Kuantum Fiziği

KUANTUM FİZİĞİ

            Kuantum Fiziği nedir dersek , atomaltı parçacıkların incelenmesi neticesinde ortaya çıkmış bir fizik dalıdır diyebiliriz.Kuantum fiziği atomaltı dünyada ortaya çıkmış olsa da zamanla kabına sığamamış , kozmolojiyi ve tüm evreni , hatta beyindeki düşüncenin oluşmasını açıklamaya aday , büyük bir teori haline dönüşmüştür.Bilim adamlarının başarmaya çalıştığı , tüm evrene hükmeden herşeyin teorisini ortaya çıkarmanın yolu Kuantum Fiziğinden geçer.Kuantum Fiziği Newton'la başlayan klasik fiziği çökertmiş , bununla da kalmamış klasik felsefeyi de çökertmiştir.Determinizm adındaki felsefik görüşü(evrendeki doğa olaylarının mucizelere gerek kalmadan açıklanabileceği görüşünü) yıkmıştır.

         300 yıl önce Newton'la başlayan klasik fizik ve klasik felsefe anlayışı , evrenin işleyişinin belirli bilimsel kanunlarla belirlenmiş olduğunu ve olayların ancak bu kanunlara uyarak gerçekleşebileceğini , bunun haricinde mucize gibi kavramların evrende mümkün olmadığını iddia etmiştir.Oysa ki Elektron gibi atomaltı parçacıklar üzerinde yapılan deneyler bize göstermiştir ki , bu atomaltı parçacıklar , resmen bizim fizik kanunlarımızla alay edercesine , hiçbir bilimsel kanuna uymayan , bizim fizik kanunlarımızla alakası olmayan , akla ve mantığa aykırı , kendine has ve mucizevi bambaşka kurallar çerçevesinde davranış göstermektedir.

              Kuantum Fiziği , fiziğin bitip fizik ötesinin başladığı , maddenin bitip madde ötesine geçişin başladığı , bilimin bitip mucizenin başladığı , determinizmin bitip indeterminizmin başladığı , maddenin enerjiye dönüştüğü noktadır.Yarı madde , yarı enerji davranışının başladığı noktadır.Örneğin foton parçacığı kütlesi olmadığı için madde kabul edilemez.Ancak çarptığı maddeye etki ettiği için madde gibi davranır.Yarı madde yarı enerji gibi davranır.Foton parçacığı klasik fizik kanunlarına göre değil , kuantum fiziğine göre davranış gösterir.İşte Kuantum Fiziğinin çıkış noktası burasıdır.Madde ötesine geçmenin anahtarıdır.

         Kısacası Kuantum Fiziği bize yepyeni bir dünyanın kapısını aralamıştır.Ancak bu aralanan kapıdan baktığımızda göreceklerimiz bulanık olacaktır.Kuantum fiziği bize kesinlik sunmamaktadır.Ancak bir kere öğrendikten sonra evrene bakış açımızı kökten değiştirecek ve bir daha asla eski gözle bakamıyacağımız bir anlayış sunacaktır.Einstein'ın dediği gibi "Bu evrenin çok esrarengiz bir yapısı var.Biz bu evrenin gerçekliğini sadece bulanık bir şekilde algılayabiliyoruz".Tıpkı Neo'nun mavi hapı alıp gerçeği görmeyi seçmesi gibi , kuantumu öğrenmeye başlamak , geriye dönüşü olmayan , evrene tüm bakışımızı değiştirecek bir kapıyı aralamak demektir.Ancak kırmızı hapı seçip herşeyi unutup , hayata kaldığımız yerden devam etmek de mümkün.Kuantum Fiziği bize kesin bir şekil göstermeyi vaad etmez.Ancak kafamızdaki evren şeklinin yanlış olduğunu ve gerçek şeklin hayali bir tasvirini kafamızda canlandırmamızı sağlar.Sanki gerçeğe erişimimiz arasında bir perde ve engel var gibidir.

       Kuantum Fiziği anlaşılması zor olduğu kadar , anlatılması da zor bir konudur.Hatta bilim adamlarının , bilim adamlarına anlatmakta bile zorlandıkları söylenmektedir.Ancak gözümüzü fazla korkutmaya gerek yok.Ben kuantum konusunu basitten karmaşığa doğru , görseller ve videolar ekleyerek anlatmaya çalışıcam.Kuantum fiziği ile ilgili piyasada çok fazla karmaşık makale , konu ve video var.Anlatımda ciddi sıkıntı var.Ben çok fazla zorlaştırmadan , basite indirgeyerek , görsellerle destekleyerek , anlaşılabilir hale getirebileceğimi düşünüyorum.

