Feynman Diyagramları – Richard Feynman

Feynman Diyagramları Ayrıntılı Listesi

Feynman Diyagramları. Fotoğraf: Richard feynman

Feynman Diyagramları: Klasik Fiziğin başlangıcını Isaac Newton olarak kabul edersek , Isaac Newton ve daha sonra gelecek fizikçiler için fiziksel dünya ; belirlenebilir – deterministik –bir makineydi.

Örneğin, başlangıçtaki konumu ve hızı bilinen bir nesnenin , hangi yörüngeyi izleyeceği kesin şekilde bilinebilirdi. Durumu daha iyi ifade etmek için , 18. yüzyılın en önemli fizikçilerinden biri olan Pierre-Simon Laplace’e ait olan bir sözü sizlerle paylaşmak istiyorum :

“ Evrenin şu anki durumu , geçmişin sonucu ve geleceğin nedeni olarak görebiliriz. Belirli bir anda , doğadaki hareketleri doğuran tüm kuvvetleri ve doğayı meydana getiren tüm öğelerin konumlarını bilen bir akıl olsa ve bu akıl tüm bu verileri işleyebilecek büyüklükte olsa , evrendeki en büyük cisimlerle , en küçük atomların hareketlerini tek formül haline getirebilirdi ; böyle bir akıl için hiçbir şey belirsiz olmaz ve geçmiş gibi gelecek de gözleri önünde uzanırdı .”

Aslında bu paradigmayı savunan, ne Laplace ne de ondan sonra gelecek fizikçiler haksız değildi. Çünkü, 20. yüzyıla  kadar , elde edilen bilgi birikimi bu paradigmaya işaret ediyordu.

İlginizi çekebilir: Bilgi aktarımı neden önemli? Richard Feynman

Değişmeyen Tek Şey Değişimdir.

1897 yılında elektron keşfedildi. Böylelikle mikro evrene bakış açımız, atom kelimesine oturttuğumuz tanım değişmeye başladı. Hatta bu keşif sonrası dönemde birçok atom modeli öne sürüldü.

Albert Einstein , 1905 yılında ışığın foton denen parçacıklardan* oluştuğunu öne sürdü.  Einstein , ilginç bir şekilde hem ışığın eski dalga özelliklerinin tamamına sahip olduğunu hem de kesikli parçalardan oluşmuş gibi taneli bir yapıda olduğunu ileri sürüyordu.

Heisenberg, 1927 yılında Belirsizlik ilkesini öne sürdü.  Bu ilkeye göre ; bir parçacığın momentumu ve konumu aynı anda tam doğrulukla ölçülemez. Ya da başka bir ifadeyle ; doğada  , eş zamanlı belirlenemeyen, “ eşlenik nicelikler “ adı verilen birçok çift bulunur : Momentum-hız , enerji-zaman , elektrik alan – manyetik alan gibi.

İlgili makale: Heisenberg Belirsizlik İlkesi Nedir?

Bu üç temel örneği değiştirmek ya da sayılarını arttırmak mümkündür. Bu örneklerin, Modern fiziğe giden yolda temel olguları anlamamızı sağlayacak niteliği taşıdığını düşündüğüm için sizlerle paylaşıyorum.

Peki Modern fizik nedir ?

Kısaca ; ‘ klasik fizikteki “ belirlenimcilik “ olgusunun yıkıldığı , hiçbir şeyin göründüğü gibi olmadığı , her şeyin dalgalandığı, titreştiği ve belirsizliğin mutlak hüküm sürdüğü dönem ‘ diyebiliriz. Ya da Görelilik kuramı + Kuantum.

Bu yazıda kuantum kısmına odaklanacağız.  Öncelikle kuantumun kelime tanımından başlayalım. Kuantum sözcüğü, belirli ölçüde kesikliliğe ve taneli bir yapıya işaret eder. Fotonlar ; ışık dalgalarını oluşturan enerji birimleri , bunun yalnızca bir örneğidir.

Başka bir açıdan yaklaşmak gerekirse : Elektromanyetik ışınım, salınımlı bir olaydır ; diğer bir deyişle , bir tür titreşimdir. Salıncakta sallanan çocuk, çekilip bırakılmış bir gitar teli , ses dalgalarının tamamı salınımlı olaylardır ve hepsi kesiklik özelliğine sahiptir. Enerji , bunların her birinde , kesikli ve bölünemez kuantum parçaları halindedir. Bunlar , kuantum için temel bilgiler diyebiliriz.

Fizik , Bir Birikimdir.

Bütünün ,  parçalarının toplamı olduğu ve  doğanın,  en temel, en küçük parçalarını indirgenerek anlaşılabileceği görüşüne “ indirgemecilik “ ( redüksiyonizm ) denir. Ya da Leonard Susskind dediği gibi , doğa = matruşka bebek.

Şimdi bu analojiyi ele alıp fiziğe uyarlayalım. İlk başta her şey sadece atomdan ibaret sanıyorduk , daha doğrusu atomu, bölünemeyecek olan temel yapıtaşı olarak kabul ediyorduk. Daha sonrasında, elektron keşfedildi, proton, nötron ..

Feynman Diyagramları. Fotoğraf: Richard feynman

Bu kadarla da kalmadı ; müonlar , nötrinolar , pozitron, higgs bozonu ve birçok parçacık. İşte , 20. Yüzyıl ve günümüz fizikçileri,  indirgemeciliği , “ temel parçacıklar “ olarak adlandırılan seviyeye kadar ulaştırmıştır. Bu durum sonlanmış olmasa da, bir yüzyılda, çok fazla gelişme olmuştur.

