Kuantum fiziği , diğer adıyla kuantum mekaniği tanımını yapmak kolay değildir; çünkü içerisinde belirli olmayan bazı durumlar vardır. Bunlar teorilerle, deney ve gözlemlerle anlamlandırmaya çalışılırken bile bazı durumlarda birden fazla sonuca ulaşılmıştır. Yani kuantum fiziği, bilinen fizik kurallarıyla açıklanamıyor, daha çok matematiksel bazı işlemlerle formüller üretilerek çalışmalar yapılıyor. Ayrıca kuantum fiziği çok fazla ayrıntıya sahiptir ve uzmanlara göre bile karmaşıktır. İşte bu karmaşıklığın getirdiği merak duygusuyla birlikte kuantum fiziği teorileri, bizim evreni çözümleme isteğimizle birlikte başlamıştır.
Kuantum fiziğini anlayabilmek için bizim algıladığımız evrendeki Newton Fiziği dediğimiz fiziği de anlamak gerekir, çünkü kuantum, maddenin iç yapısını, atomaltı parçacıkları inceleyen bir bilim dalıdır. Birçok görüşe göre, bizim hissettiğimiz her şeyi sağlayan ve yaratılışın sırrı olabileceği düşünülen şey kuantumdur. Luis Bore’un cümlesini de ekleyelim: “Kuantum yasaları sizi şok etmiyorsa kuantum mekaniğini anlamamışsınızdır.”
Evren tamamen atomlardan oluşmaktadır, ama atomlar da parçacıklardan oluşuyor. Atomun merkezinde proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdek ve onun etrafında da elektron denilen parçacıklar vardır. Bu parçalar çekirdeğe oldukça uzaktır. Yani atomun içinin büyük bir bölümü boşluktur. Bir şeye değiyormuş gibi hissetmemize rağmen aslında o boşluklar sebebiyle değmiyoruz. Canlıların enerjisi, çekim güçleri karşısındaki canlıya etki ediyor ve böylece birbirlerini hissediyorlar.
Kuantum fiziği, fizik kurallarına ters düşebilmektedir, yani bizim bildiklerimizin tam tersini söyleyebilmektedir. O yüzden kuantum alanı bizlere farklı bir dünya gibi gelebilir. Örneğin; biz deneyimleyebildiğimiz her şeyi belirli algı süzgeçlerinden geçiriyor ve bunun gerçek olduğuna inanıyoruz. Evrendeki elementleri düşündüğümüzde katı, sıvı, gaz gibi formlarda olduklarını deneyimlemekteyiz. Fakat kuantum fiziği içerisinde bunun böyle olmadığı da görülmektedir. Katı- Sıvı-Gaz denilen maddelerin aslında kuantum fiziğinde aynı şey olduğu ve bunların parçacıklarının da kendine has iradeye sahip oldukları görülmektedir. Algılarımızın bizi yanıltabildiğini düşünürsek kuantum mekaniğinin nasıl hayatımızın tam da ortasında olduğunu anlayabiliriz.
Kuantum fiziğindeki belirsizlik, bir şeyin hem var olabileceğini hem var olmayabileceğini hem de her ikisi birden olabileceğini göstermiştir. Ayrıca evrendeki her şeyin hem dalga hem tanecik doğasına sahip olduğu görüşü mevcuttur. Buradan hareketle kuantum fiziğinin en belirgin özelliklerini şu şekilde sıralayabiliriz:
- Varlıklar hem parçacıklardan hem de dalgalardan oluşur.
- Işık frekansı kuantum fiziği hesaplamalarıyla ölçülebilir.
- Bazı uzmanlara göre, belirsizlik ve olasılıklar vardır.
- Kuantum etkisi büyük nesnelerde daha azdır.
- Maddenin atom ve hatta atomaltı seviyesindeki hareketlerini inceler. Dalgalar, parçacıklar, frekanslarla ilgilenir.
- Elektron, proton, nötron, kuark, gluon parçalarının ışıklarını; bunların x ve gama ışını aralığındaki durumlarını inceler.
- Dalga boyu, zaman, dalga yüksekliği ve devir sayısı kuantum fiziği çerçevesinde incelenirken karmaşık matematik işlemleriyle ışığın parçacıklarının matematiksel formülü oluşturuluyor.
- Nicelleştirilmiş Özellikler: Alman fizikçi Max Planck, bir spektrum üzerindeki renk dağılımını açıklamak için denklem geliştirmiştir, E=hv (Planck Sabiti). Burada E simgesi enerjiyi, h planck sabitini, v ise ışınmanın frekansını ifade eder. Yani bir fotonun enerjisi ve onunla birlikte olan elektromanyetik dalganın frekansı arasındaki bağlantıyı açıklar. Bu denklemle ışık, matematiksel olarak ifade edilmiştir. Planck ölçeğinde kütle çekimi çok güçlüdür ve atomaltı parçacıkların hareketlerini ve davranışlarını değiştirebilir. Bu ölçeğe göre uzay-zaman, kuantum parçaları tarafından parçalanır. Planck sabiti olan ve h harfi ile simgelenen sabitin değeri; h= 6.62607015×10-34 J-s’dir.