          Kuantum konuları basit hazmedilebilecek konular değil.Kısım kısım anlatacağım konular üzerinde düşünmeli ve başka kaynaklardan da araştırma yapıp pekiştirmelisiniz.Böylece adım adım , kuantum gerçekliğinin kapısı aralanabilir.Konuları anlamak için uzman olmaya gerek yok.Akademik bilgi veya üniversite düzeyinde fizik bilgisi gerekli değil.Vakit ayırarak , üzerinde uğraşarak herkesin anlıyabileceğini düşünüyorum.

BOŞLUK GERÇEKTEN BOŞLUK MU

          Evrendeki uzay boşluğunun aslında gerçekten boşluk mu olduğu tartışması eski Yunan bilimine kadar gider.Genel görüşe göre uzay boşluğunda , gezegen yıldız veya gaz-toz bulutu yoksa orası boşluktur.Hiçbirşey yoktur.Ancak eski yunan filozofları boşluğun aslında boşluk olmadığını , tüm evrenin  ESİR adı verilen bir madde ile kaplı olduğunu iddia etmişlerdir.Sanki hava nasıl bizim atmosferimizi kaplıyosa ESİR maddesi de tüm evrenin boşluğunu kaplamaktadır.

             Newton'la birlikte Klasik Fiziğin başlaması ile maddenin hareket kanunları yazılmıştır.Ayrıca kütleçekim kuvveti gibi evreni anlamaya yönelik kanunlar ortaya çıkmıştır.Artık dünyanın öküzün boynuzunda olduğu gibi mucizevi açıklamaları bir kenara bırakıp , dünyanın güneş etrafında döndüğü ve maddenin hareket kanunlarının açıklığa kavuştuğu bir dönem başlamıştır.Ağaçtan Newton'un kafasına düşen elma ile , dünyanın etrafındaki yörüngede dönen Ay , aynı fizik kanunlarına uyar.

           Newton , maddenin kütlesi ile doğru orantılı olarak , harekete karşı bir direnç gösterdiğini Kuvvet =Kütle x İvme formülü ile formülleştirmiştir.Yani olduğu yerde duran bir kaya parçası hep durmak ister.Onu hareket ettirmek için kütlesiyle doğru orantılı olarak kuvvet ugulamak gerekir.Dünyadayken bu direncin sebebini yerçekimi olarak görebiliriz.Ancak uzaydayken de durum aynıdır.Uzay boşluğunda duran 100 tonluk bir kaya parçasını , serçe parmağınızla ittirip hareket ettiremezsiniz.Büyük bir kuvvet uygulamanız lazım.Yerdeyken , yerçekiminden dolayı yere temasından kaynaklanan sürtünme kuvvetini düşünebiliriz , ancak uzayda sürtünme kuvveti de olmadığı için , kayanın harekete karşı koyduğu kuvveti anlamakta zorlanırız.

        Newton bu harekete karşı direnç kuvvetinin sebebini uzaya bağlamıştı.O uzay boşluğuna esir dememişti ama Mutlak Uzay kavramını ortaya attı.Yani ona göre uzay bir boşluk değildir , bir varlıktır.Maddenin harekete karşı direnç göstermesine sebep olur.Biz gözümüzle göremesek de , uzayın bir yapısı vardır ve uzay boşluğu hiçlik değildir.

          Ancak Mach bu Mutlak Uzay kavramına karşı çıktı.Ona göre uzay boşluğu tamamen boşluktu ve kocaman bir hiçlikti.Uzay boşluğundaki kütlenin harekete karşı direncinin sebebi , uzaydaki diğer maddelerin uyguladığı toplam kütle çekim kuvveti idi.Yani uzaydaki yıldızların ve galaksilerin tamamı ortadan kaybolsa , uzayda hiçbir madde kalmasa , bu boş uzayda bir kaya parçasını hareket ettirmek için en ufak bir kuvvete bile ihtiyacımız olmadığını iddia etmişti.

ESİRİ ARAYIŞ

         Esir tartışmaları bir yana Faraday'la birlikte elektromanyetik alan keşfedilmiş , fizik bilimine Newton'un çekim kanunları ve maddenin hareketi kanunları yanına , maddeye etki eden başka fiziksel kanunlar da eklenmiştir.Bir kablodan geçen elektrik akımının pusulayı etkilediği görülmüş , bu elektromanyetik kuvvetlerin formülleri yazılmıştır.Bu formüllerle elektromanyetik kuvvetin hızı ölçülmüş ve ışık hızıyla aynı olduğu , saniyede 300.000 km hızda olduğu anlaşılmıştır.Böylece elektromanyetik kuvvetin sebebinin fotonlar olduğu anlaşılmıştır.

