Kuantum Mekaniği (Fizik Derneği)

Guest-8948E37AE

Binbaşı

1219 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Arkadaşlar
Burada çok fazla bilinmeyen bilimsel gerçeklerin paylaşıldığı bir ortam oluşturabiliriz, fizik tüm bilimleri kapsadığı için bilinmesini isteğiniz her konuyu paylaşabilir,yorumlayabiiliriz,
yazdığınız konuların anlaşılabilir olmasına dikkat edelim,kuru matematik formüller yorumsuz hiç bir anlam ifade etmez
lütfen gereksiz mesajlarla doldurmayalım, faydalı olması dileğiyle..

KUANTUM MEKANİĞİ

Klasik Newton fiziğini yıkan minik kuantum adımlarının dehşet verici sesleri ilk defa Kopenhag’da duyulmuştur. Avrupa tarihinde Kopenhag hep bir zirveler kenti olmuştur. Bugün Avrupa Birliği kriterlerini üretip, üyelerine dayatan Kopenhag zirveleri, aynı yerde bundan yüz yil önce de bilim dünyasında bazı kriterleri belirliyor ve açıklıyordu. Bunlardan bizi en çok ilgilendiren Bohr’un 1912’de ortaya attığı atom modelini kabul eden kriterlerdi. Bohr’un iddiası en basit hali ile şuydu: Hidrojen atomu merkezde bir proton ve bu proton etrafında dönen bir elektrondan oluşmaktadır. Bu elektron, proton etrafında rastgele bir yörüngede dönmemektedir. Eğer en iç yörüngenin merkeze olan uzaklığı “d” ise elektronun bulunabileceği bir üst yörüngenin uzaklığı “d” mesafesinin tam bir katıdır, yani “n” bir tamsayı olmak üzere “n*d” uzaklığında olmalıdır. Bohr modeli bu kadar ile kalmamakla birlikte ek olarak şunu ileri sürmüştür; üst yörüngede bulunan bir elektron eğer bir alt yörüngeye inecekse, mutlaka atomun dışına bir foton yayar. 1912 yılında Bohr’un “Hidrojen Atomu Spektrumu”nu açıklamak için ortaya attığı bu model o zamanlarda klasik fizik dünyasında büyük sansasyonlar yaratmıştı. Matematiksel ispatı olmayan bir çok varsayım yapılıyordu. Fakat şaşırtıcı bir şekilde bu model gerçektende hidrojen atomunun spektrumunu doğru bir şekilde açıklıyordu. Tabiki Bohr modelini tamamen dayanağı olmayan varsayımlarla ileri sürmemişti. Kendisinden 12 yıl önce Max Planck’ın elektromanyetik alanlar hakkında ileri sürdüğü “kesikli enerji yayan elekromanyetik dalgalar” teorisine dayanarak bu modeli oluşturmuştu. Max Planck şunu iddia ediyordu: Elektromanyetik dalgalar enerjiyi sürekli bir şekilde değil, kesik kesik paketler halinde bir noktadan diğer bir noktaya iletmektedir. Hatta bu enerjiyi formulize etmiş ve Planck sabitini ortaya atmıştır. Frekansı “f” olan bir elektromanyetik dalga “h” Planck sabiti olmak üzere “h*f” miktarında bir enerji transfer etmektedir. Bohr ve Planck’ın yaklaşımları ardından tartışmalar 1925 yılında Heisenberg’in “düşünce deneyi” ni yapmasına kadar devam etmiştir.

Heisenberg düşünce deneyi ile klasik fiziği yıkan son darbeyi vuruyor, ve Newton fiziğine yeni bir boyut kazandırıyordu. Hocası ve bir arkadaşı ile 1925’te yayınladığı makalesinde bugün bile bizleri şaşkınlıktan susturacak “belirsizlik ilkesi”ni açıklıyor ve “Kuantum Mekaniği”ni kuruyordu. Deneyi şöyle özetleyebiliriz: Kopenhag kriterlerine uyarak deneyin açık bir sistemde gerçekleştirildiğini düşünelim. Açık sistemden kasıt, sistemde bir gözlenir ve bir gözleyicinin bulunduğu ve gözleyicinin sistemin dışında olduğu bir ortamdır. Açık olmayan bir sistemin en çarpıcı örneği kainattır. Kainatı ölçmek isteyen bizler ve kalan herşey kainatın içindedir. Böylece kainatı ölçmek bildiğimiz klasik fizikle her halukarda mümkün değildir. Açık bir sistemin ve gözlemcinin sistemin dışında bulunmasının neden önemli olduğunu düşünce deneyinin sonuna vardığımızda daha net bir şekilde anlayacaksınız. Heisenberg diyor ki: düşünün ki bir atoma bakmak istiyorsunuz. Bunun için atom düzeylerinde nesneleri görebileceğiniz bir mikroskoba ihtiyacınız var. Diyelim ki böyle bir mikroskop yaptık ve atom mikroskobun merceği altında duruyor. Görmemiz için bu atoma dışardan bir foton gelmesi lazım, atoma çarpıp yansıdıktan sonra mercek aracılığı ile gözlemcinin gözüne gidecektir. Böylece gözlemci atomu görecek. Fakat! Burada çok önemli bir detay var. Burada atoma çarpan fotonun taşıdığı enerji, bir atomun son yörüngesinden bir elektron koparmak için gerekli enerjinin kat be kat fazlasıdır. Böylece foton gözlemcinin gözüne ulaştığında atom artık eski bulunduğu yerde durmamaktadır. Deney burada biter. Şu anda, klasik fiziği foton kavramını ortaya atan Einstein kadar biliyor olsaydınız, kalbiniz yerinden çıkacak kadar heyecanlanmış olmanız gerekirdi. Neden mi?

