Kuantum Fiziğinin Bulanık Mantık Perspektifinden Tasviri

Year 2024, Volume: 23 Issue: 1, 300 - 335, 30.06.2024

Metin Koçhan

https://doi.org/10.14395/hid.1431547

Abstract

19. yüzyılın sonu, fizik alanında klasik veya modern fizik olarak nitelenen Newton fiziği kabulleri ile anlamlandırılamayan farklı yapısal özellikleri bünyesinde barındıran çeşitli problem alanlarının ortaya çıktığı bir döneme karşılık gelmektedir. Bu problemleri çözme adına yapılan çalışmalar neticesinde 20. yüzyılın başlarında klasik fizik prensiplerinden farklı prensiplere sahip olan yeni bir fizik ortaya çıkmıştır. Bu yeni fizik kuantum fiziğidir. Atom-altı evrendeki nesnelerin davranış biçimlerinin soruşturulması, kuantum fiziğinin ilgisini teşkil etmektedir. Newton’un, hiçbir parçaya bölünemez olarak kabul ettiği atom, kuantum fiziği çalışmalarıyla daha küçük parçalara ayrıştırılabilen ve bu bakımdan da içine nüfuz edilebilen bir soruşturmanın konusu kılınmıştır. Kuantum fiziği, modern fiziğin sabit, birbirinden tamamen yalıtılmış temel parçacıklardan oluştuğu varsayımına dayanan evren tasavvurunu değiştirmiş; evreni oluşturan parçacıklar arasında yalıtılmışlığın değil, ilişkisel süreçlerin hâkim olduğu yönünde bir görüşün ortaya çıkmasını sağlamıştır. Bu fizik ile birlikte atom-altı evrende, makro evrenin karakteristiği olarak kabul edilen mekanikçi-determinist yaklaşım biçimine uymayan yeni olguların varlığı keşfedilmiştir. Bu keşiflerin varlığı, klasik fiziğin dayandığı “uzay”, “zaman”, “nesne”, “gözlemci”, “ölçüm”, “etki”, “yerellik” ve “etkileşim” gibi temel kavramlarda köklü bir değişimi zorunlu kılmıştır. Zira kuantum fiziğinin mikro evrende dikkat çektiği olguların mahiyeti, klasik fiziğin bu kavramlar bağlamında oluşturduğu kabuller ile örtüşmemektedir. Bu örtüşmeme durumu ise temelde her iki alanda meydana gelen olguların farklı bir mantıksal şemaya göre ortaya çıkıyor olmasından kaynaklanmaktadır. Zira klasik mekanik, klasik mantığın temel ilkelerine dayanarak etkinlikte bulunmuştur. Fakat kuantum fiziğinin gönderimde bulunduğu olgu durumları, klasik mantığın bu temel ilkelerine uymamaktadır. Bu açıdan, kuantum fiziği bulguları, klasik mantıksal ilkelere dayalı düşünce yapısı ile anlamlandırılamamaktadır. Fakat günümüzde kuantum fiziğinin temel vurgusu olan belirsizliği gündemine alan bulanık mantık perspektifinden bu anlamlandırmayı yapmak olanak dâhilinde görünmektedir. Günümüzde belirsizlik kavramı artık bilimsel sürece dâhil olmuştur. Kuantum kuramının, kesinsizliği bir ilke olarak içeren belirsizliğe gönderim yapmasına paralel olarak, bulanık mantık da belirsizliği tüm bilgi süreçlerine dâhil etmiş, belirsizliği, kaçınılması gereken bir durum olarak değil aksine değerlendirilmesi gereken bir durum olarak bünyesine almıştır. Bu bakımdan bu çalışmanın amacı klasik mantık ilkeleri bağlamında şekillenen klasik düşünce tarzı ile tasviri yetersiz kalan kuantum fiziğinin ortaya koyduğu temel ilkeleri, günümüzde başta yapay zekâ çalışmaları olmak üzere mühendislik alanında önemli uygulama alanı yaratan bulanık mantık perspektifinden tasvir edilebileceğini ortaya koymaktır. Bu doğrultuda çalışmamızda ilk olarak kuantum fiziğinin ortaya çıkmasına sebep olan süreç genel hatları ile ele alınmış, devamında kuantum fiziğinin standart görüşü haline gelmiş Kopenhag Okulu’nun görüşleri baz alınarak temel ilkeleri ortaya konulmuştur. Genel çerçevesi çizilen kuantum fiziğinin gönderimde bulunduğu olguların, klasik mantığın üç temel ilkesi ile sınırlı kalındığında tasvir edilemeyeceğine değinildikten sonra bu tasviri yapmayı mümkün kıldığını düşündüğümüz bulanık mantık sistemi ortaya konulmuştur. Nihayetinde kuantum fiziğinin temel ilkelerinin hangi bağlamlarda bulanık mantık teorisi ile ilişkilendirilebilir olduğu gösterilmeye çalışılmıştır. Bu minvalde yapılan soruşturma neticesinde kuantum fiziğinin bulanık mantık perspektifinden tasvir edilebileceği sonucuna varılmıştır. Bu ilişkiyi ortaya koymanın temel hedeflerinden biri felsefi etkinlik açısından önemli bir zemin oluşturmak olmuştur. Zira nasıl ki modern bilim paradigmasını belirleyen önemli gelişmelerden olan Newton fiziği, klasik mantığa temel oluşturmuş ve bu bakımdan da klasik mantık, klasik fizikten etkilenen felsefî düşünüş biçimlerine bir çerçeve çizmiş ise, benzer biçimde kuantum fiziğinin bulanık mantık ile ilişkisini ortaya koymak, bulanık mantığın da kuantum fiziğine eşlik edecek felsefi düşünüş biçimlerine bir çerçeve çizebileceğini gösterecektir. Bu bakımdan bu çalışma, kuantum fiziği ile bulanık mantığın bilim zemininde birbirine eşlik ettiğini göstermeyi amaç edinmiştir.

