Sona kalan dona kalır: Quantum Field Theory

# Doktorda çalışacağım konuyu ararken buldum kendimi. Fizikçilerin blog'larına bakmaya başladım. Birinde şu paragrafı içeren bir yazı vardı:

Continuing my confession, I started teaching again this last week. This semester I am teaching a course introducing quantum field theory to beginning graduate students. I see the world (OK, my tiny little world) as being divided into two kinds of people. There are those who think quantum mechanics, the kind that deals with particles like electrons and their wavefunctions, is our fundamental description of the world. Then there are those who know better…So, my aim is to convert as many people as possible to view quantum fields as the fundamental entity of our (current description of) nature, and everything else as a derived concept. Along the way I am hoping to disabuse students of such confusing notions as relativistic quantum mechanics and second quantization…

# Dediği gibi, benim de hayat görüşüm, o esnada bildiğim en son fizik teorileriyle sınırlı oluyor. Uzun vakit parçacık-dalga ikilemiyle uğraşmıştım. Sonra quantum mekaniği öğrendiğimden beridir "yok kardeşim dalga parçacık ikilemi diye bir şey, tüm fenomenler, parçacık ve onun dalga fonksiyonu cinsinden açıklanabiliyor, çelişen bir şey yok" diyordum. Tonguç Hoca QFT'den bahsedince yine geriden takip ettiğimi anladım.
# Böyle yapacaklarına, yani eski/yanlışları çoktan tespit edilmiş teorileri, hatalarını gizleyerek, onların çerçevesinde zihin-cimnastiği problemleri çözdürmekle yetineceklerine, sürekli üst teorilere hazırlayacak şekilde konu anlatsalar ya!
# Yeter artık bu "küçük sayıdan büyük sayı çıkmaz" zihniyetine son!

Quantum Mechanics, is it magic? (3)

# Son bölümde quantum entanglement fenomeni üzerinden QM'nin geçmiş bilgi üretim formlarından ne kadar da farklı bir paradigma içerdiğine dair fikirlerini anlatıyorlar.
# Quantum entanglement'ın quantum information theory'nin doğmasını sağlayan olay olduğunun da notunu buraya düşeyim. QIT'nin ne olduğunu sonra araştırayım.
# İddialı bir cümleleri:

Once more, material reality manifests itself in a far more complex way than it was previously thought, as it has always been the case in the history of physics. This renewable complexity is what makes, from our point of view, ontological completeness an oxymoron.

# Evet, bence de olayların nasıl cereyan edeceğine dair bilgilerimizi kurarken keyfimize değil deneye bakınca şaşırtıcı bir çok şeyle karşılaşıyoruz.
# Bell Theorem'in dediği üzere hiçbir local hidden variable teori quantum korelasyonlarının sonuçlarını verememesini şuna bağlıyorlar:

Material reality is here manifesting quantum correlations without referents, without correlata (remember, the heads/tails do not exist until detected) in a holistic view (the result we get here has irretrievable ”instantaneous” consequences there).

# Bu bağlamda tek başına bu entanglement fenomeni klasik fiziğin üzerine inşa olduğu prensiplerin tümünü yadsıyor. Çünkü, ölçüm yapmadan önce değişkenin bir değere sahip olmadığını (sadece ölçüm neticesinde verebileceği potansiyeller olduğunu) söylüyoruz. Bu realism prensibininin QM'ne uygulanamayacağını gösteriyor. (Zaten muhtemelen QM'den önce realism diye bir prensip tanımlama ihtiyacı hissedilmemiştir.) Nedensellik yok, çünkü ölçüm neticesi deterministik belirlenmiyor, olasıklardan biri geliyor. Ayrılabilirlik yok, çünkü birbirlerinden çok çok uzaklaşmış ama entanglet durumda olan iki parçacığın birbirlerinden bağımsız varlıklarından söz edemiyoruz. Keza yerellik prensibi ihlal ediliyor, bir parçacık üzerinde yapılan ölçüm öbürünü anında etkliliyor. Sonra anlamadığım acayip şeylerden bahsederek zamanın akış yönünün dahi QM bağlamında tartışmalı olduğunda dair örnekler veriyor: delayed choice experiment, Mach-Zehnder interferometer anahtar kelimeler.
# Conclusion'da da bombaları patlatıyor: This violation of the principles implies an absolute break with the development of human thought.
# Sihir'in Aristotelian fizik, klasik fizik ve görelilik teorileriyle beraber hep uyduğu prensiplerin QM'de geçerli olmadığını ama buna rağmen QM'nin Popper'in tanımladığı anlamıyla bilimsel bir metod olduğunu tekrar ediyor. Yanisi QM büyü değilmiş. Sorumuzun yanıtı hayır :-)

