Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Tüm Reklamları Kapat

Işık, Hem Dalga Hem Parçacıktır! Fizikte Düalite (Eşleniklik, İkilik) Ne Anlama Gelir?

Işık, Hem Dalga Hem Parçacıktır! Fizikte Düalite (Eşleniklik, İkilik) Ne Anlama Gelir? Brian Koberlein
7 dakika
15,939
Evrim Ağacı Akademi: Fiziğe Giriş: Newton'dan Kuantuma Yazı Dizisi

Bu yazı, Fiziğe Giriş: Newton'dan Kuantuma yazı dizisinin 8. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Fizik Ne İşe Yarar: Sofra Tuzundan Atmosferin Yapısına..." başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
Tüm Reklamları Kapat

Felsefede ya da edebiyatta ''dual'' kavramı genelde birbirine zıt iki maddenin/özelliğin/gücün varlığını (örneğin; iyi ve kötü, savaş ve barış, ruh ve beden gibi) öne sürer ve Türkçe'ye "iki" ya da "ikili" olarak çevrilir. Felsefede, sanatta, edebiyatta ve çeşitli inanışlarda bu ikili kavramların sürekli olarak birbirleriyle bir mücadele içerisinde olduğu ve yaşamın özünde bu mücadelenin yattığından bahsedilir. Halbuki fizikte veya matematikte "dual olma" ya da "düalite" bu yerleşik anlamından çok daha farklıdır. Matematik dilinde, iki farklı özelliğin/kavramın birbiriyle "özdeş" olması anlamına gelir. Bu anlamda "dual" terimini Türkçe'ye "eşlenik", "düalite"yi ise "eşleniklik" olarak çevirebiliriz.

Düalite kavramı, en iyi şekilde, dual (eşlenik) evrenler imgelemi üzerinden anlaşılabilir. Elbette, çoklu evrenlerin veya (konumuzla ilgili olarak) ikili dual evrenlerin varlığıyla ilgili elimizde hiçbir somut kanıt yoktur. Dolayısıyla bunları "fiziksel" evrenler olarak değil de "matematiksel (sanal)" evrenler olarak düşünmek yerinde olacaktır.

Tüm Reklamları Kapat

Eşleniklik Kavramı Nedir?

Fizik kurallarının eşitliklerle ifade edildiğini hepimiz biliriz. Peki "eşitlik" ne demektir? Eşitlik, eşittir işaretinin (=) sağında kalan fiziksel niceliğin, solunda kalan fiziksel nicelikle arasında bir ilişki olduğunu anlatmaktadır. Bu matematiksel eşitliklerin iki tarafındaki denklemlerin sonuçları da aynı sonucu verir. Fizikte ise her farklı denklem, doğru olup olmadığına bakılmaksızın, ayrı bir gerçeklik yani evren olarak değerlendirilir. Bu varsayımsal evrenlerin hangisinin ya da hangilerinin gerçek olduğu, eğer mümkünse, deneyler ve gözlemler ile belirlenir.

Eğer bildiğimiz Evren'imize eşlenik olan başka bir evren var ise, bizim Evren'imizdeki her bir fiziksel nicelik için diğer evrende ona karşılık gelen bir fiziksel nicelik olması gerekir. Diğer bir deyişle, bir fizik kuralına ait matematiksel bir eşitliğin her iki evren için de aynı olması gerekmektedir. Şöyle ki: Ortada bir fizik kuralı vardır ve bu fizik kuralı her iki evrende de aynıdır ama fiziksel nicelikler her bir evren için değişebilir. Benzer şekilde "dual teoriler" de birbiriyle özdeştir çünkü aynı eşitliğe sahip olmalarına rağmen kullandıkları nicelikler farklıdır. Örneğin bu evrendeki bir "elektron" dual bir evrende "manyetik tek kutup" olarak ortaya çıkabilir. Buna ait fizik kuralı her iki evrende de Maxwell eşitliği kullanılarak ifade edilir. Eşitliğin kendisi değişmez ama eşitliğin içinde yer alan nicelikler (sayılar) dualleriyle yer değiştirebilir. Buna "düalite dönüşümü (duality transformation)" adı verilir. Düalite dönüşümü bize adeta şunu söylemektedir: Eğer aynı eşitliği kullanarak iki farklı şeyi/özelliği anlatabiliyorsak, belki de bu iki şey/özellik tek bir bütünün iki farklı evrendeki yansıması olabilir. Yani, az önceki örneğe geri dönüp konuşacak olursak eğer bu evrendeki bir elektron dual evrende bir manyetik tek kutup ise ve biz, bu ikisi arasındaki dualite dönüşümünün detaylarını biliyorsak o halde bu iki yansımanın bağlı olduğu daha üst bir doğa gerçeği hakkında bilgi edinebiliriz demektir.

