BELİRSİZLİĞİN TA KENDİSİ WERNER

H

ISENBERG

Kuantum mekaniğinin önde gelen kuramcıla­rından ve adıyla anılan "Belirsizlik İlkesi'nin babası, 1932 Nobel Fizik Ödülü sahibi Werner Heisenberg, doğumu üzerinden 100'ü aşkın yıl geçmesine kar­

isenberg'le ilgili tartışmaları yeniden başlattı. Bohr'un, 1957 yılında basılan "Bin Güneşten Daha Parlak" adlı kitapta Heisenberg'in yaptı-ğı açıklamalara tepki olarak yazmaya başladığı ve bir tanesi dışında da

şın, özellikle de kendi ilkeleri­nin 'belirsizliğiyle' tartışma konusu olmaya, fizik dün­yasının gündeminde kal­maya devam ediyor. Hit-ler'in gizli atom bomba­sı projesinin başarısızlı­ğı, projenin lideri He-isenberg'in yetersizliği­nin mi, ahlaki kaygıla­rının mı sonucuydu? Heisenberg, projeyi bi­lerek mi sabote etmişti? Bir kahraman mıydı, çıkarcı mı? En önemlisi, bir zamanlar hocası olmuş ve onunla bilimsel ortaklığını sür­dürmüş olan büyük atom kuramcı­

göndermediği anlaşılan mektup-larıysa nihayet 2002 yılında Niels Bohr Arşivi İnternet si­tesinde yayımlandı. Ancak, bunlar bile tartışmaları noktalayabilmiş değil. Oyunun yazarının sözle­riyle, "düşünce ve niyet-lere -kendinizin bile olsa-kesin anlamlar yüklemek olanaksız. Mutlak sınır­larla çizilip avuç içinde tu­tulabilen tek bir düşünce ya da niyet bulamazsınız". Bu sözler, çok sayıda değe­rin yargılandığı bir savaş orta­mında, milliyetçi duygularla insa­ni duyguların birbirleriyle çarpıştığı

-

sı Niels Bohr'la yolları, 1941 yılında gerçekleşen kısa bir buluşmanın ardından ne­den ayrılıvermişti? Yazar Michael Frayn'in bu gizemli buluşmayı ve geçmiş olabilecek tartış­maları odağına alan "Copenhagen" oyunu, sahneye konup çekimlerinin yapıldığı geçtiği-miz bir-iki yıl içinde büyük ilgi görerek, He-

bir Nazi Almanyası'nda, hem bilim hem de bu bilim aracılığıyla nükleer silah üretmekle görevli çok parlak bir bilimadamına uyarlandığında, ortak bir karara varmanın güçlüğü şaşırtıcı değil. "Karmaşıklık" Heisen-berg'in yaşamını betimlemede, "belirsizlik" kadar geçerli bir kavram.

