Kimyanın kuantum fiziğiyle ilişkisine dair tartışma uzun süredir devam etmektedir. Kimya kuantum fiziğine indirgenebilir mi yoksa kimyayı fizikten bir biçimde özerk ya da bağımsız kılan bir şey var mıdır? Bu tür sorular uzun zamandır filozofların ilgisini çekmektedir.

Başlangıçta kimyanın, nihayetinde daha temel bir fiziksel teori tarafından tamamen açıklanacak ve ikame edilecek bir özel bilim [special science] örneği olduğu düşünülüyordu (bu görüş genellikle indirgeme olarak adlandırılır). Ancak kimya felsefesinin gelişmesiyle birlikte bu görüş sorgulanmaya başlanmıştır. Kimyada indirgeme, filozofların başlangıçta düşündükleri şekilde sonuçlanmamış gibi görünmektedir. Bilakis kimya felsefecileri, kimyayı kuantum fiziğinden ayrı ve özerk kılan bir şey olduğunu ileri sürmüşlerdir.

Bu tür görüşleri desteklemek için kimyadan çeşitli örnekler ileri sürülmüş olsa da literatürde öne çıkan bir mesele vardır: moleküler yapı meselesi. Kuantum fiziğinin bir molekülün yapısını belirleme şeklinin, kimyasal özelliklerin daha temel bir fiziksel teori tarafından içerilemeyen (ve belki de hiçbir zaman içerilemeyecek olan) bir yönü olduğunu gösterdiği iddia edilmiştir.

Daha açık ifade etmek gerekirse kuantum mekaniği, molekülleri ve özelliklerini Schrödinger denklemini çözerek betimler. Denklemin çözümleri, yapıları dahil olmak üzere moleküllerin kimyasal özelliklerini belirlemenin bir yolunu sunar. Fakat kuantum mekaniği, yalnızca Schrödinger denklemine belirli varsayımlar uygulanırsa moleküler yapıyı belirleyebilir. Bu varsayımlar yapılmadığında Schrödinger denklemi, sadece yapıları bakımından farklılaşan moleküller arasında (bunlara izomer denir) ayrım yapamaz.

Bu durum, kimya felsefecilerinin çoğu tarafından indirgeme için bir sorun olarak görülmektedir. Kuantum mekaniğinin -tek başına ve ön kabulde bulunmadan- moleküllerin yapısını belirleyememesi, kimyanın kuantum fiziğine indirgenmesinin mümkün olmadığını (sözde) göstermektedir. Sadece bu da değil; bazıları bu durumdan, kimyasal varlıkların ve kimyasal özelliklerin bir bakıma kendilerini oluşturan fiziksel şeyin “ötesinde ve üzerinde” olduğunu çıkarır.

İşte bütün gizem ve ilgi, bu “fizikselin ötesinde ve üzerinde”de yatmaktadır! Genel olarak özel bilimlerin (yani yalnızca kimyanın değil, biyolojinin vb. de) statüsü etraflıca tartışılmıştır ve filozoflar, bu bilimlerin fiziğin ötesinde ve üzerinde olup olmadığını ve eğer öyleyse hangi anlamda öyle olduğunu çözmeye çalışmaktadır.

Maalesef özel bilimler ile fizik arasındaki ilişkilere dair geniş literatürü ayrıntılı biçimde ele almak burada mümkün değil. Bunun yerine, belirli filozofların bu “ötesinde ve üzerinde olma” durumunu kimya, özellikle de moleküler yapı için nasıl açıkladıkları üzerinde duracağım.

Kimyasal özelliklerin nasıl fiziksel olanların ötesinde ve üzerinde olduğuna dair en ayrıntılı ve etkili görüşlerden biri, Robin Hendry’nin güçlü belirim [strong emergence] açıklamasıdır. Hendry özellikle moleküler yapının, kuantum mekaniksel varlıklarından güçlü biçimde belirmesi anlamında fizikselin ötesinde ve üzerinde olduğunu ileri sürmektedir. Kendi ifadesiyle:

“Karmaşık sistemlerin beliren [emergent] davranışları, kendisini oluşturan parçaların davranışını belirleyen, ancak onlar tarafından tamamen belirlenmeyen bir şey olarak görülmelidir.” (Hendry 2006: 180)

Hendry’nin açıklamasının üç önemli özelliği bulunmaktadır. Birincisi, bu açıklama bir düzeyler hiyerarşisine bağlıdır; yani “daha temel varlıkların hiyerarşinin en altına doğru yer aldığı, düzenli bir düzeyler hiyerarşisine bölünmüş bir ontoloji” söz konusudur (Humphreys 2016: 8). İkincisi, moleküllerin kimyasal özellikleri altta yatan fiziksel varlıklarına ve özelliklerine (yani onları oluşturan atom altı parçacıklara) bağlıdır [depend]. Bu bağımlılık [dependence] ilişkisi, üstgelim [supervenience] cinsinden anlaşılır. Yani bir molekülün herhangi bir kimyasal özelliği değiştiğinde, her seferinde kuantum mekaniksel özelliklerinden biri veya birkaçı da değişmiş olmalıdır (Hendry 1999: 120).

Üçüncüsü, altta yatan fiziksel etkileşimlere bağlı (üstgelimin gerektirdiği gibi) olmakla birlikte, bu etkileşimlerden bir ölçüde nedensel olarak bağımsız olan kimyasal özellikler vardır. Bu fikir, aşağı yönlü nedensellik [downward causation] kavramı aracılığıyla ortaya konmaktadır. Basitçe söylemek gerekirse, “özel bilimsel özellikler zaman zaman fiziksel üstgelim tabanlarını değiştirirse” aşağı yönlü nedensellik vardır (Hendry 2010b: 185). Mevzubahis durum için bu şu şekilde ifade edilebilir: Bir molekülün yapısı, onu oluşturan fiziksel varlıkların etkileşimleri tarafından tamamen belirlenmez; tersine, moleküler yapı atom altı parçacıkların birbirleriyle nasıl etkileşeceğini kısmen belirler.