- Işık Parçacıkları: Einstein, 1905’te ışığın bir çeşit enerji kuantumu olduğunu savundu. Bir atomun bütün halinde sıçrayabileceğini ifade etmiştir. Daha sonra bu sıçrama ile oluşan enerji miktarı Planck Sabiti’ne bölünerek sıçrayan ışığın renginin oluşumu tesit edilmiştir. Bugün foton denilen bu ışıklar, hem parçacık hem de dalga olabilir.
- Madde Dalgaları: Elektronun 1896’daki keşfinden sonra atomun parçacıklara sahip olduğu kabul edilmişti. Farklı bilimsel araştırmalar göstermiştir ki atomdaki nötron-proton-elektronlar, atom çekirdeği etrafında dalga hareketi yapmaktadır ve bu keşif de kuantum fiziğine göre her şeyin parçacık olduğu ve dalga hareketi yaptığı görüşünü ortaya çıkarmıştır. Bu ilke, en önemlilerinden biri sayılmış ve kuantum kimyası hakkında araştırma konusu ortaya çıkmıştır.
Kuantum Teolojisi: bu anlayışa göre evrendeki her şeyin tek bir özü, yani Tanrı’yı temsil ettiği ifade edilen ruhçuluk (spiritüalizm) akımıdır. Kuantum spritüalistler, zamandan ve mekandan bağımsız olarak davranan parçacıkların oluşturduğu bir evrenin parçası olduğumuzu ifade ediyorlar.
Maddenin ardındaki gerçeği arayan kuantum alanı, bazı insanlar tarafından mistik ve ruhani boyutta yorumlanmıştır. Kuantuma giriş, maddenin çözümlenmesiyle başlamıştır.
Kuantum Teorisi’yle ilgili bazı inanışlara göre; yaratılışın özünde, bilgisayar programının 0 ve 1’lerden oluşan kodlamaları, şifreleri gibi durumları vardır. Bunlarınsa bizim tarafımızdan görünüşü kusurlu bir algılama ile yorumlamamıza sebep olabilmekte ve doğru şekilde yorumlayamamamıza sebep olabilmektedir.
Uzun yıllarca çözülemeyen rezonans ve frekans ile ilgili sır, 1961’de Nicolas Bloemberger atom çekirdeğinin elektriksel alan kullanılarak kontrol edilebileceğini savunmasıyla gün yüzüne çıkmaya başlamıştır. New South Wales Üniversitesi’nde yapılan çalışmalar sırasında planladıkları halde elektriksel kontrolü sağlanan çekirdeksel bir dönüşün manyetik alan yerine elektrik alanıyla kontrol edilmesinin sonucunda çok önemli bir keşif yapılmıştır. Burada açıklanmaya çalışılan durum; manyetik alanlar geniş bir alana etki edebilir, fakat elektrik alanları küçük bir elektronun üzerinde üretilebilir. Bu sayede nanoelektronik cihazlara yerleştirilen atomların ayrı ayrı kontrolü kolayca sağlanabilir. Morwella, çekirdeksel dönüşleri manyetik ve elektrik alanlarla kontrol etmeyi bilardo masası ve bilardo toplarına benzeterek açıklamıştır. Manyetik rezonansta tüm bilardo masasının tamamen kaldırılıp sallanarak istenilen topun yönlendirilmesi sağlanırken diğer toplar da hareket edecektir. Elektriksel rezonans kullanılarak ise istenilen topa bilardo sopası ile yön vermek gibi bir benzetme yapmıştır. Bu bilimadamlarının yaptığı çalışmanın asıl amacı; kuantum dünyası ile klasik dünya arasındaki sınırı, çekirdeğin dönüşünün karmaşık hareketi ile açıklamaktı. Bu deneye başlandıktan sonra çekirdek davranışı araştırmacılara göre farklı olmaya başlamıştır. Çekirdek, bazı frekanslara tepki vermemiştir; bazılarına da güçlü tepkiler vermiştir. Burada manyetik rezonans yerine elektrik rezonansı oluşturduklarını fark etmişlerdir. Atomun çekirdeklerini, yüksek frekanslı manyetik bir alan oluşturarak kontrol etmek için özel bir anteni olan cihaz üretilmiş, çok güçlü bir manyetik alan oluşturarak antene çok fazla güç uygulanmışlar ve cihaz patlamıştır. Daha küçük çekirdeklerde anten hasar gördüğünde deney biter, ama antimon çekirdeğiyle deney devam etmiştir. Hasardan sonra anten, güçlü bir elektrik alanı oluşturmuştur. Böylece “çekirdeksel elektrik rezonansı” keşfedilmiştir. Bu deney sonucunda varlıklara ayrı ayrı etki edebilme durumunun mümkün olabileceği ve böylece diğer varlıklar müdahaleden etkilenmeden tek bir varlığa müdahale edilebileceği anlaşılmıştır.