BİLİM ve TEKNİK 58 Temmuz 2004

Heisenberg'in bakışları, üniversi­teye başladığı 1920 yılından öncesin­de bile, geleneksel ve bilinenden çok, yukarılara odaklanmıştı. Üniver­siteye başladığında da normal müfre­datı İzlemek yerine doğrudan ileri araştırmalara geçmek konusundaki ısrarı, onu Münih'te kuramsal fizik profesörü olan Arnold Sommerfeld'e yöneltti. Üstün öğrenciler konusun­da epey deneyimli olan Sommer-feld'in, Heisenberg'in taleplerine ver­diği yanıt şu olmuştu: "Birşeyler bili­yor da olabilirsin, hiçbirşey bilmiyor da olabilirsin. Göreceğiz." Heisen-berg, bu şekilde bilimsel hırsına yu­va olabilecek en uygun yeri bulmuş oldu. İçlerinde Wolfgang Pauli'nin de olduğu birçok büyük fizikçiyi, He-isenberg burada tanıma olanağı bul­du. Sommerfeld'in ilgisi, o sıralarda derin bir şekilde atom kuramı üze­rinde yoğunlaşmıştı. 1915 yılında, özel görelilik kuramından yararlana­rak Bohr'un atom modelinin sınırla­rını genişletmiş ve yörüngedeki elektronların hareketlerini "kuan-tumlaştırmış" (elektronların ayrı enerji düzeyindeki yörüngemsilere yerleştiğini keşfetmiş), sonra da elektron enerjilerini hesaplamıştı. Bu, atom kuramı konusundaki ilerle­melerin oldukça hız aldığı bir do­nemdi. Sommerfeld'in, yeni öğrenci­sinin yeteneklerini keşfetmesiyse uzun zaman almadı. 1922'de, yani Heisenberg henüz 21 yaşındayken, ikisi birlikte X-ışını spektrumunun atom kuramı ve normal dışı Zeeman etkisi üzerine İki makale yayımlamış­lardı bile. Aynı yıl Niels Bohr'la tanı­şan Heisenberg, atomlara ilişkin sıra-dışı görüşlerini onunla paylaştı. Gö­rüşme Göttingen'de, Bohr'un bir dizi konferans verdiği ve sonradan Bohr Festivali olarak adlandırılan hafta sı­rasında gerçekleşmişti. Heisenberg, bu sürenin sonunda atom kuramcıla­rından oluşan küçük ve seçkin toplu­luğun arasındaki yerini almıştı bile. Ancak Heisenberg'in uzmanlaştığı konu atom kuramı olmadı. Bir sonra­ki yayını, akışkan dinamiği alanın­daydı. Sommerfeld ve öğrencilerinin büyük sıklıkla bu alandaki problem­lere yönelmeleri, Heisenberg'i de bu yöne itmiş, doktora tezi de atom fizi­ği yerine sıvı akışı üzerine olmuştu.

Kuantuma Yöneliş

Heisenberg, Mü­nih'teki çalışmalarını 1923'te noktalama­dan, Göttingen'deki Max Born Enstitü-sü'nde altı ay geçir­mişti. Born, atomlar için çoğul-cisim problemlerini klasik mekanik problemle­

riyle benzeşim yoluy­la çözümlemeyi hedefle­yen iddialı bir araştırma pryeni başlatmıştı. Araştırma,berg'le Born arasında, helyumkuramı üzerine kurulan bilimbirliğiyle sonuçlandı. Born, aisenberg'e Münih'teki çalışmatirdikten sonra Göttingen'ekendi asistanı olmasını teklif etora tez savunması beklediğimeyen ve ancak Sommerfeldsavunmasıyla sınavı geçebilenlimci, yaşadığı hayal kırıklığtingen'e tereddüt etmeden gemüyle atom kuramı üzerindlaştı. Birkaç ay İçinde de, noZeeman etkisini, kuantum kukurallarında değişiklik yaparadığı bir makalesinin yayımlanardından, üniversitede dersdüzeyde olduğuna karar1924'te Göttingen'den bir sayrılarak, Bohr'un kendisiniaraştırma yapmak üzere çağıpenhag'a giden Heisenberg'inki araştırmaları, ışınımın kuanramı üzerinde yoğunlaştı. Bohr, Hollandalı asistanıKramers ve Amerikalı araJohn Slater'la birlikte, BKSolarak tanınan yarı-klasik bioluşturmuştu. Ancak varsayımsüre içinde ciddi engellerle kave bir kenara atılmıştı. Klasikkuramına göre, atomlar elektrtik alanlara, soğurulan ya daışınımın frekansında salınaraveriyorlardı. Ancak böyle birBohr atomunun kuantum özeve ışınımın bazı durumlarda'davranışlarına' benzer davgöstermesini açıklayamıyordudağılım kuramının BKS uyasa, elektromanyetik ışınımın