Hendry’nin açıklaması emsal bir belirim açıklaması olarak değerlendirilmiştir. Ancak ben, bu açıklamanın mevcut hâliyle yeterince açık olmayan ve dolayısıyla bu konumun savunulabilirliğini zayıflatan bazı özellikleri olduğuna inanıyorum.

Öncelikle, bu açıklamanın ampirik kanıtlarla sözde desteklenme biçiminde bir tutarsızlık olduğunu düşünüyorum. Şunu hatırlayalım: Schrödinger denklemi, incelenen sistem hakkında keyfi [ad hoc] varsayımlar yapılmadıkça farklı izomerik yapıları belirlemez. Bu, yapının güçlü biçimde belirdiğini gösterdiği şeklinde anlaşılıyor. Ancak bu, aynı zamanda bu açıklamanın temel özelliklerinden biri olan üstgelimi de zayıflatıyor gibi görünmektedir (bunun neden böyle olduğuna dair tam bir açıklama için bkz. Seifert 2020).

İkincisi; Hendry, yapının altta yatan fiziksel etkileşimleri tam olarak hangi anlamda kısmen belirlediğini açıklamamaktadır. Belirleme [determination] ve nedensellik kavramları hakkındaki kapsamlı felsefi literatür dikkate alındığında, bu bilhassa önemlidir. Aslında, nedenselliğe ilişkin belirli anlayışlara başvurulursa, bir molekülün yapısı ile onun kuantum mekaniksel varlıkları arasında aşağı yönlü bir nedensel ilişki olduğu fikri savunulamaz hale gelir. Dolayısıyla, aşağı yönlü nedensellikle neyin kastedildiği konusunda söylenmesi gereken daha çok fazla şey vardır.

Üçüncüsü -ve belki daha da önemlisi-, moleküler Schrödinger denkleminde varsayımların kullanılmasının güçlü belirimi tam olarak nasıl desteklediği muğlaktır. Bu varsayımların ad hoc olması mıdır mesele? Yani, kuantum mekaniği tarafından türetilmemeleri ve betimlemeye dışarıdan eklenmeleri midir? Yoksa sorun bu varsayımların içeriğinde mi yatmaktadır? Bu varsayımlar molekülün yapısı hakkındaki bilgileri ifade eder, dolayısıyla kuantum mekaniği yalnızca böyle bir yapı önceden varsayıldıktan sonra moleküler yapıyı tanımlayabilmektedir. Bu doğrultuda, bu varsayımların kullanılmasının güçlü belirimi gösterdiği çünkü kuantum mekaniği tarafından betimlenebilir düzeyde herhangi bir yapı olmadığı ileri sürülebilir.

Bütün bunlar oldukça karmaşıktır ve titiz bir analiz gerektirmektedir. Ancak varsayımların güçlü belirime destek olarak kullanılmasının nasıl yorumlandığı, böyle bir konumun savunulabilirliğini önemli ölçüde etkilemektedir.

Sonuç olarak güçlü belirim, kuantum mekaniğinin moleküler yapıyı nasıl belirlediğini ve dolayısıyla kimyanın kuantum fiziğiyle nasıl ilişkilendiğini anlamak için kendine özgü bir yoldur. Bununla birlikte, moleküler yapının güçlü biçimde belirdiği görüşüne katılmadan önce, Hendry’nin açıklamasının daha fazla irdelenmesi gereken yönleri vardır.

Yani kimyanın kuantum fiziğiyle nasıl ilişkilendiği sorusu henüz yanıtlanmamıştır. Bununla birlikte, moleküler yapı meselesinin ve bunun kuantum mekaniğinde nasıl tanımlandığının bu ilişkiyi aydınlatmada merkezi bir rol oynadığı açıktır.

Notlar

Bu yazı, yakın zamanda yayımlanan ‘The Strong Emergence of Molecular Structure’ adlı makalemin (yukarıda referans verilmiştir) kısa bir özetidir.

Vanessa, Bristol Üniversitesi’nde, Avrupa Araştırma Konseyi’nin ‘The Metaphysical Unity of Science’ (Bilimin Metafiziksel Birliği) projesi (hibe no. 771509) kapsamında çalışan bir doktora sonrası araştırmacıdır.

Kaynaklar

1. Hendry, R. F. (1999). Molecular models and the question of physicalism. HYLE, 5, 117–134.

2. Hendry, Robin F.. (2006). Is there downwards causation in chemistry?’, in Philosophy of chemistry: Synthesis of a new discipline. Boston studies in the philosophy of science, ed. by Davis Baird, Eric Scerri and Lee McIntyre, , Vol. 242 (Dordrecht: Springer) pp. 173–189.

3. Hendry, R. F. (2010b). Ontological reduction and molecular structure. Studies in History and Philosophy of Modern Physics, 41, 183–191.

4. Seifert, V.A. The strong emergence of molecular structure. Euro Jnl Phil Sci 10, 45 (2020). https://doi.org/10.1007/s13194-020-00308-7

Jargonium’da “Strong Emergence in Chemistry” özgün adıyla yayımlanan bu metin, yazar Vanessa Seifert’ın izniyle Hasan Ünver tarafından çevrilmiştir. (Erişim Tarihi: 9 Ağustos 2026)