{"id":38984,"date":"2019-12-15T03:25:54","date_gmt":"2019-12-15T00:25:54","guid":{"rendered":"https:\/\/bilimvegelecek.com.tr\/?p=38984"},"modified":"2019-12-11T15:31:36","modified_gmt":"2019-12-11T12:31:36","slug":"bilimin-onculeri-werner-heisenberg-1901-1976","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/bilimvegelecek.com.tr\/index.php\/2019\/12\/15\/bilimin-onculeri-werner-heisenberg-1901-1976","title":{"rendered":"Bilimin \u00d6nc\u00fcleri: Werner Heisenberg (1901 -1976)"},"content":{"rendered":"

Bilim tarihinde y\u00fczy\u0131l\u0131m\u0131z\u0131n ilk \u00e7e\u011fre\u011fi devrimsel at\u0131l\u0131mlar\u0131n birbirini izledi\u011fi f\u0131rt\u0131nal\u0131 bir d\u00f6nemdir. Planck\u2019\u0131n kuvantum, Einstein\u2019\u0131n g\u00f6relilik kuramlar\u0131, Rutherford\u2019un atom modeli bu at\u0131l\u0131mlar\u0131n ba\u015fl\u0131calar\u0131d\u0131r. Bohr\u2019un 1913\u2019de ortaya koydu\u011fu kuvantum atom modeli 1920\u2019lerde \u00f6zellikle gen\u00e7 fizik\u00e7ilerin ilgi oda\u011f\u0131 olmu\u015ftu. Ne var ki, bu model sorunsald\u0131; \u00f6nemli kimi noktalara \u0131\u015f\u0131k tutmakla birlikte yeterince belirgin ve tutarl\u0131 olmaktan uzakt\u0131. \u00dcstelik, Bohr\u2019un \u201ckuvantum y\u00f6r\u00fcngeleri\u201d dedi\u011fi \u015fey i\u00e7in ortada deneysel kan\u0131t da yoktu. Elektronlar\u0131n \u00e7ekirdek \u00e7evresinde d\u00f6nd\u00fc\u011f\u00fc, G\u00fcne\u015f sistemine bir benzetme olmakla kalan bir varsay\u0131md\u0131. Modeli kimi y\u00f6nleriyle yetersiz bulan gen\u00e7 fizik\u00e7ilerin ba\u015f\u0131nda De Broglie (1892 – 1987), Pauli, Heisenberg, Schr\u00f6dinger ve Dirac (1902 – 1984) gibi \u00e7al\u0131\u015fmalar\u0131yla daha sonra \u00fcnlenen se\u00e7kin adlar vard\u0131. Bunlar aras\u0131nda en b\u00fcy\u00fck at\u0131l\u0131m\u0131n Heisenberg\u2019den geldi\u011fi s\u00f6ylenebilir.<\/p>\n

Heisenberg 24 ya\u015f\u0131nda iken olu\u015fturdu\u011fu matris mekanik ve kendi ad\u0131yla bilinen belirsizlik ilkesiyle atom fizi\u011fine yeni bir kimlik kazand\u0131r\u0131r, 1932\u2019de Nobel \u00d6d\u00fcl\u00fc al\u0131r.<\/p>\n

Fizik\u00e7i arkada\u015flar\u0131 aras\u0131nda sezgi g\u00fcc\u00fcyle tan\u0131nan Heisenberg, daha okul y\u0131llar\u0131nda, ders kitaplar\u0131nda yer alan g\u00f6rsel modellere ku\u015fkuyla bakm\u0131\u015ft\u0131. Bohr modelini bile pek inand\u0131r\u0131c\u0131 bulmam\u0131\u015ft\u0131. \u00d6zellikle modele dayanan varsay\u0131mlardan, g\u00f6rsel imgelerden ka\u00e7m\u0131yordu. Atom, modellerde i\u015flendi\u011fi gibi karma\u015f\u0131k de\u011fil, basit bir yap\u0131da olmal\u0131yd\u0131. Bohr ile kar\u015f\u0131la\u015fmak, tart\u0131\u015fmak arad\u0131\u011f\u0131 bir f\u0131rsatt\u0131.<\/p>\n