Kısa bir süre için klasik fiziğe yani Newton fiziğine dönelim. Klasik fizikte gözlemci sistemi değiştirmez. Yani gözlemci bir aracın hızını ölçerken aracın hızı değişmez. Bu çok önemli bir donedir. Diğer yandan klasik fizikte bir cismin konumu, hız ile zamanı çarparak bulunabilir. Çünkü ölçümlerle hız ve konum aynı anda bilinebilir. Şimdi Heisenberg’in deneyine dönelim. Atom artık yerinde değil! Yani konumunu artık bilemiyoruz! İşte belirsizlik burada ortaya çıkıyor. Heisenberg der ki; atom düzeylerinde bir parçacığın hızı ve konumu aynı anda bilinemez. Bu bilinmezlik bir “belirsizlik ilkesini” doğurur. Konumun belirsizliğine Kx, hız belirsizliğine de Hx dersek, bu iki niceliğin çarpımı bize Planck sabitinin yarısını verir(Kx * Hx = h/2). Yani konum hakkında ne kadar çok bilgiye sahipsek, hız hakkında o kadar az bilgi sahibiyiz demektir ya da tam tersi. Şimdiye dek bazılarınız kendine sormuş olabilir. Peki bizim “X=V.t” ‘ye ne olacak. Konumu belirlemek için hızı zamanla çarpıyorduk. Bu denklem artık geçerli değil! Çünkü bu denkleme göre hız ve konumun aynı anda bilinmesi gerekiyor. Atomaltı parçalarla uğraşırken böyle bir lükse sahip değiliz. İşin daha şaşırtıcı tarafı şu ki, Newton fiziği sadece dünya üzerinde bizim gördüğümüz klasik mekaniği açıklamak için kullanılan Kuantum Mekaniğinin özel bir halidir. Kainatta kuantum yasaları geçerliliğini korumasına rağmen, Newton fiziği çalışmamaktadır

1925’te Heisenberg “hız” ve “konum”u iki ayrı denklemde ifade eden fakat birbirine bağımlı kılan bir matris formunda ifade etti. Newton fiziğini özetleyen Hiz-Konum ve Momentum denklemleri yerini bu yeni denklem takımına bırakıyordu.1926’da Shrödinger “dalga denklemlerini” yazdı. Bu nedenle kuantum mekaniği bazı kaynaklarda “dalga mekaniği” diye de geçer. Shrödinger belirsizlik ilkesine benzer düşünsel bir “kararsızlık deneyi” yaptı. ”Shrödinger’in kedisi” ni mutlaka duymuşsunuzdur. Kapalı bir kutuya bir kedi koyduğunuzu hayal edin. Aynı kutuya yarılanma ömrü bir saat olan bir radyoaktif madde koyduğumuzu varsayalım. Kutuyu kapatalım. Sonra kendimize soralım: Kedi yaşıyor mu yaşamıyor mu? Gülebilirsiniz. Hem yaşıyor hem de yaşamıyor. İşte kuantum maddelerinin aynı anda iki durumda bulunabileceğinin deneyi de düşünsel olarak yapılmış ve Shrödinger denklemleri ile ortaya konmuştur. Bu deney bize ışığın hem dalga hem de aynı zamanda tanecik olabileceği ipucunu vermiştir. Dahası, oradan bizi paralel evrenlerin varlığına ve kuantum şifrelemenin yapılabileceğine ve hatta ışınlamanın yapılabileceği noktasına getirmiştir. Son olarak, 1927 yılında Dirac günümüzde kullanılan en soyut düzeyde kuantum mekaniği denklemlerini yazdı. Bugün Heisenberg ve Shrödinger denklemleri Dirac denklemlerinin özel bir hali gibi ele alınmaktadır.

Kuantum mekaniği insanoğluna sırlı birçok kapıyı araladı fakat 1980’li yıllara kadar bu konuda bir gelişme yaşanmadı. Teknolojinin bahsi geçen düşünce deneyini yapacak düzeye gelmesi beklendi. Nanoteknolojilerin 1990’lı yıllarda gelişmesi ile kuantum mekaniği hayatımızda yeni çığırlar açacak vaadlerini bize ucundan göstermeye başladı. Bu gelişmelerin örnekleri arasında Sınırsız Bellek Depoları, Kuantum Bilgisayarları, Kuantum Şifreleme ve Işınlama gösterilebilir. Günümüzde 8 Qubit’lik Kuantum Bilgisayarlarının yapılması mümkün olmuştur. Terabitlik bellek depoları geliştirilmiş ve halihazirda bulunan iletişim hatları üzerinde 120Km ye kadar kuantum şifrelenmiş paketler gönderilebilmiştir. Bunların da ötesinde bir zamanlar Star Trek hayali olan ışınlama mesafeden bağımsız olarak gerçekleştirilmiştir!

