İlk Kuantum Fizikçileri
 

Niels Bohr

İlk Kuantum Fizikçileri

Hazırlayan: Ramazan Karakale

Bu yazı Heinz R. Pagels'in Kozmik Kod(1982) adlı kitabından alınmıştır. Rockefeller Üniversitesi'nde çalışan bu parlak fizikçiyi 1988'de, Colorado'daki bir dağcılık kazasında kaybettik. Kozmik Kod (Sarmal yayınları),Nezihe Bahar'ın başarılı çevirisiyle dilimize kazandırılmış enfes bir kitap.

“Zeus aşkına, Soddy, bizi simyacı sanacaklar! ” Ernst Rutherford

“Bir kolej birinci sınıf öğrencisi iken, kuantum kuramı ile ilk temasım, uzmanlık döneminde öğretmenim olan Leonard Schiff tarafından yazılan Kuantum Mekaniği adlı kitabı satın alışımla başladı. Bu kitabı okudum ve problemler üzerinde çalıştım. Benim için kuantum mekaniği diferansiyel denklemleri çözme alıştırması idi. Eski klasik fizikten herhangi bir tarafgirlik yükü olmayan birinci sınıf öğrencisi zihnim için, kuantum kuramı her hangi bir sorun getirmedi. Bu basitçe, atomik süreçlerin soyut matematiksel bir tanımı idi Atomik dünyanın “kuantum tekinsizliği” gibi bir düşüncem yoktu; bana tuhaf görünen, uzay büzülmeleri ve zaman genişlemeleri ile özel göreceliğin daha önceki kuramı idi. Fakat çalışmaya devam ettikçe tepkim tersine döndü-görelilik gittikçe daha az tuhaf ve sağduyuya daha uygun görünmeye başladı, kuantum kuramı ise gittikçe daha fazla ‘tekinsiz' görünmeye başladı. Kuantum kuramı matematiğini izleyerek, sağduyunun ötesinde, hayal edilemeyen alanlara itildiğini hissettim. Daha sonra, benim deneyimimin, yeni kuantum kuramını ilk keşfeden fizikçilerinki ile paralel gittiğini anladım. Onlar, ilk olarak deneysel olarak çalışan kuantum kuramının matematiksel denklemlerini keşfettiler; daha sonra denklemler ve onların gerçek dünya için anlamları üzerinde düşündüler, saf realizmden köklü olarak ayrılan bir yorum geliştirdiler. Kuantum kuramının soyut matematiğinin gerçekte ne dediğini kavradığım zaman, dünya gerçekten çok tuhaf bir yer oldu. Rahatsız oldum. Bu rahatsızlığı sizinle paylaşmak istiyorum.

Bu kuantum tekinsizliği nedir? Yeni kuantum kuramının fiziği, yerini aldığı eski Newton fiziği ile kıyaslanabilir. Newton'un yasaları, taşların düşüşü, gezegenlerin hareketi, ırmakların akışı ve gel-gitler gibi sıradan nesneler ve olayların görünebilir dünyasına bir düzen getirdi. Newton dünya görüşünün temel özelliği determinizm-zamanın başından sonuna kadar önceden belirlenmiş saat gibi işleyen evren- ve nesnellik- taşlar ve gezegenlerin, biz onları doğrudan gözlemlenecek de nesnel olarak varoluşları; onlara arkanızı döndüğünüzde yine orada var olmaları- idi.

Kuantum kuramında dünyanın bu sağduyuya dayanan yorumları (determinizm ve nesnellik gibi) korunamaz. Kuantum dünyası rasyonel olarak kavranabilirse de, Newton dünyası gibi gözde canlandırılamaz. Ve bu, yalnız kuantum atomik ve atomaltı dünyasının çok küçük olması nedeniyle değil, sıradan nesnelerin dünyasından benimsemiş olduğumuz görsel alışkanlıkların kuantum nesnelerine uygulanamaz olması nedeniyledir.