       Ancak ışığın hızı neden saniyede 300.000 km gibi rakamdır?Örneğin sesin hızı havadayken saniyede 330 metredir.Sesin hızı içinde bulunduğu ortama göre değişebilir.Örneğin ses dalgaları suda çok daha yavaş hareket eder.Buradan hareketle Michelson-Morley bir deney yaparak , ışığın hızını ölçerek esirin varlığını ispatlama yoluna gitmiştir.Ses havada 330 metre hızla gittiğine göre , ışık da Esirin içerisinde 300.000 km hızla gitmektedir varsayımı yapmışlardır.Işık kaynağına yaklaşan bir düzenekle , ışığın hızının 300.000 km'den daha yüksek çıkacağını umdular.Fakat deney sonucu ışığın hızının hiç değişmediğiydi.Işık kaynağına yaklaşsan da , uzaklaşsan da ışığın hızının ölçümü hep aynı değer çıkmaktaydı.Bu deney esirin varlığını ispatlayamamıştı ancak çok daha önemli bir buluşa sebep olacaktı.O da Einstein'ın görelilik teorisidir.

EİNSTEİN'IN BÜKÜLEN UZAYI

       Einstein ışığı yakalamanın mümkün olmayışı üzerine çok uzun süre düşündü.Önümüzden saniyede 300 bin km hızla geçen bir ışık demetinin peşine düşüp , içinden bir demet foton almak mümkün değildi.Saniyede 300 bin km hızla giden ışığı yakalamak için , saniyede 299 bin km hıza çıksak bile , ışık bizden 300 bin km hızla kaçmaya devam edecekti.Biz onun hızına bu kadar yaklaşmışken , onun bize göre hızını koruması akıl alır bişey değildi.Aslında bize göre hızını koruyabilmesi için , 299+300=599 bin km hıza çıkması lazımdı.Ancak yerde sabit duran gözlemciye göre de , onu 299 bin km hızla takip edene göre de hızı hep 300 bin km olarak sabitti.Einstein buradan müthiş çıkarımını yaptı.Eğer ışığın hızı herkese göre aynı sabitliğini koruyorsa ve hız sabit kalıyorsa , o zaman değişen uzay-zaman olmalıydı.Yani Einstein'a göre uzay-zaman Newtonun iddia ettiği gibi mutlak değildi ve eğilip bükülebilme özelliği vardı.Hız ve kütle uzay-zamanı büker.Yani arabamızla 150 km hızla giderken uzay-zamanı bükeriz.Ancak bizim ulaşabildiğimiz hızlar çok küçük olduğu için , biz bu bükülmeyi hissedemeyiz.

          Einstein'ın teorileri üzerine pek çok şey yazılabilir.Ancak ben detaya girmeden sonuca ulaşmak istiyorum.Sonuçta Einstein'la birlikte görüldü ki uzay bir boşluk değildi , eğrilip bükülebilen bir yapıya sahipti.Nitekim Einstein'ın iddiası deneylerle de ispatlandı ve bütün bilim dünyası tarafından şüphe götürmeyecek şekilde kabul edildi.Artık suda yaşadığını farkeden bir balık gibi olmuştuk.Her tarafımızı kaplayan , iç içe yaşadığımız bir şey vardı ve o boşluk değildi.Onun adı artık Uzay-Zaman olmuştu.

KUANTUM FİZİĞİYLE İLK TANIŞMA

KUANTUM SIÇRAMASI

          

          Herşey , bilim adamlarının , bir tüp içerisinde gazı ısıttıklarında ortaya çıkan ışığı , prizmadan geçirmeyi akıl etmeleri ile başladı.Prizmadan görünen , mavi , yeşil , kırmızı gibi renklerden ve aralarındaki siyah boşluktan meydana gelen bir renk skalası idi.Ancak bu renklilik , güneş ışığının prizmadan geçirildiğinde ortaya çıkan gökkuşağından farklıydı.Gökkuşağında renkler birbiri içine geçerek , arada siyah boşluklar olmadan , kesintisiz bir görüntüdür.Ancak atomun ısıtılmasıyla çıkan ışımada renkler birbirine girmez , renkler keskin ve nettir , ayrıca aralarında siyah boşluklarla birbirinden ayrılır.

       Elektronlar atom etrafında sadece 7 tane yörüngede bulunabilir.Atomda 120 tane elektron olsa bile , elektronlar bu 7  yörüngeye dağılır ve birbirleriyle temas etmeden dönerler.Atom ısıtıldığında enerji kazanır ve enerji kazanan atomun elektronu yörünge değiştirir.Mesela 3 ncü yörüngedeyken 4 ncü yörüngeye atlar.Dünyanın kendi yörüngesinden çıkıp , Mars'ın yörüngesine geçmesi gibi.Elektron yörünge atladıktan sonra enerjisi azalınca tekrar daha düşük enerjili yörüngeye iner.Ancak düşük yörüngeye inerken bir tane foton salar.Hangi yörüngeden , hangi yörüngeye düştüğüne göre fotonun rengi değişir.Mesela 5 nci yörüngeden 3 ncü yörüngeye düşerken kırmızı renkli foton salar , 6 ncı yörüngeden 2 nci yörüngeye düşerken yeşil renkli foton salar .... vb.İşte ısıtılan gazdan gelen ışık prizmadan geçirildiğinde oluşan değişik renk blokları bu şekilde oluşur.

