Hayatı Sorgulayan Bünyeler İçin Ufuk Açıcı Nitelikte Kuantum Fiziği Bilgileri
Fiziksel dünyanın göründüğü ve hissedildiği gibi ''katı'' olmadığı
bilgisine uzun zamandır sahibiz. Gerçekte, evren büyük oranda ''boşluk'' tan ya
da ''hiçbir şey''den oluşmaktadır. Bu, uzayda bir roket üzerinde gezindiğimizde
ve yıldızlar ve galaksiler denilen madde parçacıkları arasında yalnızca muazzam
bir ''boşluk'' ve “hiçbir şey” gördüğümüzde çok netleşir. Teknoloji geliştikçe
ve “içsel alan” da daha derinlere gittikçe, aynı şeyi atomik ve atom altı
dünyalarda da“hiçbir şey” olarak görüyoruz.
Bu durumu tecrübe edebilmemiz
için çeşitli videoları izlemek zannediyorum en iyi yollardan biridir:
Cosmic Voyage:
Bu videolarda görülmesi gereken en önemli şey “dış alan”
ve “iç alan”ın birbirine çok benzemesidir. Özetle görünen, boş alan dışında
neredeyse hiçbir şeyin olmamasıdır.
Örneğin, bir hidrojen atomunun çekirdeğini alıp bir
basketbolun büyüklüğüne getirirseniz, o atomun en dış kenarını tanımlayan
elektron, çekirdekten 32 km uzakta olacaktır. Arada ne vardır? Hiçbir şey
sıfır, yokluk. Sadece boş alan...
Yani, tüm atomlar ve moleküller içinde parçacıklar atomun
hacminin çok önemsiz bir miktarını alırlar. Yani, aslında, evren çoğunluk ile
boşluktur.
Öyleyse, anlamamız gereken ilk şey, maddenin bu şekilde
''katı'' görünmesine ve hissettirmesine rağmen, gerçekte maddenin, çok uzun
zamandır düşündüğümüz gibi, “katı” olmadığıdır. Çünkü madde, aslında, boş
alanla doludur.
Yukarıdaki videoların sonları bizim o zamanki
anlayışımızın sınırında sona ermektedir. Ancak teknoloji yıllar içinde
geliştikçe ve bilim adamları “içsel alan”ın içine, daha derine
girebildiklerinde, son yüzyıllardır inanmakta olduğumuz fizik yasalarına ve
beklentilere uymayan çok küçük parçacıklar keşfettiler.
Gerçek bir kargaşaya neden olan en ünlü deney, çift yarık deneyi olarak adlandırılmıştır
Bu deney ilk olarak 1801'de ingiliz bilim adamı Thomas Young tarafından
ışıkla yapıldı ve Young, ışığın sonsuza dek inanıldığı gibi aslında bir
parçacık olmadığını, bunun yerine bir dalga gibi davrandığını gösterdi.
Daha sonra 1961'de, aynı deney, ışık yerine elektronlarla
ve son olarak 1974'te sadece bir elektronla gerçekleştirildi. O zamandan
günümüze aynı deney defalarca kez tekrarlandı ve rafine edildi ve tekrar ve
tekrar ve tekrar tekrarlandı, her seferinde aynı sonuçlandı.
Eylül 2002'de, bu çift yarık deneyi, Physics World okuyucuları
tarafından “en güzel deney” seçildi O zaman bu deneyin nasıl yapıldığına ve sonuçlarının neden bu kadar şaşırtıcı
olduğuna bir göz atalım...
Öncelikle bu deneyi güzel bir şekilde anlatan animasyon videoyu izlemelisiniz:
Videodaki deneyde maddenin elektron adı verilen çok küçük bir
parçacığının çift yarıktan geçtiğinde sanki parçacık değil de dalgaymış gibi
geçerek karşıda dalga desen modeli oluşturduğunu görüyoruz ve aynı deney
yalnızca elektronlar ile değil atomun çekirdeği için de aynı sonuçları
vermiştir.
Peki bu nasıl mümkün olabilir?
Bu soruya herhangi bir anlam ifade eden tek bir açıklama
vardır: bir elektron bir
parçacıktan ziyade bir dalgadır; her zaman düşündüğümüz gibi katı bir madde
parçası değil!
Madde, uzun süredir düşündüğümüz
şey değildir. Bilim insanlarına göre, madde her zaman statik ve öngörülebilir
olanın bir sonucu olarak düşünülmüştür…. Uzayı boş ve maddeyi katı olarak
düşünmeyi seviyoruz. Ama aslında, madde diye bir şey yoktur. Ya da diğer bir
deyişle madde denilen şey tamamen temelsizdir! Bir atoma bir bakın? Bunu bir
tür sert bir top olarak düşünüyoruz. Sonra diyoruz ki “oh, hayır, gerçekten
öyle de değil… atom aslında yoğun ve katı bir şeyin merkezinde yer alan küçük
bir nokta” ama sonra bunun da doğru olmadığı ortaya çıkıyor. Çok yoğun olduğunu
düşündüğümüz çekirdeğin bile, elektronların yaptığı gibi, varoluşunun içine ve
dışına girip çıktığını, sanki bir var olup bir yok olduğunu görüyoruz...