Keywords

Mantık, Fizik, Kuantum Fiziği, Bulanık Mantık, Belirsizlik, Kesinsizlik

Description of Quantum Physics from the Perspective of Fuzzy Logic

Abstract

The end of the 19th century corresponds to a period in which different problem areas emerged in the field of physics, characterised as classical or modern physics, which contain different structural features that cannot be explained with the assumptions of Newtonian physics. As a result of the studies carried out to solve these problems, a new type of physics, called “-quantum physics-“, emerged at the beginning of the 20th century, based on principles different from those of classical physics. The study of the behaviour of objects in the subatomic universe was the interest of quantum physics. The atom, once regarded as indivisible by Newton, became the object of quantum physics studies, which enabled it to be broken down into smaller parts and thus penetrated. Quantum physics changed the approach of modern physics to the universe, which was based on the assumption that it consisted of fixed and completely isolated fundamental particles,and led to the emergence of the idea that relational processes, not isolation, were dominant among the particles that made up the universe. This physics discovered the existence of new phenomena in the subatomic universe that did not fit the mechanistic-deterministic approach considered characteristic of the macro-universe. The emergence of these discoveries required a radical change in the fundamental concepts of “space”, “time”, “object”, “observer”, “measurement”, “effect”, “locality” and “interaction”, which classical physics was based on. This is because the nature of the phenomena that quantum physics draws attention to in the micro-universe does not coincide with the assumptions of classical physics regarding these concepts. This non-overlapping situation is essentially because the phenomena occurring in both fields arise according to different logical schemes. Classical mechanics is based on the fundamental principles of classical logic. However, the phenomena to which quantum physics refers do not conform to the basic principles of classical logic. In this respect, the findings of quantum physics cannot be understood using the structure of thought based on classical logical principles. Today, however, it seems possible to make this interpretation from the perspective of the fuzzy logic paradigm, which puts vagueness, the main focus of quantum physics, on its agenda. Today, the concept of vagueness has been incorporated into the scientific process. Parallel to quantum theory's positioning of vagueness as a principle, fuzzy logic has also integrated vagueness in all knowledge processes and included it in its structure not as a situation to be avoided, but as a situation to be evaluated. In this sense, this study aims to demonstrate that the basic principles of quantum physics, which cannot be adequately described by the classical mode of thought shaped by the principles of classical logic, can instead be depicted from the perspective of fuzzy logic, which has created a significant area of application in the field of engineering, especially in artificial intelligence studies. In this direction, this study first discusses the process that led to the emergence of quantum physics in general and proceeds to present its basic principles based on the views of the Copenhagen School, which has become the standard view of quantum physics. After mentioning that the phenomena outlined by quantum physics cannot be described within the limits of the three basic principles of classical logic, this study presents the fuzzy logic system as it makes such a description possible. Finally, this study attempts to illustrate in which contexts the basic principles of quantum physics can be associated with fuzzy logic theory. As a result of this investigation, this study reiterates that quantum physics can sufficiently be described from the perspective of fuzzy logic. One of the main goals of revealing this relationship is to create an important basis for philosophical activity. Just as Newtonian physics, one of the major developments that determined the paradigm of modern science, was based on classical logic, and in turn, classical logic provided a framework for philosophical ways of thinking influenced by classical physics, revealing the relationship between quantum physics and fuzzy logic will indicate that fuzzy logic can provide a framework for philosophical ways of thinking that will complement quantum physics. In this respect, this study aims to demonstrate that quantum physics and fuzzy logic accompany each other in the scientific realm.