        Ancak elektronun yörünge değiştirme şekli biraz tuhaftır.Bir elektron yörünge değiştireceği zaman ortadan kaybolur ve diğer yörüngede aniden ortaya çıkar.İşte bu kuantum sıçramasıdır.Normalde dünyanın kendi yörüngesini terk edip , Mars'ın yörüngesine geçmesi için , iki yörünge arasında yol katetmesi gerekir.Ancak elektron için iki yörünge arasında bulunmak yasaktır.O sadece 7 tane yörünge üzerinde , kendine izin verilen bölgede bulunabilir.Yörünge değiştirme işini de ortadan kaybolup , diğer yörüngede ortaya çıkma şeklinde gerçekleştirir.Prizmadan geçen ışığın kesintili ve birbirine karışmayacak şekilde net olmasının sebebi budur.Eğer elektron yörünge değiştirirken , dünyanın mars yörüngesine geçmesi şeklinde , yörüngeler arası hareket yapsaydı , prizmadan geçen ışık aynı gökkuşağı gibi , renklerin birbiri içine girerek oluşturdukları , kesintisiz bir renk skalası olmalıydı.

          Kuantum kelimesinin çıkış noktası da bu deneydir.Kesintili miktar demektir.Atomaltı dünyada işlerin kesintili şekilde meydana geldiğinin ortaya çıkması ile Kuantum fiziğinin temelleri atılmaya başlamıştır.Bu konuyla , uzayın dokusundan , parçacık fiziğine geçiş yaptık.Aslında parçacıkların davranışı , uzayın dokusu ile doğrudan ilgilidir.Kuantum fiziğine uzay boşluğunun bir yapısı olduğu gerçeği ile giriş yaptık ve şimdi bu uzayın dokusunun nasıl birşey olduğu konusundaki ipuçlarının bulunduğu atomaltı dünyaya giriş yapıyoruz.

ÇİFT YARIK DENEYİ

         

Şekil 1.a

Şekil 1.b

Şekil 1.c

        

              Çift yarık deneyi Kuantum Fiziği açısından çok önemli bir deneydir.Deneyin sonuçları Bilim ve Felsefe dünyasında deprem etkisi yaratmıştır.Herşey , bir grup bilim adamının , elektron denilen atomaltı parçacığı , çift yarıklı bir engele doğru fırlatmasıyla ortaya çıkmıştır.

              Deney düzeneği gayet basittir.Bir elektron tabancası ,  şekil1.a daki gibi önünde çift yarıklı bir engel ve arkada elektronun çarptığında iz bırakacağı bir film tabakası türünden , elektrona hassas bir duvar.Bu deney yapılana kadar bilim dünyasında , elektronun bir parçacık olduğuna dair en ufak bir şüphe yoktu.Elektronlar , elektrona duyarlı film tabakalarına gönderildiğinde noktasal parçacık olarak kendini göstermekteydi.Herkesin düşüncesi , elektronun çok ufak boyuta sahip misket gibi birşey olduğuydu.

            Bilim adamları elektron tabancası ile çift yarığa elektron gönderdiklerinde Şekil1.a'daki gibi bir sonuç görmeyi beklediler.Ancak sonuç çok şaşırtıcıydı.Karşılaştıkları tablo Şekil1.b'deki gibi bir girişim deseniydi.Ancak bu desen bilim adamlarına yabancı gelmedi.Bu desen , dalganın çift yarıkta girişim deseniydi.Eğer çift yarığa bi dalga gönderilseydi , dalga çift yarığa ulaştığında , herbir yarık dalga üretici gibi davranacak ve eşzamanlı dalgalar üretecekti.Bu dalgalar ileride birbiriyle kesişecek , dalganın yükseltilerinin kesiştikleri bölge daha yüksek , çukurların kesiştiği bölgeler daha alçak ve yükselti ile çukurun kesiştiği bölgeler de birbirini götürerek sıfır yükseklikte bölgeler oluşturacaktı.Bknz. Şekil1.c.