Bu f\u0131rsat \u00e7\u0131kt\u0131\u011f\u0131nda delikanl\u0131 M\u00fcnih \u00dcniversitesi\u2019ndeki \u00f6\u011frenimini keserek G\u00f6ttingen\u2019e ko\u015far. Bohr bir s\u00f6mestr i\u00e7in G\u00f6ttingen \u00dcniversitesi\u2019ne konuk \u00f6\u011fretim \u00fcyesi olarak \u00e7a\u011fr\u0131lm\u0131\u015ft\u0131. Atom fizi\u011finin \u00f6nde gelen bir kurucusuyla tan\u0131\u015fmak ka\u00e7\u0131r\u0131lacak bir f\u0131rsat de\u011fildi. Heisenberg dikkatli bir dinleyiciydi; ama s\u0131ras\u0131 geldi\u011finde, doyurucu bulmad\u0131\u011f\u0131 noktalar\u0131 belirtmekten, dahas\u0131 Bohr\u2019u d\u00fcped\u00fcz ele\u015ftirmekten geri kalm\u0131yordu. Bohr bu iddial\u0131 gencin ola\u011fan\u00fcst\u00fc yetenek ve co\u015fkusunu fark etmekte gecikmez; s\u00f6mestr sonunda onu Kopenhag Teorik Fizik Enstit\u00fcs\u00fc\u2019ne kat\u0131lmaya davet eder. \u00dcniversiteyi bitirir bitirmez, se\u00e7kin gen\u00e7 fizik\u00e7ilerin topland\u0131\u011f\u0131 Enstit\u00fc\u2019ye kat\u0131lan Heisenberg\u2019in sorgulad\u0131\u011f\u0131 temel nokta \u015fuydu: Bohr modelinde \u00f6ng\u00f6r\u00fcld\u00fc\u011f\u00fc gibi elektron devindi\u011fi y\u00f6r\u00fcngeyi nas\u0131l \u201cse\u00e7mekte\u201d, dahas\u0131 bir ba\u015fka y\u00f6r\u00fcngeye s\u0131\u00e7ramadan \u00f6nce titre\u015fim frekans\u0131n\u0131 nas\u0131l \u201cbelirlemekteydi\u201d? Bohr varsayd\u0131\u011f\u0131 bu davran\u0131\u015f\u0131 a\u00e7\u0131klamas\u0131z b\u0131rakm\u0131\u015ft\u0131. Onun yapt\u0131\u011f\u0131 sadece Planck\u2019m kuvantum sabitini uygulamakt\u0131. Bohr\u2019a g\u00f6re, atomun dengesini korumas\u0131, Planck sabitinin enerjiyi s\u0131n\u0131rlama ve d\u00fczenleme etkisiyle ger\u00e7ekle\u015fmekteydi. Ama bu arg\u00fcman doyurucu bir a\u00e7\u0131klama getirmiyordu.<\/p>\n

\"\"
Heisenberg varsay\u0131mlar ve g\u00f6rsel modeller yerine, do\u011frudan deneysel verilere dayanan matematiksel bir dizge aray\u0131\u015f\u0131 i\u00e7indeydi.<\/figcaption><\/figure>\n

Elektronun \u00e7ekirdek \u00e7evresinde devinen, s\u0131radan bir par\u00e7ac\u0131k oldu\u011fu sav\u0131 da dayanaks\u0131zd\u0131. Ger\u00e7i Bohr\u2019un atomik olgulara Planck sabitini uygulamas\u0131 yerinde bir yakla\u015f\u0131md\u0131; \u00e7\u00fcnk\u00fc kuvantum teorisi klasik mekanikten daha yeterli sonu\u00e7 vermekteydi. Ancak bu teorinin birtak\u0131m sorunlar i\u00e7ermedi\u011fi demek de\u011fildi. Heisenberg varsay\u0131mlar ve g\u00f6rsel modeller yerine, do\u011frudan deneysel verilere dayanan matematiksel bir dizge aray\u0131\u015f\u0131 i\u00e7indeydi. \u00d6ncelikle kimi saptamalar\u0131n g\u00f6z \u00f6n\u00fcnde tutulmas\u0131 gerekti\u011fine inan\u0131yordu. \u00d6rne\u011fin, atom i\u00e7inde kald\u0131\u011f\u0131 s\u00fcrece elektrona ili\u015fkin tahmin \u00f6tesinde fazla bir \u015fey bilmedi\u011fimiz, ama atom d\u0131\u015f\u0131ndaki davran\u0131\u015f\u0131na ili\u015fkin elimizde epey deneysel veri oldu\u011fu; yine, ivmeli devinen bir elektrik y\u00fck\u00fc olarak elektronun, elektromanyetik radyasyon sald\u0131\u011f\u0131, sal\u0131nan radyasyonun frekans\u0131n\u0131n deviniminin yinelenme frekans\u0131yla daima ayn\u0131 oldu\u011fu. (Elektronun radyo antenindeki ini\u015f-\u00e7\u0131k\u0131\u015f deviniminin frekans\u0131n\u0131n sal\u0131nan radyasyon frekans\u0131yla ayn\u0131 olmas\u0131 buna g\u00f6sterilebilecek bir \u00f6rnektir); \u00f6yleyse, elektronun atom i\u00e7inde de ivmeli devinen bir elektrik y\u00fck\u00fc oldu\u011fu ko\u015fuluyla, radyasyon sald\u0131\u011f\u0131, sal\u0131nan radyasyon frekans\u0131n\u0131n, devinimin yinelenme frekans\u0131yla ayn\u0131 oldu\u011fu s\u00f6ylenebilirdi. Ne var ki, elektronun bir y\u00f6r\u00fcngede devindi\u011fi varsay\u0131m\u0131na g\u00f6re hesapland\u0131\u011f\u0131nda bu beklenti do\u011frulanmam\u0131\u015ft\u0131r.<\/p>\n