Işığın parçacık mı ve dalga mı olduğu konusunda ayrışan görüşler olmuştur, deneyler sonrasında ise ışığın hem parçacık hem dalga olduğu kabul edilmiştir. Yapılan deney sırasında ışık, bir levhadaki tek bir yarık kısımdan geçtiğinde beklendiği gibi sonuç alınmıştır. Bu yarık ikiye çıkarıldığında ve ışık bu iki yarıktan geçirilmek istendiğinde ise beklendiği gibi iki ışık kümesi değil, bir kesişim deseni oluşturmaya başlamıştır. Kesişim denilmesinin sebebi, gönderilen fotonların yarıklardan geçtikten sonra birbirleriyle kesişerek su dalgası gibi davranmalarıdır. Fotonları tek tek fırlatarak sonucun görülmesi istendiğindeyse yine dalga deseni (kesişim deseni) görülmüştür. (Foton bu süreçte bir süper pozisyondadır, çift yarıktan geçerken bir foton aslında her yerdedir. Bunu da fotonun dalga fonksiyonu belirliyor. Yarıklardan geçerken hem parçacık hem de dalga gibi davranıyor. Tüm durumlarda aynı anda bulunduğu için bazı fotonlarda kesişim gerçekleşiyor bazılarındaysa gerçekleşmiyordu. Bu da süper pozisyon olarak ifade ediliyor.) Bu deney ile “Parçacıklar kendi halinde her zaman her yerdeler” sonucuna varılmıştır. Fakat bir gözlemci yoluyla ölçülmeye kalkıldığında bu sistem çökmüş gibi görünmektedir. Ölçüm veya gözlem sırasında dalga fonksiyonu sonlanmıştır. Levhadaki izlere bakıldığında bu sefer fotonların parçacık gibi davrandıkları görülmüştür. Fotonların hangi yarıktan geçtiğini görüntülemek için yerleştirilen sensörler bu sonuca neden olmuştur. Bu durum, elektronlar ve hatta bazı atomlarda da bu gözlemlenmiştir. Deney sırasında bilinen kütleli parçacıklar da süper pozisyondaydı ama ölçüldüğünde veya gözlemlendiğinde sahip oldukları dalga fonksiyonu gözlemlenemiyordu.
“Atomaltı parçacıkların dünyası bir süper pozisyondadır” bilgisi ile parçacıkların izlendiğini anladıklarında davranışını değiştirmesi durumu bilim dünyasında bazı kapıları açmıştır. Bu durumda bilinçsiz olduğu düşünülen parçacıkların aslında bilinçli olduklarının düşünülmesini sağlamıştır. Yani parçacıkların dalga fonksiyonunun çökmesine, bilincimizin neden olduğunu düşünmüşlerdir. O halde buradan yola çıkarak şu soru sorulabilir; fiziksel dünyayı düşüncelerimizle kontrol etmek veya evreni etkilemek mümkün müdür?
Kuantum Sıçraması:
Kuantum mekaniğine göre elektronlar hareket ederken etraflarını değiştirmiyorlar. Elektronların bir yerden diğerine geçtiği tespit edilebilmekte ama o aralıktaki geçişi görülememektedir. Bazı araştırmacılar; elektronun bir noktadayken birden bire diğer noktaya geçmesi demek, önceki yerdeki elektronun silinip yeni noktada yeniden oluştuğunu göstermektedir, burada ışınlanma veya sıçrama gibi bir durum yoktur diye düşündüler. O zaman şu sonuca vardılar, “Tanrı önceki yerdeki elektronu sildi, sonraki noktada bir tane daha yarattı.” Bu detay, Tanrı’nın saniyede milyarlarca kez elektron yarattığını göstermektedir, bu da Tanrı’nın varlığına kanıttır diye bir teori üretmişlerdir. Bu teoriyi her düşünür savunmuyor.
1913’te fizikçi Niels Bohr tarafından ileri sürülen “kuantum sıçraması” kavramıyla elektronların atom çekirdeği etrafında dönerek hareket ettiğinin, enerji düzeyi denen bölgelerde daireler çizerek döndüğünün ortaya çıkmasıyla anlamlandırılmaya ve açıklanmaya başlanmıştır. Elektronlar, kuantum adı verilen bir enerji paketini emerek veya yayarak bir seviyeden diğerine atlarlar veya inerler; enerji düzeylerinin seviyelerine göre itilir veya çekilirler. Böylece bir sıçrama, yer değiştirme, hareket etme özelliği taşırlar. Kısaca belirtirsek, elektronların enerji emmesi sonra geri itmesi veya tepmesi ve bu sayede sıçramasına kuantum sıçraması deniliyor. Ayrıca Bohr ve onun gibi düşünen araştırmacılar tarafından, bu sıçramaların anlık ve rastgele olduğu düşünülür. Fizikçilerin hepsi bu rastgelelik fikrini benimsememişlerdir. Örneğin Einstein bu yüzden “Tanrı zar atmaz.” ifadesini öne sürmüştür. Yani parçacıkların / elektronların beklenmedik şekilde sıçradıklarına inanmamaktadır. Fizikçi Zlatko Minev ve çalışma arkadaşları, parçacıkların davranışları doğrudan ölçüldüğünde, gözlendiğinde değiştiği için, kuantum sıçramasıyla ilgili elektron davranışlarını taklit eden yapay atom düzeneği kurdular. Bu deneyde, sıçramanın bir enerji durumundan diğer enerji durumuna düzgün ve sürekli bir geçiş olduğu gözlemlendi. Bu sıçramadan önce bir sinyal gönderilerek ve ışık darbesiyle sürekliliği olan sıçramaların tersine çevrilebileceği belirtildi. Minev, bu sıçramalara bu şekilde müdahale etmenin kuantum bilgisayarlarda da hata düzeltme durumu için faydalı olabileceğini düşünmektedir. Ayrıca bu deney, parçacıkların aynı anda iki durumda var olduklarını doğrulamıştır.