Tüm Reklamları Kapat

Fizik dünyasında çok çeşitli düaliteler mevcuttur. Ancak biz bu yazımızda, hem konunun özetini vermek hem de sizleri matematiksel teknik detaylara boğmamak adına teorik fizikte en popüler düaliteler olan "Dalga-Parçacık İkiliği" ve "AdS/CFT İlişkisi"ni vermekle yetineceğiz.

Dalga-Parçacık Düalitesi

Hans Moller

Görme engelli bir grup insanın bir filin farklı beden kısımlarına dokunarak onu tanımlama çabasının anlatıldığı hikayeyi bilirsiniz. Biri, filin hortumuna dokunur ve "Bu bir yılandır." der. Bir diğeri hayvanın gövdesine dokunur ve "Düz bir yüzeyi var, tıpkı duvar gibi." der. Bir diğeri, filin dişine dokunarak "Çok sivri, tıpkı mızrak ucu gibi." der. Ve hepsi kendince haklıdır da. İşte ışığın durumu da buna benzemektedir. Işık hem dalga hem de parçacıktır ve bu iki özelliği sergilemesi durumuna "dalga-parçacık düalitesi" denmektedir. Işık, foton adı verilen ışık parçacıkları halinde yayılır ve bir foton hem dalga hem parçacık özelliği sergileyebilir. Çift yarık deneyinde fotonun iki yarığın içinden geçerken karşı duvarda bir girişim deseni oluşturması onun dalga benzeri özelliklere sahip olduğu anlamına gelir. Dahası, tıpkı suyun bir taşın etrafından geçerken bükülmesi gibi ışık da bir nesnenin etrafından geçerken bükülebilir (diffraction) ve polarize olabilir. Tüm bu özellikler yine onun dalga yönünü göstermektedir. Diğer taraftan, fotoelektrik olayında görüldüğü üzere ışığın enerji paketleri halinde (fotonlar) etrafa yayılması onun parçacık özelliğine işaret eden önemli bir bulgudur. Ayrıca, çift yarık deneyinde fotonun hangi yarıktan geçeceği "gözlemlendiğinde" duvarda girişim deseni oluşturmayıp sadece iki çizgi oluşturması ışığın tıpkı katı bir parçacık gibi davrandığını gösteren bir diğer kanıttır.

Şimdi, diyelim ki bir fizikçisiniz ve ışıkla ilgili deneyler yapacaksınız. Dalga modelini mi yoksa parçacık modelini mi kullanmanız gerektiğini nasıl bilirdiniz? Bu sorunun cevabı "ölçek" ile alakalı bir durum. Eğer ki ölçüyor olduğunuz nesnenin büyüklüğü ışığın dalga boyuyla kıyaslanabilir ise "dalga modeli"ni kullanırdınız. Örneğin, genellikle 1 mikronun altında büyüklüğe sahip nesnelerin ışıkla ilgili durumları (renkleri gibi) üzerine çalışmalar yapıyorsanız bunu açıklamak için dalga modeli uygundur. Bir nesnenin enerjisini bir fotonun enerjisiyle karşılaştırabileceğiniz deneylerle ilgileniyorsanız da (fotoelektrik olayın veya lazerlerin nasıl çalıştığı gibi) "parçacık modeli"ni kullanmanız gerekecektir. Diğer bir deyişle, ışığın atomlarla nasıl etkileştiğini anlamak istiyorsanız bu modeli tercih etmelisiniz.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

AdS/CFT Düalitesi

İlk kez 1997'de Juan Maldecena tarafından ortaya atılan AdS/CFT düalitesi (ya da ilişkisi) sicim teorisinde en fazla araştırma yapılan konuların başında gelmektedir. Düalitenin isminde geçen Anti-de Sitter (AdS) uzayı, bizim içinde bulunduğumuz uzaydan biraz farklı bir yapıya (negatif eğriliğe) sahiptir. [Görelilik kuramına göre Evren'in yapısı için üç alternatif vardır: 1- Evren pozitif eğriliğe sahiptir (küre gibi). 2- Evren negatif eğriliğe sahiptir (at eyeri gibi). 3- Evren düzdür. Bizim evrenimizin yapısının düz veya düze yakın olduğu kabul görmektedir.] AdS/CFT düalitesi, Anti de Sitter denilen negatif eğriliğe sahip bir uzay-zaman bölgesindeki kütleçekim teorileri (Gravity Theories, GTs) ile o bölgenin kütleçekimden bağımsız sınır bölgesini (Conformal Field Theory, CFT) tarif eden "kuantum alan teorileri (QFTs)" arasındaki ilişkiyi anlatır.