Bu t\u00fcrden kimi olumsuz sonu\u00e7lar Bohr\u2019u y\u00f6r\u00fcngeler aras\u0131nda \u201cs\u0131\u00e7rama\u201d hipotezine g\u00f6t\u00fcrm\u00fc\u015ft\u00fc. Buna g\u00f6re, s\u0131\u00e7ramada yiten enerji, sal\u0131nan radyasyonun frekans\u0131n\u0131 belirlemekteydi. Tek elektronlu olan hidrojen atomunda bu beklenti do\u011frulanmaktayd\u0131. Ama \u201cs\u0131\u00e7rama\u201d d\u00fc\u015f\u00fcncesi y\u00f6r\u00fcnge varsay\u0131m\u0131n\u0131 i\u00e7eriyordu; oysa ortada y\u00f6r\u00fcngelerin varl\u0131\u011f\u0131n\u0131 g\u00f6steren hi\u00e7bir kan\u0131t yoktu. \u00d6te yandan, yukarda \u00f6rnek olarak ald\u0131\u011f\u0131m\u0131z radyo anten olay\u0131 da yads\u0131namazd\u0131. Ger\u00e7i Bohr\u2019un teorisine dayanan kimi \u00f6ndeyilerin bu olaya uydu\u011fu bir durumdan s\u00f6z edilebilir. \u015e\u00f6yle ki, elektron \u00e7ekirdekten uzakta, geni\u015f bir y\u00f6r\u00fcngede devindi\u011finde, varsanan s\u0131\u00e7rama enerjisi s\u0131f\u0131ra yak\u0131nd\u0131r. Atomun d\u0131\u015f s\u0131n\u0131r\u0131nda elektronun y\u00f6r\u00fcngeyi tamamlama frekans\u0131 beklenen sonuca uymakta, yani, y\u00f6r\u00fcngesel frekans radyasyon frekans\u0131na e\u015fit \u00e7\u0131kmaktad\u0131r. Bohr \u201ckar\u015f\u0131l\u0131k\u201d (correspondence) dedi\u011fi y\u00f6ntemiyle atom d\u0131\u015f\u0131ndan atom i\u00e7i spektruma gidilebilece\u011fini g\u00f6stermi\u015fti. Heisenberg yeterince ussal bulmad\u0131\u011f\u0131 bu y\u00f6ntem yerine bu gidi\u015fi daha mant\u0131ksal bir y\u00f6ntemle ger\u00e7ekle\u015ftirmeyi \u00f6nermekteydi. Ona g\u00f6re spektral kod ancak b\u00f6yle \u00e7\u00f6z\u00fclebilirdi.<\/p>\n

Heisenberg \u00e7\u00f6z\u00fcm i\u00e7in arad\u0131\u011f\u0131 ipucunu klasik devinim yasalar\u0131nda bulabilece\u011fini d\u00fc\u015f\u00fcn\u00fcr. Bilindi\u011fi gibi, bir gezegenin ald\u0131\u011f\u0131 yolu belirlemek i\u00e7in, gezegenin belli bir andaki konumunu belirleyen nicelikle momenti (k\u00fctle x h\u0131z) \u00e7arp\u0131l\u0131r. \u00d6yleyse olas\u0131d\u0131r ki, atom d\u00fczeyinde de bir frekans \u00e7\u00f6k\u00fcnt\u00fcs\u00fcyle bir ba\u015fka frekans \u00e7\u00f6k\u00fcnt\u00fcs\u00fcn\u00fcn \u00e7arp\u0131m\u0131 bize arad\u0131\u011f\u0131m\u0131z\u0131 versin!<\/p>\n

Ancak Heisenberg\u2019in frekanslara ili\u015fkin ortaya koydu\u011fu simgelerin kullan\u0131m\u0131 de\u011fi\u015fik bir \u00e7arp\u0131m tablosu gerektirmekteydi. Heisenberg fark\u0131nda olmaks\u0131z\u0131n \u201cmatris cebir\u201d denen bir sistemin kimi kurallar\u0131n\u0131 yeniden ke\u015ffetmi\u015fti. Hocas\u0131 Max Born\u2019un yard\u0131m\u0131yla arad\u0131\u011f\u0131 teorinin (kuvantum mekani\u011fin) matematiksel temelini olu\u015fturmakta art\u0131k gecikmeyecekti.<\/p>\n

