KUANTUM TEORİSİ ORTAYA KONULMADAN ÖNCE

[gülesevdam]

KUANTUM TEORİSİ ORTAYA KONULMADAN ÖNCE
--------------------------------------------------------------------------------

Bilimsel gelişmeler ve felsefi tartışmalar, tarihsel arka planlarından yalıtılarak anlaşılamaz. Bu yüzden bu bölümde, kuantum teorisi ortaya konulmadan önce felsefe ve bilim tarihindeki, konumuz açısından önemli gördüğümüz görüşleri ve gelişmeleri aktarmaya çalışacağız.

Bu bölümde cevabını bulabileceğiniz bazı sorular şunlardır: Gözle görülemeyen maddenin mikro dünyasından yola çıkarak -bilinen- ilk felsefi görüşleri ifade eden Eski Yunan Atomcuları'nın evren görüşü nasıldır? Kepler, Galileo ve Newton ile bilim anlayışında hangi değişiklikler yaşanmıştır? Hangi ünlü bilim insanları realist bir bilim anlayışına sahiptiler? Newton'un evren tasarımı nasıldı ve bu tasarımın felsefi ve teolojik etkileri neler olmuştur? İlk bilimsel atom modelleri kimler tarafından ortaya konmuştur ve nasıldır?

MİKRO SEVİYEYE DAİR İLK GÖRÜŞLER: ATOMCULUK
Düşünce tarihindeki mikro seviyeye dair ilk görüşler felsefe alanından geldi. 2500 yıl kadar önce İlkçağ felsefinde

ortaya konan Atomculuk, bu konuda bilinen ilk felsefi görüştür. Bir ontoloji kavramı olarak bu öğretiyi ilk olarak Leukippos'un geliştirdiği kabul edilmektedir.1 Sistematik olarak bu teoriyi ilk ortaya koyan kişinin ise Demokritos olduğu hususunda görüş birliği bulunmaktadır. Bu görüşe göre maddenin kendisinden oluştuğu, görünmeyen ve bölünemeyen en küçük birim olan atomlar, ezeli ve ebedi-dirler; var olan her şey boşluğa dağılmış olan atomlardan ibarettir. Sonsuz sayıdaki atomların birbirlerinden farklı büyüklük ve şekilleri vardır; maddi dünyadaki tüm farklı özellikler, atomlardaki bu farklılıklardan çıkarsanabilir. Değişim denilen olay, sadece atomların birleşmesi ve ayrılmasıdır.2 Yalnız atomlar gerçektirler, bunlar dışındaki şeylerin varlığı sadece düşseldir. Atomculuk anlayışıyla, mekanik nedensellikle işleyen bir dünya anlayışı savunul-muştur.3
Atina'da kurulmuş bir felsefe okuluna sahip olan Epikuros, atomların, biçimlerinin sonsuz olmadığı ve kendiliklerinden ağırlık taşıdıkları gibi bazı düşünceleriyle Demokritos'tan ayrılmış olsa da, Demokritos'un Atomcu felsefesinin temel öğretilerinin yayılmasındaki en büyük pay sahibi kişi Epikuros'tur.4 Materyalist Atomcu görüşü benimseyen diğer ünlü bir isim ise Lukretius olmuştur.5 Atomculukla ilgili görüşler sadece materyalist düşünürler

