Kuantum mekaniği, klasik fizik teorolerinin sıkıcı formüllerinden hoşlanmayanlara öngörülemez gizem dolu yeni dünyalar sunuyor. Fizik derslerinden hoşlanmayanların bile ilgisini çeken bu teoriyi klasik fizikçi gözüyle inceleyelim.
Işığın dalga mı yoksa parçacık mı olduğu sorusu bilim dünyasını sürekli meşgul etmiştir ve hâlâ bir ölçüde devam etmektedir. Max Planck ışığın Kuanta adını verdiği parçacıklardan oluştuğu teorisini ortaya atmasıyla bir Kuantum teorisi süreci başlamış oldu. Kuantum Teorisi hakkında herkes bir şeyler biliyordur mutlaka. İsteyen arkadaşlar aşağıdaki "kuantum mekaniği ve çift yarık deneyi" videosu linkini tık'layarak konuyla ilgili türkçe olarak ta hazırlanıp servis edilmiş çizgi film video görüntülerini seyredebilirler.
Işık parçacığı kuanta'ların yani bugünkü adıyla foton'ların hem parçacık hem de elektromanyetik dalga özellikleri olduğu bir çok deneyle ve uygulamayla ıspatlanmış durumda. Ancak elektronun ve atomun da foton gibi aynı davranışa sahip olup olmadığı anlaşılmaya çalışılmış ve bu amaçla 1801 yılında Thomas Young tarafından çift yarık deneyi gerçekleştirilmiştir.
Çift yarık deneyinde elektronlar, bir elektron tabancasıyla, üzerinde çift yarık bulunan bir platforma doğru fırlatılmakta ve bu yarıklardan geçen elektronların karşı duvarda iki çizgi değil de bir dalga spektrum formu oluşturacak şekilde izler meydana getirdiği gözlenmektedir.
Deneyin ikinci aşamasında bu çift yarığın bulunduğu duvarın önüne hesapta bir "gözlemci" konulunca, elektronlar bunu "anlamakta" !!! ve hepsi karşı duvarda bu iki yarığa karşılık gelen iki bant oluşturacak şekilde izler meydana getirmektedirler.
Ne gizemli değil mi?
Hâlbuki elektronların bu davranışları çok olağan bir durumu değil midir. Yani, bu anlatılanlar yanlış değildir, doğrudur ve esasen tam da böyle olması gerekmez mi?
Birincisi; çok özel bir durum oluşturulmadıkça Dünyanın istisnasız her noktasında elektromanyetik, ses veya su gibi bir takım dalga formları hareket halindedir. En sessiz ve ıssız denilen uzay ortamında bile bu mevcuttur.
Siz herhangi bir yere üzerinde çift yarıklı bir platformu koyacak olursanız, atmosferdeki, havadaki veya sudaki zaten mevcut dalga formları, bu duvarın çift yarığından geçerek hemen arkasında iki dalganın oluşturduğu dalga girişimini teşkil ederler.
İkincisi, herkesin bildiği gibi elektron negatif yüklü parçacıktır. Yani çevre etkilerine daha açıktır.
Şimdi eğer siz odadaki çift yarıklı bu panele bir elektron tabancasıyla elektronları fırlatabilseydiniz, bu elektronlar dalga formunda hareket eden havanın üzerinde, havayı oluşturan moleküllerin elektronlarının arasından itilerek, onların gittiği taraflara doğru hareket edeceklerdir. Buna bir de ortamdaki statik yüklerin ve elektromanyetik dalgaların etkilerinin de ilave ederseniz bu sapmanın olmaması mucize olacaktır. Yani, dalga tarzında hareket eden kuvvetlerin yönlendirdiği yerlere doğru gideceklerdir.
İşte bu da zaten rastgele, ama, dalgaların karşı duvarda oluşturduğu dalga spektrum formuna uygun tarzda bir kümelenme oluşturacaktır.
Üçüncüsü, esasen Gaussian dağılımı teorisini ispatlayan Galton Board deneyi, tıpkı elektronlar gibi hep aynı noktadan bırakılan mini topların eşit kareli aralıklarla yerleştirilmiş çivilerin arasından geçerek alttaki hücrelerde dalga formunda bir çan eğrisi oluşturacak şekilde yerleştiklerini göstermektedir. Üstelik buna da "Normal Dağılım" adı verilmektedir.