History of physics shows that with the unique exception of current laws and theories, all previous hypotheses have been surpassed by the new order introduced and that, subsequently, they have been proved wrong or limited in some way or another. In fact, none of them last forever. Are we really only raising the veil of Maya?

# Yani, görünenin altında bir gerçek/gerçeklik var ve biz fiziksel yaklaşıklıklarımızla acep o gerçeğin etrafını gittikçe daha iyi mi sarıyoruz? Yazarların iddiası QM'nin bizim bu senaryoda oynadığımız rolü değiştirdiğini iddia ediyorlar. Daha fazlasını yapıyormuşuz, ama anlattıkları çok artistik olmakla beraber hiç bilimsel değil, pseudo-felsefi.
# Ayrımsanmamış maddesel gerçekliğin içinden self-organization ile tezahür eden insanın, daha sonra çevresindeki maddeleri ayrımsaması, onlardan teknolojiler üretmesi ve ürettiği teknolojilerle başka maddeleri de ayırt etmesi ve bunun böyle gitmesi sürecinden bahsediyor:

Undifferentiated material reality gave way to pieces of matter, then to material objects and finally to relations between material objects. This everlasting process introduced what could be understood as order within the material reality.

# Sonrasında bazı ilişki gruplarının nasıl da belli bir algoritma ile yeniden üretilebileceğini keşfediyormuşuz. Bunlara da doğa yasaları diyormuşuz. Çok güzel:

From this new ”quantum mechanical perspective”, scientific laws appear to be our own constructions: computational algorithms that allow us to condense and reproduce an enormous variety of relations. Magic and classical physics perspectives presented the order as the consequence of immutable laws, while quantum mechanics one presents laws as the consequence of the previous order that we human observers have introduced.

# Her şey bizim kafamızda mı yani, doğanın hiç mi payı yok?

Matter has its own legality, revealed by the fact that not everything goes. However, this material legality manifests itself through our interventions. ... after the quantum revolution we cannot think anymore about the laws as if they had an independent existence of the conceptualization process from which they were built up.

# Hımm... Anlayan beri gelsin. John Wheeler bu bağlamda laflar etmiş. Participative diye bir kavram ortaya atmış. Ona göre katılımcı bir evrende yaşıyormuşuz. Net'te bu tanıma dair pek bir şey bulamadım. Bunlar Wheeler'ın lafları galiba:

the participative universe, (is) a place where the act of looking for certain information
evokes the information we go looking for -- and eliminates our simultaneous opportunity to observe other information. ... the whole universe is a participative process, where we create not only the present with our observations, but the past as well

# A priori prensiplerin tanımlanması ve QM'de geçersiz oluşlarının güzel bir ifadesi. Sihir kavramının bahane oluşu çok belli. Sonunda ortaya attığı QM'nin daha önceki bilgi üretim disiplinlerinden devrimci bir kopuş, paradigma kayması içermesi fikrini daha açsaymış, düzgün ifade etseymiş keşke.

Quantum Mechanics, is it magic? (2)

# Geçen bölümlerin ana fikri:

both magic and classical physics believe in an established order in nature, determined by eternal and immutable laws that permit to foresee the course of events with certainty and which allow us to act in accordance with these.