Yukarıda kabaca tanımını yaptığımız bu düaliteyi şimdi biraz açalım. AdS uzayı, aynı zamanda, en fazla boyuta sahip olması (5D) nedeniyle "gövde (bulk)" olarak geçmektedir ve gövdeye ait her şeyin bilgisi, daha düşük boyutlu (4D) sınır bölgesinde yer alan parçacıklar arası kuantum etkileşimlerinde (dolanıklık durumlarında) kayıtlıdır. Diğer bir deyişle, 5 boyutlu uzayzaman bölgesi daha düşük boyutlu olan sınır bölgesiyle eşleniktir (bu durumu üç boyutlu "siz" ile yerdeki iki boyutlu "gölgeniz" arasında ilişki olması gibi düşünebilirsiniz). Bu anlamda AdS/CFT düalitesi, kütleçekimin kuantum doğası hakkında "holografik" bir anlayış sunarak fizikçilerin meselelere farklı bir açıdan bakmalarını sağlar. Örneğin kuantum alan teorisinde (sınırda) karşılaşılan içinden çıkılması güç problemler, yüksek bir boyutta (gövdede) daha basit "geometri" problemleri haline gelerek fizikçileri çözüme belki de bir adım daha yaklaştırabilir. Önemli bir teorik fizikçi olan Edward Witten bu konuda şunları söylüyor:

Düalitenin ilgi çekici olmasının sebebi cevaplanması zor olan sorulara yanıt verebiliyor olmasıdır. Örneğin, bir kuantum teorisi üzerine uzun süre kafa yormuş olabilirsiniz ve kuantum etkileri küçük olduğu zaman neler olduğunu anlarsınız ama bu teori hakkındaki kitaplar size kuantum etkileri büyük olduğunda neler olduğunu söylemez. Bunu bilmek istediğinizde de genellikle kocaman bir sorunun ortasındasınız demektir. İşte, düaliteler bu tip sorulara cevap vermenizi sağlayabilir. Size sorunun bir başka tanımını/yaklaşımını/hikâyesini verirler çünkü bir tanım çerçevesinde cevaplayabileceğiniz sorular, farklı bir tanımda cevaplandırabileceğiniz sorulardan farklıdır.
AdS/CFT,  kütleçekimin kuantum doğası hakkında
AdS/CFT, kütleçekimin kuantum doğası hakkında "holografik" bir anlayış sunmaktadır.
SlidePlayer

Meşhur "It from qubit" Sözüyle Ne Kastedilmektedir?

Yeri gelmişken, uzay-zamanın nasıl meydana gelmiş olabileceğini özetleyen "It from qubit" sözünden bahsederek yazımızı noktalayalım. "It from Qubit", aynı zamanda, kuantum bilgisayar bilimcilerini, yüksek enerji fizikçilerini ve sicim teorisyenlerini bir araya getiren bir projenin de adıdır ve yılın farklı zamanlarında gerçekleştirilen toplantılarında uzay-zamanın, birbiriyle dolaşık küçük bilgi parçalarından meydana gelmiş olabileceği tartışılmaktadır. Diğer bir deyişle, farklı sahalardan gelen bilim insanları bilginin kuantum nesnelerinde nasıl saklı tutulduğu ve uzay-zamanda nasıl depolanabileceği üzerine çalışmalar yürütmektedirler.

Yukarıda bahsettiğimiz kütleçekimi teorileri ile kuantum alan teorileri arasındaki dual ilişki sayesinde adeta "şişenin içerisinde bir evren yaratmak mümkündür". (Juan Maldecena'nın sözüdür: "You can create a universe in a bottle.") Burada şişenin içerisi kütleçekime sahip dinamik bir evreni, şişenin kenarları ise kuantum parçacıkları arasındaki etkileşimleri temsil etmektedir. Daha farklı ifade edecek olursak, daha üst boyuttaki uzay ("It") düşük boyutta yer alan dolaşık bilgi parçaları, yani "qubit" sayesinde ortaya çıkar ya da onlardan yansır (hologram misali). İşte bu anlayışa İngilizce'de "It from qubit" denmektedir.