Niels Bohr (sağda) ve Werner Heisenberg,bir tartışma sırasında benzeri olduğunu varsayması ve par­çacıkları kapsamamasıyla klasik olma özelliğini koruyor, ama kuantum sıçra­malarını da açıklıyordu. Çözüm, bir "sanal ışınım alanı"nda (belirli bir sabit durumda, bir atomun kuantum geçişleri için olası frekansla­rı içeren bir tür hayalet alan) yatıyor­du. Nedensellik ve enerji korunumu gibi varolan fiziksel ilkeleri ihlal edi­yor olsa da sanal alan, klasik dünyayla kuantum dünyasını birbirine bağlaya­cak yeni bir matematiksel çerçeve öne­riyordu. İşte Heisenberg'in Göttin-gen'e dönüşünün ardından Born ile birlikte derinlemesine çalıştığı konu da bu oldu. Bu çalışmalar, Heisen­berg'in kuantum mekaniğini ortaya çı­karmasını sağlayan kavramsal öncülle­ri oluşturmuşlardı. "Kinematik ve Me­kanik İlişkilerin Kuantum Kuramıyla Yeniden Yorumlanması" başlıklı ma-kalesiyse, Heisenberg'in bu alandaki bilimsel katkısının belgesi ve modern kuantum mekaniğinde bir dönüm nok­tası niteliğinde. Makale aynı zamanda, atomlarla ilgili problemleri yalnızca gözlenebilir niceliklerden yararlana­rak çözme çabalarıyla da keskin bir yol ayrımının İşaretçisi konumunda. 9 Temmuz 1925'te yazdığı bir mektu­bunda Heisenberg şöyle diyordu: "Bü­tün acizane çabalarım, gözlenemeyen yörüngeler kavramını dışlayıp yerine uygun bir başka kavram koyabilme yönünde." Heisenberg'in çalışmaları bu an­lamda, çabalarını atom mekaniğinin tümüyle ayrı bir kuantum benzerini oluşturma yönünde yoğunlaştıran Born'unkilerden çok daha öteye git­mişti. Üç boyutlu yörüngelerin karma-şıklığıyla uğraşıp durmak yerine, He-

Temmuz 2004 59 BİLİM ve TEKNİK

merfeld'in okulunda yetişip Born'la bi­limsel işbirliği yapmış biri olarak, baş­ka bazı bilimadamları gibi o da kuan­tum kuramının temel taşlarına olduk­ça aşinaydı. Bohr'un enstitüsündeki çalışmaları, 1927 Martında "belirsizlik ilkesi"nin ortaya çıkışıyla sonuçlandı. Bu ilke, kuantum mekaniğinin Kopen­hag Yorumu olarak anılacaktı. Yine aynı yıl, yani henüz 26 yaşın­dayken Leipzig Üniversitesi'nde ku­ramsal fizik profesörü olan Heisen­berg, burayı modem kuramsal fiziğin merkezi haline getirdi. 1930'ların baş-larındaysa, Felix Bloch, Rudolf Peierls, Edward Teller, Victor Weisskopf ve Carl Weizsacker gibi bilimadamların-dan oluşan yeni bir kuramcılar nesli, yeni "Heisenberg okulu"nun haberini yaymışlardı bile. Dünyanın her yerin­den bilimadamları ve öğrenciler artık buraya çekilmeye başlamış, bu kişile­rin çoğu da kuantum mekaniğini katı hal fiziğine (bu alan, o zamanlar eski problemleri yeni yöntemlerle çözmek isteyenler için birincil hedef haline gel­mişti) uygulamış ve Heisenberg'in "öğ­rencileri" olarak akademik başarılara İmza atmışlardı. Heisenberg'in kendisi de bu konuyla İlgilenmiş olmakla bir­likte, bu dönemde İlgisini daha çok or­taya çıkmakta olan yeni bir alana, yük­sek enerji fiziğine yönlendirmişti. Bilim-Siyaset İkilemi Heisenberg, Sommerfeld'e 1938 Şubatında şöyle yazmıştı: "Fiziğin böylesine harikulade bir gelişim gös­terdiği ve gelişimine katkıda bulunma­nın böylesine zevk olduğu bir dönem­de, insanın siyasete bulaşmak zorun­da kalması çok üzücü." Hitler'in 1933'te iktidara gelişinden sonra baş­

Kuantum Mekaniğinin Hızlı Yükselişi Heisenberg'in im­zasını atmış olduğu bu çok önemli dönüm noktasından sonra, kuantum mekaniği, inanılmaz bir hızla şe­kil almaya başladı. Born, yeni asistanı