Eğer Galton Board'da mini topun bırakıldığı kanalın ortasında yer alan çivinin iki yanındaki kanalı çift yarık ve diğer çivileri de çevredeki elektronlar olarak kabul ederseniz sonucun aynı olduğunu yani altta bir dalga girişim modelinin oluştuğunu görürsünüz.
Yani durum çok doğal bir sonuç değil midir? Çifte yarık deneyindeki gözlemci meselesi de bunu doğrular niteliktedir. "Sezgili" elektronların gözlemciyi fark ederek girişim modeli yapmaktan vazgeçmeleri de aşağıda açıklandığı gibi olabilir;
Gözlemci olarak tabii ki bir göz'den yani insandan söz edilemez. Gözlemin yapılabilmesi için bu bölgede bir elektron gözleme kapanı kurulmaktadır. Bu kapan sistemi çift yarıklı panelin arkasında atılan elektronu izlemek amacıyla başka elektronların olaya karışamayacağı "durağan bölge" yaratıyor olmalıdır. Bu bölgede artık dalga formunda bir hareket olamaz. Aksi halde fırlatılan elektronları gözlemek söz konusu olamayacaktır.
İşte bu dalga formunda hareketten ve elektronlardan muaf panelin arkasında elektronlar hangi yarıktan geçmişlerse o yarığın karşısına ok gibi giderek duvara çarparlar. Tabii elektron atışlarında oluşacak doğal titreşimler onları birbirlerine göre biraz farklı noktalara iteceklerdir. Ama bir dalga formu artık görülemez. Zaten her gözlenen elektronun bunu "sezinleyip" girişim formunda iz oluşturmaktan vazgeçmesi de bu sebepten olmalıdır.
Buna örnek aslında CRT (Cathode Ray Tube) tip eski televizyonların çevre etkilerden muaf hale getirilmiş cam tüpleri ve bu tüp'ün arkasında yer alan elektron tabancasıdır.
Eğer saptırma bobinlerine bir sinyal yollanmazsa elektron tabancasından çıkan elektronlar ekranın tam ortasında nokta şeklinde ışık oluşturur. Deney buna benzer bir ortamda gerçekleştirilmiş olmalıdır.
Kuantum teorisinin iddialarından bir diğeri de, gözlemcinin bulunmadığı deneyde elektron tabancasından bir elektron fırlatılmasına rağmen bazı defalar her iki yarığın karşısında aynı anda iki iz oluşabildiğinin iddia edilmesidir. Yani elektron aynı anda iki yerde birden bulunabilmektedir!!...
Peki ya bu nasıl olabilir diyebilirsiniz. Aslında bunun açıklaması da ortamda bulunan atomların elektronlarından bazılarının hızla hareket eden elektronumuz tarafından statik elektrik tesiriyle koparılmasından kaynaklandığını söyleyebiliriz. Evet bu bildiğimiz statik elektrik oluşumu yani sürtünen malzemelerin birbirlerinin elektronlarını iterek koparma durumdur.
Bulutların birbirleriyle etkileşimi sonucu oluşan şimşekleri ve bulutların yer ile etkileşimi sonucu oluşan yıldırımları, yün kazağımızda ve saçlarımızda oluşan statik elektriği hepimiz anlayabiliyorsak bu da bunun benzeri bir halidir.
Özel bir durum yaratılmadıkça herhangi bir ortamda atom ve molekül olmayan bir boşluk yoktur (N.Ş.A. 22,4 lt. (28,2cm x 28,2cm x 28,2cm) havada 8,431x1024 (8,431 x milyon x milyon x milyon x milyon) adet Azot atomuna ait elektron mevcuttur). Elektron tabancasıyla fırlatılan elektron diğer moleküllerin yanından ve içinden geçerken onlarla hiçbir etkileşimde bulunmaz diyebilecek birisi olamaz zannediyorum.
Bu durumlar birer fenomen olarak algılanmakta ve tabii bu tür doğaüstü tuhaf görünen olaylar da ilgi çekmektedir. Sözde Bilim İnsanları da olur olmadık konularda bunları kullanarak insanları yanıltmaktadırlar.
