KUANTUM #1: Belirsizlik İlkesi ve Çift Yarık Deneyi

''Evrenin şimdiki durumunu anlamak gelecekteki ve geçmişteki hâlini anlamamızı sağlar mı?'' Bu soruya 'Evet.'cevabını vererek başta kilise olmak üzere toplumun bazı kısımlarının tepkisini çeken Laplace; evrende olabilecek her şeyi tahmin edebileceğimizi,bunun için bir dizi bilimsel yasanın var olduğunu ve bizim bu denklemleri bulabileceğimizi ileri sürmüştü. Hatta bunun insan ruhu için bile geçerli olduğunu iddia etmişti. Ta ki Heisenberg o ünlü teoremini ortaya atana kadar; Belirsizlik İlkesi.

Laplace bir olayı bir kereliğine tam olarak anlarsak geleceğini ve geçmişini de hesaplayabileceğimizi söylemişti. Mesela Güneş Sistemi. Eğer Güneş'in ve gezegenlerin konum ve hızlarını bilirsek; geçmişteki ve gelecekteki hâlini öğrenebileceğimizi düşünüyordu. İlk bakışta mâkul görünen ve Newton kanunlarıyla hesaplanabileceği düşünülen bu fikirdeki yanlış, Heisenberg parçacık boyutlarına inerek araştırma yaptığında ortaya çıkmıştı. Ölçüm, sonucu değiştiriyordu. 

Bir parçacığın gelecekteki konumunu ve hızını tahmin edebilmek için şu an kini bilmemiz gerekir. Fakat Heisenberg'in Belirsizlik İlkesi'nde de dediği gibi:''Anlık ölçüm diye bir şey yoktur.''Çünkü bir parçacığın konumunu kesin olarak ölçmek için gönderilen ışığın frekansı, dolayısıyla enerjisi yüksek olmalıdır. Fakat yüksek enerjideki ışık parçacığı etkiler ve hızını değiştirir. Hızını kesin ölçmek için az enerjili ışık gönderildiğindeyse frekans azalır, dolayısıyla konum iyi ölçülemez. Yani konumu ne kadar iyi ölçmeye çalışıyorsak hızı o kadar kötü ölçüyoruzdur.

 

Bunu fark eden Heisenberg; parçacığın konumundaki belirsizlik, hızındaki belirsizlik ve kütlesinin çarpımının plank sabiti dediğimiz değerden asla daha az olamayacağını söylemiştir.

Heisenberg'in Belirsizlik İlkesi'nin bir diğer sonucu ise parçacıkların bazı açılardan dalgalar gibi hareket ettiğidir. Kesin bir konumları yoktur ama belirli bir olasılık dağılımları vardır. Parçacıkların bazen dalgalargibi hareket ettiğini en iyi gösteren örnek ise ünlü Çift Yarık Deneyidir.

 

Işık kaynağı ile perde arasına üzerinde iki adet yarık bulunan bir bölme koyulur. Eğer ışığı dalga olarak düşünürsek yarıkların ikisinin de bir dalga kaynağı gibi davranacaklarını söyleyebiliriz. Dalgalar; güçlenme ve sönümlenme olaylarıyla bir çizgi deseni oluşturacaklardır. Bunlar göz önüne alındığında ışığın dalgalarla yayıldığını düşünmek mantıklı gelebilir. Fakat bilim insanları bir şeyi daha deniyor: Engele ışık yerine parçacık göndermeye başlıyorlar. 

Eğer düz mantıkla düşünecek olursak; parçacıklar, bilyeler gibi davranmalı ve perde üzerinde dağınık iki tane çizgi oluşturmalıdırlar. Fakat beklenen olmuyor. Parçacıklar tıpkı dalgalar gibi davranıyor ve perde üzerinde çizgi örüntüsü oluşturuyorlar.

Bilim insanları ilk başta parçacıkların yarıklardan geçtikten sonra birbirlerine çarpıp böyle bir düzen oluşturduklarını düşünmüşler ve parçacıkları teker teker göndermeye karar vermişler. Teker teker gönderilen parçacıklar birbirine çarpmayacak ve etrafa yayılmayacaktır. Fakat yine beklenilen olmamış ve önceki çizgi örüntüsü yeniden tekrarlanmış. Anlaşılmış ki; bir parçacık aynı anda iki yarıktan da geçebiliyor ve kendisiyle çarpışıyor...

 

Akıl almaz bu deneyin daha da akıl almaz kısmı ise bilim insanlarının deneye bir de gözlemleyici eklemesi ile başlıyor. Parçacıkların iki yarıktan da aynı anda nasıl geçtiğini anlamak isteyen bilim insanlarını büyük bir sürpriz bekliyordu. Çünkü sonuç; önceki gibi çizgi örüntüsü değil, iki çizgi idi. Yani parçacıklar bu sefer bilye gibi davranmıştı.

 

 

 

 

 

 

 

Parçacıklar sanki gözlemlendiklerini anlıyor ve izlendikleri zaman farklı davranıyorlardı. O zaman 'Tıpkı ölçüm gibi gözlem de sonucu değiştirir.' diyebiliriz. Bu durumda, bir şeyin dalga mı yoksa parçacık mı olduğu da belirsizdir. Çünkü parçacıklar bazı açılardan dalgalar gibi davranır.

Bunlar göz önüne alındığında, Heisenberg'in Belirsizlik İlkesi bir bakıma Kuantum Mekaniğini de ortaya çıkarmıştır, denilebilir. Kuantum mekaniğinde parçacıklar iyi tanımlanmış konum ve hızlara sahip değillerdir. Bunun yerine konum ve hızın birleşimi olan ve 'kuantum' adı verilen bir durumdadırlar. Ve Kuantum Mekaniği bir gözlem için tek bir sonuç öngörmek yerine birçok farklı sonuç öngörür ve olasılıkları hesaplar.

Bu durumda evrenin olasılıklarla yani rastlantılarla işlediğini düşünebilirsiniz. Fakat Kuantum Mekaniğine olan katkılarıyla Nobel Ödülü alan Albert Einstein'in ünlü sözünü de unutmamak gerekir: ''Tanrı zar atmaz...''

Kaynaklar

  1. Hawking, Stephan (2012), Zamanın Kısa Tarihi (İstanbul, Alfa Yayınları)
  2. https://sirazduvari.com/determinizm-belirlenimcilik-kuantum-mekanigi-ozgur-irade/
  3. http://modern-fizik.blogspot.com.tr/2011/10/elektronlar-neden-cekirdege-dusmezler.html
  4. Youtube/ Meraklı Maymun/ Çift Yarık Deneyi
  5. Youtube/ Khan Academy/ Thomas Young'un Çift Yarık Deneyi
  6. wikipedia.org
  7. http://getwallpapers.com/collection/quantum-physics-wallpaper

İlgili Makaleler

Başlık

Açıklama