FİZİK

KUANTUM MEKANİĞİ

Fizik biliminin günümüzdeki en önemli uğraş alanlarından olan kuantum mekaniği, aynı zamanda günümüz fiziğinin gelişmesine en çok katkı yapan bir fizik uğraş alanıdır. Her ne kadar bazılarımıza kuantum fiziği ya da mekaniği denildiğinde bize daha çok bilimkurgu filmlerini veya karmaşık fizik denklemlerini çağrıştırsa da aslında oynadığımız bilgisayar oyunlarından yapay zekâ teknolojisine kadar birçok bilimsel ve teknolojik gelişme varlığını kuantum mekaniği araştırmalarında bulunan temel prensiplere borçludur. Kuantum mekaniği kısaca küçük şeylerin fiziğidir. Kuantum mekaniği madde ve enerjinin davranışlarını moleküler, atomik, nükleer ve hatta daha küçük mikroskobik seviyelerde inceleyen ve partiküllerin davranışlarını çözerek dünyamızı anlamlandırmaya çalışan bir fizik alt dalıdır.

Kuantum kelimesi Latin kökenli bir kelimedir ve "ne kadar" anlamına gelir. Bu kelimenin bu bilim dalına isim vermesinin altında yatan şey kuantum mekaniğinin temelde madde ve enerjinin kuantum mekaniği deneyleri aracılığı ile tahmin edilebilir miktarları bulmaya çalışarak onları anlaşılabilir birimler ile ifade etmeye çalışmasıdır. Peki, ne oldu da klasik fizikle uğraşırken ve dünyamızı o çerçeveden çözmeye çalışırken madde ve enerjiyi kuant boyutlarında anlamaya çalıştık? 20.yy ın başlarında bilim insanları gözle görmemizin imkânsız olduğu parçacıkların davranışı ile uğraşmaya başladılar: atom, elektron ve foton... Ve bu parçacıkların günümüzde karşılaştığımız makroskopik cisimler ve her günkü fenomenlerden farklı davranışlar sergilediklerini gözlemlediler. Klasik mekaniğin Newton prensiplerinin mikroskobik seviyelerdeki parçacıkların hareketlerini açıklamayacağını gören bilim adamları böylelikle kuantum mekaniğini oluşturdular. Kuantum mekaniğinin temelini atan bilim insanı Max Planck'tir. 1900 lü yıllarda yayımladığı kara cisim ışıması adlı araştırması ile kuantum mekaniğinin doğmasına vesile olmuştur. Max Planck'tan sonra Albert Einstein, Niels Bohr ve Werner Heinserberg gibi birçok bilim insanı kuantum mekaniğinin gelişimine katkıda bulunmuştur.

Kuantum mekaniği bizim için neden önemlidir? Klasik mekanizm fizik bilimini klasik fiziğin temelinde yatan Newton prensipleri nedeni ile keskin yargılara götürür. Schrödinger in kedisi deneyini düşünürsek klasik mekanik bize bir kedinin ya ölü ya da canlı olduğunu söyler. Ancak kuantum mekaniğinde işler farklıdır. Çünkü klasik mekanik ten farklı olarak kuantum mekaniği gözlemci faktörünü barındırır. Gözlemci faktörünün etkisiyle kuantum mekaniği bize yarı ölü yarı diri gibi aklımızın algılamakta hayli zorlanacağı bir olasılığı da hatırlatır. Her ne kadar bu düşüncesel deney canlı yaşam kurallarına aykırı gibi görünse de, bu deney temsilidir. Anlatılmak istenen kuantum mekaniğin bize yeni olasılıklar verdiğini ve bu olasılıkların evrenimizin sadece siyah ve beyaz gibi sert çizgilerle anlayamayacağımızı göstermesidir. İşte bu nedenle kuantum mekaniği fizik biliminde kullandığımız temel prensiplerini yeniden gözden geçirmemizi sağlayarak evreni daha anlaşılır kılmayı amaçlamaktadır.