Fiziğin Kısa Tarihi 5 - Quantum Fiziği Ve Belirsizlik İlkesi

31.01.2014 20:51:30
A+ A-

Quantumun en önemli ve belkide en anlaşılmaz konusu belirsizlik ilkesidir.Quantum çalışmalarında Heisenberg atomaltı dünyasının bilenemezliği ile ilgili daha kesin sonuçlara ulaştı.Heisenberg belirsizlik ilkesine gore, bir parçacığın birbirini tamamlayan ikiz özelliklerinden biri ne kadar iyi ölçümlenebilirse, diğeri o kadar az  kesinlikte ölçümlenebilir.Örneğin bu ikiz özelliklerden biri hız  diğeri konum bilgisidir.Yani örneğin bir atomaltı parçacığın hızını tam olarak ölçebilirsek konumunu hiçbir zaman kestiremeyiz.Ama tam olarak bilmek fiziken imkansız olduğu için, şöyle diyebiliriz.Ölçüm cihazlarımızın hassasiyetlerini ne kadar arttırabilirsek arttıralım ölçümlerimizdeki parçacığın hızındaki kesinlik, konumundaki kesinliği  azaltır.Terside geçerlidir.Konumunu ne kadar iyi ölçebilirsek,hızını o kadar az bilebiliriz.Hız ve konum gibi enerji,zaman yada elekton spinleri bu tür ikiz özelliklere örnektir.

 

Niels Bohr un öncülüğünü yaptığı quantum fiziğinin Kopenhag yorumu, quantum belirsizliğini iyice anlaşılmaz yapar.Buna gore bir atomaltı parçacığın biri tarafından ölçülmeden yada gözlemlenmeden önce nasıl davrandığı bilinemez .Örneğin eğer gökyüzündeki ayı hiçkimse gözlemlemiyor ise onun orada olduğundan kimse emin olamaz.Yani gerçeklik ancak gözlemlendiği yada ölçüldüğü anda vardır.Ondan önceki durumu hiçbir şekilde bilme şansımız yoktur.Kopenhag yorumunun bu konuya en bilinen örneği Schrödinger in kedisi deneyidir.Buna gore hiç bir şekilde gözlemlenmesi ve içinde olan bitenden haberdar olunması mümkün olmayan bir kutu içine canlı bir kedi konulur.Bir düzenekle dolu bir tabancanın tetiği, bozunma olasılığı % 50 olan radyoaktif bir parçacığın bozunma durumuna gore,çekilir yada çekilmez. Schrödinger kutuya bakmadan kedinin durumu hakkında bir şey söylemenin anlamı olmayacağını iddia eder. Kutu açılmadan önce  fiziken kedi hem ölü hem diridir.Kutu açılınca belirsizlik şartlarını bozmuş  ve kedinin durumuna kesinlik kazandırmış oluruz.Bu aslında Schrödinger olasılık dalga fonksiyonunun gözlemden sonra çökmesi demektir.Çünkü nasıl Schrödinger denklemi bir parçacığın evrenin herhangi bir yerinde  bulunma olasılığını hesaplarken,biz onu gözlemlediğimizde kullanılmaz hale geliyorsa kedinin durumuda buna örnektir.Durum günlük alışkanlıklarımıza gore oldukça ters gibi duruyor.Kabul etmesi zor.Einstein da bu durumu    kabullenemeyenlerdendi.Ve o yüzden "Tanrı zar atmaz" demişti.O fiziğin kesin sonuca ulaşamamasını fiziğin misyonuna aykırı buluyordu.Quntumun bu bilinemezlik durumu olsa olsa biz insanların bir zaafiyeti olabilirdi.O yüzdende Quantumun fizikde sadece bir aşama olduğunu, ilerde bu belirsizliğin kalkacağanı düşünüyordu.

 

Quantumun diğer bir zor anlaşılan konusu dolanıklık konusudur.Dolanıklık ,başlangıç koşulları birbirne bağlı iki atomaltı parçacığın aralarındaki mesafe ne olursa olsun iletişimi koparmadıklarını söyler.Örneğin toplam açısal momentumu sıfır, biri sağa doğru diğeri sola doğru dönen iki elektron dolanık duruma getirilirse elektronlardan biri ters yöne döndürülmeye başlandığında, diğeride momentumun korunumu kanununa gore hemen ters döner.Bu çok kısa mesafelerde anlaşılabilir olabilir.Çünkü manyetik alanları çok kısa mesafede birbirini etkiledikleri düşünülebilir.Ancak dolanıklık durumu mesafe arttıkça,örneğin parçacığın birini aya göndersek bile değişmez.Bu anlaşılmaz bir durumdur.Çünkü bırakın dünya ile ay arasındaki mesafeyi elektron alan etkisi çok kısa bir mesafe sonra etkisini kaybeder.Aydaki sağa dönen elektronu sola doğru döndürmeye başlarsak dünyadaki anında sağa dönmeye başlar.Anında Einstein in genel göreceliğine gore kabul edilemez.Çünkü evrende hiçbir şey ışık hızını geçemez.Hem iletişimlerindeki hız hemde aralarındaki mesafe düşünüldüğünde dolanık iki elektron gerçekten anlaşılması çok zor bir durumdur.Ancak anında olma durumu hiçbir zaman kesinlik kazanamaz.Zira diyelim aydaki elektronu kontrol eden gözlemci ile dünyadaki elektronu izleyen gözlemci, elektron durumlarını en fazla ışık hızında birbirlerine haber verebilirler.

Bu da aslında elekronların en az ışık hızında etkileştiklerini gösterir.Bu konuya quantum bilgisayarlarını anlattığım yazımda da değinmiştim.

 

Sanırım Quantum için bu kadar kafa karışıklığı yeter.Görüldüğü gibi mikro dünya hiçde bizim dünyaya benzemiyor.Ama aslında fiziğin mikro ve makro diye bir ayrımı yok.Bizim algıladığımız makro dünya aslında mikro dünyanın bir sonucu.Hatta Einstein in çok daha büyük mesafeler için geliştirdiği özel ve genel görecelikte mikro dünyanın davranışlarına gore şekillenir.Bu nedenle bizim dünyamızı gayet güzel açıklayan Newton fiziği ile uzaysal boyutda ve zamanda olan herşeyi sorunsuz açıklayan özel ve genel görecelik ve atomaltı parçacıklarının dünyasını anlatan Quantum fiziği uyumlu olmak zorundadır.Ama görüldüğü gibi her üç teoride bazı durumlarda birbiriyle çelişir.Bugüne kadar bu üç teoriyide birleştirebildiğini iddia eden tek bir teori var .o da Sicim teorisi.

 

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

http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-4-quantum-fizigi-ve-dalga-fonksiyonu-48132



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