Anasayfa Kâinat

Nedir Bu Kuantum Fiziği?

PAYLAŞ

Günümüzde  kullandığımız lazer, bilgisayar sistemleri gibi teknolojik pek çok alet ve cihazların yapılmasında, nükleer reaktörlerin çalışmasında temel teşkil eden, hatta bazı bilim adamlarının, keşfedilmeseydi şuan hala sanayi inkılabı zamanındaki teknolojiyi kullanıyor olacaktık, şeklinde ifade ettikleri kuantum fiziği, şüphesiz son yıllarda ismini çok duyduğumuz bir mefhum. Pekçok teknolojik keşfe yol açtığı gibi ayrıca “bastığımız toprak neden serttir?” , “güneş nasıl parlar?” gibi sorulara kuantum fiziği prensipleri ile cevaplar aranmış ve bulunmuştur.
Kuantum teorisinin temellerinin atılması, daha önceki izah edilemeyen tecrübi çalışmaları bir kenara koyacak olursak, 1890’lı yıllarda başladı diyebiliriz. Bu yıllarda bilim insanları bilhassa fizikçiler, atomun hayret verici gariplikler dünyasından henüz habersizdiler. Temelleri Isaac NEWTON tarafından atılmış,1700’lerden beri devam eden , klasik fizik diye adlandırılan bilim anlayışı iyice kök salmıştı. Hatta zamanın meşhur bilim adamlarından Lord KELVİN, 1900 yılında yaptığı bir konuşmasında “Artık fizik biliminde keşfedecek yeni bir şey kalmadı, herşey bulundu açıklandı, bundan sonra bilimcilere daha hassas ölçümler yapmak kaldı o kadar”¹diyordu. Ancak KELVİN’in nasıl büyük bir hata içinde olduğu aynı sene anlaşıldı. Max PLANCK isimli ilim adamı,siyah cisim ışıması adı verilen hadisenin açıklanması için ortaya atılan teorilerin  birbirleriyle çelişen kısımlarını, tek bir teori ile açıklayarak şunları söylemişti: ”Işık ve enerji devamlı olarak değil kuantalı(kesirli,paketli) olarak yayılır. Maddeler de belli sıcaklıklara ısıtıldığında, enerji ve ışığı kuantalar halinde yayan birer kaynaktır” ².  İşte bu sözler,NEWTON’la başlayan klasik bilim anlayışını büyük ölçüde değiştirecek kuantum inkılabının ilk kıvılcımı oluyordu. Tabii ki bunun devamı sonraki yıllarda geldi ve BOHR , EİNSTEİN ,De BROGLİE, SHRÖDİNGER, HEİSENBERG, gibi fizikçiler kuantum fiziğinin daha da gelişip şekillenmesini sağladılar.

Kuantum Fiziği Nedir?
Kuantum fiziği, atomları meydana getiren parçacıkları ve diğer küçük tanecikleri, bunların yapı ve davranışlarını inceler. Büyük cisimlerin değil, küçüğün hatta en küçüğün bilimidir diyebiliriz. Evet kuantum fiziği, gezegenlerin hareketlerini, savaşta kullanılan bir topun niye eğri bir yol izlediğini açıklamaz. Ama unutulmamalıdır ki büyük maddeler de çok küçük atomlardan, atomlar küçük taneciklerden (elektron,proton vs.) , bunlar da daha küçük parçacıklardan (kuarklar vs.) meydana gelmişlerdir. Ve bu küçücükler büyük maddelerin davranışlarını açıklayan klasik fizik kaidelerine uymayıp, bambaşka davranışlar sergilerler. İşte bu davranışlar o zamana kadar bilinen tüm fizik kaidelerinin tekrar gözden geçirilmesine, bilim anlayışının kökten değişmesine sebep olmuştur.