"Kuantumla geleceğiniz değiştirin", "Kuantumla iyileşme", "Kuantumla zayıflayın", "Kuantumla hayatınıza mucizeler çağırın"...... benzeri başlıkları taşıyan kitaplar ve internet siteleri olayı ticari amaca yönelik ciddi şekilde çarpıtmaktadırlar.
"Ne Biliyoruz ki" filminden Dr. Quantum olarak tanıdığımız eski bir kuramsal fizikçi olan Dr Alen Wolf;
-Artık güzel bir hikaye kalmadı, çoğunlukla çok sıkıcılar, Oysa Kuantum çok heyecan verici, herkes "gerçekten öyle mi oluyor" diye soruyor,
-Gerçekten kimse bilmiyor gerçekte ne olduğunu. Yapabileceğimiz tek şey dili kullanmak. "Dil"i ve çeşitli "Kavram"ları kullanıyoruz.
-İnsanlar sözcüklere çok bağlanıyorlar. Diller tamamen benzetimlerden kurulma. Oysa ki her sözcük, yaşanmış bir deneyimi işaret eder. İzafiyet (Görecelik) ve Kuantum fiziği kanunlarından örnekler vererek benzetimler yaptığımda insanlar, "Oooo Tamam! şimdi daha iyi anlıyorum". "Hayatımı anlamak için daha iyi bir benzetime sahibim" diyorlar.
-Yaptığımız şey budur.
-Gözlemci gözleyerek gerçeği değiştirir, "Şey"ler gözlem yapıldığında değişirler ve öngörülemezler. Bunun için Kuantum Fiziği Kuantum Fiziğidir.
- Bu benzetim zihnimizin beynimizin, bedenimizi ve etrafımızdaki herşeyi etkileyebileceği gerçeği ile ilgilidir. Eğer bu size yardımcı olmazsa ne yardımcı olabilir bilemiyorum.
Diyor.
Erwin Schrödinger, kuantum seviyesinde dalga fonksiyonunun zamana bağımlı ve zamandan bağımsız denklemlerini ortaya koyarak 1933 yılında Nobel ödülü almış olmasına rağmen, elektronun parçacık özelliğinin yanı sıra dalga fonksiyonu da gösterdiği deneylerde hâlâ net olarak kanıtlanamamıştı. Bu yüzden elektronun dalga fonksiyonunun çökmesine gözlemcinin neden olduğu ileri sürülmüştür. Bu tez Schrödinger ve diğer bilim insanları arasında uzun müddet yazışmalara ve tartışmalara neden olmuş ve bir takım yaklaşımlar ortaya çıkmıştır. Bir ara konu öyle bir hâl almıştır ki kuantum mekaniğinin o dönemde geldiği noktanın absürdlüğünü anlatmak amacıyla Schrödinger bu kez kendi adıyla anılacak ünlü "Schrödinger Kedisi" düşünce deneyini ortaya atmıştır.
Çift yarık deneyinde, gözlemcinin elektronun dalga fonksiyonunu çökertmiş olması, elbette salt gözlediği için değil deneyi yaparken uygulanan metotlar nedeniyle olmalıdır. Yani kuantum seviyesindeki olaylara gözlemci etkisi karıştığında artık atom altı dünyanın doğal akışı kesintiye uğrayıp gözlemcinin oluşturduğu ortam koşullarına göre yeni bir durum meydana çıkmış olabilir veya teorik olarak formülleştirilen "elektronların dalga formundaki davranış özelliği" gerçekte mevcut değildir.
Bunların yerine elektronların gözlendiklerini fark edip farklı davrandıkları ya da "gözlemci seyredince sonuca etki etti" neticesini çıkartmak herhalde pek doğru bir yorum olmayacaktır. Yoksa Cern'de her nano hatta piko saniyesi binlerce sensör, yüzlerce bilim insanı tarafından tamamen gözlem altında bulunan deneylerden nasıl emin olunabilir? Öyle ya, gözlemciler sonuca tesir etmeyecekler midir?
Kaldı ki çift yarık deneyinde elektronların her izlendiğinde tanecik, izlenmediğinde elektromanyetik özellikler gösteriyor olması da ayrı bir tartışma konusudur.