tarafından savunulmamıştır; İslam düşüncesinin içerisinde bazı kelamcılar da Grek Atomculuğu'nun ezelilik ve sonsuz sayıda olma fikirlerine karşı çıkarak, Tanrı'nın etkinliğine açık bir Atomculuğu savunmuşlardır.6
Atomculuk öğretisinde, maddenin, gözle görülemeyen ve bölünemeyen en küçük parçacıklarına 'atom' denilmiştir. Oysa günümüzde 'atom' olarak adlandırılan maddenin küçük birimi altında proton ve nötron gibi parçacıklar, onların altında ise kuarklar keşfedilmiştir ve hatta bunların altında da alt-parçacıklar olmasının mümkün olduğu tahmin edil¬mektedir.7 Bu yüzden, Atomculuk öğretisindeki, bölüne¬meyen ve metafizik bir kavramlaştırma olan 'atom' ile günümüzdeki, fizik bilimlerinin konusu, deney ve gözlemlerin objesi olan 'atomu' birbirine karıştırmamak gerekir. Bunlar birbirlerinin aynı olmasa da birbirleriyle ilişkilidir. Her iki 'atom' kavramı da gözlenen evreni, çıplak gözle gözleneme-yen mikro seviyeden hareketle açıklamak için kullanılmıştır. Atomculuk öğretisindeki felsefi yaklaşım, gözlenemeyen ve sadece spekülasyonun konusu olabilen mikro dünyaya ulaşmadaki yetersizliklerden dolayı gözlenen evreni açıklamakta yetersiz kalmıştır. Fakat, Popper'ın da dikkat çektiği gibi Demokritos'un yaklaşımı; metafizik (yanlışla-namaz) olan bazı hipotezlerin, nasıl anlamlı ve verimli olabileceğini görmemizi sağlar.8

Modern fizikle birlikte mikro dünyaya ulaşım olanakla-rının artmasıyla, gözlenen evrendeki bütün olguları, mikro dünyaya indirgeyebilme ideali hiç umulmayan zorluklarla yüzleşmiştir. Modern fiziğin makroya dair en önemli teorisiyle (izafiyet teorisi), mikroya dair en önemli teorisi (kuantum teorisi) arasındaki uyumsuzluk ve daha sonra göreceğimiz başka sorunlar, mikro dünyaya indirgemeyle gözlenen evrenin açıklanmasını olanaksız kılmaktadır.9 Sonuçta Demokritos'un memnun olacağı bir sonucun, modern bilimin atom-altı dünyaya dair teorilerinden çıktığını söyleyemeyiz.
Çıplak gözle görülemeyen maddenin mikro seviyesinden hareketle felsefi fikirler oluşturulmasından ancak binlerce yıl sonra mikro seviyeye ait bilimsel görüşler oluşmuştur. Bunun en önemli sebeplerinden biri, mikro dünyaya nüfuz etmeye olanak verecek güçteki mikroskop ve benzeri araçların, düşünce tarihine göre çok yeni olmalarıdır. Mikroskoplar icat edilip geliştirildikçe önce biyoloji ve biyoloji felsefesinde, daha sonraysa mikro fizik ve bu alanla ilgili felsefi konularda çok önemli gelişmeler oldu.10 Ayrıca CERN11 gibi yüksek

seviyede teknoloji ve büyük sermaye ürünü laboratuarların kurulması, atom-altı dünyaya dair bilgimizi arttırmıştır ki insanlık tarihine göre bu da çok yenidir. Doğa bilimlerinde oluşan bilimsel birikim, güçlü mikroskop ve yeni laboratuar ortamlarıyla buluşunca atom-altı dünya salt felsefi spekülas-yonun konusu olmaktan çıktı ve doğa bilimlerinin ilgi alanına kaydı. Fakat mikro dünya, felsefenin ilgi alanı olmaktan çıkmadı; ancak fark, felsefenin kulağını artık doğa bilim¬lerinden gelecek verilere kabartmasındadır.