Evet kuantum fiziğiyle keşfedilenler, bilim dünyası için öyle alışılmadık öyle enteresan şeylerdi ki, Einstein bile sonradan bazılarına karşı çıkmış, hatta bu buluşları çürütmek için uğraşmıştır. Bu hususta kuantum fiziğini en çok geliştiren Kopenhag ekolünün de başını çeken ünlü bilim adamı Bohr şöyle demişti: “Eğer kuantum fiziği üzerinde düşünürken başının dönmediğini iddia eden biri varsa, bu durum, olsa olsa onun kuantum fiziğiyle ilgili en ufak bir şey anlamamış olduğunu gösterir”.

Peki  nedir bu kuantum ? Kuantum ile neler keşfedildi? Einstein neye karşı çıktı? Kuantum Fiziği’nin b(ilime) ve diğer sahalara nasıl tesirleri oldu?

Kuantum Bize Neler Söyler?

Kuantum fiziğinin bizlere söylediği bazı şeylere göz atacak olursak:

*Kuantum’a göre mesela ışık,hem dalga hem parçacık tabiatını taşır. Ama iki karakteri de aynı anda gösteremez. Newton‘a göre ışık, ‘Corppuscule’ denilen madde akımıydı. Tanecikli bir yapıya sahipti. Maxwell ise ışığın dalga davranışı gösterdiğini savunmaktaydı. Kuantum teorisi, fiziğin bu en büyük tartışmasını uzlaştırmıştır. Kuantum olaylarında ışık, hem madde hem de dalga özelliği taşımaktadır. Foton denilen ışık zerrelerine, uzayda bir de dalgacık eşlik etmektedir. Yani ışık, uzayda yol alırken bazen bir dalga gibi, bazen de aktif bir parçacık gibi davranmaktadır. Aslında kuantuma göre ‘Enerji ve madde klasik fiziğin ifade ettiği kadar birbirinden ayrı mefhumlar değildi.’
*  Klasik bilim anlayışına göre bazı bilim insanları maddenin ezelden beri var olduğunu ve sonsuz var olacağını kabul ediyorlardı. Ama kuantum fiziği sayesinde BİG BANG teorisi meydana çıktı ve maddenin, enerjinin,zamanın sonradan meydana geldiği bilimsel olarak anlaşıldı.
*Mevcut Klasik Fizik büyük cisimlerin hareketlerini izah ediyor, maddeleri oluşturan atomları ve bunları oluşturan bir sürü parçacığın hareketini açıklamakta aciz kalıyordu. Mesela atom diye bir şey klasik fizik kanunlarına göre var olamazdı. Çünkü artı  yüklü protonlar kendi etrafında dönen eksi yüklü elektronları çekecek ve atomlar meydana  gelemiyecekti. Ama Bohr’un yaptığı elektronların kuantizasyonu (kesikli enerji seviyeleri) ve Yukawa’nın mezon alan teorisi açıklamaları ile atomların nasıl içe çökmeden var oldukları izah edilebilmişti.
* Klasik bilim anlayışına göre belli şartlar her zaman belli neticeleri getiriyor, kainattaki her şey sebep-sonuç mekanikliğiyle meydana geliyordu. İnsan da dahil her madde birer dişli çark ve bunlar birbirine bağlı olarak büyük kainat makinasını işletiyorlardı. Matematikçi Laplace” Alemin şu anki halini geleceğin nedeni ve geçmişin sonucu olarak görebiliriz” ³ demişti. Oysa kuantum fiziğine göre kainatta her şeyin meydana gelişinde, her zaman bir kesinlik yoktur. İhtimaller ve belirsizlikler söz konusudur. Nasıl yani?

Belirsizlik de neyin nesi?

Şöyle ki belirsizlik prensibine göre mesela maddelerin atomlarındaki elektronları ele alalım. Bir elektronun yerini biliyorsak hızını ölçemeyiz, hızını ölçtüğümüzde ise nerede olduğunu bilemeyiz demektir. Bu prensibi keşfeden meşhur fizikçi Werner Heisenberg’e göre belirsizlik kuantum teorisindeki bir hata olmayıp, atomların ve tabiatın işleyişinden kaynaklanan bir gerçektir.

