En başta bütün bilimler;kendi dışımızda varlığı bizden bağımsız bir olgular dünyasından yola çıkmışlardır.Bu olgular dünyasının en temel özelliği nesnel ve anlaşılabilir olmasıdır.20. yy. başlarında fizikte oluşan devrimsel nitelikteki gelişmeler;kendi dışımızda bizden bağımsız ve nesnel bir olgusal dunyanın varlığı konusundaki görüşlerimizi değiştirmiştir.Bu noktada; nasıl ki olgulardan ve olaylardan bağımsız bir uzay ve zaman düşünülemezse, bizden bağımsız bir epistemolojik süreç de düşünülemez(evreni anlamak adina)Bu bilme sürecini bazıları şöyle tanımlar:

Kendimize,dışımızdaki nesnelerin içimizdeki hayalet cisimlerini ya da simgelerini yaparız.Öyle ki, resmin mantıksal olarak zorunlu sonuçları,her zaman resmedilen nesnelerin fiziksel olarak zorunlu sonuçlarıdır.

Hertz

Bilim,her türlü düzenden yoksun duyu verileri(algılar) ile mantıksal olarak düzenli düşünme arasındaki uygunluk sağlama çabasıdır.

Einstein ‘The Fundamentals of Theoritical Physics’ Science 91-1940

Bilim,gözlem ve gözleme dayalı uslama(akıl yürütme) yoluyla önce dünyaya ilişki olguları,sonra bu olguları birbirine bağlayan yasaları bulma çabasıdır.

Russel ‘Religion and Science’

Görüldüğü gibi Einstein in tanımından;düzenin olgu dünyasının değil ,insan aklının bir niteliği olduğu çıkıyor.Aslında düzenin olgu dunyasından mı yoksa insan aklından mı kaynaklandığı cok da önemli değil.

Fiziğin iki temel kavramı uzay ve zaman dır.Uzay nesnelerin,zaman da nesnelerin değişiminin düzeni olarak düşünülebilir.Fizik içinde bulunduğumuz evreni anlamak için,o evrenden yapılan soyutlamalar bütünü olarak düşünülürse ,o evrenden ilk elden soyutlanan kavramlar uzunluk kütle ve zamandır.Klasik fizikteki diğer tüm kavramlar(kuvvet,momentum,enerji gibi) bu üçünün üzerine kurulmuştur.Bu üç kavramın ölçülmesi herkezce kabul edilmiş, standart niceliklere göre yapılmaktadır.

Fiziğin diğer önemli temeli neden-sonuç dur.Tüm olaylar birbirine neden-sonuç ilişkisiyle bağlıdır.Bu;evrende oluşan olayların sebeblerinin yine evrende olması gerekliliğidir,başka yerlerde değil.Zaten pozitif bilimlerin ortaya çıkış sebebidir bu.Bu noktada,ilkçağ felsefesinin mitolojik süreçten sonra ve -bu günkü anlamında- pozitif bilimlerin ortaçağdan sonra oluşması oldukça benzerdir.

Fiziğin en temel süreci şüphesiz ki ölçmedir.Gözlem-ölçme-deney süreçleri düşünülürse,aralarındaki benzerliğin amaç benzerliği olduğu görülür. Hepsi içinde bulunduğumuz evrene ait özelliklerin bize aktarılması içindir. Gözlem,insanın düşünmesiyle beraber varolmaya başlamıştır.Ölçme ve deney ise daha sonraları ortaya çıkmıştır.Deney;evrenin belli bir kısmının benzerinin yaratılıp üzerinde çeşitli ölçme süreçlerinin gerçekleştirilmesidir.Doğa, evrenin en yakınımızdaki parçası olarak düşünülürse;gözlem ile doğaya müdahale edilmiyormuş,fakat ölçme ve deneyle müdahale ediliyormuş gibi görünür.Oysa saf olarak gözlem bize doğayı anlamak yolunda cok şey kazandırmaz. Daha aktif bir yaklaşım gerekir ki bu da deneydir.Ölçmenin önemi ise fizik-matematik ilişkisinde ortaya çıkar.(Daha sonra bu konuya değinilicek)