Keywords

Logic, Physics, Quantum Physics, Fuzzy Logic, Vagueness, Uncertainty

References

• Arslan, İshak. Günümüz Tabiat Felsefesinde Bilim-Felsefe-Din İlişkisi. İstanbul: Marmara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Doktora Tezi, 2007.
• Arslan, Metin. “Karmaşıklığın Bilimi, Postmodern Söylem ve Yükselen Paradigmaların Metafizik Arkaplanı: Kaos, Gödel Sonrası Matematik, Fuzzy Mantık, Sanal Gerçeklik ve Gaia Hipotezi-Ortak Lisan ve Kategorik Değişimi Araştırmak”. Journal of Istanbul Kultur University 2 (2006), 201-208.
• Barbour, Ian G. “Commentary on Theological Resources From the Physical Sciences”. Zygon: Journal of Religion & Science 40/2 (2005), 503-506.
• Baturone, Illuminada vd. Microelectronic Design of Fuzzy Logic-Based Systems. Boca Raton: FL: CRC Press, 2000.
• Beltrametti, Enrico G.-Bugajski, Sławomir. “The Bell Phenomenon in a Probabilistic Approach”. Non-locality and Modality. ed. Tomasz Placek-Jeremy Butterfield. 205-220. Dordrecht: NATO Science Series, 2002.
• Burgos, M. E. “The Measurement Problem in Quantum Mechanics Revisited”. Selected Topics in Applications of Quantum Mechanics. ed. Mohammad Reza Pahlavani. 137-174. Croatia: InTech, 2015.
• Burks, Arthur W. Chance, Cause, Reason: An Inquiry Into the Nature of Scientific Evidence. (Chicago: University of Chicago Press, 1977).
• Capra, Fritjof. Batı Düşüncesinde Dönüm Noktası. çev. Mustafa Armağan. İstanbul: İnsan Yayınları, 1992.
• Dereli, Tekin. Kuantum Dünyası. ed. İlhami Buğdaycı. Ankara: ABRA Dergisi Eki, 1994.
• Dubois, Didier–Prade, Henri. “Part I Fuzzy Sets: History and Basic Notions”. Fundamentals of Fuzzy Sets. ed. Didier Dubois-Henri Prade. 21-124. New York: Kluwer Academic Publishers, 2000.
• Einstein, Albert-Infield, Leopold. Fiziğin Evrimi: İlk Kavramlardan İlişkinliğe ve Kuantumlara. çev. Öner Ünalan. İstanbul: Onur Yayınları, 1994.
• Filev, Dimitar P.-Yager, Ronald R. “A Generalized Defuzzification Method via Bad Distributions”. International Journal of Intelligent Systems 6 (1991), 687-697. https://doi.org/10.1002/int.4550060702
• Frank, Philipp. Doğa Bilimlerinde Pozitivizm. çev. Yılmaz Öner. İstanbul: Metis Yayınları, 1985. “lilith.gotdns.org”. http://lilith.gotdns.org/~victor/writings/0029qm.pdf
• Frič, Roman-Papčo, Martin. “Probability: From Classical To Fuzzy”, Fuzzy Sets and Systems, 326. 106-114. (b.y. 2017),
• Gijsbers, Victor. “Philosophy of Quantum Mechanics for Everyone”. Erişim 20 Eylül 2020. https://lilith.cc/~victor/writings/0029qm.pdf
• Gribbin, John. Schrödinger’s Kittens and The Search for Reality. Boston, New York, London: Back Bay Books, 1995.
• Gudder, Stanley. “Fuzzy Probability Theory”. Demonstratio Mathematica 31/1 (1998), 235-254.
• Hawking, Stephen. The Universe in A Nutshell. New York: Bantam Books, 2001.
• Heisenberg, Werner. Physics and Philosophy. ed. Rurth Nanda Anshen. Happer & Brothers Publishers: New York, 1958.