Klasik fizik geçmişte Batı'daki "evren" görüşüne cevap verebiliyordu. Zira ne makrokozmos, ne mikrokozmos kavramları oluşmuştu. Atom, proton, kuvark, galaksi veya evrensel çekim gibi konular sözkonusu değildi. Modern fizikteki gelişmeler ise, birbirinden çok farklı iki dünyanın birlikte varolduğunu ve varlıklarını birlikte devam ettirdiklerini ortaya koydu. Bir yanda bizi çevreleyen bildiğimiz dünya: taşlar, ağaçlar, yıldızlar, kısacası makroskopik ölçekteki evren (bu evren klasik fizik tarafından tanımlanmıştı zaten). Diğer yanda, kuantum fiziğinin kanunları ile târif etmeye çalıştığımız atomların ve atomaltı taneciklerin mikroskopik dünyası. Her ne kadar makroskopik dünya da atom ve taneciklerden oluşuyor ise de, kuantum dünyasına girmek isteyen kişi, makro-âleme ilişkin bütün mantık, sezgi ve bilgilerini bir kenara bırakmak zorunda. Çünkü bu iki âlem tamamen farklı ve burada taneciklerin, Güneş etrafında dönen bir gezegenden farklı olarak, izlediği belli bir yol ve işgal ettikleri belli bir konum yok. Tanecikler aynı anda birçok yerde bulunabilirler. Yani ölçeğin farklılaşmasıyla maddenin davranışı oran değil, mahiyet açısından değişim gösteriyor.
Büyük ölçekli madde ile küçük ölçekli madde arasındaki bu ikiye bölünmeyi anlamak kolay değildir. Klasik ve kuantik alanlar arasındaki sınırı çizen esrarengiz bölgede anlaşılmayan bazı şeyler vardır. Bu karanlık no man's land bölgede ne olmaktadır ki, tabiat kanunları ve dünyanın algılanması böyle birden değişime uğramaktadır?

Dışarıdaki insanların gözünde kuantum fiziği esrarını koruyor. Fakat bilim adamlarına göre hiçbir teori bu kadar faydalı olmasa gerek: nesnelerin rengini, atomların stabilitesini, yıldızların enerjisini ve tüm kimyasal reaksiyonları açıklama imkânı veren kuantum fiziğidir. Hiçbir teori bu denli sınanmamıştır. Hiçbiri bu denli geniş bir alan kaplamamaktadır (en küçük boyutlardan büyük ölçekteki bazı kuantik olaylara kadar, süperiletkenlik gibi). Katı hal fiziği, nükleer fizik, tanecik fiziği, elektronik, kimya ve diğerlerinin kuantik özellik gösterdiği artık biliniyor. Ve özellikle, hiçbir teori bu denli teknik uygulama doğurmamıştır. Aslında bilmeden günlük hayatta çeşitli kuantik nesnelerden yararlanıyoruz: lazerler, transistörler, bilgisayarlar gibi.

Sezgilerin kâr etmediği kavramlar
Fakat bütün başarılarına rağmen kuantum fiziği yeni tartışmaları da beraberinde getirmektedir. İki sebepten dolayı: birincisi, kuantum fiziği kuantum dünyası ile klasik dünya (gözle görülen bizim dünyamız) arasındaki eksik halkayı tamamlamak istemektedir. İkinci olarak, kuantum fiziği soyut ve sezgilere aykırı kavramları sözkonusu eder. Bu kavramlar kuantum fiziğinin yorumlanmasını özellikle hassas bir konu haline getirir. Bilim adamları hergün bu kavramlarla karşı karşıya geliyorlarsa da, artık onlar da bir "kuantik sezgiye" sahip olmuşlardır. Bu teoriyi konunun dışındakiler için böylesine çetin yapan husus ise, halihazırdaki kavramlarla ifade edilemeyen, güçlü matematiksel bir formalizme dayanmasıdır. Bazılarına, onu vulgarize etmenin imkânsız olduğunu söyleten budur. Fakat vulgarize etmek gerektiğinde, sağduyuyu ve bilimsel mantığı şok eden nesneler ve durumlar işin içine girmektedir ve bunlar bizim günlük tecrübelerimizle çelişmektedir.