ARİSTOTELES FİZİĞİ VE KOPERNİK, KEPLER, GALİLEO İLE DEĞİŞİM
Newton'dan önceki binlerce yıllık sürede, fizik alanında en büyük etkisi olan kişi Aristoteles olmuştur. Ona göre hareket, her şeyin kendi doğal alanına yönelme eğilimiyle açıklanır; bu yüzden ateş yukarı doğru hareket eder ve cisimler düşer.12 O, değişimi, varlıklarda var olan potansiyelin gerçekleşmesi ile açıklar. Aristoteles'e göre 'gayesel nedeni' bilmek bilimin işi¬dir, nedensellik gayeye göre açıklanır: Tohum ağaç olmak için gelişir, yağmur bitkiler büyüsün diye yağar...13 Aristoteles'in felsefe ve fizik anlayışı İslam dünyasında İslam teolojisiyle, Hıristiyan dünyada ise Hıristiyan teolojisiyle kaynaştı. Özellikle Hıristiyan dünyada Kilise'nin, bu felsefe ve fiziğin birçok yaklaşımını resmi görüş olarak ilan etmesi (bunda Thomas Aquinas'ın çalışmalarının önemli bir yeri vardır) Aristotelesçi birçok görüşü Hıristiyan teolojisinin bir bölümüne çevirdi.
Ortaçağda, Aristoteles-Ptolemy (İslam dünyasında Batlamyus olarak da bilinir) sistemi, kozmolojik görüş olarak genel kabul gördü. Buna göre, Dünya'nın merkezde olduğu bir sistemde gezegenler, Güneş ve Ay dairesel hareketlerle Dünya'nın etrafında dönmekteydiler. Ortaçağ'a egemen olan fizik anlayışı; modern fiziğin deney, gözlem ve hesaplamaya önem veren yöntemleri, bilimsel birikimin artması ve teleskop gibi yeni gözlem araçlarının icadı ile değişti. Hareket kanunları baştan düzenlendi, gayesel nedenler bilimin odak noktası olmaktan çıkarıldı ve Aristoteles-Ptolemy sistemi Güneş merkezli sistemle yer değiştirdi.14 Fakat, bu fizik anlayışındaki Galileocu, Newtoncu ve Einsteincı anlayışla paralel olan epistemolojik yaklaşımı tespit etmekte fayda vardır; çünkü bu yaklaşım, -Kant gibi felsefecilerce felsefe alanında daha önce sorgulanmış olsa da- bilim alanında, ciddi bir şekilde, ilk olarak kuantum teorisiyle sorgulanmıştır. Bahsedilen tüm bu yaklaşımların 'realist' olması, ortak epistemolojik özelliktir. Bu anlayışa göre insan zihni, dış dünyayı anlayacak kabiliyete sahiptir; bu yüzden fiziksel teorilerden, bu teorilerden bağımsız olan dünyadaki gerçekliği olduğu gibi tarif etmesini bekleyebiliriz.15
Aslında Eski Yunan'da ve İslam dünyasında, Aristoteles-Ptolemy'nin Dünya merkezli sistemine karşı Güneş merkezli sistemin, olguları açıklamakta daha başarılı olabileceği ileri sürülmüştü. Fakat deneysel ve gözlemsel verilerin yetersiz ve bilimsel çalışmalarda deney ve gözlemlerin otoritesinin felsefi yaklaşımların altında olduğu bir devirde, Aristoteles felsefesinden güç alan ve olguları kısmen de olsa açıklayan
Aristoteles-Ptolemy sistemi, otoritesini devam ettirebildi.16 Kopernik, 1514 yılında yazdığı ve yaşamının sonlarına doğru yayımlanan kitabında, Güneş merkezli sistemi, bu sistemle gök cisimlerinin hareketlerini daha iyi anlayacağımızı söyleyerek savundu.17 Güneş merkezli sisteme geçişte, Koper-nik'in kitabı bir dönüm noktası oldu. Kepler ise Tycho Brahe'nin gözlemlerinden de faydalanarak Kopernik'in mo¬delinde düzeltmeler yaptı ve Güneş sisteminin matematiksel açıklamasını başarılı bir şekilde sundu.18 Kepler, Tanrı'nın lütfu sonucunda insanın, anlayabileceği yegane evren olan matematiksel bir evrende yaratıldığını söyledi.19 Kepler'in ma¬tematiği ve gözlemsel verileri kullanarak elde ettiği başarı, modern bilimin metodolojisinin başarısı olarak kabul edilir. Bu metodolojinin Batı dünyasına taşınmasında, İslam düşü-nürlerinden önemli etkiler almış Roger Bacon gibi düşü-nürlerin payı büyüktür. O, etkisinde olduğu İslam düşü-nürlerine benzer şekilde, bu dünyadaki şeyleri bilirsek, dini daha iyi anlayacağımızı ve matematik ile gözlemin daha din¬dar olmanın araçları olduğunu savundu.20 Kepler de benzer anlayışı dile getirdi ve Kilise'nin tüm karşıt tavırlarına rağ-