# idi. Bu ifade FRP'deki büyü anlayışıyla da uyumlu. Fantezi romanlarında da büyücüler, sihirli sözcükleri ezberlerler, asalarıyla belli bir hareketler yaparlar ve kudretlerinin elverdiği ölçüde büyülerini yaparlar. Olasılığın pek bahsi geçmez. (Masa başında oynanan FRP'ler hariç tabii, orada zar atılıyor sanırım.)
# Arada, non-local etkileşimlerin klasik fizikte hüküm sürdüğü iki yüzyıllık bir dönemden dem vuruyor. Newton'ın kendisi onları anlaşılmaz buluyor ve fizikten atılması gereken geçici çareler olarak görüyormuş. Newton 1693:

It is inconceivable that inanimate brute matter should, without the mediation of something else which is not material, operate upon and affect other matter without mutual contact. . .That gravity should be innate, inherent, and essential to matter, so that one body may act upon another at a distance through a vacuum, without the mediation of anything else, by and through which their action and force may be conveyed from one to another, is to me so great an absurdity that I believe no man who has in philosophical matters a competent faculty of thinking can ever fall into it.

# Eter muhabbeti etkileşim fikriyle beraber ortaya çıkmış demek ki.
# Konumuza geri dönersek, sihir ve klasik fizik (yazara göre) aynı prensipler üzerine kurulu, ama biri bilimsel diğeri değil. Bu ayrımı nasıl yapıyoruz. Vallahi bence aynı prensipler üzerine kurulu değil. Büyüyle ilgili okuduğum bir kitap vardı, Castaneda'nın yazdığı "Don Juan'ın Öğretileri". Orada muhtelif bitkilerin (dostların) yardımıyla insanın algılarını değiştirmesi üzerine kurulu büyülerden bahsediyordu. Orada anlatılan deneyimlere göre ne bitkinin etkisindeykenki deneyimlerin realizminden ne de lokallik vs.'den söz etmekten mümkündü. Yani etki altındayken deneyimlenenlerin fiziksel dünyada neye karşılık geldiği Don Juan tarafından ısrarla bağlam dışı bırakılıyordu. Çömez ustasına dumana dönüştüğünde dışardan nasıl göründüğünü defalarca sordu, Don Juan da defalarca bunun önemli olmadığını söyledi. Hiçbir realizm kaygısı yok. Neyse biz yazarların sınıflandırmasına sadık kalalım ve onların kavramları bu şekilde kullanarak nereye varmaya çalıştıklarını görelim.
# Bu saydığı türden a priori prensipler (realism/gerçekçilik, causality/nedensellik, seperability/ayrılabilirlik-ayırtedilebilirlik, locality/yerellik, flow of time/zamanın akışı) bir teorinin bilimsel sayılması için gereken ön koşullar mıdır? Değildir ki büyü bu prensiplere uymasına rağmen bilimsel sayılmıyor.
# Buradaki ilginç bir tespit, EPR'nin argümanlarının başarısız olmasının nedeninin quantum teorisinin yetersizliği/eksikliği iddialarını bir takım a priori prensiplere başvurarak temellendirmeleri olduğunu söylemesi. Oysa bilimsellik başka bir yerde yatarmış.

The magician translates directly to nature the laws that are present in his head, while in science the laws seem to be derived from the previous order that we humans have managed to introduce in a concrete field of the material reality... For the magician, the origin and legitimacy of the laws reside in our heads, while for scientific theories the origin and legitimacy reside in nature itself (through our intervention).