Fiziğin bir diğer temel özelliği evrendeki değişimleri değişmeyenlerle açıklamaktır. Yani denilebilir ki; fizik ve genelde bilim evrendeki değişimleri değişmeyen şeyler aracılığıyla açıklamaya çalışmaktır.Klasik fizikteki konum,hız,ivme kavramları düşünülürse;bu daha iyi görülür.Hız, konumun değişimidir ve eğer sabit değilse ivme kavramına ihtiyaç vardır.İvme hızın değişimidir ve eğer o da sabit değilse onun değişimini gösteren sabit bir niceliğe ihtiyaç vardır.Aslında insan doğadaki değişimleri, günlük hayatta sanıldığı gibi algılamaz.İnsanın doğayı algılamakta kullandığı beş duyusundan gözü düşünelim.Doğayı algılamak için en çok kullandığımız duyumuz süphesiz ki gözdür.Görme olayı beyin ile gözlenen nesnenin bir etkileşimidir, bu, göz aracılığıyla olur.Göz , hareketli cismin çok küçük zaman aralıklarıyla durumlarını algılar.Yani göze kadar olan sureçte bir süreklilik yoktur, sabit durumlar üzerinde sıçramalar vardır.Gözden sonraki süreçte (yani göz-beyin arası) süreklilik sağlanır.

Sonuçta bazı şeylerin değişmemesiyle, evrendeki değişimleri açıklamak fiziğin metodunun temelinde vardır.Fizikteki korunum ve invaryantlık kavramları da bu noktada fiziğin temelinde yer almış oluyor.Korunum, niceliğin zamana gore değişmemesidir; invaryantlık ise sisteme göre değişmemesidir.Sistemler, çözüm yapılan değişik matematiksel sistemler de olabilir.Yani çözüm hangi matematiksel sistemde yapılırsa yapılsın sonuç aynı fiziksel gerçekliğe tekabül etmelidir. Bu, invaryantlığın en genel anlamdaki yorumudur.Özelde ise denilebilir ki invaryantlık bir niteligin bazı dönüşümlere göre değişmemesidir.Peki invaryantlık ya da korunum gerçekte var mıdır?Şüphesiz ki bu iki büyük kavramın ortaya çıkışında beklentilerimiz sandğıimızdan daha büyük rol oynamaktadır.Korunum ya da invaryantlık olmasaydı evreni anlamak bu günkünden daha zor olabilirdi.

Aynı şekilde fiziksel yasaların basitliği ilkesinde de beklentilerimiz büyük rol oynamaktadır.Doğa basit midir yoksa karmaşık mı?Bilmiyoruz.Ama doğayı açıklamak için yaptığımız yasalar basit olmalı.(Daha derinlemesine bir inceleme için: ‘Pozitif Bilimlerde Basitlik İlkesinin Belirlenmesi Yolunda Bir Deneme’ İ.U. Ed. Fak.yayınları ,no:2866- 1981)Fizik ,onu yapan fizikçilerden bağımsız olarak düşünülemiyeceği için, fizikçilerin beklentileri de fiziğin içinde ve metodunda yer etmiştir.(Aynı şeyler tüm pozitif bilimler için söylenebilir)

Fizik-matematik ilişkisi de fizik için oldukça temel bir ilişkidir.Matematikten bağımsız bir fizik düşünülemez.Ancak, fiziğin formel bilimler gibi aksiyomatik olmayışı onu saf matematikten ayırır.Klasik mantığın üç ilkesi fizikte de temeldir ama fizik tam olarak aksiyomatik değildir.Gerçi Kurt Godel in 1931 de yayınladığı o meşhur makalesinden sonra matematiğin de aksiyomatik yapısı tartışılır olmuştur ama ;20 gram su ile 30 gram suyu karıştırıp , karışımın kütlesini ölçtüğümüzde 60 gram buluyorsak, hatayı 20+30=50 önermesinde aramayız.Matematik bir formalizm olmasının ötesinde yer etmiştir fizikte.Çünkü evrenden soyutlanan birtakım şeylerin üzerinde matematiksel işlemler yaptığımızda, sonuçta bulunan şeylerin yine evrene ait olması sözkonusudur.Bu da matematiğin, fizikte sadece bir gösterim şekli olarak yer etmediğini gösterir.Ancak matematiksel olarak ortaya çıkan her sonuçla, fiziksel gerçeklikler arasında birebir tekabüliyet var mıdır?