Kuantum fiziği ne dalga ne tanecik tanır. Sadece, bazı dalga özelliklerine ve bazı tanecik özelliklerine sahip tek bir nesneler kategorisi tanır (dalga-tanecik ikilemi). Burada bir sebep daha ortaya çıkmaktadır: bu kuantik nesnelerin görüntü şeklinde tahayyül edilmesi imkânsızdır. Bunlar belli belirsizdir, sınırları ve özellikleri durmadan değişmektedir. İzledikleri belli bir yol yoktur. Çözümlenemez şekilde birbirlerine karışabilirler ve aynı anda birçok halde ve birçok yerde bulunabilirler

Süperpozisyon (birçok hâlin aynı anda birlikteliği) sadece kuantumun bir özelliğidir
Kuantumdaki birçok garipliğin kökeninde süperpozisyon prensibi bulunmaktadır. Bunun anlamı şudur: bir atomun, bir taneciğin veya diğer bütün kuantik sistemlerin karakteristik özellikleri onun "hâli" olarak adlandırılan şeyi oluştururlar. Bir sistem için birçok mümkün hâl sözkonusu olduğunda, bu hâllerin toplamı da (yani aynı anda hepsinin birlikte varolma durumu) aynı şekilde mümkün bir hâldir: bu takdirde sistem hâllerin üstüste çakışması (aynı anda beraberliği) durumunda demektir. Bu temel prensip sayesindedir ki, bir tanecik aynı anda birçok pozisyonu (konum) işgal edebilir veya bir atom bir enerjiler süperpozisyonunda bulunabilir. p>Zorluk, diğer dünyaya, bizim makroskopik dünyamıza geçildiğinde başlamaktadır. Çünkü hallerin süperpozisyonu (üstüste konumlanması) bizim klasik evrenimizde düşünülemeyen kuantik bir istisnadır. Kimse bir nesneyi (meselâ bir kalemi) aynı anda iki yerde, veya bir arabayı aynı anda iki viteste giderken görmemiştir, göremez de. O halde, bir enerji halleri süperpozisyonunda bulunan bir atomun enerjisini ölçmeye çalıştığımızda ne olmaktadır? Bu süperpozisyon asla belirlenemeyecek, sadece onu teşkil eden enerjilerden biri ölçülecektir. Tıpkı bir sihirli değnek darbesi gibi, ölçme girişimi, hâllerin süperpozisyonunun, bir hal hariç, kaybolmasına yolaçacaktır. Peki bu hangisidir? Kuantum fiziği bu soruyu cevaplamak istemiyor. Buna karşılık, süperpozisyonu oluşturan bütün haller içinde ölçülecek kesin hal tahmin edilemediğinden, kuantum teorisi her hâli ölçme ihtimali vermektedir. İşte kuantum fiziği bu anlamda "ihtimalci" ve "non-determinist" olarak nitelendirilmektedir. Klasik fizikte ise, bir sistemin geleceği prensipte her zaman belirlenebilir kabul edilmektedir. Burada, süperpozisyon prensibini daha iyi anlayabilmek için şöyle bir örnek verebiliriz:

Kanatları a,b ve c şeklinde adlandırılmış olan üç kanatlı sabit bir vantilatörün çalışmaya başladığını düşünelim. Kanatların dönme hızı yavaş yavaş artacaktır. Başlangıçta herhangi bir noktadan (bu, gözlem yaptığımız ve vantilatöre göre sabit bir referans noktası olabilir) her bir kanadın geçme anını ve hızını ölçebiliriz. Bu sırada kanatların her biri müstakil ve ayrı birer parça olarak görülmektedir. Fakat hızın maksimum olduğu anda artık tek tek kanatlardan değil, daire şeklini almış bir görüntüden sözedilebilir (parçacık/dalga ikilemi) ve bu durumda belli bir anda sözkonusu noktadan hangi kanadın geçtiğini bilemeyiz. Her üç kanadın geçme ihtimali aynıdır, deriz. Hatta yüksek dönme hızından dolayı, belli bir 't' anında bu nokta üzerinde her üç kanadın da (neredeyse aynı anda) bulunabileceğini düşünebiliriz. Ayrıca, teorik olarak elimizle kanatlardan birini tutmak istediğimizde (bu, kuantum fiziğinde ölçme işlemine karşılık gelmektedir) dairevî şekil hemen ortadan kalkar ve elimize tek bir kanat gelir (bu, sadece ölçüm veya gözlem yaptığımızda bilinebilir olma özelliğidir ve yukarıda sözünü ettiğimiz sihirli değnek durumudur). Fakat hangi kanadın geleceğini önceden asla bilemeyiz. Peki herhangi bir anda dönme olayına müdahale ettiğimizde elimize gelen herhangi bir kanadın, mesela "a" kanadının teorik olarak çok kısa bir zaman sonra, bir sonraki denemede gelmemesi, yani başka bir kanadı tutmak için ne yapmamız gerekir? İşte klasik fizikten farklı olarak bu sorunun cevabı "hiçbirşey"dir. Çünkü kanatlar çok süratli dönmektedir ve elimizin hareket hızı ile kanadınki karşılaştırılamayacak kadar farklı olduğundan elimizle istediğimiz an istediğimiz kanadı tutma yeteneğinden yoksunuzdur (klasik ölçme cihazlarıyla kuantik âlemi ölçmenin imkânsızlığı). Şimdi buradan hareketle atomaltı dünyasındaki kütle ve hız ölçülerini düşünelim. Tanecik boyutlarının, ağırlıklarının ve bunların yaptığı periyodik bir hareket için gereken zaman dilimlerinin çok çok küçük, buna karşılık bu taneciklerin hızlarının çok yüksek olduğu (örneğin, klasik bilgilere göre, bir elektronun atom çekirdeği etrafında saniyede bir milyon tur atması gibi) atomaltı dünyasını anlamak istediğimizde vantilatör örneği, buradaki olayların biraz daha akla yakın hale gelmesini sağlayabilir.