Bu yüzden, “fiziksel evren”
olarak adlandırdığımız şeyi oluşturan (yani atomların çekirdeği ve elektronlar)
yapı blokları sadece madde parçacıkları değil, gerçekte dalgalar olarak var
olurlar. Kuantum fiziğinde bu “wave-particle duality'' (dalga-parçacık ikiliği)
olarak adlandırılır.
Bu durum herkesin beyninin yanmasına sebep oldu. Ama hikayenin
sonu bu değildi…
Elektronlar, aynı zamanda, hem
dalgalar hem de parçacıklar mı? Bir anlık parçacık gibi davranıyorlar ve bir
sonraki an bir dalga gibi mi davranıyorlar? İlk zaman, hiç kimse bunun
gerçekten doğru olduğuna inanamazdı. ''Yanlış olan bir şey olmalı?'' diye
düşündüler...
Böylece bilim adamları, bir
parçacığın yerine bir dalga gibi davranıp davranmadığını görmek için, deneyi
çift bir yarıktan geçerken tek bir elektronu (bir ölçüm cihazı ile) “izlemek”
için modifiye etti.
Ancak, elektronu gözlemledikleri
an, daha ilginç bir şey oldu. Ekranda, bilyelerin iki yarıktan fırlatılmış gibi
görünen bir standart “parçacık” modeli vardı. Sanki elektron izlendiğinin
farkındaydı...
Yani… nihai sonuç şudur
Doğal haliyle, bir elektron,
gözlemlenene kadar bir parçacık yerine bir dalgadır. Daha sonra uzay ve zamanda
sabit bir pozisyona sahip bir parçacık haline gelir.
Yani... Elektron, bakmadığınız
zaman, elektronun burada olabileceği, şurada da olabileceği veya orada
olabileceği anlamında…. Sözgelimi, bu odanın her yerinde olabilir.
Ama ne zaman baksak - işte bu elektronun garip olan yanı - geiger sayacıyla
dolu bir odamız olsa da, radyo aktivite olarak onları her zaman belirli bir geiger sayacı içinde buluyoruz.
Bu elektronlar hakkında temel olarak önemli olan şey.
Şimdi bu gerçekten radikal bir
şeydi - bir elektron gözlenene kadar bir dalgadır ve sonra bir parçacık haline
gelir!
Gerçek şu ki - her zaman “katı ve
öngörülebilir” olduğunu düşündüğümüz fiziksel evren - “gerçek” değil, “katı ve
öngörülebilir” değil, çünkü o evrenin temel yapı taşları madde parçacıkları
değildir fakat evrenin temel yapı taşları olasılıklardır ve bu bir elektronun
gözlemlendiği zaman parçacık olarak görünebileceği potansiyel yerlerin olasılık
dalgalarıdır.
Ama bu “gözlemci” kimdir? ve
gözlemci elektronu bir dalgadan bir parçacık haline nasıl değiştirir?
Bu soruya şu anda cevap vermek
kolay değildir. “Gözlemci” bir şeye bakan bir insan olabilir; bir şey izlemek,
kaydetmek veya ölçmek için kurulmuş bir makine veya cihaz olabilir; fiziksel
evrende “dışarıda” bir şeyi “görmeye” çalışan her şey olabilir.
Şu anda, daha akılda kalması için, çift yarık deneyinin
kaçınılmaz sonuçları tekrarlanmaya değerdir
Kuantum fiziğine göre, katı ve
gerçek düşündüğümüz fiziksel evreni oluşturan atomlar (çekirdek ve elektronlar)
yalnızca gözlemlendiklerinde gerçek ve katı; gözlenmediklerinde ise, bir sonsuz
olası konumların dalga durumuna dönmektedirler.
Ama kimse, gözlemcinin elektronu
bir dalgadan bir parçacık haline nasıl - veya neden -değiştirdiği sorusuna
verilen cevabını bilmemektedir. Uzmanlar yalnızca bu durumla ilgili
spekülasyonlarda bulunabilir.
Parçacıklar göründükleri gibi
değildirler. Onlar, içinde hiç parçacık olmayan kuantum dalga fonksiyonunun
anlık tezahürleri (manifestations) dir. Sadece kendiliğinden parçacıklar olarak
çıkabilen bir dalgalanma vardır.
Diğer bir deyişle, bir elektron
bir gözlemci tarafından görüldüğünde, bu olasılık dalgaları bir baloncuk gibi
ve mekânda ve zamanda belirli bir yer ''varsayarlar'' yani bu “gerçeklik”
olarak gördüğümüz şeydir. Buna “dalga fonksiyonunun çöküşü” denir.
Temel olarak, bir elektron
normalde bir parçacık olarak bitebileceği birçok olasılık içeren bir dalga
halinde (bir dalga fonksiyonu) yaşar. Elektron gözlemlendiğinde birçok olasılık
içeren çoklu dalga durumları spesifik zaman ve mekandaki tek bir konuma
çökerler.
Bu durum bizi tıpkı efsanevi Kral
Midas'ın hikayesine benzetir. Dokunduğu her şeyi altına çevirme yeteneği ile
bilinen Midas hiçbir zaman bir ipeğin yumuşaklığını veya insan saçını okşamayı
bilemezdi çünkü dokunduğu her şeyi altına dönüştürürdü. Aynı şekilde insanlar,
kuantum gerçekliğinin gerçek dokusunu asla deneyimlemezler çünkü dokunduğumuz
her şey ''madde''ye dönüşür...
Yorumlar
Yorum Gönder