• Heisenberg, Werner. Çağdaş Fizikte Doğa. çev. Vedat Günyol-Orhan Duru. İstanbul: Çan Yayınları, 1968.
• Heisenberg, Werner. Parça ve Bütün. çev. Ayşe Atalay. İstanbul: Düzlem Yayınları, 1990.
• Plus. "Physics in a Minute: The Double Slit Experiment". Erişim 10 Aralık 2021. https://plus.maths.org/content/physics-minute-double-slit-experiment-0
• Işıklı, Şevki. Kuantum Mekaniği İlkelerinin Felsefi İçerimleri. Ankara: Ankara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Doktora Tezi, 2011.
• İshak Arslan, Günümüz Tabiat Felsefesinde Bilim-Felsefe-Din İlişkisi. İstanbul: Marmara Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Doktora Tezi, 2007.
• Koç, Yalçın. Doğanın Kuvantum Mekaniksel Betimlemesi ve Ölçme Sorunu. İstanbul: İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları No: 184., 1983.
• Kosko, Bart. Fuzzy Thinking: The New Science of Fuzzy Logic. New York: Hyperion, 1993.
• Küçüköncü, Tansu. “Evrensel Küme, Boş Küme ve Yararcılık”. Erişim 30 Ocak 2020. http://80.251.40.59/science.ankara.edu.tr/ozbek/evrensellik.htm
• Loewer, Barry. “Copenhagen versus Bohmian Interpretations of Quantum Theory”. The British Journal for the Philosophy of Science 49/2 (1998), 317-328.
• Mcneill, Daniel-Freiberger, Paul. Fuzzy Logic: The Discovry of A Revolutionary Computer Technology - And How It Is Changing Our World. New York: Simon & Schuster, 1993.
• Nikravesh, Masoud. “Evolution of Fuzzy Logic: From Intelligent Systems and Computation to Human Mind”. Soft Comput 12 (2008), 207-214.
• Paksoy, Turan–Pehlivan, Nimet Yapıcı Bulanık Küme Teorisi. Ankara: Nobel Yayınları, 2013.
• Pala, Osman. Bulanık Mantık Ve Çok Kriterli Karar Verme Uygulaması. İzmir: Dokuz Eylül Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2013.
• Pawlak, Zdzislaw-Skowron, Andrzej. “Rudiments of Rough Sets”. Information Sciences 177 (2007): 3-27.
• Pichalakkattu SJ, Binoy. Bridging Mathematics, Philosophy and Theology: Fuzzy Logical Thinking for Science-Religion Dialogue. India: Christian World Imprints, 2017.
• Planck, Max. Modern Doğa Anlayışı ve Kuantum Teorisine Giriş. çev. Yılmaz Öner. İstanbul: Spartaküs Yayınları, 1996.
• Polkinghorne, John C. Exploring Reality: The Intertwining of Science and Religion. New Haven: Yale University Press, 2005.
• Rauscher, Elizabeth A. “Non-Locality as a Fundamental Principle of Reality: Bell’s Theorem and Space-Like Interconnectedness”. Cosmos and History: The Journal of Natural and Social Philosophy 13/2 (2017), 204- 216.
• Ross, Timothy J. Fuzzy Logic With Engineering Application. New York: McGraw-Hill, 1995.
• Russell, Bertrand (2007). “Belirsizlik”. çev. Yücel Yüksel. Felsefe Arkivi 31 (2007), 154-162.
• Saçlıoğlu, Cihan. “Kuantum Mekaniğinin Felsefi Sorunları”. Bilim ve Teknik 405 (1994), 14-22.
• Schiller, Christoph. “Motion Mountain: The Adventure of Physics - Vol. IV - The Quantum of Change”. Erişim 03 Eylül 2021. https://www.motionmountain.net/motionmountain-volume4.pdf