Bunları yaparken kullandığımız tek bir ortak dil vardır ; Matematik . Kuramların bir denklem veya küçük bir denklemler grubu haricinde bir biçimi olabileceğini düşünmek fizikçiler için güçtür. Şimdi tahmin edebileceğiniz üzere , temel parçacıkları kapsayan  bir matematik çerçevesi bulunmaktadır . Kuantum Alan Kuramı.

Burada kuantum alan kuramı hakkında bilinmesi gereken , bu kuramın çerçevesini oluşturan matematiğin son derece soyut denklemlerle dolu olmasıdır. Leonard Susskind bu durumu şöyle ifade ediyor :

“Aslına bakılırsa, kuantum alan kuramı denklemleri o kadar karışıktır ki , bunların kuramı ifade etmek için doğru seçim olmadığı bile düşünülebilir .” İşte burada devreye Richard Feynman giriyor ; denklemleri görselleştirecek kişi.  Feynman diyagramları ‘nı anlayabilmeniz için temel bilgileri verdiğimi düşünüyorum. Bu sebeple , sözü Richard Feynman’a bırakıyorum.

Feynman Diyagramları

Fizikçiler , Einstein’ın Özel Görelilik keşfinden beri  , dünyayı yalnızca şimdiyi değil,  aynı zamanda gelecek ve geçmişin tümünü de kapsayan, dört boyutlu bir uzay-zaman  şeklinde düşünme eğiliminde olmuştur. Uzay-zamandaki bir noktaya – bir yer ve bir zamana – “ olay “ denir. Bunları bilmek önemlidir,  çünkü ben yola buradan koyulmuştum : parçacıklar, olaylar ve uzay-zamandan.

Şimdi en basitinden başlayalım ; a noktasından b noktasına giden bir elektron olsun. Bunu grafikle gösterebilmek için, a olayından b olayına uzanan bir çizgi çiziyorum.  Burada a ile b’yi birleştiren çizgiyi“propagatör “ olarakadlandırıyoruz.

Feynman Diyagramı

Fotonlar da uzay-zamandaki bir noktadan diğerine gidebilir. Fotonun hareketini resmetmek için, kuantum tanımından yararlanarak , bunu kesikli çizgiyle yapıyorum. Ancak unutmamalıyız ki , propagatörler resimden ibaret değildir.

Propagatörler ,bir parçacığın, a noktasından başlayıp b noktasında ortaya çıkma olasılığını hesaplamaya yarayan kuantum mekaniği denklemlerini ifade eder.

Feynman Diyagramları

Benim kuramıma göre , parçacığın a noktasından b noktasına gitmesi olasılığına, noktalar arasındaki mümkün olan tüm yollar katkıda bulunur. Yani bir parçacığın gidebileceği tüm yolların olasılığı “propagatör” kavramına dahildir.

Tüm görünür ışık, radyo dalgaları, X-ışınları; Güneşte, radyo antenlerinde veya X-ışını makinelerinde bulunan elektronların yayınlandığı fotonlardan oluşur. Bu nedenle , ben de , parçacıklara ek olarak , temel olayların bulunduğu ikinci bir liste oluşturdum. Bunlar ikinci türden diyagramlardır. Şimdi bunlara bakalım.

Foton yayınlanması olayını temsil eden diyagrama “ köşe diyagramı “ denir. Bir köşe diyagramını “Y” harfine veya “ çatallanan bir yola “ benzetebilirsiniz ; elektron çatala doğru gelir ve bir foton yayınlar. Sonrasında elektron bir yolu , foton da diğerini izler.

Feynman Diyagramları

Köse diyagramı, matematik ve fizik yasaları izin verdiği için (!) , tersine de çevrilebilir.

Anti Madde

Fark ettiğiniz üzere, propagatörlerin üzerine oklar yerleştiriyorum. Bunun sebebi, elektron ve proton gibi elektrik yüküne sahip tüm parçacıkların birer ikize sahip olmasıdır, Anti Madde. Madde ile anti madde arasındaki tek fark elektrik yüklerinin zıt olmasıdır.

Şimdi yeniden elektronu ele alalım. Elektronun ikizi olan karşı parçacığa “pozitron” diyoruz. Pozitron parçacık listesine eklenmesi gereken yeni bir parçacık gibi gözükebilir: Ancak bana göre , pozitron yeni bir parçacık değildir. Ben, pozitronu, zamanda geri giden elektron şeklinde ele alıyorum.

Feynman Diyagramları

Bu sebeple , pozitron propagatörü , kendisine ait küçük okun yukarı , yani geleceğe doğru değil, aşağı, yani geçmişe doğru bakması dışında elektronunkiyle tamamen aynıdır. Pozitronu zamanda geri giden elektron veya elektronu zamanda geri giden pozitron olarak düşünmek size kalmış.  Bu keyfi bir seçimdir.

Ek açıklama: Zamanda geri gitme konusu bir paradoks doğurmaktadır. Ve şu anki fizik yasalarımıza göre , bu durum şimdilik(!) imkansızdır , diyebiliriz. Pozitronun zamanda geriye gitmesi durumu , kâğıt üzerindeki denklemleri ifade etmektedir. Aynı zaman da , fizik yasaları kırılan bardağınızı kağıt üzerinde geri birleştirebilir diye daha önce yazmıştım. Ancak bu durum gerçek hayatta mümkün  değildir. Bardakolayı ve pozitron benzer durumlardır.

Bizimle kalın  , BİLİMLE kalın.

Alper Kirlioğlu

Kaynakça:

Leonard Susskind – Kozmik Manzara

Lawrence Krauss – Hiç Yoktan Bir Evren

Britannica

Modern İnsanın Avrupa’daki En Eski Kanıtı Olan Antik Kemikler Bulgaristan’da Bir Mağarada Bulundu

Üç Soru Üç Cevap: İnsan Vücudu