Bir kimyager ve bir filozofun birlikte uzun bir doğa yürüyüşüne çıktığını düşünün. Sizce doğaya birbirlerinin gözünden bakarken ortak bir alan keşfedebilirler mi? Bir tarafta deney tüpleri arasında formüllerin şaşmaz gerçekliğine inanan, sayıların yalan söylemeyeceğini kabul edip ölçümler, analizler yapan, cevabı mikroskop merceğinden baktığı dünyada arayan bir bilim insanı; diğer tarafta tek aracı akıl olan ve her şeyi en ince detayına kadar sorgulayan fakat yine de hiçbir zaman tam olarak ikna olamayan bir filozof… Aslında birbirlerine o kadar da uzak sayılmazlar. Aristoteles MÖ 4. yüzyılda maddenin doğasına ilişkin sınırlı bir olgu yelpazesini basit gözlemler ve kavramsal çözümlemeler ile incelerken kimyaya dair sistematik ilk incelemeleri yapmıştı. Ayrıca Antik Yunan filozoflarının doğa felsefesi ile Doğu mistisizminin harmanlanması sonucunda ”simya” ilmi ortaya çıkmıştı. 

Mezopotamya, Antik Mısır, İran, Hindistan ve Çin’de başlayan en az 2500 yıllık geçmişe sahip olan simyanın en büyük hedefi “Felsefe Taş”ını (Philosopher’s Stone) bulmaktı. Felsefe taşı bütün madenleri altına dönüştürebileceğine inanılan mistik bir maddeydi. Ayrıca inanışa göre ölümsüzlük veren hayat iksirini (elixir of life) de üretme gücüne sahipti. Simyacıların “Büyük İş” (Magnum Opus) dediği bu süreç madddenin mükemmel hale getirilmesini ifade ediyordu.

Orta Çağ boyunca revaçta olan simya ilmi, Rönesans dönemine gelindiğinde mistik ve felsefi bir bilgi olarak görülmekle birlikte, modern kimyanın temellerini atacak bir bilim dalı olarak da gelişme gösterdi. Rönesans’ta simya; doğanın sırlarını çözmeye çalışan bilim insanları ve filozoflar için bir ilham kaynağıydı. Zira simya deneyleri, özellikle maddenin bileşenlerini inceleme ve elementlerin birbirine nasıl dönüştüğünü anlama amacı taşıyordu. Bu süreçte, metalleri saflaştırma, distilasyon, fermentasyon gibi teknikler kullanıldı, böylece bu teknikler ilerde modern kimyanın temelini oluşturacaktı.

On yedinci yüzyıla gelindiğinde bilimin ve felsefenin ciddi anlamda fizik temelinde geliştiği görülüyordu. Bilim felsefesinin fizikten bu denli etkilenmesinde hiç şüphesiz René Descartes’in 1644 yılında yayınladığı Principia Philosophiae kitabı önemli paya sahipti. Zira Descartes bu kitapta bütün bilimleri gövdesini fiziğin oluşturduğu bir ağaca benzetiyor ve felsefesini bu bağlamda inşa ediyordu. Fiziğin bu dominant etkisi diğer bilimler ve felsefe üzerinde etkisini yüzyıllar boyunca hissettirdi.

On sekizinci yüzyılda Antoine Lavoisier (1743-1794) gibi isimlerle bilimsel devrim niteliğinde olabilecek (kimyanın Kopernik devrimi diyorum buna) gelişmeler yaşandı. Lavoisier’un özellikle ”Kütlenin Korunumu Yasası” kimyanın simyadan arınıp mistik özelliklerinin yerini deneysel, gözlemsel bir temele taşıdı. Simyadan modern kimyaya geçiş, beraberinde maddenin ve bilimsel yöntemin yapısına dair çok önemli felsefi soruları da getirdi. Bu tartışmalardan biri de kimyanın gerçek bir bilim olup olmadığıydı. Lavoisier ile aynı dönemde yaşamış olan Kant kendi döneminde kimyanın; deneysel ve gözlemsel doğasının, fizik ve matematikteki gibi kesin kanunlar üretmekte yetersiz kaldığını savundu. Kant, bilimleri iki ana kategoriye ayırıyordu: rasyonel bilimler ve deneysel bilimler. Rasyonel bilimler, fizik gibi matematiksel ve kesin yasalarla çalışan bilimlerken; deneysel bilimler ise gözleme dayalı, kesin yasalar geliştiremeyen bilimlerdi.

