Kuantum Mekaniği Birim 2; Olasılıkların Dünyası

Gezegenlerin güneşin etrafında dönmesini karşılayan yasaları, elimizden bıraktığımız bir cismin yere nasıl düştüğünü, havuzun yüzeyindeki dalgaların nasıl hareket ettiğini kısa bir zaman önce çözdüğümüzü düşünüyorduk Bu olayları ifade eden yasaların hepsi klasik mekanik denilen denklemlerle ortaya çıkıyor ve bu yasalar doğru maddelerin davranışlarını muhakkak bir şekilde önceden kestirebiliyorduk
Kurucularından Niels Bohr ’a tarafından Kuantum Mekaniği düşündüğümüz gibi garip bir şey değildir Sadece düşünebildiklerimizden daha gariptir Kuantum Kuramı her şeyi değiştirmişti çünkü, eskiden mekanik bir sistem olarak düşünülen dış cihan bundan böyle bir akıl ağına dönüşmüştü
Bohr bu gizemi çözmenin yolunun maddenin kalbinden yani atomun yapısından geçtiğine inanmıştı 1910 ’ların başında Niels Bohr maddenin atomlar düzeyinde incelenmesinde alışılmış fiziğin beceriksiz kaldığını düşünüyordu Bunun üzerine çalışmalarını atom üzerine yoğunlaştırdı ve 1913 yılında Rutherford ’un atomik yapılarını, Max Planck ’in kuantum teorisine uyarladı ve kendi Bohr atom modelini yarattı
Niels Bohr atomların minik güneş sistemlerine benzediğini ve elektron denilen fazla daha küçük moleküllerin güneş civarda dönen gezegenler gibi çekirdeğin etrafında döndüğünü düşünüyordu İlerleyen zamanlarda Dünya ’yı sarsan ışığın keza parçacık ayrıca de dalga hareketi yapması üstüne çalışmalara başladı ve bunun sonucunda da fazla ilginç bir takım sonuçlara vardı
Bohr, atom ısıtıldığında elektronlarının uyarılabileceğini ve değişmez bir yörüngeden diğerine sıçrayabileceğini keşfetti Her bir sıçrama ışık formunda çok belirgin frekanslarda enerji yayabiliyor ve atomların bu ışımalar sonucunda çok belirgin renkler ürettiğini fark etti Kuantum sıçraması tabiri de buradan gelmektedir Bu sıçramanın garip noktası ise elektronun bir yörüngeden diğerine atlamasıdır Yani elektron iki yörünge arasındaki boşlukta hareket etmiyordu Bohr bu durumun atomların içindeki elektronların özelliklerinden kaynaklandığını öne sürdü Tüm enerji bitmiş bölünemeyen açıklanmış minimum miktarlarda kuantumlar denilen bambaşka parçalardan geliyordu ve bu yüzden elektronlar açıklanmış öbür yörüngeleri işgal edebiliyordu
Peki parçacık olan elektronlar nasıl oluyor da dalga hareketi yapabiliyorlardı?
1920 ’lerde yapılan çifte yarık deneyinin gerisinde bilim insanları dalgaların tam anlamıyla nasıl hareket ettiklerini bilmiyorlardı Evet bir girişim deseni ortaya çıkıyordu fakat detaylarını bir türlü anlamamışlardı
Sonunda Max Born adında bir bilim adamı dalga denkleminin ne kavrayış geldiği konusunda yeni ve ihtilal niteliğinde bir akıl ortaya attı Born dalganın elektrondan ya da daha önce bilimde karşılaşılmış hiçbir şeyden yayılmadığını söyledi ve oldukça tuhaf bir şeyden bahsetti “Olabilirlik Dalgası…
Born herhangi bir yerdeki dalga boyutunun orada yer alan elektronun olasılığının evvelden varsayım ettiğini ileri sürdü Bir elektronu fırlattığımız zaman nereye gideceğini bütünüyle katiyen bulamayız Ama Schrödinger Denklemi ’ni kullanırsak fırlattığımız herhangi bir elektronun gideceği yeri kesin bir şekilde tahmin edebiliriz Burada kafamız azıcık karışmış olabilir Bunun için basit bir örnek verelim Hatırlarsanız çifte kesik deneyinde gönderdiğimiz elektronlar bir girişim modeli oluşturmuşlardı İşte bu girişimde bantlardaki yoğunlukların oranını veren bir denklemdir Schrödinger Denklemi Mesela elektronların perde de en kenara gitme olasılığı %8 iken perdenin ortasına gitme olasılığı %33 ’tür Bu tarz tahminler aralıksız deneyler yapılarak daima kez doğrulanmıştır Yani Kuantum denklemleri fantastik şekilde belli ve dürüst bir hal almıştır
Sizinde kabul edeceğiniz gibi Kuantum iyice ihtimal üstüne kurulu bir sistemdir
Evrendeki bütün cisimler katiyet yok ihtimal kurallarına göre yönetilen atomlardan ve atomu yaratıcı moleküllerden meydana gelmiştir Kuantum açısından kabul görülen fikir bundan böyle buydu Ama bu düşünceyi Einstein hiç ama hiç sevmedi ve o ünlü sözü söyledi: “Tanrı çeper atmaz Öteki fizikçiler ise bu konudan çokta rahatsız olmadı çünkü kuantum denklemleri onlara atom gruplarının ve minik moleküllerin davranışlarını çok net bir şekilde varsayım edebilme gücü veriyordu Çok geçmeden bu güç fantastik buluşlara öncülük etti Lazerler, transistörler, kuantum bilgisayarlar ve bütün elektronik dalları gibi
Tüm bu zaferlere rağmen kuantum hala gizemini korumaktadır
Niels Bohr ’a göre ölçüm her şeyi değiştirir Molekülü ölçmeden veya gözlemlemeden önce özelliklerinin süresiz olduğunu düşünüyor Yani ölçme hareketi moleküle karar vermesi için zorluyordu Bohr gerçekliğin temelinde olanak olduğunu kabul etti Lakin Einstein kesinliğe inandı ve 1935 yılında nihayet kuantum mekaniğinin kuvvetsiz noktasını bulduğunu düşündü Kuantum Mekaniği ’nde bu dolanıklık olarak geçmektedir
Dolanıklık, özet olarak kuantum denklemlerinden gelen teorik bir tahmindir Bir sonraki makalede kaldığımız yerden devam edeceğiz
“Kuantum Mekaniği Birim 1 için tıklayın
Kaynakça:
Quantum Mechanics Concept and Applications – Nouredine Zettili
The Quantum Universe – Brian Cox&Jeff Forshaw
Relativistic Quantum Physics – Tommy Ohlsson
The Quantum World – Kenneth W Ford
The Strange World of Quantum Mechanics – Daniel F Styer