         Sorun şu ki , çift yarığa gönderilen dalga değil , parçacık olmasına rağmen , ortaya çıkan manzara dalga girişim deseniydi.Acaba girişim deseni çıkmasının sebebi , topluca gönderilen elektronların , su molekülleri gibi birbiriyle etkileşime girerek , deniz gibi dalgalanması olabilir miydi?Bu ihtimale karşı bu sefer deney , elektronların tek tek gönderilmesi , böylece birbiriyle etkileşime girmesi engellenecek şekilde yapıldı.Uzun süre beklendikten sonra ortaya çıkan desenin yine aynı girişim deseni olduğu görüldü.İşte burada bir sorun vardı.Parçacık olan elektron nasıl olur da dalga gibi hareket edebilirdi.Eğer elektron bir dalga ise , elektron tabancasından çıktıktan sonra , dalgaya dönüşüp , çift yarıktan birden geçip , karşı levhadaki dalga deseninin tamamına yayılması gerekirdi.Ancak elektron sanki fırlatıldıktan sonra dalgaya dönüşüyor , çift yarıktan birden geçiyor , sonrasında tekrar bir parçacığa dönüşüp , girişim deseni alanı içerisinde herhangi bir noktada , noktasal parçacık olarak patlıyordu.Bu deneyle , elektronun hem parçacık hem de dalga olduğu ortaya çıkıyordu.

        Çift yarıkta , dalga deseni oluşması için elektronun çift yarıktan birden geçmesi gereklidir.Sadece tek yarıktan geçerse , dalga deseni asla oluşmaz.Bu mantıkla hareket eden bilim adamları bu sefer deneye gözlemci eklemeye karar verdiler.Yarıkların önüne dedektör koyarak , elektronun hangi yarıktan geçtiğini veya ikisinden birden geçip geçmediğini keşfetmeye çalıştılar.Yarıkların önüne dedektörler eklendikten sonra elektronları gönderdiklerinde , dedektörler elektronun sadece bir yarıktan geçtiğini ve deney sonucunun Şekil1.a'daki gibi olduğunu gördüler.Deneye eklenen dedektörler deneyi bozmuş ,dalga deseninin ortaya çıkmasını engellemiş ve normalde dalga hareketi yapan elektronların parçacık gibi davranmasına sebep olmuştu.

        Ancak bilim adamları deneyi bir adım daha öteye götürüp , bu sefer dedektörleri yarıkların arkasına yerleştirdiler.Böylece elektronun çift yarığa gelirken dalga gibi gelip , çift yarıktan birden geçerek , arkada dalga deseni bölgesinde yakalamayı umut ettiler.Ancak deney tekrar bozulmuştu.Ortaya çıkan manzara Şekil1.a'daki görüntüydü.Yani elektron tekrar dedektörü farketmiş ve dalga hareketi yapmak yerine , parçacık gibi davranmıştı.Bu sonuç gerçekten şok ediciydi.Çünkü ortaya çıkan gerçek , elektron fırlatıldığında dalga gibi hareket ediyor , çift yarığın ikisinden birden geçiyor , sonra dedektörü farkedip zamanda geriye yolculuk yaparak geri gidiyor ve yarıklardan tekinden geçerek parçacık gibi davranıyordu.Zaten parçacık olan elektronun , dalga gibi hareket etmesi yeterince acayip değilmiş gibi bir de elektron zamanda geriye yolculuk yapabiliyordu.

            Dr.Kuantum aşşağıdaki videoda çift yarık deneyini gayet güzel açıklamış.Ancak gözlemci etkisi biraz kafa karıştırıcı olabilir.O konuya daha sonra açıklık getiricez.

          

OLASILIK DALGASI

          Çift Yarık deneyinin en önemli sonuçlarından biri , atomaltı dünyada herşeyin olasılık üzerine kurulu olduğunu ortaya çıkarmasıdır.Çift yarığa gönderilen bir elektron , dalga hareketi yaparak çift yarıktan birden geçiyor , sonra arkadaki film tabakası üzerinde oluşan dalga girişim desenini oluşturan girişim saçaklarından herhangi birinde , noktasal parçacık olarak patlıyordu.Yarıkların uzaklığı , arkadaki film tabakasının mesafesi , yarıkların genişlikleri gibi değişkenleri girerek , oluşacak deseni önceden kestirmek mümkündü.Shcrödinger denklemleriyle , elektronu fırlatmadan önce bu desenin detayı ortaya çıkarılarak , elektronun bu desen içerisindeki saçaklardan birine gideceğini kestirebiliyoduk.Ancak hangi saçağa gideceğini elektron kendisi karar veriyordu.Örneğin bir elektron yolladık ve bu elektron 3 ncü saçakta patladı.Peki neden 5 nci saçakta patlamadı?Buna karar veren mekanizma nedir?Bilim adamları buna hiçbir açıklama getiremediler.Elektronu fırlattıktan sonra yapabileceğimiz tek şey , %17 ihtimalle ortadaki büyük saçağa gidecek , ya da %10 ihtimalle 3 ncü saçağa gidecek şeklinde olasılık belirlemekti.