men, Güneş merkezli sisteme inanmanın, dinsel inanca aykırı olduğunu hiç düşünmedi.21
Kopernik ve Kepler gibi Galileo da Güneş merkezli sistemi, kendi dindarlığıyla hiç çelişkili görmedi.22 Ama Galileo'nun dindarlığı engizisyonda yargılanmasını engelle-medi. O, Aristoteles fiziğinin Kilise tarafından dinselleş-tirilmesini eleştirdi ve Aristoteles'in otoritesini, onu, hareket üzerine görüşleri gibi birçok hususta eleştirerek sarstı.23 Tanrı'nın gayelerini bilemeyeceğimizi söyleyerek, 'gayesel neden'in bilimin konusu olmasını eleştirdi ve bilimin 'fail neden'in araştırılmasına yönelmesi gerektiğini savundu. Kepler ve Galileo'nun matematikle, gözlem ve deneyi birleş¬tiren metotlarının 'bilimsel devrim'de etkisi büyüktür. 20. yüzyıl fiziği de bu metodolojinin ürünüdür, yani bu kitabın odak noktası olan kuantum teorisi de bu metodolojinin meyvesidir.
Galileo'ya göre değişim, potansiyelin gerçekleşmesi olarak değil; maddenin, uzay ve zamandaki, kütle ve hız olarak tarifiyle açıklanmalıydı. Bu yaklaşım, Demokritos'un, değişi¬mi, atomların birleşmesi ve ayrılması ile tarifine benziyordu; nitekim Galileo Aristotelesçiliği eleştirirken Demokritos'tan olumlu bir şekilde söz etmiştir.24 Fakat Galileo'nun da atom seviyesindeki dünya hakkında bilimsel bir teori üretmesine olanak yoktu; atom seviyesi onun döneminde de ancak felsefi spekülasyonun konusu olabilirdi. Galileo, gözlenen objelerin, 'kütle ve hızın matematiksel ifadesi' ile tarif edilmesi gibi, maddenin en küçük parçacıklarının da aynı şekilde tarif edilebileceğini zannediyordu. Oysa sağduyuya uygun bu beklentiyle, kuantum teorisinin ortaya konmasıyla karşıla¬şılan tablonun uyumlu olmadığını ilerleyen sayfalarda göreceğiz.
Kopernik-Kepler-Galileo süreciyle kozmolojide önemli değişiklikler oldu. Aristoteles'in ve Kilise'nin bilim üzerindeki otoritesi bu süreçle sarsıldı. 16. yüzyıldaki Protestan hareke¬tinin sonucunda Kilise'nin gücünü yitirmesiyle bu gelişmeler birleşince, Kilise'nin kontrol ettiği paradigma etkinliğini yitirdi. Kilise'nin önemli ölçüde üzerlerinde kontrolünün bulunduğu bilim, felsefe ve siyaset gibi alanların otonomi¬lerini kazanmasında bu gelişmelerin önemli bir payı vardır. Bu süreçte, Hıristiyan dünyada, teolojik alandaki görüşler de daha çok çeşitlendi. Bu gelişmeleri, kuantum teorisinin dinle ilişkisini değerlendirirken göz önünde bulundurmak önemli¬dir. Çünkü bu teori, Hıristiyan kültürünün içinde doğmuştur ve bu teori üzerine yapılan bilimsel, felsefi ve teolojik tartışmaların en büyük kısmı da Hıristiyan dünya içinde gerçekleşmiştir.
Sonuçta, Kopernik-Kepler-Galileo süreci ile hem kozmolojide, hem de siyaset, bilim, din gibi birçok alanı kontrol eden Kilise'nin otoritesinin sarsılmasıyla bilim-din ilişkisi alanında önemli değişimler yaşandı. Aristoteles'in fiziğinin sorgulanabileceği öğrenildi; bilimsel bilgi için yeni deneylerin, gözlemlerin yapılmasına ve bunların gerçekleşti-rilmesini sağlayacak araçların icat edilmesine çalışıldı.