Örneğin bir taşın hem hareketsiz durumda, hem de belli bir yerde olabileceğini gözde canlandırabiliriz. Fakat elektron gibi bir kuantum taneciğinin uzayda bir yerde hareketsiz durduğundan söz etmek anlamsızdır. Ayrıca, yer yer elektronlar Newton yasalarının mümkün olmadığını söyledikleri yerlerde ortaya çıkabilirler. Fizikçi ve matematikçiler, kuantum parçacıklarını sıradan nesneler gibi düşünmenin deneyle çeliştiğini göstermişlerdir.

Kuantum kuramı standart nesnellik fikrini reddetmekle kalmamış, aynı zamanda deterministlik dünya görüşünü yıkmıştır. kuantum kuramına göre, elektronların atomların etrafında sıçraması gibi olaylar rasgele oluşur. Bir elektronun ne zaman sıçrayacağını söyleyen bir fizik yasası yoktur; yapabileceğimiz en fazla şey, bir sıçramanın olasılığını vermektir. Büyük saatin en küçük çarkları, atomlar, deterministlik yasalara uymazlar.

Kuantum kuramının mucitleri, Newton dünya görüşü ile çelişen bir başka özellik bulmuşlardır- gözlemcinin yarattığı gerçeklik. Onlar, kuantum kuramına göre bir gözlemcinin ölçmeye  karar verdiği şeyin ölçümü etkilemesi gerektiğini buldular. Kuantum dünyasında gerçekten ne olup bittiği, onu nasıl gözlemlemeye karar verdiğimize bağlıdır. Dünya basitçe bizim gözlemimizden bağımız olarak var değildir, neyin var olduğu, kısmen, neyi görmeyi seçtiğimize bağlıdır- gerçeklik kısmen gözlemci tarafından yaratılır.

Kuantum dünyasının kendisini duygularımızla kavradığımız sıradan dünyadan ayıran bu özelliklerini  nesnellik eksikliği, önceden belirlenir olmaması ve gözlemciliğin yarattığı gerçekliğini ‘kuantum tekinsizliği' olarak adlandırıyorum. Einstein kuantum tekinsizliğine, özellikle gözlemcinin yarattığı gerçekliğe karşı çıkmıştır. Bir gözlemcinin ölçümlerin sonucu ile doğrudan ilgili olduğu gerçeği onun doğanın insanın seçileri karşısında kayıtsız olduğunu belirten determinist dünya görüşüne ters düşüyordu.

İçimizdeki bir şey kuantum kuramını anlamak istemez. Zekamızla onu kabul ederiz, çünkü matematiksel olarak tutarlıdır ve deney sonuçlarıyla uygundur. Yine de zihnimiz huzursuzdur. Fizikçiler ve başka insanların kuantum kuramını anlamakta güçlük çekişleri bana, çocukların henüz anlamadıkları bir kavramla karşılaştıkları zamanki yanıtlarını hatırlatıyor. Psikolog Jean Piaget, bu olayı çocuklarda incelemiştir. Belli yaştaki bir çocuğa, her biri farklı şekle sahip, aynı düzeyde bir sıvı ile doldurulmuş saydam kaplar gösterilirse, çocuk tüm kaplarda aynı miktarda sıvı olduğunu düşünür. Çocuk henüz, sıvı miktarını yalnız yükseklikle değil, hacimle de ilgili olduğunu anlamaz. çocuğa problemi doğru görmenin yolu açıklanırsa, çocuk genellikle bunu anlar, fakat hemen eski düşünme şekline döner. Ancak belli bir yaştan sonra, altı veya yedi yaş civarında, çocuk miktar ile hacim arasındaki ilişkiyi anlamaya başlar. Kuantum kuramını anlamaya başlayış buna benzer. Onu anladığınızı düşünmeniz ve zihninizde kuantum gerçekliğinin bir resmi oluşmasından sonra, tıpkı Piaget'ın deneyindeki gibi, hemen eski, klasik düşünme tarzına dönersiniz.

