Disiplinlerarası Çalışmayı Sağlayan Kuram: Kaos Teorisi

Bilim Fizik Genel

07.05.2021

Disiplinlerarası Çalışmayı Sağlayan Kuram: Kaos Teorisi

Kaos ya da Kargaşa Kuramı, Bypass cerrahisinden ekonomiye, matematikten meteorolojiye, depremlerin incelenmesi dahil farklı birçok bilim alanında karşımıza çıkar. “Sürprizin bilimi” olarak da tanımlanan teoriyi anlamaya çalışmak, evreni anlamaya çalışmakla eş değerdir.

Kaos Teorisi Nedir?

Felsefede kaos, sabit gibi görünen ama aslında düzenin zıddını içerisinde barındıran, evrenin düzene girmeden önceki karışık durumudur. Görülebilen kadarına ise “kozmos” denir. İçinde yaşadığımız düzende, ilk bakışta rastgele görünen karmaşık davranışların üzerinde durulduğunda kendi içlerinde belirli bir düzen barındırdığı görülür. Kaos Teorisi, fiziksel gerçeklik parçalarını ve doğanın karmaşıklığını fraktal matematik (Fraktal, kendine benzeme veya oransal kırılma gösteren karmaşık geometrik şekillere verilen isimdir.) ile açıklamaya yardımcı olur. Bu teorinin tarihi, antik çağlara kadar uzanmaktadır.

Tarihçe

Kuram, ilk olarak doğa bilimlerinde (fizik, kimya, biyoloji, jeoloji, coğrafya, astronomi) ortaya çıkmıştır. Kökeni, Çin ve Yunan mitolojisine dayanır. Bu iki mitolojinin yaradılış efsanelerinin başlangıcında kaos olduğu gözlemlenir. Jules Henri Poincare, Karl Theodor Wilhelm Weierstraß, Georg Ferdinand Ludwig Philipp Cantor, Giuseppe Peano ve Felix Hausdorff gibi matematikçiler tarafından teorinin temel kavramları bulunmuştur. Aynı zamanda Poincare, bu kurama “kaos” diyen ilk kişi olmuş, “faz uzayı” kavramından bahsetmiştir. Böylece teorinin determinizm ve kelebek etkisi ile ilişkisi gün yüzüne çıkmıştır. Modern zamanlara gelindiğinde 1960’ta MIT’de (Massachusetts Institute of Technology) çalışan Edward Lorenz isimli meteoroloğun, bilgisayarında hava modeli programı oluşturarak ufak bir değişimde dahi sistemde öngörülemez sonuçlar oluşturacağını gözlemlemesi üzerine, kaos teorisinin meteoroloji ve hava tahmini üzerindeki etkisi ortaya çıkmıştır. Peki nedir bu ufak değişim?

Lorenz’in geliştirdiği program, havanın birkaç dakika sonraki hâlinin tahmin edilmesini sağlamaktadır. Bir gün programa 0,506127 olarak girdiği değerin ondalıklarını 0,506 şeklinde yuvarlamıştır. Lorenz’in yaptığı bu küçük hata, Lorenz’in Amazon Ormanları’nda bir kelebeğin kanat çırpmasının ABD’de büyük bir felakete neden olacağı sonucuna ulaşmasını sağlar. 1970’li yıllarda Avustralyalı bilim insanı Robert May’in, yabani hayvanların nüfus değişimleri içindeki çatallanmaları anlattığı çalışmasında, teorinin biyoloji üzerindeki etkileri görülür. 1980’lere gelindiğinde gittikçe popülerleşen teoriye, bilim insanları daha fazla odaklanmaya başlamışlardır ve teorinin deneysel kanıtları da oluşturulmaya başlanmıştır. 1990’lı yıllarda teorinin, teknolojide kullanımı yaygınlaşmaya başlamış ve bu nedenle teori, her alanda insanların karşısına çıkmaya başlamıştır. 2000’li yıllardan itibaren ise borsa, sağlık, ekonomi ve teknoloji gibi çeşitli alanlarda da kullanımı yaygınlaşmıştır.

Kaos ve Determinizm (Nedensellik) İlişkisi

Determinizm; her şeyin bir nedeni olduğunu, benzer nedenlerin benzer sonuçlara yol açtığını, evrende gerçekleşen olayların önceden belirlenmiş olduğunu ve gerçekleşmelerinin zorunlu olduğunu iddia eden bir öğretidir. Bakıldığı zaman kaos teorisi, lineer (doğrusal) determinizm ile uyuşmamaktadır. Aralarında nasıl bir ilişki vardır? Evren, rastlantısallık barındırır. Yaşanan birçok olay (kar tanelerinin oluşumu, sigara dumanının havada yaptığı şekiller gibi) kaotiktir ama bu olaylar aynı zamanda rastgele değildir. Sistemler için ilerleyen zamanlarda kesin bir tahminde bulunulamaması, kaos ve determinizmi ayrılmaz ikili hâline getirir.

Teorinin Temel Önermeleri

Kelebek Etkisi: Bir sistemin başlangıç hâlindeki verilerinin ufak değişimlerinin, büyük ve öngörülemez sonuçlar oluşturmasına denir. Edward Lorenz’in hava durumu tahmini için oluşturduğu programda küçük bir hata yapmasıyla verdiği örnekten gelmektedir.
Öngörülemezdir: Karmaşık bir sistemin meydana getireceği sonuçlar, kesin ve net olarak tahmin edilememektedir.
Düzen, düzensizliği yaratır.
Düzen, düzensizlikten doğar.
Karışım ve Geri Besleme: İki farklı su molekülünün zaman geçtikçe okyanusun farklı yerlerine hatta farklı okyanuslara dağılmasıyla anlatılabilir. Geri besleme oluşumunda ise sistemler daha kaotik hâle gelmektedir. Örneğin bir hisse senedinin değerinin artması ya da azalması, insanlarda o hisseyi satma ya da alma eğilimi oluşturmaktadır. Bu durum, kaotikliği besler ve hisse senedinin fiyatının artmasına ya da azalmasına neden olur.
Fraktallar: Sonsuza dek devam eden, kendine benzeyen, karmaşık desenlerdir. Tekrarlama örüntüsüyle devam eden fraktallar, kaosun görüntüye bürünmüş hâlidir. Fraktallar, doğada her yerde insanın karşısına çıkmaktadır. Örneğin kar taneleri, elektrik, hayvan dolaşım sistemi, ağaç dalları ve bulutlarda fraktal örneklerine rahatlıkla rastlanır.

Denilebilir ki kargaşa kuramı, hayatın her alanında karşılaşılabilecek türden bir olgudur. Sadece doğa bilimlerinin değil, aynı zamanda sosyal bilimlerin de konusudur.

Yazar: Işıl İrem Budak
Editör: Emine Türal

Kaynakça