Michael Frayn'in "Copenhagen" oyunundan isenberg titreşen tek boyutlu bir siste­min mekaniği üzerinde durmuş, BKS söylemine göre atomun "sanal salın-gaçlarından" (osilatörlerinden) ortaya çıkan, gözlenebilen niceliklerin (ışı­nım frekanslarının) davranışlarını in­celemişti. Bu çalışmaların sonucu, kuantum sayılarının gözlenebilir ışınım frekans ve şiddet nicelikleriyle ilişkilendirile-bildiği formüller oldu. "Sevgili Heisenberg, Robert Jungk'un, yakın geçmişte Danca bas­kısı yapılan "Bin Güneşten Daha Parlak" kitabını gördüm ve söylemek zorundayım ki, yazara gön­derdiğin ve kitapta alıntıların bulunduğu mektup­ta hafızanın seni ne kadar yanılttığını görerek hayretler içinde kaldım. İnanılmaz üzüntü ve gerilim içinde yaşadığı­mız bir Danimarka'da geçen konuşmalarımızın her bir sözcüğünü hatırlıyorum. Genel olarak di­yebilirim ki, söylediklerin Margrethe ve benim, ayrıca Enstitü'de ikinizin; sen ve Weizsâcker'in konuştuğu herkesin üzerinde derin izler bıraktı. Almanya'nın kazanacağına dair inancınızın tam ve kesin olduğu, dolayısıyla da savaştan farklı bir sonuç ummakta ısrar ederek Alman işbirliği Öne­rilerini karşısında suskun kalmanın hiç de akıllı­ca olmayacağı yolundaki sözlerin... Enstitü'deki odamda aramızda geçen konuşmaları da oldukça açık biçimde hatırlıyorum. Biraz belirsiz de olsa söylediklerin ve tavrın, bana ancak Almanya'da senin liderliğin altında nükleer silahlar geliştir­mek için herşeyin yapıldığı izlenimini verebilirdi. Ayrıca, ayrıntılar hakkında, bunları tümüyle bildi­ğin ve son iki yılını yalnızca bunlar üzerinde çalı­şarak geçirdiğin İçin konuşma gereği duymadığı­nı da söylemiştin. Sözlerini suskunluk İçinde din­ledim; çünkü sözkonusu olan, insanlık için çok Önemli bir konuydu ve kişisel dostluğumuza kar­şın, savaşan iki tarafın birer temsilcisi konumun-daydık. Mektubunda yazdığın gibi suskunluk ve ciddiyetimi, bir atom bombası yapmanın olanak­lı olduğunu belirten raporlarına ilişkin yaşadı­ğım bir şok olarak ele almansa, oldukça İlginç bir yanlış anlama. Üç yıl önceki o gün, yavaş nötronların Uranyum 238'de değil de yalnızca Uranyum 235'te fisyona neden olabileceğini farkettikten sonra, uranyumları ayırarak belli

bir sahne

Pascual Jordan'la bir­likte Heisenberg'in çalışmalarına yeni boyutlar katarken, Paul Dirac da Göt-tingen grubundan bağımsız olarak, kuantum mekaniğini yeni bazı işlem-sel süreçlerle sunuyordu. Zürih'teyse Erwin Schrödinger farklı bir yaklaşım benimsemiş ve 1926'da kuantum me­kaniğinin bir başka formunu; dalga mekaniğini geliştirmişti. Yine 1926 yılında, Heisenberg, Ko­penhag'da Bohr'un asistanı oldu. Som- etkide bir bomba yapmanın mümkün olacağı da benim için elbette açık hale geldi. 1939 Hazira­nında Birmingham'da böyle bir bombanın etkile­rini anlatıp, yine de teknik hazırlıkların çok bü­yük ölçekli olması beklendiğinden, ne kadar sü­rede tamamlanabileceklerini bilmenin çok güç ol­duğunu eklediğim, halka açık bir konferans bile verdim. Eğer davranışlarımda şok olarak yorum­lanabilecek birşey varsa, bunun raporlardan çok Almanya'nın nükleer silahlar yarışında birinci ol­mak için hararetle çabaladığı haberine dayandığı­nı söyleyebilirim... Elbette tüm bunlar, konuşma­larımızdan açıkça hatırladıklarımın yalnızca bir aktarımı..." Niels Bohr'un "Bin Güneşten Daha Parlak" kitabının 1957'deki ilk basımından sonra 1941 buluşmasıyla ilgili olarak, Heisenberg'e yazıp göndermediği mektuplardan ilkinin taslağı. Mek­tubu kaleme alan, Bohr'un asistanı Aage Peter-sen.