Kuantum sıçraması olmasaydı evrendeki varlıklar da olmayacaktı, elektron çekirdeğe çarpsaydı veya çekirdekte oluşsaydı madde yok olurdu, bu yüzden evren olaşamazdı. Elektronların hareket ediş yönü ve yeri tahmin edilemiyor. Bu hareket evrenin var olmasını sağlamıştır. Elektron herhangi bir noktada sürekli ortaya çıktıkça bunun belirli bir gücü vardır ve çekirdeğe ne kadar yaklaşırsa enerjiyi o kadar çok geri itmek zorundadır. Kuanta denilen parçacıklardan da enerji emerek sürekli yer değiştirmektedir. Kuanta, kuantum etkileşimi içerisinde olan varlıkların en küçük miktarıdır. Bu kuantum sıçraması ile de madde tutarlı hale gelmektedir.
Elektronlar hareketleri sırasında belirli izler bırakır, örneğin levha deneylerinde ışın, levhada iz bırakır. Henri Becquerel, x ışınlarının doğasını anlamak için deneyler yapmıştır. Tuz bileşiklerini fotoğraf filmine alıp banyo etmiş ve şekillerini görmeye çalışmıştır. Yağmurlu bir günde ise bir uranyum tuzunu çekmeceye bırakması gerekti ve birkaç gün sonra tuzun kendi kendine ışınma yaptığını fark etti. Bu ışınmayı sağlayan maddelere radyoaktif maddeler denilir. Bu ışını sadece belirli frekanstayken görebiliyoruz, diğer türlü göremiyoruz. Mesela bir demir yüksek derecelerde ısıtıldığında turuncu ve kırmızı ışıklar saçar gibi bir hal alır. Sıcaklık arttıkça daha çok parlak ışınlar çıkar.
Kuantum boyutu enerji salınımını kontrol altında tutuyor. Max Planck’a göre ışık, ısıyla beraber ortaya çıkarken elektronlar kuantalardan sürekli enerji emerek sonra yansıtarak maddenin kararlılığını sağlıyorlar. Yani bizi yakabilecek özelliğe bile sahip olan ışıklar bu şekilde dengeyi korumaktadırlar. Eğer kuantalardan enerji emilme durumu olmasaydı evrendeki her şey yanarak yok olurdu. Fotonların saniyede milyarlarca kez enerji alıp vermesi, birbirlerini yapboz gibi bütünlemeleriyle birlikte evren kararlı bir hale gelir.
Çekirdeğe yaklaştıkça daha fazla enerjiye ihtiyaç duyuyor elektronlar. Bu enerji çok artarsa ışınma röntgen denilen ışınların görünmesini de sağlıyor. Işığın farklı formları, bizim göremediğimiz formları da dahil olmak üzere evrende sürekli mevcuttur,
Bilardo topu mekaniği denilen fizik yasalarına göre algılanan evren için başka farklı fikirler ortaya konmaya başlandı. Einstein “madde=enerji” teorisini ortaya attı. Planck “enerji=kuanta” teorisini savundu. Brougnie madde, enerji, kuanta, ışık bunların hepsi aynıdır dedi ve bir şeyin birçok şey olduğu anlaşılmaya başlandı.
Kuantum boyutunda düşünüldüğünde aslında elektronlar, parçacıklar hiçbir yasaya bağlı değiller, çünkü beklediğimiz gibi davranmıyorlar.
Çift Yarık Deneyi
Bu deneyde ışık fotonları kullanıldı. Ateşleme sistemiyle fırlatılan fotonlar, önce tek yarıklı sonra çift yarıklı levhanın yarığından geçmesi için fırlatıldı. Arkadaki levhadaysa yarıktaki boşluğa göre iz bırakması beklenildi. Ama elektronların, çift yarıklı levhada birçok yarık varmış gibi beklenenin dışında hareket ettikleri görüldü. (olması beklenen değil, geçekleşen hareketler) Bu deney sırasında levhanın yanına bir gözlemci yerleştirilirse elektronlar beklenildiği gibi davranarak beklenilen yerde iz bırakıyorlar. Ama bu gözlemci yokken ve elektronların davranışlarını sergilemesinden sonra sonuç incelendiğinde elektronlar sanki aynı anda her yerden geçmiş gibi iz bırakmaktadırlar. Yani gözcüyü kandırmaya çalışıyorlar gibi bir durum oluşuyor. Buradan anlaşılıyor ki elektronlar hem parçacık gibi hem de dalga gibi, hem katı hem sıvı gibi hareket edebiliyorlar, çünkü içlerinde her iki hareketi de barındırıyorlar. Bu da gösteriyor ki elektronlar tek bir şey değil birçok şey olma özelliğinde yani sonsuz bir potansiyele sahip varlıklardır. Bu varlıklar biz onları inceleyene kadar her şey olma potansiyeline sahiplerse o zaman hayatımızı genel olarak düşündüğümüzde bir hedefimizi “hiç şüphe etmeden olmuş veya olacak” gibi kabul etmiş olsak o hayalin gerçekleştiğini görebilir miyiz? Yani sonsuz ihtimaller arasından bir tek şeyin oluşmasını bilincimizle mi sağlamış oluyoruz?
