Gezegenlerin güneş etrafında dönmesini sağlayan yasaları, Dünya’ya koyduğumuz bir cismin nasıl düştüğünü ve bir göletin yüzeyinde dalgaların nasıl hareket ettiğini yeni öğrendiğimizi sanıyorduk. Bu olayları açıklayan tüm yasalar, klasik mekanik denilen denklemlerle ortaya çıktı ve bu yasalar sayesinde maddenin davranışını doğru bir şekilde tahmin edebiliyoruz.
Kurucularından Niels Bohr’a göre kuantum mekaniği sandığımız kadar garip değil. Sadece hayal edebileceğimizden daha garip. Kuantum teorisi her şeyi değiştirdi çünkü bir zamanlar mekanik bir sistem olarak düşünülen dış evren artık bir zeka ağına dönüşmüştür.
Bohr, bu bilmeceyi çözmenin yolunun maddenin özünden, atomun yapısından geçtiğine inanıyordu. 2000’lerin başında Niels Bohr, klasik fiziğin maddeyi atomik düzeyde incelemek için yetersiz olduğuna inanıyordu. Daha sonra çalışmalarını atom üzerinde yoğunlaştırdı ve 1913’te Rutherford’un atomik yapılarını Max Planck’ın kuantum teorisine uyarladı ve kendi Bohr atom modelini yarattı.
Niels Bohr, atomların küçük güneş sistemleri gibi olduğunu, elektron adı verilen çok daha küçük parçacıkların, güneşin etrafında dönen gezegenler gibi çekirdeğin etrafında döndüğünü düşünüyordu. İlerleyen zamanlarda, dünyayı sallayan ışığın parçacık ve dalga hareketi yapması için çalışmalara başladı ve bunun sonucunda bazı ilginç sonuçlara ulaştı.
Bohr, bir atom ısıtıldığında elektronlarının uyarılabileceğini ve bir kararlı yörüngeden diğerine atlayabildiğini keşfetti. Her sıçrama, ışık şeklinde çok özel frekanslarda enerji yayabilir ve atomların bu radyasyonların bir sonucu olarak çok farklı renkler ürettiğini gördü. Kuantum sıçraması terimi buradan gelmektedir. Bu sıçramadaki ilginç nokta, elektronun bir yörüngeden diğerine sıçramasıdır. Yani elektron orbitaller arasındaki boşlukta hareket etmiyordu. Bohr, bunun atomlardaki elektronların özelliklerinden kaynaklandığını öne sürdü. Tüm enerji, yeniden bölünemeyen belirli minimum miktarlarda, kuantum adı verilen farklı parçalardan geliyordu ve bu nedenle elektronlar, belirli farklı yörüngeleri işgal edebilirdi.
Peki parçacık olan elektronlar nasıl dalga hareketi yapabilir?
1920’lerdeki çift yarık deneyinden sonra bilim adamları dalgaların tam olarak nasıl hareket ettiğini bilmiyorlardı. Evet, örtüşen bir model ortaya çıktı, ancak ayrıntıları alamadılar.
Sonunda Max Born adında bir bilim adamı, dalga denkleminin ne anlama geldiğine dair yeni ve devrim niteliğinde bir fikir ortaya attı. Dalganın elektrondan ya da bilimin daha önce karşılaştığı herhangi bir şeyden yayılmadığını söyleyen Born, oldukça tuhaf bir şeyden, bir “olasılık dalgasından” bahsetti…
Born, herhangi bir konumdaki bir dalganın boyutunun, elektronun orada olma olasılığını tahmin ettiğini öne sürdü. Bir elektronu aldığımızda tam olarak nereye gideceğini asla bilemeyiz. Ancak Schrödinger denklemini kullanırsak, attığımız herhangi bir elektronun nereye gideceğini doğru bir şekilde tahmin edebiliriz. Burada biraz kafamız karışmış olabilir. Buna basit bir örnek verelim. Hatırlarsanız, çift yarık deneyinde gönderdiğimiz elektronlar bir girişim deseni oluşturuyordu. Bu denemedeki bantların yoğunluk oranını veren denklem Schrödinger denklemidir. Örneğin elektronların ekranın en kenarına gitme olasılığı %8 iken, ekranın ortasına gitme olasılığı %33’tür. Bu tahminler devam eden deneylerle defalarca doğrulandı. Böylece kuantum denklemleri inanılmaz derecede kesin ve doğru hale geldi.
Kabul edeceğiniz gibi, kuantum tamamen olasılıklara dayalı bir sistemdir.
Evrendeki tüm nesneler, kesinlikten ziyade olasılık kurallarına göre yönetilen atomları ve atomu oluşturan moleküllerden oluşur. Kuantum bakış açısından kabul edilen fikir buydu. Ancak Einstein bu fikri hiç beğenmedi ve ünlü sözü söyledi: “Tanrı zar atmaz.” Diğer fizikçiler bundan pek rahatsız olmadılar çünkü kuantum denklemleri onlara atom gruplarının ve küçük moleküllerin davranışını çok doğru bir şekilde tahmin etme yeteneği verdi. Bu güç çok geçmeden inanılmaz icatlara yol açtı. lazerler, transistörler, kuantum bilgisayarlar ve elektroniğin tüm dalları gibi.
Tüm bu zaferlere rağmen, kuantum bir sır olarak kalıyor.
Niels Bohr’a göre ölçeklendirme her şeyi değiştirir. Bir molekülü ölçmeden veya gözlemlemeden önce, özelliklerinin belirsiz olduğu düşünülür. Yani ölçüm hareketi molekülü karar vermeye zorluyordu. Bohr, olasılığın gerçekliğin temeli olduğunu kabul etti. Ama Einstein kesinliğe inanıyordu ve 1935’te kuantum mekaniğinin zayıf noktasını bulduğunu düşündü. Kuantum mekaniğinde buna dolaşıklık denir.
Dolaşıklık, basitçe kuantum denklemlerinden teorik bir tahmindir. Bir sonraki yazıda kaldığımız yerden devam edeceğiz.
“Kuantum Mekaniği 1. Bölüm” için tıklayınız.
Kaynak:
Kuantum mekaniği kavramı ve uygulamaları – Noureddine Zeitili
Kuantum Evreni – Brian Cox ve Jeff Forshaw
Göreli Kuantum Fiziği – Tommy Olson
Kuantum Alemi – Kenneth W. Ford
Kuantum mekaniğinin garip dünyası – Daniel F. merdiven
yazar:Oktay Yıldırım
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]