Fiziğin Kısa Tarihi 4 - Quantum Fiziği Ve Dalga Fonksiyonu

29.01.2014 21:23:47
A+ A-

Önceki ilk üç yazımda Fiziğin Kuantum dönemine gelinceye kadarki serüvenini anlatmaya çalıştım. Artık Kuantum fiziğine geçiş yapabiliriz. Kuantum, temel olarak atom altı parçacıkları ele alır. Onların davranışlarına yönelik teoriler geliştirir. Atomun keşfi oldukça kademeli olmuştur. Merkezde çekirdek, etrafında elektronların döndüğü model, fiziğin atomu açıklayan en temel modeli, standart model olarak bilinir. Ve günümüzde hala atomu açıklayan en geçerli kuram olma özelliğini korur. Standart model, çekirdeğin içindeki protonların, nötronların ve onların etrafında dönen elektronların davranışlarını açıklar. Çekirdeğin içindeki proton ve nötronlar yani hadronlar 6 yukarı 6 aşağı toplam 12 kuarktan oluşur. Şu an için kuarkların da altında başka temel parçacık bilinmiyor.

Kuantum fiziğini, ışığın parçacık mı, yoksa dalga mı olduğu tartışmasıyla başlatabiliriz. Çift yarıklı Young deneyi, atomaltı parçacıkların, gündelik hayatta gördüğümüz cisimlerden, çok farklı davrandıklarını gösterdi. Deney kısaca şöyle... Bir elektron tabancası çift yarıklı bir levhanın karşısından çok sık aralıklarla elektron fırlatır. Çift yarıklı levhanın arkasındaki perde de yarıklardan geçen elektronlar durdurulur. Perde elektronlara duyarlıdır. Öyle ki elektron değen yer parıldar. Aynen televizyonlarda olduğu gibi. Normalde perdeye düşen elektronların perde de iki çizgi halinde yığılmaları beklenir. Bu normal aklın ve klasik fiziğin beklentisidir. Ama sonuç beklenilen gibi olmaz. Perde de merkezde en parlağı olmak üzere gittikçe soluklaşan parlak ve karanlık birçok çizgi oluşur. Buna girişim deneyi denir. Perde de beklenen iki çizgi yerine birden fazla çizgi oluşması klasik fiziğin kavrayabileceği bir durum değildir. Basit olarak karşınızdaki iki deliğe top atıp arkadaki perdede çarptıkları yerleri kontrol ederseniz topların iki alan etrafında biriktiğini görürsünüz. Bu çoklu görüntü ancak iki dalganın girişimi sonucu oluşur. Örneğin iki su dalgası girişirse yada kesişirse girişim dalgaları meydana gelir.

İlk dalganın ve ikinci dalganın tepe ve çukurlarının girişimi sonucu iki tepenin üst üste geldiği yerde daha yüksek tepe, iki çukurun üst üste geldiği yerde daha derin bir çukur, bir tepe bir çukurun kesiştiği yerde ise düz bir su zemini oluşur. Elektron tabancasından atılan elektronların perdede oluşturduğu aydınlık ve karanlık çizgilerde, iki tepe ya da iki çukurun bir aydınlık, bir tepe, bir çukurun bir karanlık çizgisine karşılık gelir. Tek tek attığımız elektronların bir dalga gibi davranması çok şaşırtıcı olmuştur. Üstelik elektronlar peş peşe atılmadığında, diyelim 10 ar dakika ara ile, atıldığında bile aynı dalga modeli oluşur. Bu Kuantum parçacığının dalga gibi davranması anlamına gelir.

Bunun üzerine başta Schrödinger ve Born olmak üzere fizikçiler atom altı parçacıklarının davranışları için bir dalga denklemi geliştirdiler. Kuantumun temel felsefesini oluşturan bu denklemin mantığına göre, Kuantum ölçeğindeki hiçbir parçacığın gelecekteki konum bilgisi kesin olarak hesaplanamaz. Onun yerine herhangi bir konumda bulunma olasılıkları hesap edilebilir. Yani biz bir elektronu gözlemliyorsak onun orada bulunma olasılığı diğer konumlarda bulunma olasılığından çok çok çok fazla olduğu içindir. İşte Schrödinger denklemi de bir parçacığın herhangi bir zamanda belli bir yerde bulunma olasılığını hesap eder. Sadece olasılığını… Elektron tabancasından atılıp çift yarıktan geçen elektronların perde de oluşturduğu girişim deseni Schrödinger’in tam da dalga fonksiyonundaki gibidir.

Bir sonraki yazımda Kuantum en ilgi çekici konusu belirsizlik ilkesinden bahsedeceğim.

serol.aksel@gmail.com

https://twitter.com/saksel1

Konuyla alakalı önceki yazılarım:

 

http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-1-newton-fizigi-46722

http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-2-ozel-gorecelik-47166

http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-3-genel-gorecelik-47590

YORUM YAZ
Yorumunuzu girmek için sisteme giriş yapmalısınız.
Eğer üye değilseniz üye olunuz.