Site Rengi

BilgiliUsta.com | Aradığınız Her Bilginin Adresi.

Kuantum Mekaniği Kısım 1 Kuantum’un Doğuşu

  • 24 Nisan 2021
  • Kuantum Mekaniği Kısım 1 Kuantum’un Doğuşu için yorumlar kapalı
  • 119 kez görüntülendi.

Bilimsel bir bakış açısıyla her şey çok çok süratli büyüyor. Yalnızca birkaç kuşak evveline kadar nesneleri yalnızca gördüğümüz gibi idrak ediyorduk. Gördüğümüz şey doğruydu. Başka Bir Deyişle Newton’ın dünyası… Newton’a göre hayatımızın esası, kütle çekimidir ve bu fikir bilim tarihinde bir çığır açmıştır. Teknoloji o kadar gelişmiştir ki artık teleskopların yerini radyo teleskoplar, mikroskopların yerini ise elektro mikroskoplar […]

6948_quantum2Bilimsel bir bakış açısıyla her şey çok çok süratli büyüyor. Yalnızca birkaç kuşak evveline kadar nesneleri yalnızca gördüğümüz gibi idrak ediyorduk. Gördüğümüz şey doğruydu. Başka Bir Deyişle Newton’ın dünyası…

Newton’a göre hayatımızın esası, kütle çekimidir ve bu fikir bilim tarihinde bir çığır açmıştır.

Teknoloji o kadar gelişmiştir ki artık teleskopların yerini radyo teleskoplar, mikroskopların yerini ise elektro mikroskoplar aldı. Elektro mikroskoplar sayesinde görebildiğimiz nesneler o kadar küçüldü ki onlara mercek aracılığıyla bakıldığında foton onlara çarpıp gelecek ve bu sayede hareketinin doğrultuyu değişecekti. Bir anlamda atomun iç dünyasına doğru yapılan yolculuk her şeyi değiştirdi. Zira bilim insanları bu parçacıkların gerçeğinde parçacık olmadığını keşfetti. Miktarları parçacıkları hatırlıyordu fakat dalgalar gibi dağılıyor ve hareket ediyorlardı. Bunun üzerine bilim insanları bir dizi teori ortaya attılar. İşte tam olarak bunlara Kuantum Teoriyi ya da Kuantum Mekaniği denilmektedir.

6948_quantumBerlin 1890…

Almanya kendi içindeki birliği yeni sağlamış ve sanayiye aç bir ülkeydi. Bu tarihlerde Almanya’da Edison‘un yeni buluşu olan lambanın tescilini alabilmek için milyonlar tüketen birkaç mühendislik işletmesi heyetti. Şirketler Alman İmparatorluğu’na cadde lambası yapmanın getirilerinin acilen farkına vardılar. Farkında olmadıkları şeyse, bunun bilim açısından bir devrim olmasıydı.

Edison’un lambası acayip bir meseleye işaret ediyordu, mühendisler lamba telini elektrikle ısıttıklarında parlıyordu. Bunun bilimsel açıklaması ise o tarihlerde henüz öğrenilmiyordu. Mühendisler bu sırrı çözmek için baya istekliydiler ve yeni Alman İmparatorluğu’nun vermiş olduğu dayanaklarla Berlin Enstitüsü heyetti ve oraya şöhretli de bir bilim adamı getirildi.

Bilim adamının ismiyse Max Planck’ti.

6948_max_planckPlanck kazanç gelmez kolay gibi görünen bir problem üzerinde çalışmalarına başladı. Işığın rengi neden lamba telinin sıcaklığının çoğalmasıyla değişiyordu?

Bunu bulabilmek için Planck ve dostları siyah cisim ısıtıcısı ismiyle bir sistem kurdular. Kısaca açıklamak gerekirse siyah cisim ısıtıcısı sıcaklığı ve frekansı ölçebilen bir alettir. Bu çalışmaların neticesinde Planck ışığın rengi, frekansı ve enerjisi arasında matematiksel bir ilişki buldu. Fakat bu ilişkiyi bütün olarak kavramadı.