Matematiksel bir önerme olgusal dunyaya ilişkin olduğu kadarıyla kesin değildir; kesin olduğu kadarı ile olgusal dünyaya ilişkin değildir.

Einstein

Einstein in bu düşüncesi yukarıda sorulan soruya bir cevaptır.Ama bu cevap ile matematiğin fizikteki konumu net olarak belirmez.Burada bir enformasyon azalışı sözkonusudur.(Aynı durum kuantum fiziğinde vardır:mikroevrende yapılan bir deneye ait olasılık genliği olası tüm sonuçları kapsar ama gözlenen deney sonucu bunlardan sadece biridir.)

Fizik ve felsefe de birbiriyle yakından ilişkilidir.Newton dan Heisenberg e, Max Born dan David Bohm a kadar birçok fizikçi aynı zamanda iyi birer filozof idiler.Yazik ki filozoflar arasındaki iyi fizikçilerin sayısı bu kadar çok değildir.(Bu yüzden bazı fizikçiler felsefeden uzak durmayı tercih ederler) 17. yy. da Descartes in, şüpheciliğiyle “düşünüyorum öyle ise varım” ı temel alması ve bunun üzerine felsefesini kurması; mekanik evren anlayışını oluşturması ve Newton un öğrenciliği sırasında Descartes in görüşleriyle tanışıp daha sonra mekaniğin o üç temel yasasını ortaya atması; fizik-felsefe ilişkisinin başlamasıdır ve güzel bir örneğidir.Zaten fizik, felsefe, matematik ve bugünkü diğer doğa bilimlerinin birarada olması ancak, Rönesanstan sonra ayrılmaya başlamaları; aralarında sıkı bir ilişki olmasının doğal bir sebebidir. Bu yüzden felsefe incelenmelidir.Çünkü felsefe tarihi, insanlığın geçirdiği düşünce aşamalarıdır ve bu aıamaların belli bir yerinde pozitif bilimler doğmuştur; cünkü epistemoloji, bilme sürecini sorgular ve bu süreç tüm pozitif bilimler için kaçınılmazdır, oysa pozitif bilimler bu süreci sorgulamaz. Çeşitli zamanlarda, bazı filozoflar ellerinden geldiğince pozitif bilimler ve özellikle fiziği kullanıp bunun uzerine felsefelerini kurmuşlardır.Fakat bu filozoflar kendi zamanlarındaki fiziği ne kadar iyi biliyorlardı?Örneğin, entropi kavramını ya da kuantum fiziğini gerçekten hazımsayabilmişler miydi yoksa bunlardan birer ikişer cümle okuyup felsefelerini bunlar üzerine mi temellendirmişlerdi? Bu durumda yapılanlar spekülasyon dan öteye geçemez.Ya da doğa bilimleri -Marx ın yaptığı gibi- doğrudan topluma veya insanlara uygulanabilir mi?(felsefe açısından fizik-felsefe ilişkisi ve sorunları bu durumdadır) Sonuçta fizik (ve genelde doğa bilimleri) temel alınarak bir felsefenin kurulması ancak bir fizikçinin yapabileceği iştir.