Atomların, elektronların ve temel parçacıkların mikro dünyasının, klasik dünyadan, saf gerçekçilik dünyasından tamamen farklı olmadığını kavramak önemlidir. Tek bir atom bir kutuda izole edilebilir; elektronlar ve diğer parçacıklar fotoğraf emülsiyonunda veya bulut odalarında iz bırakırlar. Elektrik ve manyetik alanları kullanarak onları hareket ettirebiliriz. Deneyciler bu minik nesnelerin kütleleri, elektrik yükleri, açısal momentleri ve manyetizasyonları gibi belli özelliklerini ölçebilirler. Pek çok insan gibi, fizikçiler mikro dünya parçalarını tam bu şekilde düşünürler. Bunlar yalnızca çok küçük şeylerdir. Onlardan parçacık ışınları yapabiliriz, onları birbiri üzerine atabiliriz ve müziğimize uygun olarak dans etmelerini sağlayabiliriz.

Kuantum tekinsizliği nerededir? Anlaşılması o kadar güç olan nedir? Kuantum tekinsizliği, atomlar, elektronlar ve fotonlar konusunda belli türde sorular sormaya başladığınız zaman gündeme gelir ve bu ancak bu tür soruları sorup onları cevaplandırmaya çalışmak üzere deneyler hazırladığınız zaman gündeme gelir. Örneğin, yinelenen ölçümlerle bir elektronun hem konumunu hem de hızını ölçmek isterseniz, bunun yapılamayacağı sonucuna varırsınız. Konumunu her ölçüşünüzde hız değişir, ve tersi olur; elektronda bir tür kuantum kayganlığı vardır. Elektron sıradan bir nesne olsaydı, aynı anda hem konumunu hem de hızını belirlemeniz olanaklıydı. Fakat elektron bir kuantum parçacığıdır ve sıradan nesnellik fikri başarısız kalır. Kuantum parçacıkları konusunda ayrıntılı sorular-bir parçacığın tam konumu ve hızının ne olduğu gibi-sormaya başlamanıza kadar saf gerçeklik cennetinde mutlu şekilde yaşayabilirseniz.

Kişi bir kere mikro dünyanın kuantum tekinsizliğinin kaçınılmaz olduğunu kavradıktan sonra, iki tavır takınabilir: ilki, onu unutmak ve kuantum kuramının matematiğine bağlanmaktır. Bu şekilde doğru yanıtları bulacaktır ve mikro dünyanın yasaların keşfetmede ilerleyecektir. Yeni kuantum kuramının matematiksel temellerini kuran Paul Dirac ve Werner Heisenberg'in önderliğinde pek çok kuramsal fizikçi bu tavrı almaktadır. İkinci tavır, mikro dünyanın kuantum tekinsizliğini fiziksel gerçeklik terimleriyle yorumlamaya çalışan felsefeci yaklaşımıdır. Felsefeciler kuantum dünyasının anlaşılabilir ve aynı zamanda matematiksel olarak tutarlı bir kavramsal resmini geliştirmekle ilgilenirler. Niels Bohr modern fizikte bu tavrı kurdu ve gerçekliğin yorumu konusunda söyleyeceği çok şey vardı.[1]

Kaynaklar

[1] Heinz R.; "Kozmik Kod: Doğanın Dili / Kuantum Fiziği" (1981), Çeviren: Nezihe Bahar, Sarmal Yay (Ekim 1993)Kozmik Kod, s.58-60.






Bu sayfa hakkında yorum ekle:
İsmin:
Mesajınız:
 
 
19 Ağustos 2007 itibariyle, toplam: 36651272 ziyaretçi (102664426 klik) tarafından görüntülenmiştir. Online ziyaretçi rekorumuz, 4626 kişi. (5 Eylül 2010)
 
 

gizli

Bu site, en iyi Firefox ve Google Chrome tarayıcılarında ve 1024 x 768 ekran çözünürlüğünde görüntülenir.