Öte yandan bilim dünyasının o gizemeler en çok alakasını sürükleyen bir başka mevzuysa radyo dalgaları ve bu dalgaların nasıl iletildiğiydi. Bazı bilim insanları da bu mevzu üzerinde çalışmalarını sürdürüyorlardı.

Yapılan çalışmalar sonucunda elektroskop bulundu ve üzerinde ışığın rastgele bir tesiri olup olmadığına müteveccih deneyler yapıldı. Acayip bir biçimde, kırmızı ışığın gözle görülür bir tesiri olmazken mor ötesi bakımından zengin olan, özel bir mavi ışık elektroskobun yapraklarını tamamen kapattı. Peki mor ötesi ışık bunu neden kırmızı ışıktan çok daha iyi yapabilmekteydi?

Bu yeni muamma bilim dünyasında, foto-elektrik vaka olarak öğrenilmeye başlandı.
İki meçhullük bilim dünyasını tamamen tesiri altına almıştı. Mor ötesi ışınlar ve foto-elektrik vakayı…

Bilim su götürmez bir biçimde ışığın bir dalga olduğunu söylüyordu. Işık dalgalar halinde dağılıyor ve büyük dalga boylarının tesiri daha eforlu oluyordu. Her şey buraya kadar hoştu ancak dalga boyu büyük olan kırmızı ışık elektroskoba tesir edemezken, dalga boyu minik olan mavi ışık nasıl oluyor da elektroskobun yapraklarını hareket ettirebiliyordu.

6948_albert_einsteinBunun çözümü için birinin düşünülmeyeni düşünmesi gerekliydi. O birey Albert Einstein oldu.

Einstein foto-elektrik hadisesini açıklayacak yeni bir kuram ortaya attı ve ışığın bir kurşun gibi parçacık hareketi yaptığını söyledi. Parçacıkları açıklamakta kullanmış olduğu terimse Kuantum’du.

Einstein’a göre kırmızı ışığın her partikülü çok minik enerjiler taşımaktaydı zira kırmızı ışık düşük frekansa sahipti. Mavide ise gidişat bütün tersiydi başka bir deyişle yüksek frekansa sahip ve her bir ışık parçacığı daha fazla enerji taşıyordu. Bu kuram foto-elektrik hadisesini iyi bir biçimde açıkladı. Ayrıca Einstein’ın bu düşüncesi Planck’in sırlı lamba meselesini çözmeye destekçi oldu. Işığın rengi değişiyordu zira çoğalan enerjiyle beraber ışığın dalga boyu değişiyor ve bu da renkler arası geçişi sağlıyordu.

Ancak Einstein’ın kuramı bir şeyi sarihlerken artta koca bir meçhullük getiriyordu. Işık gölge deneylerinde bir dalga olduğu kesin bir biçimde kerelerce kere kanıtlanmıştı. Şimdiyse bütün tersi söyleniyordu. Öte yandan ise Einstein’ın kuramı mor ötesi ve foto elektrik muammalarını muhteşem bir biçimde açıklıyordu.

Peki ışık dalga halinde mi dağılıyordu yoksa parçacık hareketi mi yapıyordu? Bilim dünyası her yerde bunu tartışıyor, bunu merak ediyordu ve sonunda dünyanın muhtelif yerlerinde Einstein’ın ışığın parçacık hareketi yaptığı kuramı üzerine çalışmalar başladı.

Işığın nasıl hareket ettiğinin ilk bilgileri de gelmeye başladı haliyle. Ve sonunda Albert Einstein’ın kuramı kanıtlandı başka bir deyişle ışık parçacık hareketi yapıyordu fakat aynı zamanda dalga hareketi de yapıyordu.

Peki bu nasıl olası oluyordu?