Matematiğin bilimsel teoriler oluşturmadaki rolü anlaşıldı. Ortaçağ'daki fizik anlayışından hem metodoloji, hem fizikteki yeni görüşler açısından önemli ölçüde farklılaşıldı; diğer yandan Kopernik-Kepler-Galileo çizgisi de 'realist' bir bilim anlayışına sahip olma noktasında Ortaçağ ile benzeşiyordu. Galileo, matematikleştirilebilen kütle ve hızı 'birincil nitelikler' olarak gördü; renk ve tat gibi sübjektif olduğunu düşündüğü algıları ise 'ikincil nitelikler' olarak niteledi.25 'Realist' bir anlayışla, matematiksel formüllerin, dış dünyada¬ki kütle ve hız gibi nitelikleri, gerçekte olduğu gibi tarif ettiğini düşündü. Kepler ve Galileo matematiksel formül¬lerinin ontolojik gerçekliği ifade ettiklerinden emindiler. Matematiği, Tanrı'nın evreni yazdığı dil olarak görüyorlardı; bu felsefi-teolojik görüşleri, matematiksel formülleriyle varlık arasında olduğunu düşündükleri uyumun nasıl olup da gerçekleştiğini açıklıyordu.

[gülesevdam]

NEWTON FİZİĞİNİN HAKİMİYETİ
Isaac Newton'un ünlü eseri Principia'nm (İlkeler) yayım-landığı 1687 yılı, fizik tarihinde çok önemli bir dönüm noktası olarak kabul edilir. İnsanlık ilk defa bu eserle detaylı bir kozmoloji (evrenbilim) görüşüne kavuştu. Newton kozmolo¬jik görüşünü Kopernik'in, Kepler'in, Descartes'ın, Galileo'nun çalışmalarından faydalanarak oluşturdu. Bunu yaparken, kendilerinden faydalandığı bu kişilerin fizik bilimindeki görüşlerinde önemli düzeltmeler de yaptı.26

Kopernik-Kepler-Galileo süreciyle Aristoteles'in fiziğinin otoritesi sarsılmış olsa da ancak Newton'un çalışmalarıyla tamamen yıkıldığı söylenebilir. Newton gözlemi, deneyi ve matematiği birleştiren bilimsel yöntemin en başarılı temsil¬cilerinden biridir. Gezegenlerin yörüngelerinde nasıl kaldığı, Dünya'nın altındakilerin neden düşmediği gibi sorular ancak Newton'un 'evrensel çekim yasası'nı ortaya koymasıyla cevabını bulabildi.27 Newton'la beraber, tüm evrende, dünya¬mızdaki fiziksel yasaların aynılarının geçerli olduğu; Aristo¬teles ve onun tesirindeki düşünürlerin, Ay-altı ve Ay-üstü alem gibi ayırımlarla evrende farklı yasalara tabi bölgeler olduğunu ileri sürmelerinin yanlış olduğu iyice anlaşıldı.
Newton da Galileo gibi evrendeki oluşumların, parçacık-ların hareketlerine indirgenebileceğini öngördü. Hız ve kütle gibi matematiksel olarak ifade edilen değerlerle dış dünyanın gerçekliğinin tanımlanabileceğini, koku ve tat gibi özelliklerin sübjektif olduğunu düşündü. Newton da Demokritos gibi tüm oluşum ve değişimin atomların düzenlenmesiyle açıklanabi¬leceği kanaatindeydi. Fakat Demokritos, Epikuros ve Lukretius'tan farklı olarak Newton'un çizdiği mekanik evren tablosunda Tanrı'ya da yer vardı. Newton, mekaniğin, birçok temel teolojik görüşün temellendirilmesinde bir araç olduğu¬na inanıyordu.28 O, Principia'yı yayımlamasından 8 yıl önce 1679'da ölen Hobbes'un, bütün fenomenleri sadece madde ve hareketle açıklayan materyalizmine muhalefet etti.29 Newton,