İşte kuantum fiziğinde mesele, ölçüm için iki ayrı âlemi (ölçme cihazı ile atomaltı partikülleri) biraraya getirmekten kaynaklanmaktadır. Bu iki ayrı alem arasındaki devasa boyut ve hız farkından dolayı, aslında ölçüm sonucunu aldığımız an, ölçüm yaptığımız andan daha sonraki ve herşeyin hemen değiştiği bir andır. Cihazın gösterdiği ölçüm sonucu, gösterdiği ve bizim okuduğumuz ana ait değildir. Çünkü ölçmeye çalıştığımız partikülün hızı ve konumu her an değişmektedir. Çünkü 10-28 gram düzeyindeki kütlelerin sözkonusu olduğu atomaltı dünyasında 10-23 saniye mertebesindeki zaman aralıklarında (doğrudan) gerçek ölçüm yapmak mümkün değildir.

1927'de Alman fizikçi Werner Karl Heisenberg tarafından "dalga paketinin redüksiyon prensibi" olarak tarif edilen, sistemin bu şekilde bir haller süperpozisyonundan tek bir hale sıçraması için bu ölçme esnasında ne olmaktadır? Kuantik ile klasik, gözlenen nesne ile ölçme cihazı arasındaki sınır hangi düzeydedir? Nihayetinde sözkonusu nesne atomlardan ve taneciklerden yapılıdır. Aslında bu hamur çok su götürmektedir. Bazıları dalga paketinin tek bir hale indirgenmesini (redüksiyon) gözleme, gözlemciye, hatta Amerikalı fizikçi Eugene Wigner'in yaptığı gibi, şuura atfetmektedir. Sayıları az olmayan diğer bazı bilim adamları ise esas rolün tesadüfe verilmesinden pek tatmin olmuş değiller. Kendi ifadesiyle, "Tanrı'nın zar attığı" düşüncesini reddeden Einstein bile kuantum fiziğinin henüz olgunlaşmadığını, daha derin ve determinist bir temel teori bulmak gerektiğini düşünüyordu.

"Tanecik" deney süreci dışında da mevcut mu?
Ölçümün getirdiği sıkıntı karşısında Amerikalı fizikçi Hugh Everett radikal bir cevap önerdi: bir haller süperpozisyonunun tek bir hâle indirgenmesi sözkonusu değildir; fakat her biri farklı bir evrende (veya farklı boyuttaki âlemde) olmak üzere bütün mümkün hâllerin gerçekleşmesi sözkonusudur. Aslında bu "birçok âlem" teorisinin de doğrulanması mümkün değildir. Çünkü sayısız paralel evrenin kendi aralarında iletişim yoktur.

Teorinin kurucu babalarından biri olan Danimarkalı fizikçi Niels Bohr daha temkinli, pragmatik ve aynı zamanda derinlemesine bir konum benimsemişti. Ona göre, dalga paketinin indirgenmesi, ölçülecek kuantik sistem ile, mecburen klasik kabul edilen ölçüm cihazı arasında mutlak bir sınır varsayıyordu. Yani sağlıklı bir ölçüm mümkün olmalıydı. Burada ölçüm ayrıcalıklı bir rol oynamaktadır, çünkü taneciğin özelliklerini sadece ölçüm belirlemektedir. Ölçüm dışında bu özellikler tarif edilmiş değildir. Bu noktadan hareketle söylenebilir ki, bizatihi tanecikten bahsedilmemelidir, çünkü taneciğin deney dışında da "var" olduğu kesin değildir

Düşünün ki, herhangi bir cihazla taneciklerin dünyasında ölçüm yapacaksınız. Sonuçta bu cihaz da atom ve taneciklerden yapılı olduğundan, ölçüm zorlaşacak, hata ihtimali artacaktır. Çünkü ölçmek istediğiniz partiküller ve hareketleri cihazın her noktasında zaten mevcuttur. Yani cihaz, ölçüye tartıya gelmeyen kendi değişim oranından daha küçük ölçekteki partikül ve hareketleri ölçmek istemektedir ki, belki kendi değişimi ölçmek istediğini örtmekte, gölgelemektedir. Bir kamyonu kantarda, bir karpuzu manav terazisinde tartmak kolaydır. Kuyumcu terazisi birkaç gram (hatta miligram) ölçeğinde altınları tartacağından daha hassas olması gerekir. Kütle spektrometresi ise bir çeşit atom terazisidir. Fakat atomu oluşturan nükleon (proton, nötron) ve elektronların tartılması, hareketlerinin, konum ve hızlarının ölçülmesi giderek imkânsızlaşmaktadır.