Çift Yarık Deneyi bize hem belirsizliği hem ölçüm ile gelen farklılığı göstermiş oldu. Gözlemci, elektronları (kuantum parçacıklarını) incelemeye başladıktan sonra sanki hareketlerini de dalga fonksiyonundan parçacık fonksiyonuna geçirerek değiştiriyorlar. Buradan yola çıkarak mesela biz hayatımızda bu şekilde davranmaya başlasak yarın yaptığımız şey, dün yaptığımız şeyi değiştirmiş olacak sonucuna varan araştırmacılar vardır. Şu andan sonra yapacağımız her şey, şu andan önce yaptıklarımızın gerçekliğini veya geçmişini değiştirebilir sonucuna da varırlar.
Parçacıklar asıl hareketlerini ölçüm sırasında bize göstermiyorlar. O yüzden buna “ölçüm problemi” denilmiştir. Kuantum parçacıklarının bu ölçümüyle hangi olayın yaşanacağı belirleniyor. Neler olacağı gözlemlenerek, onu fark ederek, farkındalık oluşarak sonuç beklendiğinde bilinç, varlığın veya olayın sonucunun ne olacağını belirlenmiş, seçmiş oluyor.
Einstein: “God does not play dice with the universe. – Tanrı evrenle zar atmaz.” sözünü şunları özetlemek için söylemiştir. “Yarın yaptıklarım geçmişteki olayları değiştirmiyor veya ben bir nesneye bakmadığım zaman bu, onun orada olmadığı anlamına gelmiyor. Evrenimizin sabitleri, kuralları vardır. Bizi oluşturan parçacıklar değişmez. Parçacıklar rastlantısal şekilde hareket etmez, Tanrı onları belirli kodlamalar halinde yaratmıştır.” şeklinde düşünür.
Thomas Young’ın çift yarık deneyinde ise birbirine dolanmış parçacıklar kullanılırsa ne olur? Kuantum dolanıklılığıyla alakalı bu duruma “Mesafeler arası korkunç olay.” demiştir Einstein. Çift yarık deneyinde ışık fotonu kullanılmıştır. James Clerk Maxwell, ışığın elektromanyetik dalga olduğunu savunmuştur. Elementler de ışınma yapmaktadır ve maddeler x ve gama ışın aralığında, farklı sıcaklıklarda, farklı renklerde ışık yaymaktadırlar. Madde ısıtıldığında oluşan ışıklar dışarıdan gelen ışıklardan alınan görüntüyle aynını vermemektedir. Bir fotonda görülen ışın çeşitleri ile maddeden alınan yani ısıtılan elementlerden ışın versiyonları karşılıklı olarak birbirini bütünler vaziyettedir. Tıpkı yapboz parçaları gibi birbirini tamamlarlar. Joseph von Fraunhofer buna, “Soğurma Spektrumu” demiştir. Elementlerin ışını emmesi ve geri yansıtması keşfedilmiştir. Bu da kuantum sıçrama (elektronların sürekli yer değiştirmesi) ile oluşmaktadır.
Deney sırasında parçacıklar karşıdaki duvara çarpmadan önce ölçüldüğünde bir şekilde dalga fonksiyonu çökmektedir, yani fotonlar parçacık gibi davranmaktadırlar. Ama bu parçacıklarla dolanık olan başka parçacıklar ve benzer özelliklere sahip, biri ölçüldüğünde diğerinin de durumu bilinen parçacıklar kullanılırsa ne olacağının sonucu hakkında da deney yapıldı. Bir kristalden geçerek dolanık hale gelen iki fotonun biri deney için kullanılan, karşıda duran ekrana, diğeri de A veya B dedektörüne gidiyor. Ekrana çarpan fotonun hangi yarıktan geçtiği biliniyordu, o yüzden doğrudan ekrana çarpan foton ölçülmedi, dolanık ikizi ölçüldü. Bu durumda da yine dalga fonksiyonu çökmüştür. İki foton ölçüldüğünü biliyordu ve parçacık gibi davrandı. Fotonun dalga fonksiyonunun ölçümden etkilenmemesi için araştırma yapılmasına karar verildi ve bu A ve B dedektörleri biraz daha geri çekildi. Bu durumda, birbirine dolanık iki fotondan biri ekrana düşecek, diğer foton da dedektöre gelecek ve ölçümü foton ekrana düştükten sonra yapacaklardı. Yani ekrana çarpacak fotonun ölçüm yapıldığından haberi olmayacak diye düşünüldü. Buna Delayed Choice Experiment (Gecikmiş Seçim Deneyi) deniliyor. Bilginin zamanda geriye doğru akamayacağı düşünülerek bu deney yapılmıştır. Yani parçacığın dalga fonksiyonunun çökmesine imkân olmamalıydı. Ama yine ekranda iki çizgi görüldü, burada zamanın geriye doğru aktığını kuantum evreni bize göstermektedir şeklinde düşünülmüştür. Araştırmalar devam etti, fotonun hangi yarıktan