doğadaki düzenin, maddenin kendisinden kaynaklan-madığını; bazen doğrudan müdahaleyle, çoğunlukla ise doğa yasaları aracılığıyla bunu sağlayan ve evreni yaratan Tanrı'nın eseri olduğunu savundu.30
Newton'a göre Tanrı'nın mekanik sistemin işleyişine müdahalelerde bulunması mümkündü. Fakat Laplace gibi birçok kimse Newton'un fiziğini kapalı bir sistem olarak yorumladılar. Böylesi kapalı bir sistemde ise Tanrı'nın nasıl müdahalelerde bulunduğu ile ilgili sorun gündeme gelmektedir.31 Bu yüzden Newton'u '19. yüzyıl materyaliz-minin dedesi' olarak görenler de olmuştur.32 Kuantum teorisinin birçok felsefeci ve teolog için önemi ise bu noktada ortaya çıkmaktadır. Newton mekaniğine dayanarak deter¬minist ve kapalı bir sistem olduğu iddia edilen evrenin; kuantum teorisine dayanılarak, indeterminist bir yapıda olduğu ve kuantum boşluklarının, bu sistemin kapalı olmadığını gösterdiği söylendi. Bu boşlukların ise Tanrı'nın etkinliğinin gerçekleştiği alan olduğu, bazı felsefeci ve teologlar tarafından savunuldu; bunu ilerleyen sayfalarda ayrıntılı olarak işleyeceğiz.
Newton fiziğindeki başarılar insan aklına güveni arttırmış ve bunun 'Aydınlanma'nın' oluşmasında da önemli bir rolü olmuştur. Newtoncu bilimin başarılarıyla beraber fizik bilimleri zirve noktasına gelmiştir ve fizik; biyolojiden

felsefeye, tarihten sosyolojiye kadar hemen hemen tüm bilimler için bir model olarak gösterilmeye başlanmıştır. Bilime artan güvenin sonucunda, ateistler tarafından, bilimin, yeterli olduğu ve dinin yerini alması gerektiği gibi görüşler ifade edilmiştir; diğer yandan ise teistler, bilimsel veriler sayesinde artan bilgiyle teolojik görüşlerini temellendirmeye çalışarak doğal teolojiye yönelmişlerdir. Newton fiziği, teizm adına özellikle 'doğal teoloji' (natural theology) yaklaşımların¬da kullanıldığı gibi, deizm33 ve ateizm adına da kullanılmıştır. Bu dönemden sonra bilim-din ilişkisi hem felsefe, hem de teoloji için daha önemli ve daha komplike bir konu haline gelmiştir. Newtoncu fizik, felsefe alanına çok önemli etkilerde bulunmuştur; bu fiziğin sebep olduğu yeni anlayış anlaşılmadan, Kant'ın antinomilerini neden oluşturduğu ve saf akıl açısından neden özgürlüğü mümkün görmediği ve Marks'ın neden tarih bilimini fiziğe benzetmeye çalıştığı gibi felsefe açısından önemli olan birçok husus hakkıyla anlaşılamaz.
Newton ve ondan etkilenen Laplace gibi bilim insanlarının etkisiyle, evrenin büyük bir makine gibi görüldüğü determinist-mekanik bir evren anlayışı yaygınlık kazandı.34

Bu süreçte, evrendeki fenomenlerin maddenin en küçük parçacıklarına indirgenerek açıklanabileceğine inanç arttı. Newton da matematiksel formüllü teorilerin, evrendeki gerçekliği aktarabileceğine güvenen 'realist' bir bilim anla-yışına sahipti. Kuantum teorisi, matematiğe ve deneyciliğe bilimde önemli bir rol veren -Newton'un da savunduğu-metodolojinin ürünüdür; fakat Newtoncu bilim anlayışı ve metodolojinin temel unsurları olan determinizme de, indirgemeciliğe de, realist bilim anlayışına da bu teoriyle karşı çıkılmıştır. Kuantum teorisi öncesi felsefe ve teoloji alanla¬rında da bunlara karşı çıkanlar olmuştur. Örneğin Gazzali neden ile sonuç arasındaki ilişkinin zorunlu olmadığını söyleyerek determinist anlayışı eleştirmiştir.35 Kant ise 'ken¬dinde şey'in, 'saf akıl' açısından ulaşılmaz olduğunu söyleyerek realist anlayışları eleştirmiştir.36 Fakat kuantum teorisini farklı kılan; determinizme, indirgemeciliğe ve realizme karşı eleştirilerin, deney destekli ve matematik formüllü bilimin verilerinden yola çıkılarak yapılmasına sebep olmasıdır.


