Bilim ilginç bir alan. Öyle ki bugün herkesin kabul ettiği bir gerçek bazen yüzlerce yıl önce ortaya atılmış bir teorinin ispatlanması ile bambaşka bir gerçek haline gelebiliyor. Young deneyi bunun en önemli örneği. Thomas Young tarafından gerçekleştirildiği için Young deneyi olarak da anılan çift yarık deneyi, o güne kadar bilinenin aksine ışığın yalnızca parçacık değil dalga özelliğine sahip olduğunu ortaya koymuştur.
Evde kendi imkanlarınızla bile uygulayabileceğiniz Young deneyini ilginç yapan, elde ettiği sonuçların yanı sıra bu deneyi yapan Thomas Young’ın bu deneye ulaşma sürecidir. İnsan ve doğa arasındaki ilişkiyi inceleyen fizikçi, geçmişte yaşamış bilim insanlarının da teorilerini göz önünde bulundurarak bambaşka bir gerçeği gün yüzüne çıkardı. Gelin Young deneyi nedir yakından bakalım ve bu deney hakkındaki ilginç detayları görelim.
Young deneyi öncesi bilim dünyasına bakalım:
- Isaac Newton
19. yüzyılda Thomas Young tarafından gerçekleştirilen Young deneyi ve ortaya atılan ışığın dalga teorisine geçmeden önce dönemin bilim dünyasına biraz yakından bakmakta yarar var. O zamana kadar Isaac Newton ve Descartes gibi isimler tarafından ortaya atılmış olan ışığın parçacık teorisi, fizikçilerin işine yarıyor ve ışık hakkında pek çok çalışmayı doğrular sonuçlar veriyordu.
18. yüzyılın sonlarında bilim insanları arasında elektrik ve ses dalgalarının incelenmesi oldukça popüler bir konuydu. Elektrik ve ses birer dalgaydı, bu kabul edilmişti. Fakat Thomas Young ve bazı bilim insanları düşünmeden edemiyordu; ışık da bir dalga olabilir mi? İşte bu soru üzerine bazı çalışmalar ve deneyler yapılmaya başlandı.
Young deneyini yapan Thomas Young kimdir? Aslında gerçek merakı tıp alanındaydı:
- Thomas Young
13 Haziran 1773 tarihinde İngiltere’de dünyaya gelen Thomas Young, bilimin ve sanatın pek çok farklı alanında temel eğitim aldı. Gerçek bir entelektüel olan Young, tıp alanına meraklıydı. Ancak onun asıl merak ettiği şey görmekti. Nasıl oluyor da insan görüyordu?
Bu merakı üzerine tıp alanında, daha doğrusu göz ve görmek üzerine çalışmalar yapmaya başlayan Thomas Young ilginç bir gerçeği bir kez daha fark etti. Göz, içine giren ışık sayesinde görüyordu. İyi ama ışık bilindiği gibi parçacıklı bir yapıdaysa göze girdiği zaman nasıl böyle bir sonuç veriyordu? Bu soru üzerine çalışma alanı genişledi ve optik ile elektrodinamik alanlarında da çalışmaya başladı.
Thomas Young, ışığın dalga teorisini bir makale ile duyurdu:
Işığın yapısı hakkındaki ilk çalışmalar Rönesans dönemine kadar uzanıyordu. Genel olarak su dalgaları kullanılarak yapılan bu deneylerde iki kaynaktan çıkan dalgalar birleşiyor ve ışığın parçacıklı bir yapısı olduğunu gösteriyordu. O dönem genel olarak tüm bilim insanları bu teoriyi kabul ediyorlardı.
1800 yılında Thomas Young bir makale yayımladı ve ışığın yalnızca parçacıklı değil, dalgalı bir yapısı olduğunu da iddia etti. Fakat Young bir acemilik yapmıştı. Bilimi bilim yapan en önemli özellik olan deneyi uygulamadan bu teorisini sunmuştu. Üstünde büyük bir baskı vardı, ışığın dalga teorisini bir deneyle kanıtlamalıydı ve o da kolları sıvadı.
Dönemin seçkin bilim insanlarının gözü önünde çift yarık deneyi gerçekleştirildi:
24 Kasım 1803 tarihinde Thomas Young, Britanya Kraliyet Bilim Topluluğu’nun bir toplantısına elinde kocaman bir leğenle katıldı. Tüm perdelerin kapatılmasını ve içeriye ışık girmemesini istedi. Elindeki leğene, üstüne iki delik açılmış bir tahta yerleştirdi. Perdelerden bir tanesine iğne ile iki yarık açtı. Onun yarım metre önüne bir perde daha yerleştirdi.