Asl\u0131nda olu\u015fturulmakta olan yeni sistem, bir bak\u0131ma, klasik mekani\u011fi and\u0131rmaktayd\u0131; \u015fu farkla ki, klasik mekani\u011fin simgesel s\u00f6zl\u00fc\u011f\u00fc \u201ckonum\u201d, \u201cmoment\u201d ve devinime ili\u015fkin di\u011fer nicelikleri dile getirirken, yeni mekani\u011fin simgeleri atomik verileri temsil ediyordu. Matris cebir, klasik mekani\u011fin yetersiz kald\u0131\u011f\u0131 atomik problemlerin \u00e7\u00f6z\u00fcm\u00fcne elveren bir y\u00f6ntemdi. Ne var ki, ba\u015flang\u0131\u00e7ta Heisenberg hayal k\u0131r\u0131kl\u0131\u011f\u0131na u\u011framaktan kurtulamaz; yeni y\u00f6ntemle hidrojen spektrumunu hesaplama ba\u015far\u0131s\u0131z kalmaktayd\u0131. Ama \u00e7ok ge\u00e7meden onu umutsuzluktan kurtaran bir geli\u015fmeyi fark eder. Fizik\u00e7i arkada\u015f\u0131 Pauli\u2019nin buldu\u011fu \u201cd\u0131\u015flama\u201d (exclusion) ilkesi geli\u015ftirmekte oldu\u011fu teoriye \u00f6nemli destek sa\u011flamaktayd\u0131. (Pauli\u2019nin \u00e7al\u0131\u015fmas\u0131 atomik spektraya ili\u015fkin g\u00f6zlemlere dayan\u0131yordu. Bu g\u00f6zlemler \u00e7o\u011funluk birbirinden farkl\u0131yd\u0131. Pauli bu g\u00f6zlemlerin hepsi i\u00e7in ge\u00e7erli bir a\u00e7\u0131klama aray\u0131\u015f\u0131ndayd\u0131. Buldu\u011fu a\u00e7\u0131klay\u0131c\u0131 ilke \u015fuydu: Herhangi bir elementer par\u00e7ac\u0131klar sisteminde, \u00f6rne\u011fin, atom kapsam\u0131ndaki elektron toplulu\u011funda, hi\u00e7bir iki par\u00e7ac\u0131k ayn\u0131 bi\u00e7imde devinmez ya da ayn\u0131 enerji durumunda olmaz.) Bu basit ilke yaln\u0131z elektronlar i\u00e7in de\u011fil, ilerde ke\u015ffedilenlerle birlikte atomalt\u0131 t\u00fcm par\u00e7ac\u0131klar i\u00e7in ge\u00e7erliydi. \u00dcstelik bu ilke, Bohr\u2019un atom modelinde bir bak\u0131ma el yordam\u0131yla yapt\u0131\u011f\u0131 bir s\u0131n\u0131rlamay\u0131 (elektron davran\u0131\u015flar\u0131 \u00fczerindeki s\u0131n\u0131rlamay\u0131) da anlaml\u0131 k\u0131l\u0131yordu.<\/p>\n

\u201cPauli d\u0131\u015flama ilkesi\u201d diye bilinen bulu\u015f Heisenberg\u2019e teorisini tamamlama yolunu a\u00e7m\u0131\u015ft\u0131. Art\u0131k Bohr\u2019un \u201ckar\u015f\u0131l\u0131k\u201d y\u00f6ntemini yetkin mant\u0131ksal bir dizgeye d\u00f6n\u00fc\u015ft\u00fcrebilirdi. Spektral kod \u00e7\u00f6z\u00fcm a\u015famas\u0131na ula\u015fm\u0131\u015f, kuvantum mekanik do\u011fmu\u015f demekti.<\/p>\n

Tam bu s\u0131rada beklenmeyen, dahas\u0131, \u015fa\u015fk\u0131nl\u0131k yaratan yeni bir geli\u015fme ortaya \u00e7\u0131kar: Avusturyal\u0131 fizik\u00e7i Erwin Schr\u00f6dinger matris cebrine ba\u015fvurmaks\u0131z\u0131n atomik spektray\u0131, dalga olay\u0131na uygulamaya elveren bir diferansiyel denklemle \u00e7\u00f6z\u00fcmler. B\u00f6ylece, klasik fizik yasalar\u0131yla \u00e7eli\u015fkiye yol a\u00e7an kuvantum kurallar\u0131na gerek kalmadan atomun kesintili enerjisi a\u00e7\u0131klanabilmekteydi. Schr\u00f6dinger\u2019in dalga denklemi, \u201cenerji b\u00f6l\u00fcmleri\u201d d\u00fc\u015f\u00fcncesinin fizikte yaratt\u0131\u011f\u0131 uyumsuzlu\u011fu gidermeye yeterli g\u00f6r\u00fcnmekteydi. Kuvantum d\u00fc\u015f\u00fcncesi fizi\u011fin temel ilkelerinden biri olan neden-sonu\u00e7 ba\u011f\u0131nt\u0131s\u0131n\u0131 d\u0131\u015flamaktayd\u0131; \u00f6yle ki, kesin \u00f6ndeyilere olanak yoktu. \u00d6ndeyiler olas\u0131l\u0131k \u00e7er\u00e7evesinde yap\u0131labilirdi, ancak. Oysa Schr\u00f6dinger dalga mekani\u011fiyle, bu t\u00fcr sak\u0131ncalara yol a\u00e7maks\u0131z\u0131n, atomalt\u0131 d\u00fczeydeki t\u00fcm olgular\u0131 a\u00e7\u0131klayabilece\u011fi inanc\u0131ndayd\u0131. \u00d6rne\u011fin, dalga mekanik form\u00fcl\u00fc kara-cisim radyasyonuna ili\u015fkin g\u00f6zlem verilerine Planck form\u00fcl\u00fc \u00f6l\u00e7\u00fcs\u00fcnde uygun d\u00fc\u015fmekteydi. Ona g\u00f6re, madde dalgasal bir olayd\u0131; \u201celementer par\u00e7ac\u0131k\u201d diye nitelenen \u015fey, asl\u0131nda, dalgalar\u0131n birbirini peki\u015ftirdi\u011fi k\u00fc\u00e7\u00fcc\u00fck uzay b\u00f6lgelerinden ba\u015fka bir \u015fey de\u011fildi. S\u0131\u00e7rama fikrine gerek yoktu.<\/p>\n