Kuantum kavramları üzerinde 30'lu yıllara kadar süregelen zengin ve hararetli tartışmalar zamanla bırakıldı. Denklemler iyi yürüyordu, geriye kılı kırk yarmak kalıyordu. Özellikle de kuantik-klasik geçişiyle ilgili problemler konusunda. Fakat onlarca yıl boyunca bir arpa boyu kadar bile mesafe katedilmedi. Buna rağmen 1935'le birlikte, Kuantum Mekaniği'nin kurucularından Erwin Schrödinger bu gizemli "dalga paketinin indirgenmesi" fikrinin saçmalığını vurguladı. Mantığını sonuna kadar zorlayarak meşhur "düşünce deneyi"ne başvurdu (bu noktada Karl Popper'in de katkıları oldu). Bu deneye göre, sıkıca kapatılmış bir kutuya hapsedilmiş bir kedi tahayyül ediyordu. Kutuda ayrıca radyoaktif bir atom ve zehir yayan bir cihaz bulunuyordu. Radyoaktif atom bozunduğunda, öldürücü düzenek harekete geçiyor, zehir kutuya yayılıyor ve kedi ölüyordu.

Ortamlarının kurbanı kuantik sistemler
Fakat radyoaktif bozunma (desintegration) kuantik bir olaydır: yani bozunma ölçülmedikçe atom "bozunmuş ve bozunmamış" bir haller süperpozisyonundadır. Şu halde kutuda zehir-atom ikilisiyle kedi-cihaz sistemi, "bozunmuş atom-ölü kedi" ve "bozunmamış atom-canlı kedi" şeklindeki iki halin süperpozisyonunda bulunmaktadır. Ve biz kutuyu açıp bakmadığımız müddetçe her iki hâli bir bakıma aynı anda mevcut düşünürüz. Kısacası, ölçüm gerçekleştirilmedikçe, kedi hem ölü hem diridir (bir futbol maçının sonucunu öğrenmediğimiz sürece zihnimizde sürekli olarak üç ihtimalin dolaşması gibi). Aslında bu deney pek mâkul bulunmadı, çünkü bir kediyi bir tanecikten temelde ayıran husus anlaşılmadıkça gösterilmesi de zordur. Bu herzamanki "kuantik-klasik sınırı" problemidir. Bu durumda hem teori hem de deney cephesinde gelişme kaydedilmesi için 80'li yılları beklemek gerekecekti.

1982'de Los Alamos (ABD) Millî Laboratuvarı'ndan araştırmacı Wojciech Zurek daha önce ileri sürülmüş fakat geliştirilmemiş, basit fakat dâhiyane bir fikri yeniden ele aldı: buna göre bir ölçümde dalga paketinin indirgenmesine yolaçan şey, sistemin çevresiyle (cihaz) olan etkileşimidir. Daha genel olarak kuantik nesneler çevrelerinden asla tam olarak izole değildirler. Bundan, sistemle karşılıklı etkileşime giren herşey anlaşılır: cihaz, hava molekülleri, ışık fotonları. Öyle ki, gerçekte kuantik kanunlar nesneye ve onu çevreleyen ortamdan oluşan bütüne uygulanmalıdırlar. Zurek çevreyle olan birçok etkileşimin sistemin kuantik girişimlerinde çok hızlı bir bozulmaya yolaçtığını gösterdi. Makroskobik bir nesnede meselâ bir kedi atomlardan herbirinin çevresinde, kendisiyle etkileşim yapan diğer birçok atom bulunmaktadır. Bütün bu etkileşimler, neredeyse aniden kaybolan bu yüzden de bütüne tesir edemeyen ve kedinin varlığını bizim gördüğümüz şekliyle devam ettirmesini sağlayan bir kuantik girişimler paraziti meydana getirir. İşte kuantum fiziğinin bizim ölçeğimize uygulanamama sebebi: sistemler asla izole değildir (kedi ise kuantik ölçeğe göre çok büyük bir nesne olarak makroskobik ölçekte kendisini çevreleyen ortam içinde izole bir şekilde görülür, ve çevrenin onun üzerindeki etkileri bu ölçekte yapılan ölçüm sırasında ihmal edilecek kadar önemsiz kalır. Meselâ kedinin ağırlığını ölçerken tüyleri üzerindeki su buharı moleküllerini göremediğimiz gibi, bunların kedinin ağırlığına olan etkileri de ihmal edilecek kadar küçük kabul edilir). Fakat atomaltı dünyasında ölçüm yaparken atomların birbirlerini etkiledikleri ve tek tek hiçbir atomun asla bir kedi gibi izole olamadığı gerçeğiyle karşılaşırız. Bu fenomen fizikte "dekoherans" olarak adlandırılır, çünkü bu, kuantik hâllerin koheransının (aralarındaki ahengin) bozulmasıdır. Bir bakıma ölçek küçüldükçe, atom-altı etkileşimler artacağından, sistemlerin yapı ve fonksiyon sürekliliğinin sağlanması zorlaşmaktadır; bu da açıkça ortaya koymaktadır ki, trilyon kere katrilyon adet atomdan müteşekkil, hem de canlı özelliği gösteren kedi gibi bir varlığın, düzenli işleyen bir sistem olarak devamlılığı ancak herşeye Kadir, Hay, Kayyum, Alim ve Rahman bir kuvvet Sahibi'nin yaratma ve yaşatmasıyla mümkündür (hem de makroskobik ölçek için kalınlaşmış ülfet ve ünsiyetimizin direnemeyeceği ölçüde).

