünce deneyiyle açıklayıp kanıtlamaya çalışır.

Düşünce Deneyi

Boş bir uzayda içi su dolu bir kova dönmeye başladığında, zamanla içindeki su da konkav şeklini alır demekte (merkezkaç etkisiyle suyun kovanın kenarlarına doğru itilmesi). Fakat dönmekte olan kovanın kenarında bir kişi oturuyorsa, bütün uzay boş olduğu ve bu kişi de kovanın kenarında oturmakta olduğu için, kovayı dönmüyormuş gibi görür.

Aynı zamanda, kovanın içindeki suıyun da dönmemesine rağmen ilginç bir şekilde kenarlara doğru çekildiğini de görür. İşte bunun nedeni, suyun kovaya göre değil, mutlak uzaya göre hareket halinde olmasıdır der Newton.

Fiziksel deney yapmaktan ziyade bu şekilde düşünce deneyi ile hipotez sınama olayı günümüzde Gedankenexperiment olarak bilinmekte. Bu kelimeyi 1812 yılında Hans Christian Orsted orataya atmış. Daha sonra ise Ernst Mach kullanmış, İngilizceye de geçişi Mach’ın makalelerinin İngilizce’ye çevrilmesiyle olmuş.

Düşünce Deneyi

Fakat Mach’ın yaklaşımı Galileo’dan biraz farklı. Tasarladığı düşünce deneylerini, öğrencilerinin gerçek deneylere dönüştürmesini istemekte. Gerçek deneyin sonuçları, düşünce deneylerinden farklı çıktığında ise öğrencilerine deneyi açıklayıp kanıtlamalarını söylüyor. Ayrıca Mach (ve daha sonra Einstein da) Newton’un kova deneyi üzerine kafa yorup, mutlak uzay fikrine karşı çıkıyorlar.

20.yy’a iyice yaklaştığımızda ise fiziğin ilerlediği nokta düşünce deneylerini çok daha farklı bir noktaya taşıyor. Einstein’ın görelilik teorisini ortaya koyması, yaptığı düşünce deneylerinin bir sonucu.

Dünya üzerindeki bir asansör üzerindeki kütleçekimi ile, uzay boşluğunda bir asansör’ün ivmelenerek hızlanmasının asansördeki gözlemci için bir fark yaratmayacağını düşünmesi ile teorisini şekillendiriyor. İkizler paradoksu da yine görelilik teorisinden doğan bir düşünce deneyi.

Düşünce Deneyi

Bu gibi deneyler bilimi tamamiyle empirik bir aktivite olarak görmememiz gerektiğini gösteriyor. Felsefede olduğu gibi, doğa bilimlerinde de düşünce deneyleri önemli bir rol oynamakta, veya en azından bir çok kişi böyle olduğunu düşünüyor diyelim.

Günümüzde en az Görelilik Teorisi kadar Kuantum Teorisi’nin ortaya çıkışında da düşünce deneyleri kilit bir role sahip. Schrödinger’in kedisi, Heisenberg’in mikroskobu, EPR paradoksu ve Hardy paradoksu, Kuantum Teorisi’ndeki en bilindik düşünce deneyleri. 

Taylan Kasar

Kaynaklar:
http://plato.stanford.edu/entries/thought-experiment/
https://en.wikipedia.org/wiki/Thought_experiment
Kapak Fotoğrafı:
Dreamstime




NASA İkizler Çalışmasının Ön Sonuçları Şaşırtıcı

Uzayın bize ne yapacağını kestiremiyoruz. Söz konusu görmüş geçirmiş astronot Scott Kelly olduğunda (geçen sene uzayda en çok zaman geçiren kişi olarak ABD rekorunu kıran kişi), NASA elbette şanslı durumda. Çünkü, kendisinin genetik olarak tamamen kopyası olan bir tek yumurta ikizi var. İkizler, birçok biyolojik sorunun cevabını verebilir.

