Teknolojinin gelişmesi ile beraber eskiden belli bir zümrenin biliyor olduğu konular artık herkes tarafından ulaşılabilir hale geldi. Bunlar arasında en dikkat çeken bilim dalı ise kuantum fiziği. Kuantum fiziği son derece detaylı, uzmanlarına göre bile karmaşık bir bilim dalı ve anlaşılması oldukça zor. Ancak konu bilim kurgu ya da popüler bilim olunca konu bir şekilde kuantum fiziğine geliyor.
Kısaca kuantum fiziği nedir?
Kuantum fiziği; maddelerin atom hatta atomaltı seviyedeki hareketlerini inceleyen bir bilim dalıdır. Farklı isimlerle de adlandırılan kuantum fiziği; elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçaların ışık, x ışını, gama ışını ile etkileşimlerini ve doğal durumlarını inceleyerek temel özelliklerini çözmeye çalışır.
Kuantum fiziği hakkında bilinmesi gerekenler:
- Her şey dalgalar ve parçacıklardan oluşur.
- Kuantum fiziği ile saçılan ışık frekansı bile ölçülebilir.
- Kuantum fiziği olasılıklar üzerine kuruludur.
- EPR paradoksu ve kuantum fiziği bilinmezliği.
- Nesneler büyüdükçe kuantum etkileri azalır.
- Kuantum fiziği gerçektir.
Her şey dalgalar ve parçacıklardan oluşur:
En temel anlamıyla kuantum fiziği; evrendeki her şeyin dalgalar ve parçacıklardan oluştuğunu söyler. Elbette her şey net olarak dalga ve parçacık değildir. Ancak her şey dalga ve parçacık özelliği taşır. Bu ve benzeri tanımların nedeni, kuantum fiziğinin uğraştığı alanlardaki hareketlerin daha anlaşılır olmasıdır.
Örneğin fotonlar, kuantum alan uyarılmaları olarak adlandırılsa temel fizik eğitimi bile anlaşılmaz bir hale gelebilirdi. Ancak fotonlara parçacık denildiği zaman, en azından hayal edilebilir bir hale geliyor. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda bulunan Higgs bozonundan bir alan, boşluk dolduran olarak bahsedilir ancak herkesin anlayabileceği tanımı parçacıktır. Elbette detayların üzerinde hala daha çalışılıyor.
Kuantum fiziği ile saçılan ışık frekansı bile ölçülebilir:
Latince kökenli olan kuantum kelimesi ‘ne kadar’ anlamına geliyor. Yani burada bahsedilen şey ölçülebilirlik. Örnek vermek gerekirse dalga boyu, zaman, dalga yüksekliği ve devir sayısı kuantum fiziği ile incelendiği ve gerçekten uzman olmayanların anlaması imkansız olan matematik işlemleri yapıldığı zaman ışığın parçacık doğasının matematiksel formülü çıkıyor.
‘Tamam bunu elde ettik de ne yapacağız?’ diyebilirsiniz. Elde edilen bu veriler ile örneğin sezyum atomunun olası iki durumu arasında saçılan ışık frekansını ölçerek neredeyse kusursuz sonuca ulaşılabilir. Yani olabilecek en küçük bilinmezin bile ne olduğunu keşfederek karanlık madde gibi pek çok şeyin doğasını keşfedebiliriz.
Kuantum fiziği olasılıklar üzerine kuruludur:
Bilimin temel olayı, yapılan deneylerin bazı öngörülen sonuçlardan biri ile tamamlanmasıdır. Ancak kuantum fiziğinde böyle bir durum söz konusu değil. Kuantum fiziğinde yapılan bir deneyin sonucu olarak aklınıza gelen her olasılık bir ihtimale dönüşür ve olur mu olur. Bunun anlamı, parçacıkların aynı anda birden fazla durumda olabilmesidir.
Bilim kurgu eserlerdeki paralel evren teorisinin dayandığı en önemli nokta da bu parçacıkların aynı anda birden fazla durumda olabiliyor olmasıdır. Konu ile ilgili pek çok farklı bilimsel düşünce ve matematiksel teori var. Ancak yine de deney ölçümünü yapacak ölçüm sistemi bile tam olarak ortaya çıkacak belirsizliklerden biri olarak kabul edilebilir.
EPR paradoksu ve kuantum fiziği bilinmezliği:
Kuantum fiziğine en önemli katkılardan birini ünlü bilim insanı Albert Einstein yaptı. Einstein ile genç meslektaşları Boris Podolsky ve Nathan Rosen tarafından yayınlanan makalede geçen ve soyadlarının baş harflerinden adını alan EPR paradoksuna göre kuantum fiziği yerel değildir. Bunun anlamı, dünyanın iki ucunda yapılan deneylerin sonuçları bile birbirini etkilemektedir.
Yapılan deneyler birbirini etkilediği için kesin bir sonuç elde edilemez ve bu nedenle kuantum fiziği yerel değildir. Yerel Gizli Değişkenler Teorisi olarak da isimlendirilen paradoksa göre ya yapılan deneylerde bazı faktörler değişmez olarak kabul edilecek ya da deney sonuçları ışık hızı ile paylaşılacak. Daha sonra yapılan çalışmalar bu paradoksun her şeyi açıklamıyor olduğunu ortaya koysa da bu teori ile solucan delikleri arasında bir bağlantı kuran farklı düşünceler bile var.
Nesneler büyüdükçe kuantum etkileri azalır:
‘Yahu bu kuantum fiziğini neden anlayamıyoruz?’ sorusunun en net yanıtını kuantum etkisi ve nesne boyu arasındaki ilişkide görüyoruz. Kuantum fiziğinin ilgilendiği alanlar; dalgalar, parçacıklar, frekanslar bildiğimiz hayatın içinde görünür durumda değiller. Çünkü kuantum etkisi ancak baya baya küçük nesneler üzerinde görülüyor.
Odada yürüyen bir kedinin etrafına yaydığı dalga boyunu görmek için odadaki bir atomu Güneş Sistemi kadar büyütelim. Gördüğümüz dalga boyu yine de Güneş Sistemi’ndeki bir atom genişliğinde olur. Kütle ve hız küçüldükçe ancak dalga boyları görülecek kadar büyük oluyor. Yani kuantum hakkındaki her şey atom ve atomaltı düzeyde olup bitiyor. Bu durumu gözlemeye yönelik çalışmalar devam ediyor.
Kuantum fiziği gerçektir:
Böyle bir başlık bazı okuyucular için saçma görünebilir ancak kuantum fizikçilerinin ortaya attığı bazı teoriler göz önüne alındığı zaman kuantum fiziği bir çeşit sihir gibi görünebilir. Kuantum fiziği gerçektir. Hatta oldukça katı matematiksel kurallar ve fizik ilkeleri çerçevesinde sınırlandırılmıştır. Evet, kuantum fiziği teorileri oldukça absürd görünebilir ancak temel fizik kurallarıyla çatışmadığı sürece teoriler, bilimi her zaman bir adım ileri götüren basamaklar olmuşlardır.
Meraklıların, uzman olmasalar bile kuantum fiziği nedir sorusunun yanıtını anlayabilecekleri bazı temel gerçekleri anlattık. Dediğimiz gibi kuantum fiziği karmaşık ve alışılmadık detaylara sahip bir bilim dalıdır. Ancak kuantum alanın bir şeyleri çözdüğümüz zaman hiçbir şey eskisi gibi olmayabilir.