• Seising, Rudolf. “Can Fuzzy Sets Be Useful in the (Re)Interpretation of Uncertainty in Quantum Mechanics?” NAFIPS 2006 - 2006 Annual Meeting of the North American Fuzzy Information Processing Society. 414- 419. Montreal: IEEE, 2006. https://doi.org/10.1109/NAFIPS.2006.365445
• Semed, Möhbeddin. Dünya Dâhilersiz Yaşayamaz. çev. Babek Kurbanov-Şevki Işıklı. İstanbul: Emre Yayınları, 2005.
• Squires, Euan. The Mystery of the Quantum World. Bristol: Adam Hilger, 1986.
• Şen, Zekâi. Bulanık Mantık İlkeleri ve Modelleme. İstanbul: Su Vakfı, 2009.
• Tatlı, Hasan-Şen, Zekâi. “Günlük En Büyük Sıcaklıkların Bulanık Kümeler ile Kestirimi”. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences. 25 (2001), 1-9.
• Ural, Şafak. “Puslu (Fuzzy) Mantık”. Mantık, Matematik ve Felsefe 1. Ulusal Sempozyumu - 26-28 Eylül 2003 Assos-Çanakkale. ed. Şafak Ural vd. 43-58. İstanbul: T.C. İstanbul Kültür Üniversitesi Yayınları, 2004.
• Wolchover, Natalie. “Famous Experiment Dooms Alternative to Quantum Weirdness”. Erişim 02 Ağustos 2021. https://www.quantamagazine.org/famous-experiment-dooms-pilot-wave-alternative-to-quantum-weirdness-20181011
• Woods, Alan-Grant, Ted. Aklın İsyanı: Marksist Felsefe ve Modern Bilim. çev. Ufuk Demirsoy ve Ömer Gemici. İstanbul: Yordam Kitap, 2018.
• Yager, Ronald R.-Filev, Dimitar P. Essentials of Fuzzy Modeling and Control. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1994.
• Yüksel, Yücel. Puslu Mantık ve Felsefi Arka Planı. İstanbul: İstanbul Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Doktora Tezi, 2006.
• Yüksel, Yücel. “Kesinlik ve Puslu Mantık”. İstanbul Üniversitesi Sosyoloji Dergisi 3/22(2011), 517-531.
• Zadeh, Lotfi A. “Probability Measures of Fuzzy Events”. Journal of Mathematical Analysis and Applications 23/2 (1968), 421-427. https://doi.org/10.1016/0022-247X(68)90078-4
• Zadeh, Lotfi A. “Knowledge Representation in Fuzzy Logic”. EEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 1/1 (1989), 89-100.
• Zadeh, Lotfi A. “Discussion: Probability Theory and Fuzzy Logic Are Complementary Rather Than Competitive”. Technometrics 37/3 (1995), 271-276.
• Zadeh, Lotfi A. “From Computing with Numbers to Computing with Words-From Manipulation of Measurements to Manipulation of Perceptions”. IEEE Transactıons on Circuits and Systems-I: Fundamental Theory and Applications 45/1 (1999), 105-119. https://doi.org/10.1109/81.739259
• Zadeh, Lotfi A. “Gerçek Dünyanın Kesin Olmayışının Üstesinden Gelmek: Lütfü A. Zade ile Bir Röportaj”. çev. Yücel Yüksel. Kutadgubilig Felsefe-Bilim Araştırmaları Dergisi 12 (2007), 197-212.
• Zadeh, Lotfi A. “Puslu Mantığın Doğuşu ve Evrimi”. çev. Yücel Yüksel. Kutadgubilig Felsefe-Bilim Araştırmaları Dergisi 12 (2007), 173-184.
• Zadeh, Lotfi A. “Puslu Kümeler”. çev. Yücel Yüksel. Kutadgubilig Felsefe-Bilim Araştırmaları Dergisi 13 (2008), 137-153.