       İleri görüşlü ve bilimde en ilerici görüşleri kabul ettirmiş Einstein için bile bu kadar ilericilik fazlaydı."Tanrı zar atmaz" diyerek , kuantum fiziğine meşhur karşı çıkışını göstermişti.Ancak ateşli bir kuantum savunucusu olan Bohr ona " Tanrı'nın ne yapacağını söylemeyi kes" diyerek cevap verdi.

BELİRSİZLİK İLKESİ

           Gözlemcinin yani dedektörün çift yarık deneyini nasıl bozduğunu anlamak için belirsizlik ilkesini anlamak gerekir.Öncelikle gözleme olayı nasıl gerçekleşir buna bakalım.Diyelim ki zifiri karanlık bir odanın ortasında bir top var ve biz onu göremiyoruz.Işığı açtığımız anda , ışık kaynağı olan lambadan fotonlar saçılmaya başlar.Bu fotonlardan bir kısmı ortada duran topa çarpar ve yansıyarak bizim gözümüze gelir.Görme ve gözlem olayı bu şekilde gerçekleşir.Dedektörler de aynı mantıkla çalışır.Dedektörler parçacık yayar.Yayılan parçacıklar bir maddeye çarpıp geri yansırlar ve dedektörlerin algılayıcısı bunu algılar.

         Odanın ortasındaki top olunca , ışığı açtığımızda onu farketme konsunda bir sorun yaşamayız.Ancak odanın ortasındaki top değil de bir elektron olsaydı , ışık kaynağından çıkan fotonlar hızla elektrona çarpacaktı.Elektron çok küçük bir madde parçacığı olduğu için , fotonlar elektronu etkiler.Bir anda elektrona foton bombardımanı yapıldığında , fotonlar onun bir sağa , bir sola savrulmasına sebep olur.Eğer fotonları basketbol topu , elektronu da futbol topu olarak düşünürsek.Odanın ortasındaki futbol topunu görmek için ışığı açtığımızda , bir anda ortaya milyarlarca basketbol topunun saçılacağını ve bu topların futbol topuna sürekli çarparak bir oraya , bir buraya savuracağını düşünürsek , göreceğimiz tek şey karmakarışık bir görüntü olurdu ve bu karmaşa arasında futbol topunu görmek mümkün olmazdı.

           Bu yüzden atomaltı parçacıkların aynı anda hem konumunu hem de momentumunu yani hareketini ölçmemiz imkansızdır.Bir elektron belli bir yönde ilerlerken ona tek bir foton göndersek ve bu foton dedektöre geri dönüp bize elektronun yerini söylese , bu foton elektronun hareketini etkileyeceğinden , bir sonraki adımda elektronun nerede olacağını bilemeyiz.Elektron masa üzerinde kuzeye doğru hareket ederken , hareketini ölçmeye kalktığımızda , bu ölçümümüzün elektronun hareketini nasıl etkileyeceğini bilemeyiz.Belki bu ölçüm sonucunda yönü güneye dönecektir.İşte belirsizlik ilkesi budur.Bir atomaltı parçacığın hareketini asla ölçemeyiz.Çünkü ölçmek için kullanacağımız en küçük parçacık olan foton bile , ölçeceğimiz parçacığa etki edecektir.

DOLANIKLIK

            Kuantum Teorisi ne çürütülebiliyodu , ne de ispatlanabiliyodu.Einstein'la Bohr'un atışmaları havada kalmıştı.Einstein Kuantum acayipliğinin sebebinin , teknolojik yetersizlikten dolayı yaşanılan ölçüm problemlerinden dolayı ortaya çıktığını savunuyordu.Ancak Bohr , işte çift yarık deneyi ortada , deneyin sonuçları ortada , bu gerçeğe nasıl gözümüzü kapatıp inkar edebiliriz diyordu.Deneyin yüzlerce kez tekrarından hep aynı sonuç çıkıyordu.Çift yarıktan geçen elektron , tamamen kafasına göre , olasılık bölgesi üzerinde , istediği bölgeye gidiyordu.Elektronun nereye gittiğini izlemek için deneye yerleştirilen dedektörler de , Belirsizlik İlkesi sebebiyle deneyi bozuyordu.Çift yarık deneyindeki elektronun hareketini izlemek için yapacağımız her hareket , deneyi bozacaktı ve asla deneyi bozmadan bir algılama mekanizması geliştirilemiyeceği de biliniyordu.