\u015eimdi yan\u0131tlanmas\u0131 gereken soru \u015fuydu: dalga mekani\u011fi ger\u00e7ekten fizi\u011fi eski b\u00fct\u00fcnl\u00fc\u011f\u00fcne kavu\u015fturuyor muydu? \u201cKuvantum\u201d kavram\u0131na art\u0131k gerek kalmam\u0131\u015f m\u0131yd\u0131? Bohr ve Heisenberg\u2019e g\u00f6re buna olanak yoktu. \u00c7\u00fcnk\u00fc elektron ister y\u00f6r\u00fcngede devinen bir par\u00e7ac\u0131k olarak d\u00fc\u015f\u00fcn\u00fcls\u00fcn, ister bir dalga titre\u015fimi olarak alg\u0131lans\u0131n, kesintilik g\u00f6z ard\u0131 edilemez, s\u0131\u00e7rama varsay\u0131m\u0131ndan vazge\u00e7ilemezdi. Kald\u0131 ki, dalga dilinde bile s\u0131\u00e7rama d\u00fc\u015f\u00fcncesinin, \u00fcst\u00fc \u00f6rt\u00fck de olsa, var oldu\u011fu s\u00f6ylenebilirdi.\"\"<\/p>\n

\u00d6te yandan ba\u015fta Max Planck, de Broglie olmak \u00fczere kimi fizik\u00e7iler Schr\u00f6dinger\u2019i desteklemekteydi. Bu, de Broglie i\u00e7in do\u011fald\u0131, \u00e7\u00fcnk\u00fc atom fizi\u011finde dalga d\u00fc\u015f\u00fcncesi ondan kaynaklanm\u0131\u015ft\u0131. Oysa, Max Planck \u00f6nc\u00fcs\u00fc oldu\u011fu kuvantum teorisine ters d\u00fc\u015fen bir yakla\u015f\u0131ma arka \u00e7\u0131kmaktayd\u0131. Ne var ki, Planck yarat\u0131l\u0131\u015ftan tutucu bir ki\u015fiydi; kurdu\u011fu teorinin sonraki geli\u015fmelerinde ortaya \u00e7\u0131kan \u201cayk\u0131r\u0131l\u0131k\u201dlar\u0131, \u00f6zellikle nedensellik ilkesinden uzakla\u015fmay\u0131 i\u00e7ine sindirememi\u015fti. \u00d6yle ki, Schr\u00f6dinger\u2019e fizi\u011fi i\u00e7ine d\u00fc\u015ft\u00fc\u011f\u00fc bunal\u0131mdan kurtaran bir kahraman g\u00f6z\u00fcyle bak\u0131yordu.<\/p>\n

Fizik d\u00fcnyas\u0131 bir ikilemle kar\u015f\u0131 kar\u015f\u0131yayd\u0131. Bir yanda par\u00e7ac\u0131k kavram\u0131na dayanan kuvantum mekani\u011fi, \u00f6te yanda par\u00e7ac\u0131k kavram\u0131n\u0131 hi\u00e7 de\u011filse, d\u0131\u015flayan dalga mekani\u011fi: Ayn\u0131 olgu k\u00fcmesini a\u00e7\u0131klamaya y\u00f6nelik birbirine ters d\u00fc\u015fen iki teori! Bu arada, Bohr\u2019un esnek bir tutum i\u00e7ine girerek iki teoriyi ba\u011fda\u015ft\u0131rma giri\u015fimi de ilgin\u00e7tir. Belki de atomu ve bile\u015fenlerini ne salt par\u00e7ac\u0131klar ne de salt dalgasal birimler olarak d\u00fc\u015f\u00fcnmek do\u011fruydu. Belki de do\u011fru olan, iki teorinin de s\u0131n\u0131rl\u0131 bir ge\u00e7erlili\u011fe sahip oldu\u011funu s\u00f6ylemekti. Dahas\u0131, alternatif a\u00e7\u0131klamalar getirmeleri, iki teorinin ba\u011fda\u015fmazl\u0131\u011f\u0131 anlam\u0131na al\u0131nmamal\u0131yd\u0131. Bohr bu t\u00fcr olas\u0131l\u0131klar \u00fczerinde dururken, Heisenberg iki teori aras\u0131nda bir uzla\u015fmaya olanak tan\u0131m\u0131yordu. Ona g\u00f6re atomun dalga yap\u0131s\u0131n\u0131 g\u00f6steren herhangi deneysel bir kan\u0131t yoktu. Ger\u00e7i s\u0131radan deneylerimize ayk\u0131r\u0131 d\u00fc\u015fen elementer par\u00e7ac\u0131klar\u0131 somut maddesel de\u011fil, soyut nesneler olarak alg\u0131lamak yerinde bir yakla\u015f\u0131md\u0131r. Ancak, bu soyut nesnelerin davran\u0131\u015flar\u0131n\u0131 betimlemede birtak\u0131m varsay\u0131mlara de\u011fil, \u00f6l\u00e7\u00fclebilir deneysel sonu\u00e7lara ba\u011fl\u0131 kalmak gerekir. Heisenberg, \u00f6nerdi\u011fi matris mekani\u011fin bu nitelikte bir dizge oldu\u011fu sav\u0131ndayd\u0131. Belli fiziksel bir olgu ya par\u00e7ac\u0131k ya da dalga kavram\u0131yla a\u00e7\u0131klanabilirdi, ikisiyle birlikte de\u011fil! Do\u011fa birbirine ters d\u00fc\u015fen iki kavrama ayn\u0131 ba\u011flamda elveren bir \u00e7eli\u015fki ya da kar\u0131\u015f\u0131kl\u0131k i\u00e7inde olabilir miydi?<\/p>\n