kaları gibi Heisenberg'in de si­yasetten soyutlanması, artık pek mümkün değildi. O da birçok Al­man gibi, olasılıkla Hitler'in ateş­li milliyetçiliğine belli oranda sempati beslemekle birlikte, iş uy­gulamaya geldiğinde (Ari ırktan olmayan bilimadamlarının üniver­sitelerden İhraç edilmeye başlama­sı gibi) rejimin uygulamalarından dehşete kapılmamış da değildi. Al­man biliminin "büyük adamı" Max Planck'ın öğütlerine sığınan He­isenberg'in ondan aldığı yanıtsa, fi­zik biliminin açık protestoyla değil,

BİLİM ve TEKNİK 60 Temmuz 2004

perde arkasında yürütülecek sessiz ça­lışmalarla korunabileceği yolundaydı. Planck, Hitler'le de görüşmüş ve on­dan, yaptıkları bilime engel olacak ve yeni yasanın sınırları dışında kalan hiç bir eylemde bulunulmayacağının ga­rantisini almıştı. Kendisini ve bilimini tehlike altında görenlerden bîri de, Ya­hudi olan ve kalmasına İzin verilmiş olmasına rağmen çocukları için Al­manya'da bir gelecek göremediği ge­rekçesiyle ülkeden ayrılmaya hazırla­nan Born'du. Heisenberg, ona Planck'tan aldığı bilgiyi ileterek kal­ması için ne kadar İkna etmeye çalış­tıysa da Born ona aldırış etmeyerek, Almanya'ya 1953'te geri dönmeden önce 17 yıl kaldığı İngiltere'ye göçetti. Heisenberg, 1935 yılında Leipzig felsefe fakültesini silip süpüren İkinci bir büyük 'ihraç' dalgasının ardından, Nazi yetkililerine açık protesto nokta­sına çok yaklaştı. Çabalan sonuç ver­meyince de siyasete karşı yeniden uya­nan dehşet duygularıyla, yine geri çe­kilmek ve kendini yalnızca bilimine vermek zorunda kaldı. Siyasetten uzak durmak, tanınmış bilimci için yine de pek mümkün olma­dı. Heisenberg'e, artık emeklilik zama­nı gelmiş olan Sommerfeld'in halefi gö­züyle bakılıyordu. Ancak Nazi ideoloji­si, artık fizikte de iyice esip yağdırmaya başlamış, görelilik ve kuantum mekani­ği gibi modern kuramlar, Nobel Ödüllü fizikçilerce bile "Yahudi fiziği" diye anı­lır olmuştu. Bu fırtınadan Heisenberg de payını aldı ve fiziğinin "Einstein'ın fiziğinin ruhunu taşıdığı" gerekçesiyle bölüm başkanlığını bir başkasına kap­tırdı. Büyük bir ümitsizlik ve kedere kapılan Heisenberg, özel bağlantılar aracılığıyla Nazi rejiminin ilerigelenleri-ne başvurarak, kendisi hakkındaki gö­rüşlerini yokladı. Bu arada, ülkeden göçetmeyi bile düşünmüştü. Nazi reji­minin farklı gruplarının "Heisenberg vakası"na ve bu anlamda fiziğe bakış açıları da farklıydı. Parti liderleri ve Na­zi üniversite temsilcileri, İdeolojiyi ya­rar üzerinde tutarken, Nazi rejiminin paramiliter örgütü SS sonunda Heisen­berg ve modern kuramsal fiziğe deste­ğini vermeye karar verdi. Bu ikili bakış açısı uzun sürmedi. İkinci Dünya Sava-şı'nın başlamasıyla, Nazi rejimi bir bü­tün olarak terazinin ideoloji yönünü dışlayarak fiziğin olası kullanımı üzeri­ne yoğunlaştı.