geçtiğinin tespiti için ölçüm yapıldığında hangi yarıktan geçtiği tespit edildiğine göre foton ya parçacık ya da dalga gibi davranır. Deney düzeneğine fazladan dedektör eklenerek toplam dört dedektörle deney yapılmak isteniyor. Bu deneyde fotonun hangi yarıktan geçtiğini bazı dedektörler tespit etmekte bazılarıysa etmemektedir. Geçtiği yarığı tespit eden dedektörlerde foton parçacık gibi davranıyor. Dördüncü dedektöre gelen foton bilgisininse hangi yarıktan geldiği bilinmiyordu, ama bu bilgi siliniyor ve tespit edilemiyordu. Bu da “kuantum silgisi” olgusunun ortaya konulmasını sağlamıştır. Bu dördüncü dedektöre gelen foton davranışları ise dalga gibidir. İkinci ve üçüncü dedektörde fotonların nereden geldikleri bilindiği için fotonlar parçacık gibi davranıyor. Dördüncüde bu bilgi yoktur ve dalga gibi davranırlar. Fotonlar bunu bilmiyor, dedektörlere bilgi, fotonlar perdeye çoktan düştükten sonra geliyor. Yani gelecek için yapılan ölçüm, fotonun parçacık mı yoksa dalga gibi mi davranacağını belirliyor. Birçok görüşe göre buradan şu sonuç çıkarılmıştır; evrenin temel yapıtaşı olarak görülen “nedensellik / neden-sonuç ilişkisi” ilkesinin aslında bir temel olmadığı düşünülmeye başlanmıştır. Neden-sonuç ilişkisindeki bugün yapılanların yarınımızı belirlemesi anlayışını yıkmış ve yarınki tercihleriniz bugününüzü belirliyor gibi bir anlayış kazandırmıştır.
Kuantum Silgisi’yle ilgili, fizikçi Richard Feynman’ın görüşü de şöyledir; Kuantum mekaniğinde birkaç farklı şekilde meydana gelebilecek bir olayın olasılığı, her bir alternatif yoldan bir tane olmak üzere, karmaşık katkıların toplamının mutlak karesidir. Bir parçacığın uzay-zaman bölgesi içinde bir yerde yatan bir x (t) yoluna sahip olma olasılığı, bölgedeki her yoldan bir tane olmak üzere, katkıların toplamının karesidir. [1]
Kısaca özetlersek, bilim adamları parçacıkların kuantum mekaniği özelliklerini inceleyerek şuna inandılar; parçacıklar gözlemlenene kadar belirli bir hal almazlar, bu parçacıkların gelecekteki durumlarının bilinmesi veya ne olacaklarına yeterince inanılması, parçacıkların değişmesini sağlayabilir. Yani zamandan bağımsız olarak maddeler değişebiliyor. O değişim olana kadarsa madde aynı anda birden fazla özellik barındırıyor.
Washington Üniversitesi’nde Prof. Kater Murch’a göre, gelecek olayları bilmek geçmişi değiştirebilir; ayrıca gelecekteki düşünce yapımızla verdiğimiz kararlar şu anki yaptıklarımızı etkileyecektir.
–
Görelilik Kuramı
Einstein Newton hareket yasalarını kabul etmiş, fakat hızı ışık hızına yaklaşan nesnelerin hareketlerini incelemede eksik kaldığını düşünerek uzun dönem araştırmalar, hesaplamalar yapmıştır. Newton Mekaniği, çok büyük bir bilimsel adımdır ve bilime yol gösteren buluşlardan biri olduğu kabul edilmektedir. Einstein, Newton’a sadık kalarak onun çalışmalarından yola çıktı ve teorilerini bunun üzerinden üretti. Yani Newton’un evrensel çekim yasasını temel alarak yerçekiminin uzay ve zamanla bağlantılı şekilde işleyişi olduğunu gösterdi.
Görelilik kuramı, uzay ve zaman hakkındaki kuramdır. Fiziksel bir büyüklüğün, farkı gözlemcilerle ölçülen değerleri arasındaki ilişkiyi açıklayabilir. Bu kuram, özel görelilik ve genel görelilik olarak ikiye ayrılır.
- Özel görelilik kuramı, sabit hızda hareket eden sistemleri inceler. Bu sistemler uzay ve zamanı belirtir. Işık hızının sabitliğini çözmek için ortaya çıkmıştır. Işık hızı yaklaşık olarak 300 000 km’dir ve evrensel anlamda sabit olarak kabul edilir.
- Genel görelilik kuramı, gözlemlenen sistemlerin ivmelerini inceler.
Fizikçiler, evrenin en küçük parçacığından, en büyük galaksi kümelerine kadar her varlığı ortak bir teoriyle incelemek istemişlerdir. Fakat atom ve atomaltı parçacıklarının özellikleri ve davranışlarıyla bunların oluşturduğu evrenin özellikleri ve davranışları aynı şekilde açıklanamamaktadır.