S\u0131k\u0131nt\u0131 bir \u00f6l\u00e7\u00fcde gene Heisenberg\u2019in ortaya koydu\u011fu bir ilkeyle, \u201cbelirsizlik ilkesi\u201dyle giderilir. Bu ilke, belli tan\u0131mlar aras\u0131ndaki bir ili\u015fkinin matematiksel t\u00fcrden dile getirilmesidir. K\u0131saca \u015f\u00f6yle demektedir: Belli bir anda, konum ve momentin birlikte \u00f6l\u00e7\u00fcm\u00fcn\u00fcn en az Planck sabiti kadar bir belirsizlik ta\u015f\u0131mas\u0131 ka\u00e7\u0131n\u0131lmazd\u0131r: \u0394p \u00d7 \u0394q \u2265 h. Ba\u015fka bir deyi\u015fle, konum ve moment birbirinden ba\u011f\u0131ms\u0131z de\u011fi\u015fkenler de\u011fildir; birini tam belirleme di\u011ferini belirsiz b\u0131rak\u0131r.<\/p>\n

Klasik fizikte \u00f6l\u00e7\u00fclen de\u011fi\u015fkenler Planck sabitine (h) g\u00f6receli olarak \u00e7ok b\u00fcy\u00fck oldu\u011fundan \u00f6yle bir belirsizlik s\u00f6z konusu de\u011fildir. Oysa atomalt\u0131 d\u00fczeyde \u00f6nemli bir say\u0131 olan Planck sabiti (h), bildi\u011fimiz anlamda belirleme kesinli\u011fine olanak vermemektedir. T\u00fcm belirlemeler istatistiksel t\u00fcrden ortalamalar olarak yap\u0131labilir. Heisenberg\u2019in belirsizlik ilkesi kuvantum mekani\u011finin genel bir dizge niteli\u011fi kazanmas\u0131nda anahtar i\u015flevi g\u00f6r\u00fcr.<\/p>\n

\u015eimdi sorulabilir: Konum ve moment de\u011fi\u015fkenlerinin e\u015f-zaman \u00f6l\u00e7\u00fcm\u00fcn\u00fc olanaks\u0131z k\u0131lan \u015fey nedir? Bu olayda Planck sabitinin rol\u00fc nedir? Daha da \u00f6nemlisi, belirsizlik ilkesi bilgi aray\u0131\u015f\u0131n\u0131n s\u0131n\u0131rlanmas\u0131 anlam\u0131na m\u0131 gelmektedir?<\/p>\n

Klasik fizikte konum, h\u0131z, frekans vb. de\u011fi\u015fkenler \u00fczerindeki deney ve \u00f6l\u00e7melerin bu de\u011fi\u015fkenleri etkilemedi\u011fi varsay\u0131m\u0131na dayan\u0131l\u0131r. Oysa bu varsay\u0131m atomalt\u0131 d\u00fczey i\u00e7in ge\u00e7erli de\u011fildir. Planck sabitinin \u00e7ok \u00f6nemli oldu\u011fu bu d\u00fczeyde, deneysel ara\u00e7 ve d\u00fczenlemelerin \u00f6l\u00e7meye konu bu de\u011fi\u015fkenleri bir \u015fekilde etkilemesi ka\u00e7\u0131n\u0131lmazd\u0131r. Orta-boy d\u00fczeyde bu etki \u00f6nemsizdir. Atomalt\u0131 d\u00fczeyde ise en k\u00fc\u00e7\u00fck etki bile \u00e7ok \u00f6nemlidir. \u00d6rne\u011fin, bu d\u00fczeyde foto\u011fraf \u00e7ekiminde sal\u0131nan \u0131\u015f\u0131k, sonucu b\u00fcy\u00fck \u00f6l\u00e7\u00fcde de\u011fi\u015ftirebilir. Bu demektir ki, belirleme y\u00f6ntemimizin etkisi belirledi\u011fimiz nesne veya s\u00fcrecin ayr\u0131lmaz bir par\u00e7as\u0131 olmaktad\u0131r. \u00d6yleyse, alg\u0131lad\u0131\u011f\u0131m\u0131z \u015fey alg\u0131m\u0131z d\u0131\u015f\u0131nda salt nesnel bir ger\u00e7ekli\u011fi yans\u0131tmamaktad\u0131r. Peki bunun ara\u015ft\u0131rmaya bir s\u0131n\u0131r koydu\u011fu s\u00f6ylenebilir mi? Bu soruyu yan\u0131tlamak i\u00e7in Heisenberg\u2019in belirsizlik ilkesinin anlam\u0131n\u0131 iyi kavramak gerekir. Atomalt\u0131 d\u00fczeyde ili\u015fkilerini nedensel olarak belirlemeye \u00e7al\u0131\u015ft\u0131\u011f\u0131m\u0131z de\u011fi\u015fkenler (konum, momentum, vb.) birbiriyle kar\u015f\u0131l\u0131kl\u0131 d\u0131\u015fla\u015fma i\u00e7indedir Biri belirlendi\u011finde di\u011feri belirsizlik i\u00e7ine d\u00fc\u015fer. Bu y\u00fczden, yetersiz belirlemeyle yetinmek ko\u015fuluyla, bir t\u00fcr nedensel bir ba\u011f\u0131nt\u0131 kurulabilir. Bir deneyde konum tam saptan\u0131rken bir ba\u015fka deneyde momentin tam saptanmas\u0131 yoluna gidilebilir. Kuvantum mekanikte olas\u0131l\u0131klara y\u00f6nelik istatistiksel belirleme y\u00f6ntemi matematiksel sembolizmin \u00f6z\u00fcn\u00fc olu\u015fturmaktad\u0131r.<\/p>\n