# Yine bir kavram kargaşasıyla karşı karşıyayız sanırım. Yazar beğenmediği ne varsa sihir kavramına yüklüyor onu, sihirin öyle bir şey olup olmadığına bakmadan. Neyse efendim. Sanırım kastettiği bilimsel bilginin bilimselliği uyguladığı metottan gelirmiş, meşruiyetini yine doğada aramasındanmış, yanisi deney yapmamızdanmış.
# Büyüye atfettiği yaklaşımın bir başka örneği olarak Aristo fiziğini veriyor. Aristotales'in hareket yasaları şunlarmış. 1) Evrende her nesnenin bir doğal yeri vardır. Özgür bırakıldığında doğallığında oraya döner. 2) Doğal yerine gitmeyen bütün hareketler için başka bir nesnenin uyguladığı bir kuvvetin zoru gerekir. (Sürtünmenin yaygınlığı hasebiyle günümüzde dahi pek çok insan hareket için kuvvetin zorunlu olduğu fikrini sürdürmektedir, deyu tespiti patlatıyor.)
# Aristotales'in fiziği günümezdeki anlamıyla bilimsel bir bilgi değilmiş. Galileo çağlar sonra bu doğal hareket fikri yerine atalet kavramını getirmiş. (Gerçi burada kullanılan kelimenin sürekliliği geçmişi anlamamızı zorlaştırıyor olabilir. Yani kuvvet kelimesinin fizikte artık çok kesin bir anlamı, belli fiziksel dimension'ları var. Aristotales'in kuvvetten anladığının bu olmadığından emin olabiliriz. Tıpkı zamanında Newton'ın enerji kelimesini kullanarak bahsettiği şeyin aslında bizim günümüzde momentum kelimesini kullanarak bahsettiğimiz şey olması gibi.) Deneyini vs. yapmış, sonrasında Newton da kanunlarını fışkırtmış.
# Bu örneklerden sonra illet olduğum şu cümle geliyor:

since immemorial times the evolution of human thought seems to have past first from survival to magic, then from magic to religion and finally from religion to sciences.

# Gördün sanki. Kurtulun at gözlüklerinden, kurtulun şu doğrusal tarih anlayışından artık. Bu tür laflarda tarihsel bir yanlışın ve geçmişi horgörünün yanında, bugünün şu parlak/aydın anlayışına varabilmek için zamanında o vahşi, ilkel, batıl inanışlara sahip olmamız da gerekirdi şeklinde de bir dayatma var sanki.
# TRT'de geçmiş zaman olurki gibi bir komedi programı vardı. Tamamen anakronizm üzerine kurulu bir espri anlayışı vardı. Günümüze has diyaloglar, pazarlama anlayışı, haber sunum üslupları vs. Osmanlı Anadolusu'nda geçen skeçlerde kullanılıyordu. Bence çok komikti. Bu bölüm de o komiklikte bir anlatımla bitiyor. Efendim sihirin elitleri, uyguladıkları yöntemlerin, sihir yasalarının işlemediğini fark etmişler ve yavaş yavaş din aşamasına geçmişler. Oldu canım.

Quantum Mechanics, is it magic?

# arxiv.org'un fizik bölümünün rss şeysine üye olduydum. Bir zamandır yayınlanan makaleleri Google Reader'ıynan takip ediyorum. Başlığını anladıklarımı indiriyorum. Yazın bunlardan bolca okumayı düşünüyorum. Bugün okuduğum makale: Quantum Mechanics, is it magic? idi.
# Önce QM'nden bahsederken sihir kelimesinin kullanmına örnekler veriyor. Ve sihir için The Shorter Oxford Dictionary on Historical Principles'tan üç tanım alıyor, ilki şöyle başlıyor: the pretended art of influencing the course of events... Bir de bilimadamı olacağım, amma bu tür b*k atıcı tanımları gayri-mütevazi ve kendini konunun tek uzmanı olarak tekelleştirmenin bir türü olarak algılıyorum. Diğer tanımlar "çok yüksek bir maharet/marifet" ve "ilüzyon".
# Efendim işte QM'nden sihir diye bahseden neredeyse herkes üçüncü anlamı kastediyorlarmış, ama neden örneğin klasik mekanik, coğrafya, kimya ya da biyoloji değil de QM için ısrarla büyü benzetmesi yapılıyormuş. Ana soru bu. Ana fikir de şu:

quantum mechanics is a theory that possesses a completely different structure, that is a different body of scientific knowledge to all previous ones. ... it does not require the introduction of a priori principles regarding nature that other bodies of knowledge implicitly introduce. The violation of those a priori principles and the surprise that this violation causes upon us appears as the real reason behind the use of the word magic in quantum mechanics.