Son olarak fizikteki temel kavram ve ilişkilerin 19. yy. sonlarında başlayan ve hemen her alanda etkisini gösteren değişim sürecinden nasıl etkilendiklerini özetleyelim:

• 17. yy. da doğa kendi dışımızda,bizim varlığımızdan bağımsız, nesnel olarak varolan bir şeydi.20. yy. başlarından sonra artık, gözleyenler olarak doğanın içindeki yerimizi aldık ve incelediğimiz, saf olarak doğa değil, doğa ile bizim birleşimimizden oluşan sistem oldu. Ölçme sırasında doğaya yapılan müdahale göz önüne alınmaya başlandı.(Bu müdahale makroevrende daha tespit edilebilirdir ancak, kuantum fiziğinin incelediği mikroevrende tespit edilemez niteliktedir.Bu noktada daha fazla ayrıntı denemenin konusu dışındadır.)
• 17. yy. da uzay ve zaman; birbirinden, olaylardan ve nesnelerden bağımsız olarak ele alınıyordu. (Newton mekaniğinde her türlü değişimden bağımsız akan -ve olaylar olsa da olmasa da akmaya devam eden- bir zaman vardır.Uzay da buna benzer niteliktedir.Madde var olsa da olmasa da uzay vardır.)19. yy. dan sonra görüldü ki maddenin olmadığı yerde, uzaydan; değişimin olmadığı yerde de zamandan bahsetmek anlamsızdır.Böylece uzay ve zaman mutlak kimliklerinden kurtulup göreceli ve birbirlerine bağlı yerlerini aldılar.
• Neden-sonuç zinciri varlığını korudu ve koruyacakda.Çünkü yukarıda belirtildiği gibi; olayların birbirine neden-sonuç zinciriyle bağlı olmadığı bir evrende, olayların sebebi baska yerlerde aranmaya başlanır ve bu da pozitif bilimlerin (doğa bilimlerinin) sonu demektir.Ancak evrene karşı olan deterministik bakış yerini olasılığa bıraktı.
• 17. yy. da; yapılan ölçme ve deneylerin doğaya bir müdahale olduğu düşünülmüyordu. 20. yy. da; insanın, bilme sürecindeki yeri daha iyi anlaşılınca bu müdahale farkedildi ve ölçme,deney gibi kavramlar daha iyi anlaşıldı.Özellikle kuantum fiziğinde deneyin ve ölçmenin niteliği klasik fiziğinkinden oldukça farklıdır.Ölçme -ister makroevrende ister mikro evrende- ölçülen sisteme yapılan bir müdahaledir.Bu müdahale makroevrende tespit edilip hemen hemen giderilebilir nitelikte olduğu halde mikroevrende bu nitelikte değildir.Çok temel ve utopik bir örnek olarak şu verilebilir : Görme sürecinin başlayabilmesi için gözümüze bir foton gelmesi gerektiği düşünülürse bir elektronu görebilmek (!) için onun üzerine bir fotonun çarpıp gözümüze gelmesi gerekir.Bu ise elektronun durumunu daha farklı gormemiz demektir. Yani bu müdahale kaçınılmazdır.Dolayısıyla ölçme-gözlem-deney üçlüsünün niteliği tamamen değişmiş oluyor ancak önemlerini koruyorlar.
• Basitlik ilkesi onemini korumaya çalışıyor ancak özellikle kuantum fiziğiyle ve daha sonraki gelişmelerle (string theory,yuksek boyutlarda -10,11- çözümler vb.) bu ilke terkedilmiş gibi görünüyor. Ya mikroevren oldukça karmaşık ya da mikroevreni klasik fizikten kalan bazı kavramlarla (alan, tanecik, lokalizasyon gibi)açıklamaya çalıştığımızdan teoriler ve soyutlamalar karmaşıklaşıyor.
• Fizik-matematik ilişkisi 17. yy. da,matematiğin fizikte sadece bir gösterim şekli olmasından ibaretti.Oysa 20. yy. ve sonrasında özellikle teorik fiziğin gelişmesiyle; matematik, fizikte bir formalizm olmaktan öteye geçti.
• Ve fizik-felsefe ilişkisi.Kuantum fiziğini doğuran 20. yy. başı ve 19. yy. sonundaki gelişmeler beraberinde çok derin felsefi tartışmalarıda getirdi.Bununla çok güzel yerlere varıldı ama çok da spekülasyon yapıldı.Felsefe, fizik için kaçınılmazlığını korudu ve koruyacak da.Aynı şekilde fiziğin de felsefe için kaçınılmaz olduğu görüldü.(Tabii ki ontoloji ya da benzer dallar için)