Bu durum, uzay dairesinin, mikro yerçekiminde geçirilen uzun dönemlerin insan vücudunu nasıl etkileyebileceğini anlamak için mükemmel bir fırsata sahip olduğu anlamına geliyor. NASA’nın İkizler Çalışması’ndan ilk sonuçların gelmesiyle birlikte, bazı durumlarda etkilerin, bilim insanlarının beklediğinin tam tersi olduğu netlik kazanıyor.

Araştırmacılar, insanların dış uzay şartlarına uzun vadeli maruz kalmaktan nasıl etkilendiğini anlamak için on yıllardır uğraşıyordu. Bir kere, örnek boyutu inanılmaz derecede ufak; Uluslararası Uzay İstasyonu‘nda herhangi bir zamanda sadece 10 kişi yaşayabiliyor, ve insanları uzaya sadece son 50 yıldır gönderiyorduk.

İkizler
Scott ve kardeşi Mark Kelly.

Üstelik, kontrol grubu sorunu da var; her insan farklı, bu yüzden eğer belirli bir kişi uzayda biyolojik ve genetik değişimler yaşarsa, aynı şeyi Dünya’da yaşasalardı durumlarının farklı olup olmayacağını bilmenin bir yolu yok.

İşte bu yüzden Mark Kelly çok önemli; kendisi, Scott’un tek yumurta ikizi olduğu için, tamamen aynı genetiğe sahip. Bu bilim insanlarına, vücudunun Dünya üzerinde geçirdiği değişimleri, Scott’un vücudunun belirli bir zaman dönemi boyunca uzayda geçirdiği değişimler ile kıyaslama fırsatı sunuyor.

Bu durum, NASA’nın dönüm noktası niteliği taşıyan İkizler Çalışması’nın temel dayanağını oluşturuyor. Çalışmada, Scott ile Mark Kelly’nin biyolojilerinin çeşitli yönlerine bakıldı.

Erkek kardeşin geçmişi hakkında size bir fikir verecek olursak, Scott Kelly, 2015 ile 2016 arasında uzayda 340 gün geçirdi ve uzayda hayatı boyunca toplamda 520 gün harcadı. Kendisi de bir astronot olan Mark Kelly, 2001 ile 2011 arasında birden fazla görev boyunca uzayda 54 gün geçirdi.

Sonuçlar henüz yeni yeni geliyor ve araştırmacılar henüz bir karara varmaktan çok uzak olsalar da, görmekte olduklarımız, kardeşler arasında önemli farklılıklara işaret ediyor ve bunlar, sizin tahmin edebileceğiniz şekillerde olmayabilir.

New York’taki Weill Cornell Tıp’tan genetikçi Christopher Mason, Nature’a şöyle söylüyor: “Neredeyse herkes, farklılıkları gördüklerini bildiriyor. Veriler o kadar taze ki, bazıları hâlâ dizileme makinelerinden gelmeye devam ediyor.”

Uzaya giden farelerde karaciğer hasarı ile hafıza kaybı ve anksiyete ile tam bunamaya kadar herşeye yol açabilen beyin hasarının endişelendirici işaretlerini göstermiş olan önceki hayvan çalışmalarına dayalı olarak, Scott Kelly’de meydana gelen herhangi bir değişimin, Mark’ın Dünya’nın koruyucu atmosferinin sahip olduğu rahatlıkta yaşadığı değişimden çok daha kötü olacağını farzetmek kolay bir şey.

Ayrıca, içinde göz sorunları, kemik yoğunluğu kaybı ve “dünyanın en kötü içki mahmurluğu”na benzeyen huzursuzluğun da içinde bulunduğu, astronotların başına gelen şeyleri unutmayalım. Fakat İkizler Çalışması’ndan şimdiye kadar gelen en çarpıcı sonuçlardan biri, Scott’un uzayda geçirdiği yıl süresince, beyaz kan hücrelerindeki telomerlerinin (kromozomların uçlarında bulunan ve DNA’yı koruyan yapılar), kardeşinkinden daha uzun olacak şekilde büyümüş olması.