Yine Heisenberg der ki: “Madde ve atomu tam olarak algılayamayız. Çünkü atom ebatlarına indiğimiz zaman, tabiat bize mahdut(kısıtlı) bilgiler vermektedir. Atomların dünyası belirsizlikler üzerine kurulmuştur. Nerede olduğuna baktığımızda madde gibi davranan atomlar, gözlemlemediğimiz zaman bir dalga(enerji) gibi davranırlar. Sanki atomlar şuurlu birer varlık gibi olup bizim müşahede mekanizmalarımızdan farklı hareket ederler.” ⁴

Bir de “dolaşıklık” diye bir şey var ki…

*Kuantum fiziği dolaşıklık diye bir mefhumdan da bahseder. Buna göre, yine bu küçük taneciklerden bir tanesi uzayın bir yerinde ve bunun benzeri başka bir tanecik de uzayın çok uzaklarında hatta ışık yılı uzakta bir yerde bulunsun. Arada hiçbir maddi irtibat bulunmaksızın, taneciklerden birinin hareketinin diğerine tesir ettiği yani birbirinden çok uzak mesafedeki iki cismin aletsiz, maddesiz olarak adeta haberleştiği tespit edilmiştir.

Netice…

Evet tüm bu anlatılanlar, bize masal gibi veya bilim kurgu filmlerindeki fantastik sahneler gibi gelse de, hepsi bugünkü modern bilimin keşfettiği gerçeklerdir. İşte bu sebeple Einstein, belirsizlik prensibini öğrendiğinde “Yaratıcı zar atmaz” demişti, buna karşılık Bohr ise “Her şeyi var edene ne yapması gerektiğini söylemekten artık vazgeç” dedi. Otto Stern de “Teori doğrulanırsa fiziği bırakacağım” demiş ama sonra tabiî ki bırakmamıştır. Shrödinger meşhur kedi deneyini öne sürerek kuantum teorisinin mantıksız olduğunu ispatlamaya çalışmış  ama zaman, matematik ve ilmi doneler kuantum fiziğini haklı çıkarmıştır. Yazar John Rigden bu teoriyi kabul etmek, o zamanlar bazı bilimcilere din değiştirmek kadar zor geliyordu demiştir.

 

Netice olarak, belirsizlik kaidesinin kaşifi Alman fizikçi HEİSENBERG 1956 yılında İstanbul’da verdiği bir konferansını ⁵ şu sözlerle bitirmişti: “Bütün nutuklarımda, atomdaki enerjiden nasıl istifade edilebileceğini ve atomların garip dünyasını anlattım. Şimdi aklımıza haklı olarak, şu soru gelmektedir: Bu muazzam kudreti, küçücük yere kim ve nasıl koydu? Buna ancak metafizik, yani ilahiyat cevab verecektir.”  Adalarda kendisini gezdiren bir profesör, bu soruya hangi dinin cevap vereceğini sorduğu zaman “Buna ancak İslam dini cevap vermektedir. Ben ve arkadaşım Otto Hahn bu fikirdeyiz” demiş ve adeta müslüman olduğunu ilan etmiştir. ⁶

 

Kaynaklar:

  1. Bkz. Bilim Teknik Dergisi Mart 2015
  2. Bkz. Bilim Teknik Dergisi Mart 2015
  3. Küçük Muhteşemdir Belgeseli, TRT
  4. Bkz. Bilim Teknik Dergisi Mart , Nisan sayıları 2015
  5. Osmanlı Bilimi Araştırmaları, XV/1 (2013): 84-95 İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ FEN FAKÜLTESİ’NDE ‘ATOM ALİMLERİ’NİN KONFERANSLARI (1950-1955): W. HEISENBERG, T. ALLIBONE, O. HAHN, Kaan Ata
  6. Seadeti Ebediyye sf.563 

CEVAP YAZIN

Please enter your comment!
Please enter your name here

WordPress spam blocked by CleanTalk.