Kuantum Fiziğini Anlamak
Kuantum Nedir?
Kuantum kelimesi Latince bir kelimedir. Anlamı “ne kadar” sorusunun karşılığıdır. Miktarı ve niceliği merkezine alan bu kelime, enerji ile maddenin birlikteliğinden oluşan sinerjinin sonuçlarının sayılar ile açıklanmasını temsil eder.
Bir etkinin ne kadar büyüklükte olduğunu gösteren kuantum sözcüğü, Max Planck sayesinde ışığın mevcut şartlara göre parçacıklardan veya dalgalardan oluştuğunu açıkladı ve belirlenemezlik ilkesinin var olduğunu anlatan bir hâle evrildi. Planck, bir ışığı üretebilmemiz için ne kadar enerjinin tüketilmesini bilmemiz gerektiğini söyledi. İşte bu miktar, kuantum kelimesiyle sembolleşti.
Kuantum Fiziği Ne İşe Yarar?
Pratik bir değeri olmayan, ezoterik bir konu gibi görünebilir ama aslında öyle değildir. Kuantum fiziği; atomların, elektronların ve ışığın davranışlarını anlamak için ihtiyacımız olan, basitçe söylemek gerekirse aslında yaşamın bilimidir.
Mikroçiplerin, lazerlerin ve daha bir çok şeyin temelinde kuantum fiziği yatmaktadır. DNA ipliklerini bir arada tutan ve ikili sarmal moleküllerinin kendilerini kopyalamasını sağlayan kimyasal bağlar da tamamen kuantum fiziğinin yasalarına göre işler.
Klasik Fizik- Kuantum Fiziği
Bilim insanlarının 19 yy. sonunda ulaştığı fizik anlayışına günümüzde klasik fizik diyoruz. Klasik fizik, fiziksel dünyanın davranışlarını Isayac Newton’ın keşfettiği yasalarla açıklarken, ışığın ve diğer elektromanyetik ışımaların ( Radyo dalgalarından Gama ışımalarına kadar her şey) davranışlarını da James Clerk Maxwell’in dalga denklemleriyle açıklıyor. Klasik fizik dünyasında dalga dalgadır, parçacık da parçacıktır. Dalgalarla parçacıklar birbirleriyle etkileşime girerler ama her zaman kendi kimliklerini korurlar. Ancak kuantum fiziği tüm bu bilgileri alt üst ediyor.
Klasik fizik dünyasında elektron gibi parçacıkların uzayda belli bir konumu var ve belirli bir yönde hareket ediyorlar. Yol boyunca karşılaştığı tüm kuvvetleri hesaba katabilirseniz, parçacığın başına gelebilecek her şeyi hesaplayabilirsiniz. Bu tüm parçacıklar için geçerli. Bir şeyin nerede olduğunu ve nereye gittiğini bilirseniz, tüm geçmişini ve geleceğini hesaplamak mümkündür. Ancak kuantum fiziğine göre bir elektron asla kesin bir yerde bulunmaz (dalga yapısı nedeniyle) ve nereye gideceği asla kesin olarak bilinemez. İşte bu Werner Heisenberg’in keşfettiği ‘Belirsizlik İlkesi’ dir. Kuantum cisimleri özgür iradelidir. Yapılabilecek tek şey kuantum fiziğinin kurallarını kullanarak olasılıkları hesaplamaktır.
Klasik fizik insanın dışardan gözlem yaptığı bir bilimdir ancak kuantum fiziğinde insan bütünün bir parçasıdır. Gözlemin içindedir, bu sebepten anlaşılması zordur. Buzdolabının kapağını kapattığınızda içerdeki ışık söner ama gözlemleyemezsiniz. Işığın söndüğünü bilirsiniz ama gözlemlemeye kalktığınızda ışık yanar.
Kuantum Fiziği Nerelerde Kullanılır?
1- Ultra Hassas Saatler
Günümüzde var olan en hassas saatler atomik saatlerdir. Bunlar kuantum teorisini kullanarak zamanı takip eder, elektronların belli enerji seviyelerinden sıçramaları için gereken belirli radyasyon frekanslarını kullanır.
2- Kırılmaz Kodlar
Kriptografi (Şifrebilim) , şifre kodlarının başkası tarafından ele geçirilmesini engellemek için kuantum anahtar dağıtımı kullanır.
3- Süper Güçlü Bilgisayarlar
Günümüzde henüz gelişmekte olan ve işleyişi heyecan verici kuantum bilgisayarlarda, kuantum bitleri kullanılır ve işlem gücü katlayarak arttırılır.
4- Gelişmiş Mikroskoplar
2014 yılında Japonya’da araştırmacılar dünyanın ilk dolanıklıkla güçlendirilmiş mikroskoplarını ürettiler. Bu tür mikroskoplar birden fazla ışık dalgasını bir arada inceleyerek onlarin özelliklerini daha iyi analiz edebiliyorlar. Güneş ötesi gezegenlerin tespiti, yakın yıldızların görüntülenmesi ve uzay -zamandaki kütleçekim dalgalanmalarını tespit etmekte kullanılır.
5- Biyolojik Pusulalar
İnsanların yanısıra hayvanlar da kuantum mekaniğinden faydalanır. Avrupa’da bazı kuşlar araştırılmış ve bu kuşların göç yollarını kuantumun özelliklerini kullanarak bulduğu tespit edilmiştir.
Tüm bunlara ek olarak akıllı telefonlarda Blue-ray diskleri okumada, aşırı duyarlı manyetik alan dedektörlerinde ve MR cihazları gibi bir çok farklı uygulamada da kullanılmaktadır. Ayrıca kuantum fiziği, zihinde yarattığı karmaşık algı sebebiyle son dönemlerde sinema sektöründe de rağbet görmektedir. Agora, The Fountain, The Butterfly Effect bunlara örnek verilebilir.
Kuantum fiziği , sadece Max Planck’ın çalışmalarıyla değil, birden fazla bilim insanının katkısıyla ortaya atılmış ve geliştirilmiş bir kuramdır. Planck, Heisenberg, Einstein, Bohr, De Broglie, Schrödinger, Dirac ve Pauli bu kuramlar üzerinde çalışmış ve her biri Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülmüştür.
Son olarak bir kitaptan alıntıyla şöyle diyelim;
” İçimizdeki bir şey kuantum kuramını anlamak istemez. Zekamızla onu kabul ederiz, çünkü matematiksel olarak tutarlıdır ve deney sonuçlarıyla uygundur. Yine de zihnimiz husursuzdur. Niels Bohr der ki: Kuantum fiziği kafanızı karıştırmadıysa ,onu tam olarak anlamamışsınız demektir..
Yazan: Demet SEVİM
Kaynak: Science News / Kuantum Fiziğini Anlamak
Bir yanıt bırakın