Kimya, Kant’ın sınıflandırmasında deneysel bir bilim olarak yer alıyordu. Çünkü kimyada genel geçer ve evrensel matematiksel yasalar yerine, gözlemsel ve deneysel sonuçlar vardı. Dolayısıyla Kant kimyayı “doğa felsefesinin bir parçası” olmaktan çıkarıyor ve daha çok uygulamalı ve deneysel bir uğraş olarak kabul ediyordu. Dolayısıyla kimya felsefesinin neşet etmesi Kant sonrasını bekleyecek, mekanik felsefeye karşı gelişen diyalektik felsefe etkisinde ilk defa Naturphilosophie (Doğa felsefesi) çerçevesinde kimyaya ilişkin yaklaşımlara rastlanacaktı.

Friedrich Wilhelm Joseph Schelling, “kimya felsefesi” terimini kullanan ilk filozoflardan biriydi. Schelling’e göre kimya, doğanın birliğini ve canlılığını anlamada önemli bir disiplindi, ancak sadece maddi süreçlerle sınırlı bir bilim dalı değildi. Kimya, Schelling’in düşüncesinde, hem maddi dünyayı hem de bu dünyanın metafizik temellerini incelemek için bir araçtı. Schelling’in felsefesinde doğa, yalnızca fiziksel süreçlerden ibaret değildi. Doğa; kendi içinde canlı, kendi başına bir hareket ve gelişim sürecine sahipti. Doğayı dinamik ve organik bir bütün olarak görüyor, dolayısıyla mekanik kimyaya karşı çıkıyordu. Kant’a göre yalnızca fiziğin temel yasaları kanıtlanabilirken, Schelling’in amacı kimya, biyoloji ve tıp için de aşkın (transcendental) çıkarımlara ulaşmaktı. Hegel ise kimyayı, doğa felsefesinin bir parçası olarak ele alıyordu. Ancak kimya, Hegel’in diyalektik sisteminde yalnızca fizik ile biyoloji arasındaki bir aşama olarak görülüyor ve organik olanın henüz tam anlamıyla ortaya çıkamadığı bir alan olarak değerlendiriliyordu. Ona göre kimya, doğanın daha ileri bir aşamasını temsil etse de, tam anlamıyla organik bir varoluşun özelliklerine sahip değildi. Çünkü kimya, elementlerin basit mekanik ilişkilerinin ötesinde etkileşimsel ilişkileri ele alıyodu. Fizikte madde, daha çok mekanik süreçler ve kuvvetlerle açıklanırken, kimyada maddelerin birbirleriyle kurdukları ilişkiler ve karşılıklı tepkimeleri önemli hale geliyordu. Bu, doğanın kendi içsel diyalektik hareketini kimyasal süreçlerle göstermeye başladığı bir aşamaydı. Kimya bileşenlerden ziyade süreçlerden oluşuyordu, maddeler süreçlerin bir ürünüydü.