İLK BİLİMSEL ATOM MODELLERİ
17. yüzyılda Newton, gazların genişlemesini, gaz atomlarının boş uzaya yayılması biçiminde açıklamıştı. Fakat yine de Leukippos ve Demokritos'un Atomcu teorilerinden 19. yüzyıla kadar, maddenin görünmeyen parçacıkları felsefi spekülasyonun konusu olmaktan çıkıp,

deneyci bilimin objesine dönüşemedi. 1803-1808 yılları arasında John Dalton, maddenin atomsal kuramını ortaya attı ve Demokritos'un 'atom' terimini bilim dünyası için canlandıran kişi oldu. Dalton, yaptığı deneylerle kimyasal bileşiklerden yola çıkarak, bunların, atomların bir araya gelmesiyle oluştuğunu ve farklı atomların farklı ağırlığı bulunduğunu göstermeye çalıştı. Her ne kadar Dalton'un tespit ettiği ağırlıklarda ve diğer detaylarda önemli hatalar olduysa da bilim tarihinin çok önemli keşiflerinden birini yapma ayrıcalığı ona aittir.38 Dalton'un atom modelinde, atomlar, bilardo toplarına benzetilmiştir. Dalton'un dönemin¬de, atom seviyesinin doğrudan gözlemlenmesi hala mümkün olamadığından, yaptığı kimyasal deneylerle atom seviyesine dair sonuçlara ulaşmıştı.
Atomun, kendi içinde hareket eden parçacıklardan oluştuğunu, 1897'de Cambridge'deki bir laboratuarda keşfeden John Thomson'un çalışmaları, atomun anlaşılma-sında önemli bir dönüm noktasıdır. Atomların elementten elemente farklı olduğu Dalton'un çalışmalarıyla anlaşılmıştı, Thomson'un çalışmalarıyla ise farklı atomlarda ortak ve temel bir parçacık olan elektronun var olduğu anlaşıldı. Thomson, atomlarda negatif ve pozitif yüklü parçacıklar olduğunu da ortaya koyan ilk kişidir.39 Yunanca'da 'atom' bölünemeyen anlamına gelir; Demokritos'un Atomculuğundaki 'atom' ile maddenin bölünemeyen en küçük parçası kastedilmişti. Thomson, 'atom'un daha temel parçacıklardan oluştuğunu

göstermesine rağmen, 'atom' terimi, yeni bir anlam kazanarak kullanılmaya devam edildi. Fakat bu kullanımın, Eski Yunan Atomculuğundaki maddenin en temel bölünemeyen parçacığı olduğu iddia edilen 'atom'dan farklı olduğuna dikkat edilme¬lidir.
1911 yılında, Ernest Rutherford'un ortaya koyduğu atom modeli Güneş sisteminin bir benzeriydi; çoğunluğun zihnindeki atom modeli hala budur: Ortada Güneş gibi duran bir çekirdek ve etrafında gezegenler gibi dönen elektronlar. Thomson, pozitif yüklü parçacıkların tüm atoma dağıldıkları bir model sunmuştu; Rutherford ise atomun kütlesinin yoğunlaştığı bir çekirdeğin var olduğunu ve atomun büyük kısmının boşluk olduğunu ileri sürdü. Rutherford bu modele, alfa parçacıklarını atoma yönelten ve bu parçacıkların sapıp sapmadığını kontrol eden deneyler sonucunda ulaştı.40 Güneş sistemine benzeyen bir sistemin -Rutherford'un atom modelinin- Güneş sistemini başarıyla açıklayan Newton mekaniğiyle ve determinist yasalarla açıklanması beklendi. Gözlenen evrenin, Newtoncu mekaniğe uygun işleyen bir mikro dünyaya indirgenebilmesi de beklenen sonuçtu. Ama kuantum teorisi bu beklentileri karşılamadı.