Hızlandırılmış Bir Bakışla Kuantum Mekaniği
Anlamı, Latince köklere dayanan kuantum ‘ne kadar, nice’ anlamına gelen, modern fiziğin yarım yüzyıldır tartışılmaya devam eden ana başlığının ilk kelimesi: Kuantum Teori.
Kuantum teorisi, bizleri alışık olduğumuz klasik fiziğin açıkladığı makro dünyadan alarak atom ve atom altı parçacıkların bulunduğu mikro dünyayı anlamaya itmiştir. Basitçe kuantum teorisi, madde ve ışığın, atom ve atom altı seviyelerdeki davranışlarını açıklamaya çalışır. 19.yüzyılın sonlarına kadar duyularımızla algılayabildiğimiz evrenin yasalarını klasik fizikle açıklamayı başarmıştık ancak 20.yüzyılın başlarına gelindiğinde klasik fiziğin yetersiz kaldığı fark edilen yeni bir mikro evrenin varlığı beraberinde pek çok bilinmeyeni getirmiştir.
Kuantum mekaniğinde ilk temel, Nobel ile taçlandırılan keşfiyle Max Planck tarafından atılmıştır. Planck, siyah cisim ışıması dediği olayla bir maddenin ışıma enerjisinin yalnızca belirli büyüklüklerde soğrulup yayımlanabileceğini yani kuantize olması gerektiğini öne sürmüştür. Işıma enerjisi kuantize olduğundan farklı sıcaklıklarda ortaya çıkan ışımalar elektromanyetik spektrumda farklı bölgeleri kapsar. Teoriyi E=hv şeklinde formülüze eden Planck, her kuantum enerjisinin ışımanın frekansı ile orantılı olduğunu söylemiş ve h Planck sabiti değerini 6.62×10-34 Js olarak göstermiştir.
Planck’ın peşinden 1905 yılında Albert Einstein, ışığın doğasını kuantum mekaniğiyle açıklamaya çalıştı. Planck karacisim ışımasıyla enerjinin kuantize yani kesikli değerler aldığını göstermişti. Einstein ise ışığın enerji kuantum paketlerinden, frekansı v olan bir ışık demetinin, her biri E=hv kadar enerji kuantumu taşıyan fotonlardan oluştuğunu göstermiştir. Buna göre ışık sadece dalga formunda değildir. Koşullara göre dalga ya da parçaçık gibi davranabilir. Dalga parçaçık ikililiği denen bu olayı açıklaması Einstein’a Nobel ödülünü getirmiştir.
1924’de ise Louis de Broglie Einstein’nın çalışmalarından yola çıkarak yaptığı doktora tezinde, enerji ve maddenin aslında birbirinden çok da farklı olmayan iki olgu olduğunu öne sürdü. Broglie’ye göre madde de enerji de atomik seviyelerde tıpkı dalga parçaçık ikililiği gibi parçacık ya da dalga gibi davranıyor olabilirler. Broglie’nin doktora çalışması bir bakıma Einstein’ı destekler nitelikteydi. Bundan sonra 1927 yılında Heisenberg kendi adını taşıyan belirsizlik ilkesini ortaya atmıştır. Heisenberg’e göre iki atomlu parçaçıklar için konum ve momentum(zaman da denebilir) eş zamanlı olarak ölçülemez. Klasik fizikte bu mümkünken atomik seviyede aynı anda iki nicelik ölçülemez. Bunun yerine yalnızca biri ölçülebilir çünkü bir nicelikten kusursuz ölçüm alındığı taktirde diğer niceliğin ölçümü oldukça belirsiz hale gelir. Bu duruma Belirsizlik ilkesi denir.
Modern fiziğin en önemli ana başlığı Kuantum Teorisi, Planck tarafından ilk temelin atılmasından Heisenberg belirsizlik ilkesine gelinceye kadar temel ilkelerde değişiklik yapmak söz konusu olmamıştır. Ortaya atılan ve çok tartışılan teoriler olmasına karşın temel ilkelerin sarsılmamış olması, ‘Neydik, Ne Olacağız?’ sorusunun cevabını bulma yolunda yolumuzun aydınlık olduğunun göstergesi sayılabilir.
Yazan: Şafak Yasun
Bir yanıt bırakın