Tarihsel süreçten anlaşıldığı üzere fen bilimlerinin en temel disiplinlerinden olan fizik, kimya ve biyolojinin felsefe tarihindeki yeri düşünüldüğünde kimyanın diğerlerine nazaran daha az etkisi olduğu, dolayısıyla daha az felsefesi yapıldığı görülecektir. Bunun bilim ve felsefe tarihi açısından pek çok sebebi olmakla beraber temelde fizikteki kuantum mekaniği ya da biyolojideki evrim teorisi gibi büyük söylemlerin kimyada olmaması söylenebilir. Fizik biliminin gölgesinde gelişen bilim felsefesinden kimya da nasibini almış; bağımsız bir disiplin kimliği kazanma noktasında sorunlar yaşamış, en temel açıklamalarında dahi fizik açıklamalara indirgenmiştir. Bu noktada esas soru şudur: Kimya kendi başına evrenin temel yapı ve prensiplerini anlamaya çalışan bir doğa bilimi midir yoksa sadece pratik sonuçlar elde etmeye çalışan bir uygulamalı bilim midir? Yoksa Paul Dirac’ın dediği gibi atomun bileşenlerinin davranışlarını yöneten yasalar bilindiğinden beri kimya yapmak sadece fizik denklemleriyle uğraşmaktan mı ibaret olmuştur?
Özellikle kuantum kimyasının ve termodinamik çalışmalarının ortaya çıkışının ardından Kant’ın dediği gibi kimyanın bilim olarak sayılabilmesi için matematikleştirilebilmesi görüşü daha da güçlenmiş, ayrıca kuantum çalışmaları kimya felsefesinin de önünü açmıştır. İlk kongresi 1994’te Almanya’da yapılan kimya felsefesi bugün ivmeli bir şekilde artarak ilgi görmeye devam etmektedir. Tarihsel sürece dair bunca bilgi verdikten sonra gelin biraz kimya felsefesi yapalım!

Kimyadan fizyolojiye kadar çeşitli bilimsel pratiklerin yüzyıllarca kabul ettiği görüşe göre madde durağandır, atıldır. Fiziksel nesneler kendi başına hareket edemez, dışsal güce ihtiyaç duyarlar. Bu görüş herhangi bir bilime özel bir hipotezden ziyade  genel bir metafizik tez içerir. Bu görüş o kadar yaygındı ki yüzyıllar boyunca sorgulanmadı. Bilimsel pratikler için bir önkabul olarak görüldü. Fakat bu önkabulle yola çıkanlar çok da ileri gidemedi. Maddenin atıl olması fermantasyondan, zihnin ortaya çıkışına kadar pek çok konuda sorun çıkardı. Her seferinde dışsal bir güç arandı. Antik Çağdan neredeyse modern döneme kadar Anima Mundi, Spiritus Universi, Weltgeist gibi isimlerle anılan, onu harekete geçiren bir güç olduğu iddia edildi. Örneğin ekmek ya da şarap nasıl fermente olur? Maddenin kendi kendine böyle bir şeyi yapmasının mümkün olmadığını savunanlar dışarıda bir güç aradı. Nitekim 17. yüzyılda kimya ders kitabı Cours de chymie'de meşhur kimyacı Nicolas Lemery ''atıl madde'' önkabulü ile mayalanmayı açıklamaya çalıştı. Ona göre şeker gibi maddelerin içinde bulunan ve dışsal gücün taşıyıcısı olan ruhlar maddeyi terk ederken köpürerek mayalanmaya yol açıyordu. Nefes almaktan ekmeğin mayalanmasına, ilaçlardan iklim değişikliğine kadar her yerde bunun gibi sayısız kimyasal reaksiyon görmek mümkündür. Ancak uzunca bir süre bu reaksiyonlar bilim insanlarının araştırma konusu olarak görülmüş ve filozofların pek ilgisini çekmemiştir. Zira maddenin temel özelliklerini ve reaksiyonlarını bilimsel olarak açıklamanın yeterli olduğu varsayılmıştır. 

Kulağımızın pek aşina olmadığı kimya felsefesinin ne olduğuna gelecek olursak, kimya biliminin ilke ve içerikleri üzerine felsefi yorumlar yapan düşünce alanıdır diyebiliriz. Yani kimyanın temel konusu madde, maddenin dönüşüm ve etkileşimleri ise bu dönüşümlerin epistemolojik ve ontolojik yönleriyle incelenmesi, nedensellik ilişkisi, deterministik ya da indeterministik bağlamda sorgulaması kimya felsefesinin konusudur.
Bir maddenin (elementin veya bileşik) temel nitelikleri nelerdir? Bir bileşiğin özellikleri, bileşenlerinin özelliklerinden nasıl türetilir? Kimya; fiziksel ve biyolojik süreçlere indirgenebilen, salt fizik ve matematikle açıklanabilen bir disiplin midir? Bağımsız bir disiplinse kendine özgü (sui generis) kuralları, kavramları var mıdır? Maddenin redüktif ve holistik olarak ele alınması ne tür farklar yaratabilir? Kimyasal tepkimelerde nedensellik ilişkisinden bahsetmemiz ne kadar mümkündür? Kimyasal yasalar gerçekten evrensel midir?
Bütün bu soruların yanıtını bu yazıda vermek elbette mümkün değildir.

