Atomlarda kararlı olma isteği nerden geliyor ?

Şimdi abi, laboratuvarda gün boyu devre tasarlarken en çok uğraştığımız şey parazitleri, istenmeyen osilasyonları sıfırlayıp sistemi en kararlı, en düşük enerjili duruma oturtmaktır. Yanmış bir iki entegre ve bir yığın kablo karmaşası arasında kahve içerken insanın aklına hep şu geliyor: Doğanın temel kuralı da aslında bizim bu masadaki dertlerimizle aynı. Evrendeki her sistem en düşük enerji seviyesine çökmek istiyor.

Atomlarda kararlı olma isteği diye antropomorfik (insansı) bir terim kullansak da, ortada bilinçli bir niyet veya irade yok tabii ki. Bu durum tamamen evrenin temel kurallarından olan minimum enerji prensibinin bir sonucu. Şöyle düşün, elinde bir bobin var ve üzerinde enerji birikmiş. Devreyi kestiğin an o enerjiyi bir yere boşaltmak zorunda, yoksa ark yapar, devredeki o güzelim transistörü patlatır geçer. İşte atomlar da yüksek enerjili olduklarında, yani en dış yörüngelerinde elektron eksikliği veya fazlalığı varken (oktet kural�� dediğimiz o tam dolu kabuğa sahip değillerken), elektromanyetik olarak gergin bir potansiyele sahiptirler.

Bir topu tepenin yamacından bırakırsan aşağı yuvarlanır ve vadinin en dibinde durur. Neden? Çünkü orası yerçekimi potansiyel enerjisinin en düşük olduğu, sistemin mekanik olarak dengelendiği yerdir. Elektronlar da çekirdek etrafında dizilirken ve diğer atomlarla etkileşirken aynı mantıkla hareket eder. Çekirdeğin artı yüküyle elektronların eksi yükü arasındaki elektromanyetik kuvvetler, sistemi toplam enerjinin en aza ineceği bir konfigürasyona zorlar.

Dış yörüngeyi tam dolduracak elektron alışverişi yapmak veya başka bir atomla kovalent bağ kurmak, net çekim ve itim kuvvetlerini dengeye getirip sistemin toplam potansiyel enerjisini düşürür. Bu bağlanma sırasında fazla enerjiyi dışarı (genellikle ısı veya ışık olarak) atarlar ve o en stabil, en tembel duruma geçerler. Kararlılık dediğimiz şey aslında atomun "oh be, üzerimdeki şu elektriksel gerilimden kurtuldum" deme halidir.

Kuantum fiziği tarafındaki Pauli dışlama ilkesine falan çok girip kafayı yakmayalım, benim asıl işim elektronların makro dünyada kablolardan akmasıyla sonuçta. Ama işin özü bu: Fazla enerji kararsızlıktır, evren düşük enerjiyi ve dengeyi sever.