          Birilerinin çıkıp da Kuantum acayipliklerini çürütecek bir yol bulması gerekiyordu.Dahiyane fikir Einsten'dan geldi.Einstein ölçümdeki belirsizlliğin önüne geçmek için Dolanık Parçacıklar kullanmak gerektiğini söyledi.Peki bu dolanık parçacıklar neydi?

           Dolanık parçacıklar , eşzamanlı yaratılmış , birbiriyle aynı enerji ve ve hareket durumuna sahip parçacıklardır.Belli bir kristal içerisine gönderilen tek foton , kristal tarafından , eş enerjili , daha küçük iki fotona bölünür.Biri bir tarafa giderken , diğeri zıt tarafa gider ancak ikisinin de enerjileri ve momentumları aynıdır.Einstein demiştir ki madem ki bir parçacığın bilgisini ölçtüğümde onun bilgisini bozarım , o zaman ben de bu iki dolanık parçacıktan birini ölçtüğümde , diğer parçacığın da bilgisini ölçerim.Çünkü ikisinin bilgisi aynıdır.Ancak diğer parçacığa dokunmadığım için , onun bilgisi benim ölçümümden etkilenmez.

        Einstein'ın bu iddiası gerçekten dahicedir.Ölçüm probleminin önüne bu şekilde geçilebilir.Ancak sorun şudur ki , bu iddianın doğruluğunu ispatlamak için yapılacak deney için 1980 yılına kadar beklenmesi gerekti.Çünkü o zamanlarda teknoloji bu deneyi yapmak için yeterli değildi.80'li yıllarda Einstein çoktan toprak olup gitmişti.Bohr'la giriştiği tartışmanın galibini görecek kadar yaşamadı.Ancak eminim ki Aspect deneyinin neticesini sağlığında görmüş olsaydı , fotoğraftaki gibi error vereceğine eminim.Çünkü bu deneyin neticeleri bütün bilim dünyasında şok etkisi yapmıştı.

        Genç bir bilim adamı labaratuvara girip dolanıklık deneyini yapacak mekanizmayı hazırladı.Artık bu deneyle Kuantum saçmalıklarını tarihe gömen bilim adamı olacağından çok emindi.Dolanık parçalar üreterek , iki parçacıktan birini ölçerek diğer parçacığa dokunmadan bilgisini ölçmeye çalıştı.Deney istediği gibi çalışmıştı.Ancak deneyin sonucu şok ediciydi.Dolanık iki parçacıktan birini ölçmeye kalktığında , diğer parçacık da aynı anda bu ölçümden etkilenmekteydi.Einstein'ın Kuantumu çürütmek için ileri sürdüğü deney sonunda başarılmıştı ancak bu deney kuantumu çürüteceğine destekler nitelikteydi.

         Daha sonraları , bu deneyin değişik versiyonları yapıldı.Defalarca tekrarlandı,Ancak sonuç ortadaydı.Dolanık iki parçacıktan biri evrenin öteki ucunda bile olsa , zamandan ve mekandan bağımsız bir şekilde , sanki aralarında telepatik bağ kurmuşçasına , birine dokunulduğunda diğeri de etkilenmekteydi.Kuantum fiziğini çökertmek isterken , hiç farkında olmadan , kuantumun bir acayipliği daha ortaya çıkarılmıştı.Birbirinden çok uzakta bile olsa , sanki aynı parçacıkmış gibi davranan , birine dokunulduğunda diğerinin de etkilendiği , akıl almaz Dolanıklık gerçeği ortaya çıkmıştı.

SCHÖRİNGER'İN KEDİSİ

           Artık kuantum dalındaki tartışmalar bilimsellik ve felsefe arasında gidip gelmekteydi.Bilimsel açıdan yapılacak bişey kalmayınca tartışmalar felsefeye kayıyor , sonra birileri felsefik tartışmayı bilimsel zeminde çözme yollarını bulup , deneyler yapılıyor , deney sonuçlarında da yepyeni felsefik tartışmalar ortaya çıkıyordu.Zaten Kuantum bilimi de madde ile madde ötesinin kesiştiği nokta olduğu için tartışmaların da bu şekilde bilimden felsefeye kayması gayet normaldir.Ancak günümüze geldiğimizde pek çok konunun hala daha bilimsel bir zemine oturtulmamış olduğunu görüyoruz.

             Kuantumla ilgili gelinen noktada bilimsel deneyler elinden geleni yapmış , sonuçlarını ortaya dökmüş ve bilim adamlarını derin felsefik tartışmalar ortasında bırakmıştır.Bilim dünyası ilk defa kesin sonuç vermeyen , neticesi rastgeleliğe dayalı bir bilimsel sonuçla şoka uğramaktaydı.Oysa ki bilim kesinliğin ifadesidir.Kesinliği ve gerçekliği bulma çabasıdır.

