Merhabalar
Kısa yanıt olarak kuantum ve süperpoziyon gibi fenomenler sonsuz enerji elde etmenin yollarını açamaz ancak Kuantumda teorik olarak sonsuz enerjiyi tekabül edecek olgular vardır (sonsuz kuyu problemi gibi) yinede bu bayağı uçuk olurdu.
Uzun yanıta geçecek olursak ilk başta kavramlar hakkında bilgi sahibi olmamız lazım
Termodinamik evreni anlamak ve açıklamak için önemli teoridir ve 4 temel yasası vardır.
0. Yasa termal denge yasası olarak da geçer ve sıcaklık kavramının temeli olarak geçer.
Basitçe 3 tane cisim düşünelim A, B ve C cisimleri olsun
A cismi B cismi ile dengede ve B ile C cismi de dengede ise A ile C cismi de termal dengede olur.
1. Yasa enerjinin korunumu yasasıdır, enerji vardan yok yordan var edilemez.
Formülasyon ile
∆U=Q-W
U: sistemin iç enerji değişimi
Q: sisteme eklenen ısı
W: sistemin yaptığı iş
Yani sisteme ısı eklenirse bu enerji ya sistemin iç enerjisini artırır ya da sistem iş yaparak bu enerjiyi kullanır
2. Yasa entrolpi yani düzensizlik yasasıdır.
Basitçe herhangi bir sistem (izole olmak şartı ile) düzenden düzensizliğe doğru gider başka bir deyişle entrolpi zamanla artar veya sabit kalır asla azalmaz.
3. Yasa mutlak 0 yasasıdır ve basitçe bir sistemin mutlak 0 noktasına (-273,15⁰C veya 0 kelvin) yaklaştıkça sistemin entrolpisi minimuma düşer.
Karanlık enerji
Bu ise basitçe evrenin genişlemesinden sorumlu olduğunu düşündüğümüz bir enerji, termodinamik yasalarını inkar etmiyor en azından bildiğimiz kadarıyla, görelilik ve lorentz dönüşümleri sayesinde de sonsuz enerjinin evrende olmadığını biliyoruz bu sebeple de karanlık enerjinin sonsuz enerjiye açılan kapı veya termodinamik yasalarını inkar eden bir olgu olarak görmek yanlış olur
Süperiletkenlik ise basitçe belirli maddelerin düşük sıcaklıkta elektrik direncinin tamamen ortadan kalktığı bir olgudur ve daha çok enerjinin "verimliliği" ile alakalıdır yani enerji yaratamaz, süperiletkenlik termodinamik yasalarını çiğnemez, sonsuz enerji için süperiletkenliğe sonsuz bir enerji girişi gerek lakin bildiğimiz gibi sonsuz bir enerji yok bu sebeple süperiletkenlik seçeneği de elendi.
Şimdi gelelim kuantuma ama ondan önce küçük bir bilgiyi bırakacağım buraya
Kuantumda termodinamik yasalarını inkar etti başlıklı yanlış anlaşılan bir olgu Hawking radyasyonudur lakin bu termodinamik yasalarını inkar etmez.
Sanal parçacıklar kuantum alan teorisi dahilinde incelenen bir olgudur, sanal parçacıklar hem kendi hem anti parçacıkları ile var olurlar ve kısa süre sonra kendilerini yok ederler, Hawking radyasyonunda ise kuantum fluktasyonları karadeligin olay ufkunda var olur bu bahsettiğim çiftlerden birisi olay ufkunun yakınında diğeri de bu olay ufkundan kaçtığında birbirleri ile etkileşime girip yok edemeyeceğinden radyasyon yayarlar bu da hawking radyasyonu dediğimiz olgudur.
Heisenbergin belirsizlik ilkesi çerçevesinde ise sanal parçacıkların enerji ve zaman belirsizliği termodinamik yasalarının genel çerçevesi içinde kalır bu yüzden de celistiginden pek bahsedemeyiz
Gelelim kuantuma
Kuantumda sonsuz enerji sağlayacak veya bunun yolunu açacak doğrudan bir şey yok lakin bazı durumlarda teorik olarak sonsuzlardan bahsedebilir oluyoruz
Örneğin
İki gravitionun çarpışmasında sonuç sonsuzdur dolayısıyla anlamsızdır.
Fakat 2 sicimin çarpışması sonucu biri bozonlardan diğeri fermiyonlardan olmak üzere 2 terimimiz olur sicim teorisinde bu 2 terim birbirini sadeleştirerek sonlu bir somuc verir ve kuantum kütleçekim teorisinin temellendirilmesinde veya yaratılmasında yardımcı olur.
Bir diğer olgu ise sonsuz kuyu problemidir.
Fazla uzatmadan gireceğim sonsuz kuyu problemi bir parçacığın hareketini belirli bir sınır bölgede incelemek için bir modeldir.
-ℏ²/2M ψ(X)=Eψ(X)
ℏ: indirgenmiş plank sabiti
ψ: (psi) dalga fonksiyonudur
M: parçacığın kütlesidir
E ise enerji seviyesini ifade eder
(Normalde zamama göre turevini alırsın da girmeyeceğim oralara)
Bu denklem zamandan bağımsız schordinger denkleminin kuyu içinde haraket eden bir parçacığın dalga fonksiyonunu belirlemek için kullanılır.
x burada alacağı değer
0≤x≤L
L: kuyu içindeki sınırlı bölgenin genişliği
Fazla uzatmadan bu kuyuda parçacığın alacağı katman değerleri vardır
n: katman seviyeleri olsun
Negatif bir katmandan bahsedemeyecegimiz için n negatif değerler alamaz
n=0 olduğunda
ψ=0 olur ki bu durumda fiziksel olarak pek tanımlı olmaz yani sanki o parçacık hiç yokmuş gibi bir anlama gelir
Bu yüzden buradaki n değeri 1'den teorik olarak sonsuza kadar değer alır
Yani
n'in alabileceği değer aralığı bu durumda
[1, sonsuz)
Tabi bu durumda bizi renormalizasyon problemi karşılıyor bu da basitçe
Bazı kuantum teorilerinde, hesaplamalar sırasında enerji terimleri matematiksel olarak sonsuza doğru gidebilir. Örneğin, kuantum elektrodinamiği (QED), sonsuz kuyu problemi vb) gibi teorilerde, parçacıkların kendiliğinden etkileşimleri sırasında bu tür sonsuzluklar ortaya çıkar. Bu sorunu çözmek için renormalizasyon adı verilen bir teknik kullanılır. Renormalizasyon bu sonsuzların fiziksel bir anlam ifade etmediğini belirtir ve gerçek fiziki sonuçların sonlu olduğunu söyler.
tüm bunlara bakarak diyebiliriz ki ne karanlık enerji ne süperiletkenlik ne de kuantum en azından şuan ki bilgimile termodinamik yasalarını çiğnemiyor hali hazırda görelilik gibi teorilerin ön gördüğü evrende sonsuz enerjinin olmaması da bir sınırdır.
Kaynaklar
- Chemistry Libre Texts. (2023). The Energy Of A Particle In A Box Is Quantized. .. | Arşiv Bağlantısı