Savaş Yılları

etkileyecek kadar hızlı sonuçlanama-yacağından hareketle ilgi kaybetmesi. Bir de, Almanların atom bombasını yapma işine gerçekten ciddi biçimde kalkışıp kalkışmadıkları sorusu var. Sonuçta, soruya basit bir yanıtın ol­madığı kesin. Tartışmalar Sürüyor Heisenberg'in savaş sonrası yaşa­mı da, aynı ölçüde olmasa bile tartış­malara konu oldu. Atom araştırmala­rında Öğütlerine başvurulduğu halde, sözgelimi ülkenin bilim politikasını belirleyecek merkezi organ olarak bir Alman Araştırma Kurumu" kurma gi­rişimleri, çevresindeki bilimciler tara­fından destek görmedi. Parçacık fizi­ğinde yaptığı savaş sonrası araştırma­lar da kuşkuyla karşılanır olmuştu. Nazi dönemi boyunca koruduğu tutu­muyla ilgili tartışmalar da aslında sa­vaş sonrası anlatımlarla, özellikle de Amerikalı bir fizikçi olan Samuel Go-udsmit'in Alman nükleer savaş çaba­sıyla ilgili olarak 1947'de yayımladığı kitabıyla başladı. Goudsmit, kitabında diktatörlüğün bilimi yönlendirmedeki başarısızlığını anlatmak için Heisen­berg örneğinden yararlanmıştı. Bili-madamı, Robert Jungk'un 1957'de ya­yımlanan "Bin Güneşten Daha Par­lak" kitabındaysa, Alman atom bom­basının yapımını geciktiren bir kahra­man olarak, ilk kez ahlaki bir simge haline getirilmişti. Ancak, Jungk'un kitabının da, siyasetin bilim ve bilima-damlarını hâlâ olumsuz etkilediği bir dönemde kaleme alındığını hatırlatan­lar var. Yazının başında sözünü ettiğimiz "Copenhagen" oyununun yazarı Mic­hael Frayn ise Heisenberg'i sanatsal bîr labirentin içinde ele almış. Hem kuantum belirsizliği hem de tarihsel belirsizliklerin (özellikle de Bohr-He-isenberg buluşmasına ilişkin) ortasın­daki Heisenberg, Frayn'e göre ne "çir­kin Alman", ne de bir kahraman. O yalnızca birbirine zıt kuvvetlerin ba­sıncı arasında sıkışmış bir bilimadamı. Derleyen: Nermin Arık

Savaş başladıktan sonra Heisen­berg, artık hükümetçe kabul görmüş durumdaydı ve Kaiser Wilhelm Fizik Enstitüsü'nün bilimsel yöneticiliği Ot-to Hahn ve kendisine verilmişti. Ensti-tü'nün o sıralar temel görevi, gizli bir savaş projesinin koordinasyonuydu. Burada, kendilerini "Uranyum Kulü­bü" olarak adlandırılan bir grup çe­kirdek fizikçisiyle birlikte Heisen­berg, Hahn'ın çekirdek fisyonu keşfi­nin olası savaş kullanımlarını araştır­maktaydı. Bu olası kullanımların İçin­de denizaltı itkisi için nükleer reak­törlerin üretimi ve Heisenberg'in 1939 Aralığında yazdığı bir raporda belirttiği gibi "gücü, en şiddetli patla-yıcıların gücünü binlerce kat aşan" yeni bir bomba da vardı! Heisenberg'in bu çabada aldığı rol, nedenleriyle birlikte, hem fizikçiler hem de tarihçiler arasında bugüne ka­dar tartışılageldi. Nazi rejimine verdi­ği ödünler kişiliğiyle ilgili soruların temel hedefi oldu. "Heisenberg'in Sa­vaşıyla ilgili binlerce yazı ve makale yayımlanmış olsa da, bu konuda gö­rüş birliği hâlâ yok. Bir görüşe göre, Hitler'in eline bir atom bombası geç­me olasılığından duyduğu dehşetle, Heisenberg projenin ilerlemesine bile­rek taş koymuş, bir başkasına göre de bir Alman atom bombası yapmak için var gücünü harcamış, İşin içine giren fiziği tam anlayamadığı için de başarı­sız olmuştu. Heisenberg'in kendi an­latımına göreyse, bombanın yapılama­yış nedeni, savaş koşulları nedeniyle yeterince gelişmenin sağlanamamış olmasıydı. Bu arada, bu "siyah ya da beyaz" yaklaşımını eleştirenler de yok değil. Onlara göre de atom bombası projesini tayin eden etken, Heisen­berg'in yeterlilik ya da yetersizliği de­ğil, projenin, zaten savaş sonuçlarını

Temmuz 2004 61 BİLİM ve TEKNİK