Atom fizi\u011finde, Heisenberg gibi, g\u00f6rsel model yakla\u015f\u0131m\u0131n\u0131n kar\u015f\u0131s\u0131na \u00e7\u0131kan bir ba\u015fka gen\u00e7 fizik\u00e7i de Paul A. M. Dirac\u2019t\u0131. Heisenberg ile Schr\u00f6dinger\u2019in birbirinden ba\u011f\u0131ms\u0131z at\u0131l\u0131mlar\u0131na bir \u00fc\u00e7\u00fcnc\u00fcs\u00fcn\u00fc Dirac ekler. Kuvantum mekanikte, klasik mekani\u011finin ot ve p ile simgeledi\u011fi konum ve momentum nicelikleri yerine frekans \u00e7\u00f6k\u00fc\u015fleri konmu\u015ftu. Bu teoride, bildi\u011fimiz aritmetik kurallar\u0131n\u0131n tersine pxq ile qxp ayn\u0131 \u015feyler de\u011fildi. \u00c7arp\u0131mda \u00e7arpan ile \u00e7arp\u0131lan\u0131n s\u0131ras\u0131 sonucu de\u011fi\u015ftirmekteydi. Dirac ba\u015flang\u0131\u00e7ta hemen herkesi \u015fa\u015f\u0131rtan bu terslikte, klasik fizik yasalar\u0131yla hen\u00fcz belirsiz kalan atomik yasalar aras\u0131ndaki temel fark\u0131n ipucunu bulur. \u015e\u00f6yle ki, pxq ile qxp \u00e7arp\u0131mlar\u0131 aras\u0131ndaki fark\u0131 biliyorsak, ayr\u0131ca bu fark\u0131n t\u00fcm g\u00f6zlemlerde de\u011fi\u015fmedi\u011fi do\u011fruysa, o zaman, klasik mekanikteki herhangi bir denklemi atomik bir denkleme kolayca d\u00f6n\u00fc\u015ft\u00fcrebiliriz. Bu temel noktaya parmak basan Dirac, arad\u0131\u011f\u0131 matematiksel arac\u0131 \u201cPoisson parantezleri\u201d denen teknikte bulur. Dirac bu tekni\u011fi Heisenberg dizgesine uygulad\u0131\u011f\u0131nda, beklentisi do\u011frultusunda, pxq ile qxp\u2019nin fark\u0131n\u0131 belirler ve bu fark\u0131n de\u011fi\u015fmezli\u011fini saptar. B\u00f6ylece Poisson parantezleri tekni\u011fi kullan\u0131larak herhangi bir klasik denklemin kuvantum mekani\u011fine ait e\u015fde\u011fer bir denkleme d\u00f6n\u00fc\u015ft\u00fcr\u00fclebilece\u011fi g\u00f6sterilir. Sonu\u00e7, klasik mekani\u011fin yap\u0131sal b\u00fct\u00fcnl\u00fc\u011f\u00fcn\u00fc kazanan yeni bir mekanik demekti.<\/p>\n

Dirac\u2019\u0131n ula\u015ft\u0131\u011f\u0131 bu sonuca, \u00e7ok ge\u00e7meden, de\u011fi\u015fik bir yoldan Max Born da ula\u015f\u0131r: Heisenberg ve Schr\u00f6dinger mekanikleri \u00fczerindeki tart\u0131\u015fmalarla \u00e7alkalanan fizik d\u00fcnyas\u0131 bir \u00fc\u00e7\u00fcnc\u00fc mekanikle y\u00fczy\u00fcze gelir.<\/p>\n