           Schöringer kuantum hareketinin matematiksel formüllerini yazmıştı ve fırlatılan bir elektronun nereye gideceğini asla bilemiyeceğimiz ve sadece olasılık dalgası üzerinde nereye gideceğinin ihtimalleri üzerinde konuşabileceğimiz gerçeğini ortaya koymuştu.

          Elektron fırlatıldıktan sonra , sanki yukarıdaki gibi tüm uzaya yayılan bir enerji dalgasına dönüşüyor , sonra da herhangi birşeyle temas ettiği anda , bu kocaman olasılık dalgasının sınırları dahilinde , ufacık bir noktasal parçacığa dönüşüyordu.Schöringer dedi ki elektron aslında tüm olasılık dalgası alanına yayılmış bir enerjidir.Onun parçacık olarak ortaya çıkmasına sebep olan , onu gözlemleyerek , ona etki eden biziz.Schöringer'e göre bir elektron gözlemlenmediği veya dedektörle algılanmadığı veya önüne çarpacak bir engel konulmadığı zaman , uzaya yayılmış yukardaki şekildeki olasılık dalgası üzerinde her yerdedir.Ancak biz ona etki ederek , kendisine bu olasılık dalgası üzerinde bir yer seçmesine sebep oluruz.

             Bu iddiaya Einstein'ın cevabı sert oldu."Ne yani , biz Ay'a bakmadığımız zaman Ay her yerdedir , ancak biz bakınca mı kendine o yeri seçiyor?" diye itiraz etti.Einstein " Ben bakmasam da Ay yerindedir.Ben bunu gayet iyi biliyorum." diye itirazını sürdürdü.Ancak bilimsel gelişmeler Einstein gibi birinin karşı çıkmalarına rağmen , kuantum gerçekliğini her geçen gün ispatladı.

              Schöringer'in iddiasına göre , bir elektron , atomun etrafında belli bir yörüngede iken , aslında yörünge üzerinde her yerdedir.Ancak biz ona baktığımız anda , kendisine bir pozisyon seçmesine sebep oluruz ve seçtiği pozisyonda görürüz.Buna Süperpozisyon denir.

          Schöringer bu gerçekliği insanlara anlatabilmek için meşhur Schöringer'in kedisi deneyini sunmuştur.Bu hayali deneyde bir kapalı kutu içerisinde bir kedi , rastgele radyoaktif ışınım yapan bir madde ve bu radyoaktiviteyi ölçerek harekete geçip , zehirli şişeyi kırıp kedinin ölmesine sebep olacak bir mekanizma vardır.radyoaktif maddenin ışınım yapıp yapmaması tamamen rastgeledir.Biz bir gün bekleyip , ertesi gün kutuyu açarsak , eğer radyoaktif madde ışıma yaptıysa kedi ölmüş demektir.Ancak Schöringer der ki , biz kutuyu açmadan önce kedi hem ölüdür , hem de diridir.Kutuyu açtığımız zaman kediyi ölü veya diri olarak görmemizin sebebi , kutuyu açıp gözlem yaparak , hem ölü hem de diri olan kedinin , ikisi arasında bir seçim yapmasına sebep olmamızdan kaynaklanmaktadır.

          İşte kuantum dünyasında işler bu şekilde işlemektedir.Mantık çökmüştür , 3 halin imkansızlığı ortadan kalkmıştır.Bir şey ya vardır ya da yoktur , kedi ya ölüdür ya da diridir.3 bir hal imkansızdır.Ancak kuantum fiziği bize bunun mümkün olduğunu göstermiştir.

   

         Kuantum fiziğine göre bir elektron hem var , hem yok olabilir , hem sağa hem sola dönebilir(spin) , bir foton yarı geçirgen bir aynadan hem geçip hem geçmeyebilir.3 ncü halin imkansızlığı , Kuantum fiziğinde çöker.

              Bir kibrit kutusu içerisine zar atıp salladığımızda , sonra kutuyu açıp zarın 6 geldiğini gördüğümüzde deriz ki , zar sallanıp 6'da durdu ve biz kutuyu açtığımızda 6 gelmiş olduğunu gördük.Normal mantıklı açıklama budur.Ancak Kuantum fiziğine göre kapalı kibrit kutusunu salladığımızda ve henüz açmadığımızda , zarın değeri 1,2,3,4,5,6 değerlerinin tamamıdır.Ancak biz kutuyu açarak zara bir seçim yaptırırız.O da süperpozisyonunu seçer ve 6 gelmiş olduğunu görürüz.Kuantum dünyasında işler bu şekilde yürür.Aynı şekilde elektron da atomun etrafındaki yörüngesinde , biz onu gözlemleyene kadar her yerdedir.