Kolorado Eyalet Üniversitesi’nde bir radyasyon biyoloğu olan takım üyesi Susan Bailey şöyle söylüyor: “Bu, düşündüğümüzün tam tersi.

İkinci bir laboratuvar, telomer uzunluğundaki bu beklenmeyen artışı onayladı. Bu epey çılgınca bir şey, çünkü telomer uzunluğunun, sağlık ve ömür uzunluğu konusunda en önemli işaretlerden biri olduğu düşünülüyor. Bir hücre ne zaman bölünse, telomerleri, artık çoğalamayacak bir noktaya kadar kısalıyor. Daha fazla çoğalamayan bir hücre, ya ölüyor ya da artık olması gerektiği gibi büyüyemediği veya işlev gösteremediği şekilde ihtiyar hale geliyor.

Bu telomer kısalması süreci, kanser ve erken ölüm tehlikesinin yüksek olması ile bağlantılanmıştı. Bu yüzden bilim insanları, telomerleriniz ne kadar uzunsa, yaşlanmanın zarar verici etkilerinden kaçınma ihtimalinizin o kadar yüksek olduğunu düşünüyor.

Kanıtlanabilir şekilde zararlı olan tüm evrensel radyasyonu, insanların başa çıkmak için evrimleşmemiş olduğu yerçekimi seviyeleri ve tuhaf ve sınırlı beslenme düzeni seçimleri ile birlikte, uzaydaki yaşam, niçin besbelli şekilde uzun telomer kazancıyla sonuçlansın?

Bunun sebebi henüz belli değil. Fakat ilk hipotezlerden biri, Scott’un uzayda Dünya’daki Mark’tan daha fazla egzersiz yapmış ve daha yağsız yiyecekler yemiş olması ve bu kazançların, uzayın zararlı etkilerine sadece karşı koymaması, aynı zamanda onları bastırmış olması.

Scott’un uzayda olmaktan dolayı görünüşte aşikar bir sağlık kazancı elde etmesi iyi haber gibi görünse de, belki de daha çarpıcı olan gerçek, bunun çok beklenmedik olması.

Eğer Mars’a altı aylık yolculuklar yapmayı düşünüyorsak, insanların isteyeceği en son şey, astronotların (ve muhtemel kolonilerin) sağlık ve mutlulukları söz konusu olduğunda herhangi bir sürpriz yaşanmasıdır. Ve bu durum, buzdağının sadece görünen kısmı olabilir.

NASA’nın İkizler Çalışması’ndan gelen diğer ön sonuçlar, kardeşlerin bağırsak bakterileri arasında önemli değişimler ve gen ifadesinde değişiklikler olduğunu ortaya çıkardı; uzay, hücrelerimizin temel genetik bilgiyi işleme şeklini değiştiriyor gibi görünüyor.

Alex Witze, Nature için şöyle bildiriyor: “Beslenme düzeni ve uyku alışkanlıklarındaki değişimler gibi çevresel değişiklikler ile bağlantılı olan bu gibi değişimler, Dünya’daki insanlarda her zaman gerçekleşiyor. Ancak Scott’taki değişimler, normalden daha büyük gibi görünüyor; belki de bunun sebebi, soğutularak kurutulmuş besin yemenin ve uzayda uçarken uyumaya çalışmanın oluşturduğu strestir.”

Bulguları detaylandıran hakem denetimli tezler, çözümlemeler yürütülürken ve sonuçlar onaylanırken, en azından birkaç ay boyunca beklenmiyor. Bu yüzden araştırmacıların ne ortaya çıkaracaklarını bekleyip görmek zorundayız.

Fakat eğer buna dayanılarak bir şey yapılacaksa, pek çok sürpriz beklemeliyiz. Çünkü konu uzaya geldiğinde, orada ne olabileceği konusunda henüz çok az şey biliyoruz.

Üstelik, bilinmeyen bir şey kadar sinirlendirici şey yok.

Ozan Zaloğlu

Ana görsel Popüler Science’tan alınmıştır.

http://www.sciencealert.com/early-results-from-nasa-s-twin-study-are-actually-kinda-unnerving