Muamma Dosyası #2 "Işık Nedir?"

Sizleri uzun bir süre boyunca bilim dünyasının kafasını çok karıştıran bir soruyla karşılamak istiyorum:  

Işık Nedir?

Gerçek şu ki,  bunun net bir cevabı olsaydı bilim dünyasının kafasını bu kadar karıştırmaz, hatta bilim dünyasını ikiye bölmezdi. Bu soruyu kendine soran Thomas Young 1801 yılında her şeyi başlatarak çift yarık deneyini geliştirdi. 

Issac Newton'a göre ışık, sonradan foton adı verilecek parçacıklardan ibaretti fakat Christian Huygens, ışığın bir bakıma denizlerdekine benzer dalgalardan oluştuğunu düşünüyordu.

Young bu tartışmalara son vermek için çift yarık deneyini yapmaya karar verdi. Young, deney düzeneğinde tek ışık kaynağı olarak iğne deliğinden geçen güneş ışığını kullandı. İğne deliğinden yayılan ışık, üzerinde birbirine yakın iki iğne deliği bulunan ve delikleri ilk kaynağa uzaklıkları eşit olacak şekilde yerleştirilen saydam olmayan bir engele düşürdü. 

Şayet ışık, Newton'un düşündüğü gibi parçacıklardan meydana gelmişse, ekranda yalnızca biri bir yarıktan; diğeri ötekinden geçen iki şerit görürdük. Örneğin; bir parçacık olan tuzu iki yarıktan akıtırsak, iki tane birikinti elde ederiz.

Lakin ışık, Christiaan Huygens'in düşündüğü gibi dalgalardan ibaretse, iki delikten geçen ışık ekranda kimi aydınlık, kimi karanlık ardışık bantlar haline gelirdi. Örneğin; göle iki taş atarsak, oluşan dalgalar birbirinin içine girer ve kıyıya ardışık şeritler halinde ulaşırlar. 

Thomas Young deneyi gerçekleştirdiğinde ekranda birbirine geçmiş ardışık şeritler gördü. Yani ışık dalga gibi hareket ediyordu. Young'un deneyi Huygens'in haklı olduğunu ispatladı ve bilim camiasını ikna etti. Tartışmanın kapandığı düşünülebilirdi. Ne var ki Alman fizikçi Max Planck, 1900'de kara cisimlerin sağladığı ışımaların tuhaf özelliklerini açıklamak için bir hipotez ortaya attı. Buna göre, elektromanyetik enerji sürekli bir şekilde değil, aksine Planck'in Kuant adını verdiği parçacık demetleriyle salınıp emiliyordu. Bu çalışmasıyla farkında olmadan parçacık ve atomların mikroskobik dünyasını inceleyen Kuantum Teorisi'ne öncülük etmiş oldu. Planck'in bu buluşu klasik fiziğin güvenilir bir çözüm sunmadığı kara cisim ışınmaları sorununu hallediyordu. Ama bu keşif öyle acayip ve gerçek dışıydı ki yalnızca tek bir kişinin dikkatini çekti; Albert Einstein.  

Çift yarık deneyinin sunduğu kanıtlara rağmen Einstein, ışığın parçacıklı yapıda olduğunu düşünüyordu. O yüzden, 1905'te, Planck'ın fikrini yeniden ele alarak, Kuant kavramını fiziğin başka bir bilinmeyeni olan fotoelektrik etkiyi açıklamak için kullandı. Einstein, fiziğin bu bilinmeyeninin ancak ışığın demetler, yani şu meşhur Kuantlar halinde salınıp emilen parçacıklardan oluştuğu ilkesinden yola çıkarak çözülebildiğini ispatladı.

Her neyse ana konuya geri dönelim. Bilim insanları, teknolojinin gelişmesiyle birlikte deneyi mükemmelleştirdi ve yarıkların üzerine her bir fotonun yarıklardan geçişini kaydeden bir alet geliştirdiler. Eğer alet çalıştırılırsa, yani ışığın yarıklardan geçişi direk gözlemlenirse ışık parçacık hareketi yapıyordu. Aletin çalıştırılması durdurulunca ışık dalga hareketi yapmaya devam ediyordu. Ne kadar garip değil mi?

Bilim insanları bu sefer de, çift yarığa her seferinde tek bir foton gönderdi. Bunun sonucunda ekranda birbirine geçen dalgalar gördüler. Peki bu durumda gönderilen tek foton hangi yarıktan geçiyor?  

Belki de inanmayacaksınız ama, aynı anda her iki yarıktan da geçiyor. Açıklama şöyle; ışığın temel birimi kendisiyle iç içe geçiyor çünkü aynı zamanda iki yarıktan birden geçiyor. Başka bir değişle A veya B yolunu izlemiyor. Işık kaynağından tek ve bölünmez foton olarak yola çıkan ışığın temel birimi dalganın davranışını benimseyerek aynı anda hem A hem de B yollarını takip ediyor. Bu teoriyi ileri süren Richard Feynman, Nobel Fizik Ödülü sahibi oldu.   

Bu durumda ışık tam olarak nedir? 

Bu soru bilim dünyasının kafasını çok karıştırdı ve dönemin önde gelen bilim insanlarını belki de dünya tarihinin en yüksek seviyeli konferansına, “Elektronlar ve Fotonlar” başlığı altında, Ekim 1927’de 5. Solvay fizik konferansını yapmaya itti.

5. Solvay konferansı ve ötesi bir sonraki kısımda. O zamana kadar bilimle kalın.

Kaynakça: 

José Rodrigues Dos Santos - La Clé De Salomon (Türkçeye çevirisi Pegasus yayınları – Süleyman’ın Anahtarı) sayfa=157-198 

https://home.cern/images/2014/01/participants-5th-solvay-congress 

http://www.wiki-zero.net/index.php?q=aHR0cHM6Ly90ci53aWtpcGVkaWEub3JnL3dpa2kvU29sdmF5X0tvbmZlcmFuc8Sx 

https://plus.maths.org/content/physics-minute-double-slit-experiment-0 

http://abyss.uoregon.edu/~js/21st_century_science/lectures/lec13.html 

 

İlgili Makaleler

Başlık

Açıklama