Işık eğer o güne kadar bilindiği gibi yalnızca parçacıklı bir yapıda olsaydı iç kısımdaki perdede tıpkı o yarıklardaki gib muntazam şekiller oluşurdu. Ancak o perdede tıpkı su ve ses dalgalarında gözlemlendiği gibi dalgalar oluşmaktaydı. İşte karşılarındaydı, ışık baya baya dalgalı yapıdaydı. Ancak bilimin de yobazları vardır.
Thomas Young tarafından yapılan deney, o güne kadar bilinen her şeyi gözle görülür şekilde alt üst etmişti. Pek çok fizikçi bunun bir hile olduğunu söyledi. Ancak Young yılmadı, bu modeli ispatlayacak güçlü bir teorik altyapı da oluşturdu ve bunu bir kitap haline getirdi. Young deneyi ile ortaya atılan bu teori, diğer fizikçiler tarafından da incelenmeye başladı.
Young deneyi nasıl yapılır? Konu hakkında pek çok fizikçi de çalışma yaptı:
Thomas Young, yaptığı deneyi destekleyecek bir teori de oluşturduktan sonra göz hekimi olarak çalışmaya başladı. 10 Mayıs 1829 tarihinde hayatını kaybedene kadar ışığın dalga teorisinin temelini zenginleştirmek için çalışmalarına devam etti. O dönem kendisiyle çalışmak isteyen Jean Fresnel ve Christiaan Huygens gibi önemli fizikçileri reddetti ancak onlar kendi başlarına çalışmayı sürdürdü.
Jean Fresnel ve Christiaan Huygens tarafından gerçekleştirilen çalışmalar, Huygens-Fresnel prensibi olarak bilim tarihine geçti. Bu iki isim, Young deneyi ile ortaya konulan dalga teorisini formülize ettiler. Yarattıkları dalga prensibi ışıkta, seste, suda elektrikte ve manyetizmada da geçerliydi.
1961 yılına geldiğimizde Tübingen Üniversitesi’nde görevli Clauss Jönsson, çift yarık deneyini elektronlar üzerinde gerçekleştirdi. 1999 yılında mikroskopta görülecek parçaların dalga tipi girişim sergiledikleri gözlemlendi. 2002 yılında, Clauss Jönsson yapılmış olan bu deneyin en başarılı çift yarık deneyi olduğu kabul edildi.
Young deneyi neyi anlatıyor, neden bu kadar önemli?
Thomas Young tarafından gerçekleştirilen çift yarık deneyinin elbette ilk ve büyük önemi, ışığın bilinenin aksine yalnızca parçacıklı değil aynı zamanda dalgalı bir yapıda olduğunu ortaya çıkarmasıdır. Diğer bir önemi ise birbirinden bağımsız gibi görünen tıp ve fizik alanlarının aslında insan ve doğa kadar birbirinden ayrılmaz olduğunu hepimize göstermesidir..
Gelelim Young deneyinin bugüne yansımasına, kuantum. Kuantum mekaniği daha önce buradaki yazımızda anlattığımız gibi gözün görmeyeceği ve hatta mikroskopların bile zor görebildiği yalnızca özel cihazlarla görülebilen bir dünya üzerine çalışmalar yapar. İşte Young deneyi aslında o dünyanın bir yansımasıdır.
Nobel Fizik Ödülü’ne de layık görülen Amerikalı teorik fizikçi Richard Feynman, çift yarık deneyleri ile elde edilen sonuçları incelemiş ve bunları kuantum dünyasına uygulamıştır. Belki bugün değil ama bir gün Young deneyi ve benzerleri ile elde edilen veriler kuantum dünyasının gizemini çözebilir.
Işığın dalga teorisini bilim dünyasına ispatlayan Young deneyi nedir sorusunu yanıtlayarak bilim dünyası için ne kadar önemli olduğundan bahsettik. Elbette bu konu oldukça derin ancak bu yazımızda okuyucuyu teknik detaylara boğmak yerine basit bir deneyin bilim dünyasını nasıl etkilediğini anlatmayı hedefledik. Konu hakkındaki düşüncelerinizi yorumlarda paylaşabilirsiniz.