6948_tek_yarik2O zaman sizi çift ve tek yarık deneylerine alalım. Öncelikle parçacıkların ve dalgaların nasıl hareket ettiğine bakalım. Bunun için kolay bir deney tertibatını ele alalım. Elimizde demir misket atan bir silah, bir adet ortasında yarık olan mani ve en arkada da büyük bir karton olsun. Şayet silahla yarığa kerelerce kere ateş edersek kartonda oluşan biçim düz çizgi gibi bir bant olacaktır.

Şimdi de dalganın nasıl davrandığına bakalım. Bunu da havuzda yaptığımızı düşünelim, yeniden tek yarıklı bir mani ve en arkada biçimin oluşacağı bir alan. Şayet tek yarıklı bir maniye dalga yollarsak, dalgalar yarıktan geçerler ve arkadaki alanda biçimdeki gibi ortası daha eforlu, kenarlara doğru daha cılız bir biçim oluşur.

Bunu bir de çift yarıklı tertibatlar da yapalım.

6948_dalgaŞayet demir misket atan silahtan çift yarıklı maniye kerelerce kere ateş edersek kartonda bu kere iki çizgi biçiminde bantlar oluşacaktır. Aynı şeyi bu kere havuzda yapalım ve çift yarıklı bir maniye dalga gönderelim. Dalgalar çift yarıktan geçerken her yarık kendine yeni bir dalga oluşturur. Birinin tepesi değişiğinin tepesi, birinin dibi değişiğinin dibiyle çakışır ve arkadaki alanda bu kere bir teşebbüs biçimi oluşur.

Parçacıkların ve dalgaların nasıl hareket ettiğini bildik. Şimdi bunu ışığa uyarlayalım. Ne dersiniz?

Öncelikle elimizde elektron gönderebilen bir alet olduğunu düşünelim ve bu aletle tek yarıklı maniye elektronları gönderelim. Netice olarak perde de aynı demir misketlerde olduğu gibi tek çizgiden oluşan bir biçim oluşur. Bunu bir de çift yarıklı manide sınayalım. Bayağı koşullarda çift yarıklı demir misket deneyindeki gibi 2 çizgiden oluşan bir biçim oluşmasını bekleriz. Ancak öyle olmuyor ve çift yarığa gönderilen elektronlar aynı dalgalar gibi bir teşebbüs deseni oluşturuyor. Bilim adamları da sizler gibi afallıyor tabi.

Nasıl olur da elektron gibi bir madde parçası dalga gibi hareket eder?

Bunun cevabını bulabilmek için deneyi daha ayrıntılı bir biçimde yapıyorlar ve elektronları tek tek atmaya karar veriyorlar. Tüm hazırlıkları yapıyorlar ve aygıtı ayarlayıp elektronları göndermeye başlıyorlar. Fakat bir saat sonra yeniden teşebbüs modeli oluşmuştu perde de.

6948_ift_yarikBilim adamları bir cinsli inanamadılar bu vaziyete ve daha da yakından bakmaya karar verdiler. Bu kere maninin hemen yanına bir ölçüm makineyi konuldu. Böylece elektronun hangi yarıktan geçtiği öğrenilecek ve bu sır sonunda çözülecekti.

Tertibat hazırlandı ve elektronlar tek tek gönderilmeye başlandı. Fakat Kuantum hayallerin de ötesindeydi. Onlar gözlemleyince elektronlar demir misketler gibi davrandı ve iki çizgiden oluşan bantlar ortaya çıktı.

Elektron değişik davranmaya karar verdi, sanki izlendiğinin farkındaymış gibi ve işte bütün de burada Kuantum’un ilginç macerayı başladı.

Madde nedir? Parçacık mı dalga mı?

Peki ya gözlemcinin tüm bunlarla ilgisi neydi?

“Kuantum Mekaniği Kısım 2” için tıklayın.

“Kuantum Mekaniği Kısım 3” için tıklayın.

“Kuantum Mekaniği Kısım 4” için tıklayın.

“Kuantum Mekaniği Kısım 5” için tıklayın.

ZİYARETÇİ YORUMLARI

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu aşağıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.

BİR YORUM YAZ