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
Evrim Ağacı Akademi: Fiziğe Giriş: Newton'dan Kuantuma Yazı Dizisi

Bu yazı, Fiziğe Giriş: Newton'dan Kuantuma yazı dizisinin 8. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Fizik Ne İşe Yarar: Sofra Tuzundan Atmosferin Yapısına..." başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
81
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Merak Uyandırıcı! 50
  • Muhteşem! 23
  • Tebrikler! 19
  • Bilim Budur! 19
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 17
  • İnanılmaz 17
  • Umut Verici! 8
  • Grrr... *@$# 2
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • P. Andersen. (Video, 2018). Wave-Particle Duality. Not: https://www.youtube.com/watch?v=h1tflE-L2Dc&t=90s.
  • A. Optics. Models Of Light. (27 Haziran 2018). Alındığı Tarih: 27 Haziran 2018. Alındığı Yer: Azo Optics | Arşiv Bağlantısı
  • Why String Theory?. Ads-Cft: Through The Looking Glass. (27 Haziran 2018). Alındığı Tarih: 27 Haziran 2018. Alındığı Yer: Why String Theory? | Arşiv Bağlantısı
  • N. Wolchover. A Physicist’s Physicist Ponders The Nature Of Reality. (27 Haziran 2018). Alındığı Tarih: 27 Haziran 2018. Alındığı Yer: Quanta Magazine | Arşiv Bağlantısı
  • C. Moskowitz. Tangled Up In Spacetime. (27 Haziran 2018). Alındığı Tarih: 27 Haziran 2018. Alındığı Yer: Scientific American | Arşiv Bağlantısı
  • N. Wolchover. Juan Maldacena, Pondering Quantum Gravity By The Pond. (27 Haziran 2018). Alındığı Tarih: 27 Haziran 2018. Alındığı Yer: Quanta Magazine | Arşiv Bağlantısı
  • S. Foundation. It From Qubit: Simons Collaboration On Quantum Fields, Gravity And Information. (29 Haziran 2018). Alındığı Tarih: 29 Haziran 2018. Alındığı Yer: Simons Foundation | Arşiv Bağlantısı
  • S. Emre. Meaning Of Duality In Physics. (30 Haziran 2018). Alındığı Tarih: 30 Haziran 2018. Alındığı Yer: Word Press | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 19/03/2024 07:49:29 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/7209

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Tüm Reklamları Kapat
Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Bellek
Genel Görelilik
Maske Takmak
İklim Değişikliği
Bilim İnsanları
Kök Hücre
Antibiyotik
Mers
Araştırmacılar
Nükleer Enerji
Evrim Ağacı
Böcek Bilimi
Çekirdek
Siyah
Avcı
Temel
Gıda Güvenliği
Uterus
Çevre
Amerika Birleşik Devletleri
Çiçek
Film
Karar Verme
Kuş
Demir
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
A. Ş. Özdil. Işık, Hem Dalga Hem Parçacıktır! Fizikte Düalite (Eşleniklik, İkilik) Ne Anlama Gelir?. (30 Haziran 2018). Alındığı Tarih: 19 Mart 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/7209
Özdil, A. Ş. (2018, June 30). Işık, Hem Dalga Hem Parçacıktır! Fizikte Düalite (Eşleniklik, İkilik) Ne Anlama Gelir?. Evrim Ağacı. Retrieved March 19, 2024. from https://evrimagaci.org/s/7209
A. Ş. Özdil. “Işık, Hem Dalga Hem Parçacıktır! Fizikte Düalite (Eşleniklik, İkilik) Ne Anlama Gelir?.” Edited by Ayşegül Şenyiğit Özdil. Evrim Ağacı, 30 Jun. 2018, https://evrimagaci.org/s/7209.
Özdil, Ayşegül Şenyiğit. “Işık, Hem Dalga Hem Parçacıktır! Fizikte Düalite (Eşleniklik, İkilik) Ne Anlama Gelir?.” Edited by Ayşegül Şenyiğit Özdil. Evrim Ağacı, June 30, 2018. https://evrimagaci.org/s/7209.
ve seni takip ediyor

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close