# İkici bölümün başlığı ilginç: An approximation to the concept of magic. Yaklaşıklık kelimesinin kullanımı bana "sıcaklık yüksekse bu quantum sisteminde klasik yaklaşıklığı kullanabiliriz", hatta daha beteri "şu gezegeni hesaplarımıza noktasal bir parçacık olarak ekleyebiliriz" cümlesindeki gibi geldi.
# Fizik bağlamında yaklaşıklığını her zaman için deneyle sınayabilirsin. Hatta belki modelinde yok ettiğin detayların ölçüm neticesiyle öngördüğün değerler arasında virgülden sonra şu kadar basamak kadar bir fark yaratacağını önceden belirleyebilirsin. Ama aynı tavır sosyal bilim gibi karmaşık bir bağlamda denenince bence komik oluyor. İçim daha fesat olsa "kendi fikrini doğrulamak için sadece görmek istediğini seçme yahut hiç bakmadan kafadan uydurduğunu dayatmak" oluyor bile diyebilirim.
# Bilimsel bir dil kullanarak sihirden bahsedebilmek için kullanacağı sihir kavramını zamanının mühim antropoloğu James Frazer'dan alıyor. Abi'nin dediğine göre bu adam modası geçmiş, ilerlemeci bir tipmiş. Önyargıyı baştan verdi yani. Bu da Wikipedia'dan: Frazer posited that human belief progressed through three stages: primitive magic, replaced by religion, in turn replaced by science. (İçimdeki genelleme aşkı bambaşka)
# Frazer'a göre sihirin iki prensibi varmış: 1) Benzerlik yasası: taklit yoluyla aynı sonucu tekrar üretme. Herhalde bir ritüeli aynen tekrarlama veyahut bir olay meydana geldiğindeki ortamı aynen kurarak o olayı tekrarlama gibi bir şey kastediliyor. 2) Temas yasası: Bir kere bir araya gelen nesneler ayrılsalarda birbirilerine etki etmeye devam ederler. Voodoo tarzı büyüler bu kategoriye giriyorlar herhalde. Saçının telinden bebek yapıp, onunla kişiyi etkilemek. Frazer'ın ağzından: If my analysis of the magician’s logic is correct, its two great principles turn out to be merely two different misapplications of the association of ideas.
# Benzer bir kavram kargaşası din kelimesinde de oluyor, zen budizmi vs. muhtelif doğu inanışları/perspektifleri din olarak nitelendiriliyor. Böylece bizim için bahsedilebilir oluyorlar, ama muhtemelen onların ne olduklarından epey uzaklaşmış oluyoruz. Keza burada da envai çeşit farklılığı iki prensip altında birleştirip, zaman ve mekandan bağımsız bir büyü tanımı getirmiş amcam. "Tüm toplumlarda ve çağlarda geçerli olan büyü şudur budur." (Zaten sonuna gelindiğinde anlaşılıyor ki yazının amacı QM'nin epistemolojik olarak diğer bilimsel bilgi üretim disiplerinden ne kadar farklı olduğundan dem vurmak, büyü müyü bahane.)

The magician does not doubt that the same causes will always produce the same effects, that the performance of the proper ceremony will inevitably be attended by the desired result

# Yanisi Frazer diyor ki büyü sistemi doğanın kendisinde bir düzen ve bütünlük olduğuna ve bunun değiştirilemez yasalarca belirlendiğine inanır. Bunlardan yazarlarımız şu sonuçları çıkarıyorlar. Büyücülük gerçekçilik (büyü gerçekten varolan, gerçek özelliklere sahip nesneler arasındaki ilişkilerle ilgilidir), yerellik ve ayrılabilirlik (önceden temas etmekte olan cisimlerin uzaklaşmaları) prensiplerini içerir.
# Ve nereden çıkardılarsa bu yerelliğin (locality) Einstein'ın kullandığı anlamda uzaktan-anında-etkileşimin büyüyle yapılamayacağına işaret ettiğini yumurtluyorlar. Oysa bence Voodoo olayı böyle bir yoruma son derece müsait. Bence burası biraz uyduruk.
# Devamı uyanınca...

sihir kavramının antopolojik bir irdelemesini kaynak alarak