Kuantum Fiziği Nedir?
Bilim tarihini incelediğimizde bir yandan ışığın ne olduğu konusu araştırılırken diğer yandan aynı zaman dilimlerinde maddenin ne olduğu konusu da araştırılıyordu.Maddenin kendisini oluşturan küçük parçacıkları olduğu ve buna da atom dendiği su götürmez bir gerçekti.Ama atom neydi?Bu sorunun cevabı teknolojinin gelişmesiyle doğru orantılı olarak bulundu.Dalton atom bölünemeyen parçacıktır dedi.İddialıydı atom asla parçalanamaz demişti.Sonrasında thomson atomun atomun içindeki elektronların varlığından söz etti.Ve Rutherford atomun bir çekirdeği olduğunu protonların burada kümelendiğini etrafında büyük boşluklar bulunduğunu, yörüngelerin varlığını ve bu yörüngelerde dolanan elektronları anlattı bize.Bohr, Thomson’un öğrencisiydi.Kısa süre Rutferdford’la çalışma fırsatı buldu.Bu iki bilim adamının yanında yetişen genç doktora öğrencisi atomun sanıldığından daha kompleks bir yapısı olduğunu iddia etti.Elbetteki deneysel olarak açıklayamadı.Ama modern atom teorisinin kapılarını araladı.Neden mi? Çünkü Bohr postulatları dikkatlice incelendiğinde klasik matematik ve fiziğin yetersizliği ortaya çıktı .Yani lisede öğrendiğimiz matematik ve Newton mekaniği buraya kadar hesaplarımızda bize yardımcı olurken bu saatten sonra karşımıza Kuantum mekaniği çıkıyordu.Tamda “Fizikte bulunabilecek her şey bulundu artık rahatımıza bakalım. Yaşasın Newton” gibi rahatlama sözleri bilim adamları tarafından sarf edilmeye başlamıştı ki Modern atom teorisi tüm ihtişamıyla sahneye çıktı.İyi ki çıktı çünkü bugün sahip olduğumuz bilgisayar,telekomünikasyon,MR görüntüleme cihazları…. gibi teknolojiler modern atom teorisinin varlığıyla can bulmuştur.
Bu dönemde bilim adamları buluştan buluşa imza atmakla meşgulken Einstein’in aklına inanılmaz bir fikir geldi.Einstein evrenin sınırlarını düşüncelerimizin sınırları olarak tanımlar.Söz konusu düşünce sistemi Einstein’e aitse sınırların ne kadar geniş olduğunu söylemeye gerek yok sanırım.
Bir fizik dersinde iki farklı öğrenci profili canlandıralım gözümüzde.Biri fiziğe ilgi duyan, seven ve merak eden bir öğrenci diğer ise fizik dersi bitse de gitsek düşüncesine sahip ve gözü sürekli saatinde olan bir öğrenci olsun.Öğretmen gelir bir konu anlatır.Ders süresi kırk dakikadır.Ders bitiminde öğrenciler sorulduğunda seven öğrenci ders ne kadar çabuk geçti sanki beş dakikadır dersteyim derken.Diğer öğrenci sanki ders bir ömür sürdü.Hiç bitmeyecek sandım cevabını verebilir.Burada dersin her iki öğrenci içinde kırk dakika olduğunu bilmemize rağmen her iki öğrencinin duygularını yaşantımızdan da örnekleyerek anlamamız mümkün.
Einstein bu olay üzerine düşünmüş.Sonra bağıl hızı aklına getirmiş.Gözlemciye hız değişir.Hareket eden araçta yanımızda oturan arkadaşımız bize göre hareketsizken dışarıdan bakan gözlemciye göre aracın hızına sahiptir. Bu olay göreliliktir. Yani gözlemciye göre değişen harekettir.Buraya kadar her şey normal. Işığında dalga olduğu düşünüyordu.Hatırlayalım ışık dalgadır ve yayılması için maddesel ortama ihtiyaç duyar tezi ortaya atılmıştı.Buna Esir hipotezi adı verildi. Bu konu üzerine Michelson ve Morley bir deney düzeneği hazırladılar ve ışık hızını her zaman sabit olduğunu buldular.
Taşlar yerine oturmaya başlamıştı artık. Işık hızı her zaman sabitse bağıl hızdan bahsedebilir miyiz dedi Einstein.Sorunun cevabı hayırdı.Bu Hayır Özel görelilik teorisine giriş demekti.
Klasik mekanikte uzunluk ve zaman mutlaktı.Duran bir gözlemciye göre 10 m lik uzunluk sabit hızla giden bir gözlemciye göre de 10 m olarak ölçülür.Veya bir olayın gerçekleşme zamanı 20 s ise bu duran gözlemci içinde sabit hızla giden gözlemci içinde aynıdır.Ancak bu gözlemci ışık hızına yakın hızlarda hareket ediyor olsaydı o zaman işler değişecekti ne çubuğun boyu 10 m ne de zaman 20 s olarak ölçülecekti. Çünkü mutla uzunluk ve ya mutlak zaman kavramı diye bir şey yoktur.Işık hızına yakın hızlarda uzunluklar kısalır,zaman genişler.Uzayda zaman daha yavaş akar.Bu Einstein in ikizler paradoksu ile rahatlıkla anlaşılabilir. Ve değişmeyen madde miktarı kütle ışık hızında sonsuzdur.Atom ve molekül sayısı aynı kalmasına rağmen enerji o kadar büyüktür ki ışık hızında kütle sonsuzdur diyebiliriz.Sonsuzluk kavramı insanoğlunun anlayabileceği bir kavram olmadığından.Madde enerjiye dönüşür diyebiliriz.Einstein ‘in ünlü E=mc2 denklemi. Yani durgun halde bir kütlenin varlığından ne kadar emin bahsediyorsak ışık hızında hareket ederken enerjiye dönüşen kütleden o kadar rahatlıkla söz edebiliriz. Bu denklem bize enerjini değerini hesaplama fırsatı da sunuyor üstelik.