Dekoheransın hızı sistemin bütünlüğüyle doğru orantılı olarak artar: 1027 tanecikden meydana gelen bir kedi 10-23 saniyede dekohere eder; yani kedinin kedi formunun bozulma (ve tekrar aynı formu kazanma) zamanı çok çok küçüktür. Bu durum hem neden asla aynı anda hem ölü hem diri kedi göremediğimizi açıklar, hem de dekoheransın gözlenme zorluğunu. Bizim zamanı, maddeyi ve hâdiselerin akışını en küçük kesirleriyle ölçme ve takip etme yeteneğimiz yaratılış gayemize uygun olarak belli bir sınıra kadardır. İşte bundan dolayı, meselâ bizim bir hüzme şeklinde gördüğümüz ışık yayılımı, aslında birbirlerini ışık hızıyla takip eden foton paketçiklerinden yani aralarında madde ve zaman kesikliği bulunan kuantlardan başka bir şey değildir. "Her nefis (her an) ölümü tadıcıdır (veya tadıp durmaktadır)" anlamı da verilen âyet-i kerimenin işârî mânâlarından birisi acaba, ölçemeyeceğimiz kadar küçük zaman dilimlerinde ölüp diriliyor olduğumuz mudur? Aslında ülfetten dolayı bize basit gibi gelse de, makroskopik ölçekte bir sistemin varlığını sürdürmesi, çok küçük zaman dilimlerinde gerçekleşen dengeleme halleriyle 1027 atomun her an (ölçülebilecek en küçük an) kediyi "kedi" formunda sürdürecek şekilde birarada olması çok zordur. Çünkü bir atom için değil, 1027 atom için her an birçok hal sözkonusudur. Ehl-i keşfin, melekut aleminin hakikatini anlatmak istercesine, "dağılmaya teşne eşya, rahmet eli çekilse nasıl bir arada durabilir?" anlamındaki sözleri belki de bu hakikati ifade etmektedir.

Kuantik bilgi
Yakın zamanda yapılan diğer teorik araştırmalar klasik ve kuantik evrenleri uzlaştırma çabalarını destekliyor. California Teknoloji Enstitüsü'nden Murray Gell-Mann (1969 Nobel Fizik ödülü) ve Santa Barbara Üniversitesi'nden James Hartle dekoheransın zamanda geri dönüşümsüz olduğunu gösterdiler. Meselâ bir tas kahve içinde erimiş bir şeker parçasının yeniden oluştuğu asla görülmez. Böylece zamanın yönü bulunur (geçmişten geleceğe), halbuki o zamana değin kuantum fiziğinde olaylar geri dönüşümlü kabul ediliyordu.

Paris IX Üniversitesi'nden Profesör Roland OmnÃ¨s ise, kuantik şekilde tecelli eden kanunların garipliklerine rağmen (mümkün hâllerin çokluğu vs) bizim ölçeğimizde tek, determinist ve mükemmelen normal görünen fenomenleri spontan bir şekilde nasıl meydana getirdiğini göstermeye, özellikle canlı sistemlerin en küçük atom-altı birimden itibaren nasıl organize olduğuna, kâinattaki madde ve hadiselerin mikro-âlemden itibaren bizim algılama ölçeğimize hitap edecek şekilde nasıl yaratıldıklarına cevap getirmeye çalışıyor. Bu yüzden moleküler biyoloji bugün daha da küçük alanlara nüfuz ediyor ve neredeyse atomik biyolojiye dönüşme eğilimi taşıyor.

Sonuçta, dekoherans teorisi fizikte yeni bir dönüm noktası olarak kabul ediliyor. Fakat çözüm çok yakın değil. Meselâ fizikçiler, bir çakıltaşının neden sert olduğunu, suyun neden normal şartlarda 100 ÂºC'de kaynadığını anlamak için katrilyonlarca tanecik üzerinde hesap yapmak gerektiğini söylüyorlar.

Atom-altı dünyasını tarif etmek için makroskopik dünyada kullandığımız bilimsel mantık ve sağduyuyu aynıyla uyarlamanın doğru olmadığını, maddenin kütlesi, boyutu, dolayısıyla hızının ve hareket tarzının değişmesiyle, makroskopik fizik kanunlarının da köklü değişikliğe uğradığını, daha doğrusu mikro-âlemi anlamak için bunların kullanılamayacağını görüyoruz. Demek ki, mikro-âleme inildikçe buradaki san'at, mimarî ve işleyiş de hassas hale gelmekte, incelmekte, ilâhî kudret bu âlemde bir başka şekilde tecelli etmektedir. Bugünün bilim adamları laboratuarda öğrenmektedirler ki, kâinatta tek bir atom, tek bir atom içinde tek bir atom-altı parçacık bile hesapsız ve başıboş değildir. Maddenin künhündeki kudret cilvesinin ihtişamını gördüğümüzde, Allah'ın her an herşeyi kendi takdiriyle var kılıp idare ettiğine, kâinatta O'nun ilim, kudret ve hakimiyetinin tecelli alanı dışında küçük bir yerin ve ân'ın bile kalmadığına olan inancımız teyid olunuyor. Geçmişte ve bugün Batı'nın düşünce dünyasında belli bir ağırlığı olan "Tanrı herşeyi yarattı sonra kendi haline bıraktı, O detaylara karışmaz ve tabiata müdahale etmez" şeklindeki çarpık anlayış, yine Batı üniversitelerinde gerçekleştirilen çalışmalarla yerini, tam ve küllî tevhid hakikatinin görülmesine, yüksek tevhid inancının gelişmesine müsait bir zemine bırakıyor. Son söz: bilimler geliştikçe tevhid hakikati kendini daha parlak bir şekilde gösteriyor ve gösterecek.