Gelin, sizinle maddenin tuhaf iç dünyasını anlamak üzere bir yolculuğa daha çıkalım.

Jules Verne’in The Vanished Diamond romanının kahramanı Fransız maden mühendisi Victor Cyprien zengin olup sevdiği kızla evlenebilmek için yapay bir elmas üretmeye karar verir. Evet yapay bir elmas. En küçük zerresi için bile madenlerde sayısız işçinin ömrünü tükettiği karbon elementinin bir modifikasyonu olan elmasın yapay formu. Deneyleri başta işe yarıyor gibi görünse de sonuç başarısızdır. Hatta işlerini ellerinden almasından korkan madenciler tarafından ölümle tehdit edilir. Her ne yaparsa yapsın yapay olarak elmas üretemez. Zira elmasın oluşumu volkanik süreçlere, yer kabuğu hareketlerinin sıkıştırmasına ve elbette işin en can alıcı kısmı olan milyonlarca hatta milyarlarca seneye bağlıdır. Her ne kadar bugün yapay, sentetik elmaslar üretilse de bunlar genellikle endüstriyel amaçlarla kullanılmakta olup gerçek elmasa asla denk değildir.

Gelelim karbonun gizemine!

Karbonun en değerli formu olan elmas, bu elementin çoklu varoluş modları için muazzam bir örnek teşkil eder. Karbon öylesine çok kimliğe sahip bir elementtir ki kömür, grafit, petrol olarak da karşımıza çıkabilir. Hatta DNA’nın temel bileşeni, canlılığın temel yapıtaşıdır. Doğadaki karbon döngüsü sayesinde bütün canlı ve cansızların birbirine bağlanması da karbon sayesinde mümkündür.
Peki tüm bu fenomenolojik görünümlerin altında yatan soyut metafiziksel özde ne vardır? Elbette bağ oluşturma eğilim ve olanakları. Karbon farklı şartlar altında bağ oluşturarak bambaşka formlar oluşturur, adeta hayvan ve mineral alemini birbirine bağlar. Karbonun bu kadar çok farklı maddeyi oluşturabilmesi, benzersiz kimyasal özelliklerine ve diğer elementlerle esnek bağ yapabilme kapasitesine dayanır. Bu özellikler, karbonu organik kimyanın temel yapıtaşı yapar yani yaşamın temel bileşenlerini (proteinler, yağlar, karbonhidratlar ve nükleik asitler gibi) oluşturur.

Karbon elementindeki muazzam varoluş modlarını gördüğümüze göre madde katı halde bile sabit değildir, sürekli kimyasal bir reaksiyon halindedir iddiasında bulunabiliriz sanırım. Maddenin değişimine sebep olan sıcaklık, basınç, manyetizma gibi pek çok çevresel faktör vardır. Yeri gelmişken bu tartışmayı başlatan iki filozofu da hatırlamış olalım. Her şey akar (panta rhei) diyerek doğadaki dinamizmi savunan Herakleitos ve değişimin ancak bir yanılsama olduğunu savunan Parmenides. Herakleitos evrende sürekli değişimi kabul ederek süreç felsefesini; Parmenides ise evrenin mutlak anlamda bir ve sabit olduğunu kabul ederek madde felsefesini savunur.