Karşılaştırma yapacak olursak, Kuantum Teorisi ve Einstein’in Genel Görelilik Teorisi evrenin işleyişiyle alakalı açıklamalar içerir. Ama bu açıklamalar birbirinden çok farklıdır. Kuantum Teorisi’yle açıkladığımız olayları Genel Görelilik Teorisiyle açıklayamayız. Örneğinkütleçekimi kuvveti, Genel Görelilik Teorisi’yle açıklanabiliyorken Kuantum Teorisi’yle açıklanamaz. Genel Görelilik Teorisi de atomaltı parçacıkları açıklamaya uygun değildir.
Görelilik Kuramı, kişiden kişiye değişen görüşleri, göreceliliği ifade eder.
Bana göre olan ile sana göre olan ne bakımdan aynıdır ne bakımdan farklıdır? Farklı olan tarafların bana göre ve sana göre görünümleri birbiriyle ilişkili midir? Evet ise, bu ilişki nedir? Bana göre hızla giden bir araba, sen giden bir otobüste otururken, sana göre ne yapıyordur? Benim falanca frekansta duyduğum sesi ya da gördüğüm ışığı, sen hangi frekansta duyar ya da görürsün? Duyar ya da görür müsün? Bunları, yani senin olayları nasıl gördüğünü / duyduğunu, sana sormadan bilebilir miyim? Sen ve ben bir arabanın, kuşun, merminin… hareketini, ışığın ya da sesin davranışını aynı şekilde mi anlarız? Görelilik kuramı, bu soruların cevaplarını araştıran bir düşünce disiplinidir. Ancak bu soruları yalnızca fizik (dolayısıyla doğa bilimleri) açısından ele alır, felsefi yönleriyle ilgilenmez.[2] Einstein bu teoriyi iki bölümde açıklamıştır.
Özel Görelilik Kuramı (İzafiyet Teorisi): Bir araçta ışık hızıyla yolculuk yapabildiğimizi düşünürsek, bu yolculuk sırasında bizim, dünyada kalanlara göre daha az yaşlanmamızın, zamanın yavaşlaması olgusuyla ve Özel Görelilik Teorisi’yle açıklanır. Bu teoriyle birlikte Einstein, E=mc2denklemini ortaya koymuştur. Özel Görelik Kuramı’yla ilgili çalışmalarına 1905’te Bern’deki İsviçre Patent Bürosu’nda başlamıştır. Zaman, 0mekân, hareket olgularının birbirine bağlı izafi bir bütün olduğunu ileri sürmüştür. Kütleçekimsel zaman genişlemesi Einstein’in savunduğu teoriye göre hızlanan referans alanında kütleçekimi etkisi altındaki zaman daha yavaş akar. Bu durum, özel görelilik (izafiyet) teorisinin savunusudur.
Genel Görelilik Kuramı: Einstein, Özel Görelilik Kuramı’nı ortaya attıktan ve derinlemesine inceledikten sonra bu kuramın genelleştirilmesi gerektiğini fark etmiş ve bu genelleştirmenin eylemsizlik ve kütleçekiminin eşdeğerliliği düşünülerek incelenmesi gerektiğini savunmuştur. Ayrıca bu kuram kütleçekimin dört boyutlu uzayzaman’ın geometrik bir teorisidir.
Kütleçekim (çekim kuvveti), evrendeki her şeyin birbirine doğru hareket ettiği, birbirine doğru çekildiği ivmedir. İki nesne birbirleri üzerinde çekim kuvveti uygular. Bu nesneleri birbirine çeken kuvvet, bu nesnelerin kuvvetine ve birbirlerine olan uzaklıklarına bağlıdır. Ayrıca kütleçekimi, nesnelerin etrafındaki uzay ve zamanın bükülü olduğunu da ifade eder. Bu bükülme, nesnelerin uzayda nasıl hareket edeceğini de belirlemektedir. Yani Görelilik Kuramı, kütleçekiminin nereden çıktığını açıklar.
Einstein’a göre, kütlesi olan nesneler, çevresinde olan uzay ve zamanın bükülmesine sebep olur. Ona göre uzay ve zaman bir aradadır, çünkü ışık fotonlarından oluşan bir enerjiyi ifade ederler ve E=mc2 formülüne göre enerji, kütle ve ışık hızının karesine eşit olarak hesaplamıştır ve enerji uzay-zaman’ı büker açıklaması yapmıştır. Bu yüzden fizikçiler göre uzay-zaman ayrı düşünülemez ve zamanın dördüncü boyut olduğunu kabul ederler. Einstein, zamanın tanımını söyle yapmıştır: “Temel olarak zaman, üç boyutlu olarak bilinen uzayda olayları tanımlamak için kullanılan gerçekliğin dördüncü boyutudur.”
Uzay-zaman’ın bükülmesini bir benzetmeyle şöyle açıklıyorlar; uzay gergin bir örtü gibi düşünülürse bu örtünün üzerine irili ufaklı nesneler koyup örtünün büküldüğü ve içe doğru göçtüğü görülecektir. Kütleçekimi sebebiyle de enerji bu şekilde uzay zamanı büker.