Kaynaklar

- H. Guillemot, "Comment la MatiÃ¨re Devient RÃ©elle", Science & Vie, FÃ©vrier, nÂº 977, Paris 1999.
- D. Lindley, "Quantum World", New Scientist's Guide, Reed Business Information. London 1998.
- P. Yam, "Bringing Schrödinger's Cat to Life", Scientific American, June, v. 276, nÂº 6, New York 1997
-fiziknotes.com

ornitolog

Yarbay

4491 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Irondawn

Yüzbaşı

314 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

aksinaletinsan

Yarbay

3304 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

vezir

Otomobil Uzmanı

11776 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

speedy_

Yarbay

2327 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Hobar

Yarbay

11238 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

combaba

Binbaşı

1245 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

üst yörüngede bulunan bir elektron eğer bir alt yörüngeye inecekse,
mutlaka atomun dışına bir foton yayar.

bu diğer anlamda enerji dediğimiz olayın aslında fotonlar olması demek değilmidir.
Dikkat edin, elektronlar bir üst sıraya çıkmak içinde enerji kazanmak zorunda.(bildiğim kadarıyla)

Max Planck ın kesikli enerji öneriside yukardaki düşünceyi doğrular nitelikte.

" Diyelim ki böyle bir mikroskop yaptık ve atom mikroskobun merceği altında duruyor. Görmemiz için bu atoma
dışardan bir foton gelmesi lazım, atoma çarpıp yansıdıktan sonra mercek aracılığı ile gözlemcinin gözüne
gidecektir. Böylece gözlemci atomu görecek. Fakat! Burada çok önemli bir detay var. Burada atoma çarpan
fotonun taşıdığı enerji, bir atomun son yörüngesinden bir elektron koparmak için gerekli enerjinin kat be
kat fazlasıdır."

Burda bir mantık tersliği yokmu ?

Atom elektronlar ve çekirdeği ile vardır. Tutki hedef elektron sadece en dış elektron nasıl isabet alıyorsa
veya öyle bir sistem bulundu diyelim. Elektron ile foton farklı kütlelerde değilmi. Foton un bildiğim kadarıyla
kütlesi ya yok, yada ihmal edilecek kadar küçük. olan değeride anladığım kadaroyla hareketten kaynaklanan
bir enerji seviyesi (eğer böyleyse bunu max. bir seviyesi var demektir) Şimdi bu kadar küçük foton nasıl olurda bu kadar
üst seviyede bir enerji ile elekrona çarpar ve elektronu koparır. ELektronun bunu yutup daha geniş bir yörüngeye gitmemsi nasıl açıklanır.
Veya bir diğer çekirdeğe atlamasının sağlamasına engel olan nedir.
nerden geliyor bu fazlalık. Neden fazlalık olarak ele alınıyor. BU durumda serbest olan elekron ne durumdadır. Tamam atom bozulduda....

" Heisenberg der ki; atom düzeylerinde bir parçacığın hızı ve konumu aynı anda bilinemez. "

Heisenberg, hem atomu bozuyor, hemde onun sonucu olarak belkide saçma gelebilecek bir yorum yapıyor. BU atom yeni bir atom oluşturduysa elbetteki bizim gözlemlediğimiz ilk halinde olmayacaktır.
Yani bizim gözlemimiz, bir atommu yok olmasına neden olurken, diğerinini doğmasına yol açmış olamazmı?

" Kısacası, ölçüm gerçekleştirilmedikçe, kedi hem ölü hem diridir (bir futbol maçının sonucunu öğrenmediğimiz sürece zihnimizde sürekli olarak üç ihtimalin dolaşması gibi)"

Peki, bu ölçüm illaki maddi bir şekilde yapılırsa diye ele alınıyor.

Şimdi ben size bir başka iddia ortaya atayım.

1000 kişilik bir deney elemanından ve masasından var olduğunu düşünün. Bu gruplardan 500 ü günler önceden deneydeki kedinin ölü olcağı ihtimali üzerine yoğunlaşsınlar, kalanın diri olacağı.

her ikisindede başarı oranı % 70 -80 olacaktır. BUrda ihtimalden söz etmek yerine yönlendirmeden söz etmek daha doğru olacaktır. Düşünce bir madde değildir. Etkiler etkilenir.

speedy_

Yarbay

2327 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

combaba

Binbaşı

1245 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

insan.

Yüzbaşı

955 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

combaba

Binbaşı

1245 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

SonOfPatriot

Yarbay

2787 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

combaba

Binbaşı

1245 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Kuantum Mekaniği (Fizik Derneği)

Benzer içerikler