Schummer’a göre madde filozofları bir kimyasal reaksiyonu belirli maddelerin değişimiyle tanımlarken, süreç filozofları bir maddeyi karakteristik kimyasal reaksiyonlarıyla tanımlar. Bu noktada Gaston Bachelard’ı anmak yerinde olacaktır. Zira Bachelard, zamanla kimyaya bakış açısını değiştirmiş hatta metafiziğe alternatif olarak metakimya terimini ortaya atmıştır. Ona göre metafiziğin yalnızca tek bir olası madde kavramı vardır. Statik madde. Çünkü fiziksel olguların temel kavramı genel özelliklerle karakterize edilen geometrik bir katıyı incelemekle yetinir. Metakimya ise çeşitli özsel faaliyetlerin kimyasal bilgisinden faydalanır. Ayrıca kimyasal maddelerin gerçekte bulunan maddelerden ziyade tekniğin ürünleri olduğu da kabul edilen bir gerçektir. Zira Bachelard’ın öne sürdüğü gibi, tüm saf ve basit maddeler ‘yapay’dır. Bir kez analiz edildikten, saflaştırıldıktan ve karakterize edildikten sonra kimyasallar, doğanın melez ürünleridir, hatta onun deyimiyle ''Hidrojen ve oksijen, birçok bakımdan, tabiri caizse, toplumsal, son derece medeni gazlardır''. Kimyada olgusallığın önemini vurgulayarak, kimyanın bir doğa bilimi olmaktan çok bir insan bilimi olduğunu ileri sürer ve “Doğa gerçekten kimyayı gerçekleştirmek istedi, bu yüzden kimyacıyı icat etti” der. Lavoisian olmayan kimyada (metakimya) madde süreç haline gelir ve dinamik bir varlık anlayışı ortaya çıkar. Böylece statik, kararlı, tanımlı madde statüsünü kaybeder; oluş ön plana çıkar.

Kimyadaki ve diğer bilimlerdeki gelişmeler maddenin özelliklerinin aşağı yönlü nedenselliğe bağlı olduğunu göstermektedir. Bunu anlayabilmek için önce yukarı yönlü nedenselliği bilmemiz gerekir. Her olayın bir nedeni olduğu fikri nedensel determinizmdir. Fiziksel determinizm en basit haliyle, evrendeki tüm parçacıkların konum ve hızları bilindiğinde gelecekteki durumları hakkında bilgi verilebileceğini savunan Laplasyen görüştür. Bu bağlamda indirgemecilik en küçük parçacığın anlaşılması durumunda bütünün de anlaşılabileceğini savunan görüştür. Kimyanın fiziğe, biyolojinin, kimyaya, psikolojinin biyolojiye, zihnin psikolojiye indirgenebilmesi gibi. Bütün bu ilişkiler yukarı nedensellikle ilgilidir. Bu görüşün tam karşısında aşağı yönlü nedensellik yer alır. Bütün parçaların birleşiminden öte bir şeydir ilkesini benimser. Aşağı yönlü nedensellikte belirme (emergence), kendi kendini örgütleme (self-organization), ve üst-bağlılık (süpervenience) ile ilişkilidir.

Örneğin, ”Sodyum gibi yumuşak bir metal ile klor gibi yeşilimsi bir gazın birleşmesiyle nasıl renksiz bir tuz elde edilebilir?” (Na+Cl=NaCl) sorusu felsefi bir topos’tur. Çoğu kimyager için bu, filozofların safça sorduğu retorik bir sorudur. Gerçekte, sodyum klorür metalik sodyum ve klor gazının ürünü değildir. Aksine, sodyum hidroksitin hidroklorik asitle birleşmesinin ürünüdür ve bir elementin çeşitli oksidasyon durumlarına dikkat edilmelidir. Ancak filozoflar sodyum klorür bilmecesinde ısrar ediyorlar. Yine de bu felsefi klişe, kimyasal bileşimlerin ortaya çıkardığı nedensellik, belirme ve kimyasal varlıkların ontolojik statüsü gibi son derece karmaşık ve birbiriyle ilişkili felsefi konuları açıkça ifade etmek ve tartışmak açısından verimli olmuştur.
Bir diğer önemli mesele ise aksiyomatizasyondur (yani, temel ilkeler üzerinden tutarlı bir sistem inşa etme çabası). Evet, kimyada da matematik gibi bazı temel aksiyomlara benzer prensipler ve yasalar bulunur. Bu prensipler, kimyasal olayları ve tepkimeleri anlamamızı sağlar. Kimyadaki bazı temel aksiyomlar şunlardır: atom teorisi, kütlenin korunumu kanunu (Lavoisier Yasası), sabit oranlar kanunu (Proust Yasası), katlı oranlar kanunu (Dalton Yasası), enerjinin korunumu, Avogadro ilkesi. Bu aksiyomlar, kimyadaki temel yapıyı ve ilişkileri anlamada çok önemli bir rol oynar. Kimyada gelişmiş teoriler bu temel aksiyomlar üzerine inşa edilmiştir.