Ne var ki, g\u00f6r\u00fcn\u00fcmdeki t\u00fcm farklara kar\u015f\u0131n, temelde, \u00fc\u00e7 mekanik e\u015fde\u011fer nitelikteydi. \u00d6rne\u011fin Dirac mekani\u011finin de payla\u015ft\u0131\u011f\u0131 Heisenberg \u00e7arp\u0131m kural\u0131n\u0131n Schr\u00f6dinger mekani\u011fince de i\u00e7erildi\u011fi s\u00f6ylenebilir. Bu yak\u0131nl\u0131\u011f\u0131n Dirac\u2019\u0131n att\u0131\u011f\u0131 yeni bir ad\u0131mla daha da peki\u015fti\u011fini g\u00f6rmekteyiz: Dirac \u00f6zel g\u00f6relilik kavramlar\u0131ndan yararlanarak Schr\u00f6dinger dalga denklemini de\u011fi\u015fik bir bi\u00e7imde ortaya koymay\u0131 ba\u015far\u0131r. Yeni denklem elektronun \u201cspin\u201d denen bir \u00f6zellik ta\u015f\u0131d\u0131\u011f\u0131n\u0131 i\u00e7eriyordu. Eldeki deneysel veriler de \u00f6yle bir \u00f6zelli\u011fin varl\u0131\u011f\u0131n\u0131 kan\u0131tlay\u0131c\u0131 nitelikteydi. Ancak, Dirac\u2019\u0131n olu\u015fturdu\u011fu r\u00f6lativistik dalga mekani\u011fi \u00f6nemli bir ba\u015fka sav\u0131 daha i\u00e7eriyordu: Elektron ve di\u011fer elementer par\u00e7ac\u0131klar\u0131n kar\u015f\u0131t bir par\u00e7ac\u0131kla ikiz bir \u00e7ift oldu\u011fu. Ne var ki, \u201cpozitron\u201d denen pozitif elektron ile di\u011fer baz\u0131 kar\u015f\u0131t par\u00e7ac\u0131klar\u0131n kimli\u011fi belirleninceye dek, Dirac\u2019\u0131n bu hipotezi ciddiye al\u0131nmam\u0131\u015ft\u0131.<\/p>\n

\u015eimdi \u201ckuvantum mekani\u011fi\u201d diye bildi\u011fimiz teori, ba\u015flang\u0131\u00e7ta farkl\u0131 yakla\u015f\u0131mlardan do\u011fan s\u0131ralad\u0131\u011f\u0131m\u0131z \u00fc\u00e7 geli\u015fmeyi e\u015fde\u011fer \u201cversiyon\u201d olarak kapsam\u0131nda tutmaktad\u0131r. Ama hemen belirtmeli ki, kuvantum mekani\u011fi ula\u015ft\u0131\u011f\u0131 ileri geli\u015fmi\u015flik d\u00fczeyine kar\u015f\u0131n bug\u00fcn de birtak\u0131m \u201ckal\u0131tsal\u201d diyebilece\u011fimiz g\u00fc\u00e7l\u00fcklerden yeterince ar\u0131nm\u0131\u015f de\u011fildir. Giderek yo\u011funla\u015fan deneysel \u00e7al\u0131\u015fmalarla toplanan verilerin daha tutarl\u0131 ve kapsaml\u0131 bir teori gerektirdi\u011fi a\u00e7\u0131kt\u0131r. Dirac\u2019\u0131n son konu\u015fmalar\u0131ndan birinde belirtti\u011fi \u00fczere, o \u00e7apta kuramsal bir at\u0131l\u0131m i\u00e7in yeni bir Heisenberg\u2019in gelmesini bekleyece\u011fiz.<\/p>\n

Kaynak:<\/strong> Cemal Y\u0131ld\u0131r\u0131m, Bilimin \u00d6nc\u00fcleri, Bilim ve Gelecek Kitapl\u0131\u011f\u0131, Eyl\u00fcl 2019, 30. Bask\u0131, s.192<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Bilim tarihinde y\u00fczy\u0131l\u0131m\u0131z\u0131n ilk \u00e7e\u011fre\u011fi devrimsel at\u0131l\u0131mlar\u0131n birbirini izledi\u011fi f\u0131rt\u0131nal\u0131 bir d\u00f6nemdir. Planck\u2019\u0131n kuvantum, Einstein\u2019\u0131n g\u00f6relilik kuramlar\u0131, Rutherford\u2019un atom modeli bu at\u0131l\u0131mlar\u0131n ba\u015fl\u0131calar\u0131d\u0131r. Bohr\u2019un 1913\u2019de ortaya koydu\u011fu kuvantum atom modeli 1920\u2019lerde \u00f6zellikle gen\u00e7 fizik\u00e7ilerin ilgi oda\u011f\u0131 olmu\u015ftu. Ne var ki, bu model sorunsald\u0131; \u00f6nemli kimi noktalara \u0131\u015f\u0131k tutmakla birlikte yeterince belirgin ve tutarl\u0131 olmaktan uzakt\u0131. […]<\/p>\n","protected":false},"author":429,"featured_media":38985,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[19],"tags":[1665,277,1676,302,1533,362],"class_list":["post-38984","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-bilim-gundemi","tag-cekirdek","tag-einstein","tag-elektron","tag-heisenberg","tag-kuantum","tag-planck"],"acf":[],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t