Kütleçekimi etkisiyle zamanın daha yavaş ilerlemesi sonucuna ulaşan Einstein, hızlanan cisim dolayısıyla zamanın aktığını öne sürerek Özel Görelilik Kuramı’nı ortaya atmıştır. Ayrıca eşitlik prensibi doğrultusunda düşünülürse hızlanan bir kaynakta zaman daha yavaş akıyorsa kütleçekim alanındayken de zamanın yavaş akması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Genel Görelilik Kuramı, geometrik kütle çekimi teorisidir. Bu kuram, Özel Görelilik Kuramı’nın genelleştirilmesini sağlamıştır. Büyük kütleli cisimler etrafında zamanın daha yavaş aktığını (zaman genişlemesi), ayrıca bu tarz cisimlerin ışığının rota değiştirdiğini ifade eder. Bu büyük kütleli cisimlerin birbiri arasındaki etkileşimlerin sonucunda kütleçekim dalgası oluşması söz konusudur.
Genel Göreliliğin çıkış noktasına “eşdeğerlik ilkesi” deniliyor. Bu ilkenin ilk şekli, bilimsel yöntemi yerçekimine uygulayan ilk kişi olan Galileo’nun gözlemine kadar gider.[3] Özel Görelilik Kuramı’nı dikkatlice gözden geçirdikten sonra genelleştirmenin eylemsizlik ile kütleçekiminin eşdeğerliliği üzerinde temellendirilmesi gerektiği konusunda ana düşüncesini ortaya koydu 1911’de yazdığı başka bir çalışmada, kütleçekiminin ışık üzerindeki etkisiyle ilgili genel kuramdan çıkarılan bazı sonuçları tartışır: (1) İzgesel (spektral) çizgilerin sıklığı (frekans) üzerinde kütleçekim alanının etkisi (kütleçekimsel kırmızıya kayma); (2) Güneş’in kütleçekim alanı tarafından ışık ışınlarının eğilip bükülmesi. Çok yoğun ve daha ileri çalışmalardan sonra kuramın özellikle matematik temeli üzerinde genel göreliliğin kesin biçimine 1916’da ulaşıldı ve bu son biçim aynı yıl yayımlandı.[4]
Galileo anlayışına göre kütle çekimine bakarsak, aynı yükseklikten bırakılan nesnelerin boyutları veya kütleleri ne olursa olsun aynı anda yere düşeceğini, cisimlerin ivmeleme hızlarını hesaplamış ve “Yere düşen cisimlerin kat ettiği mesafeler geçen zamanın karesine göre eşit oranda artar.” görüşünü savunmuştur. Kütleçekimi belli bir mesafeden etki ettiği için gezegenler eş zamanlı olarak birbirlerinden etkilenir. Ayrıca iki cisim arasında belli bir uzaklık varken herhangi bir temas olmadan birbirlerine etki ettikleri görülmüştür. Einstein’a göre gerçekte kütleçekimi olarak değerlendirilen olayın sebebi uzay-zaman’da oluşan geometrik bir bükülmedir. Uzaydaki kütleler, uzay-zaman dokusunu bükerek onu eğri bir doku haline getiriyor. O eğri durumda hareket edern cisimlerin yönü değişir. Burada bahsedilen, cisimleri birbirine çeken “kuvvet”, uzaydaki cisimlerin oluşturduğu uzay-zaman bükülmesinin sonucunda oluşur. Ağırlığı çok olan cismin uzay-zamanda daha fazla bükülmeye sebep olduğu için çevresindeki cisimler, onun oluşturduğu bükülü ortamda o ivmeye göre hareket eder.
Bütün bu teorilerden anlaşılıyor ki Kuantum Mekaniği çok küçük varlıklarla, Görelilik Kuramı’ysa çok büyük varlıklarla ilgili açıklamalar yapar. Her ne kadar birbirleriyle ilgisiz gibi görünseler de tüm evrende belirli bir düzenin var olduğunu düşünecek olursak hepsi birbiriyle belirli bir etkileşim içerisindedir. Buradan hareketle kabul edilen “düzen içinde kaos “ veya “düzen içinde karmaşa” anlayışının evrende hakim olduğu düşünülmektedir. Ayrıca buna “Kaos Teorisi –Düzensizliğin içindeki düzen” de denilir. Bu düzensizlik veya kaos denilen durum, belki de gizli bir düzeni ifade ediyordur.
KAYNAKÇA:
[1] (Richard Feynman Kuantum Teorisini Nasıl Yeniden Keşfetti? - ikiman.com, 21.08.2022; Richard Feynman Kuantum Teorisini Nasıl Yeniden Keşfetti?, 21.08.2022)
[2] (Semiz, İbrahim. 50 Soruda Görelilik Kuramları, Haziran 2010, Bilim ve Gelecek Yayınevi, sf. 17)
[3] (Semiz, İbrahim. 50 Soruda Görelilik Kuramları, Haziran 2010, Bilim ve Gelecek Yayınevi sf. 53)
[4] (Çeviri: Bozkurt, Nejat. Albert Einstein Bilim ve Felsefe Yazıları, 2013, Sentez Yayıncılık, sf:28)