Kimyanın aksiyomatizasyonu , fiziğe göre çok daha zor olabilir. Çünkü kimya, fiziksel dünyayı atomik ve moleküler düzeyde ele alan karmaşık bir bilim dalıdır. Ayrıca birçok özgün süreç ve etkileşimi inceler. Atomik ve moleküler düzeydeki karmaşık sistemler fiziğin aksiyomlarına nazaran (Newton’un hareket yasası ile mukayese edin) çok daha fazla çeşitlilik gösterir. Kuantum mekaniğinin kimyasal sistemlere uygulanması ile çok daha kompleks bir yapı ortaya çıkar. Ayrıca kimyada doğrudan hesaplama yapmak çoğu zaman mümkün değildir. Genellikle makro yapıdaki fenomenlerde görülen değişikliklerden mikro yapıya dair tahminde bulunulur. Fiziksel süreçler gözlemlenebilir ve ölçülebilir makroskopik bir ölçekte gerçekleşirken; kimyasal fenomenler mikroskopik ölçektedir ve daha büyük ölçekteki etkileri sayesinde varsayımsal sonuçlarda bulunulur.

Bir elementin, bileşiğin farklı sıcaklık ve basınçta farklı kimyasal tepkimeler, mekanizmalar gerçekleştirmesi aksiyomatizasyonu zorlaştırır. Ayrıca kimyada moleküler etkileşimler, kimyasal reaksiyon ve özellikler için daha dinamik süreçleri gözlemlemek geniş bir aksiyom seti gerektirir. Kimyasal süreçleri modelleyebilmek ve matematikleştirebilmek bilimlerin (istatistik, matematik vb) topyekün paralel gelişimini gerektirir. Mevcut matematik bilgimiz kimyasal reaksiyonları, süreçleri modelleme ve analiz etme noktasında ne kadar yeterlidir, sorgulanmalıdır.

Sonuç olarak kimya, sadece maddelerin yapısı ve tepkimeleriyle ilgilenen bir bilim olmanın ötesinde, felsefi açıdan doğanın temel yapı taşlarını ve maddi dünyanın işleyişini anlamada kritik bir role sahiptir. Ayrıca günümüzde kimya felsefesi, kimyanın sadece bilimsel değil, aynı zamanda toplumsal bir olgu olduğunu da vurgular. Kimyasal süreçler; ilaç sanayisinden tarıma, endüstriden gıda üretimine kadar birçok alanda toplumun yapısını şekillendirir. Nanoteknoloji, biyokimya, çevre kimyası gibi alanlar da insan hayatını doğrudan etkileyen birçok yenilikçi araştırmanın merkezindedir. Bu bağlamda, kimya felsefesi de daha geniş bir perspektifle, hem teorik hem de pratik soruları ele alarak güncellenmiştir. Bu da kimyanın etik ve toplumsal sorumluluklarını gündeme getirir. Kimyasal teknolojilerin toplumsal etkileri, bilim insanlarının sorumlulukları ve kimya politikalarının şekillenmesi gibi konular, kimya felsefesinin yeni tartışma alanlarını oluşturur. Kimya felsefesi, kimyanın sadece bir bilimsel disiplin olarak değil, aynı zamanda insanlık ve doğa arasındaki ilişkiyi derinlemesine anlamaya yönelik felsefi bir araç olarak ele alır.

 

Not: Bu yazı ilk olarak 30 Ekim 2024 tarihinde GazeteBilim dijital platformunda yayınlanmıştır. 

https://gazetebilim.com.tr/simya-maden-ve-deney-kimya-felsefesi-uzerine/