Kuantum Nedir? Kuantum hakkında bilinmeyenler

Bilim kurgu filmlerinde senaristlerin laf kalabalığı yapmak için kullandığı; veya kız arkadaşını etkilemeye çalışmak için çeşitli fiziksel terimlerle kullandığı bir alandır kuantum. Aslında tarihi çok da eskiye dayanmayan kuantum fiziği, 20. yüzyılın tam da başında yani 1900 yılında ortaya çıkan bir kavram.

Max Planck ‘in 1900’de kara cisim ışıması üzerine yaptığı inceleme, 1905 yılında Albert Einstein ’ın dalga özellikleri olan ışığın aynı zamanda daha sonra foton diye adlandırılacak olan belirli büyüklükte enerji paketlerinden oluştuğunu açıklamaya çalışmasıyla ‘fenomen’ hale gelen kuantum, hem çok karışık hem de çok basit… Hayır hayır çok karmaşık; yazının sonunda halen daha isminizi hatırlıyorsanız tamamdır.

1. Kuantum, kuantum nedir bu kuantum? 

Kuantum, Latince ‘miktar’ anlamına gelen bir terimdir. Modern bilim anlayışına göre bir enerji veya maddenin mümkün olan en küçük birimi olarak tanımlanır. Aslında Rönesans dönemi İtalya’sına kadar dayanan kuantum, fizik teorisyeni Max Planck ’in 1900 yılında yaptığı çalışmayla modern bilim dünyasına adımlarını attı.

2. Max Planck… Kuantumun sorumlusu

Kuantum kavramının genel hatlarıyla 1900’de hayatımıza girdiğinden bahsetmiştik. Alman Fizik Derneği ’ne çalışmasını suna Max Planck, bir cismin sıcaklığının değişmesinin ardından turuncudan maviye veya kırmızıya dönen renk değişimlerinin nedenini araştırmaya başladı.

20. yüzyıla girildiğinde ise Planck, enerji değişiminin sürekli olmadığını; enerji değişimlerinin ‘kuantalaşmış’ yani kesikli olduğunu keşfetmişti.

Kuanta adını verdiği enerji paketlerini formülüze ederek; bazı farklı sıcaklık seviyelerinin, renk enerjilerinin bazı alanlarını işgal edeceğini buldu. Yani doğa yasalarının temel anlayışı yerle bir oldu…

3. Tabii ki de Albert Einstein olmadan olmaz!

‘Siyah Cisim Işıması’ adını verdiği ve size demin bahsettiğimiz çalışmasıyla Nobel alan Planck, temeli atmış oldu ancak sonrasını getiremedi. 1905 yılına gelindiğinde ise Albert Einstein, enerjinin yalnızca kuantunize olmadığını radyasyonun kendisinin de kuantizasyon olduğunu ileri sürdü. Einstein’ın daha sonradan nefrete dönüşecek kuantum aşkı da bu yıl başlamıştı.

4. Kuantum torpilli mi de bu kadar özel?

Kuantum dünyasında bir şeyin gözlemlenmesi, gerçekleşecek olan fiziksel süreçlerin tamamını etkiler. Parçacıklar dalga gibi, dalgalar da parçacıklar gibi hareket eder. Madde uzayda hareket etmesine gerek kalmadan bir noktadan başka bir noktaya ulaşabilir.

Bilgi ise mesafe ne kadar uzak olursa olsun anında hedefe aktarılır. Kuantum fiziği de bütün bu söylemleri geçerli kılar; aslında bize, tüm evrenin olasılıklardan ibaret (How I Met Your Mother, Ted Mosby aklına gelenler) olduğunu söyler. Bu olasılıkların milyarlarca olması da kuantumu özel kılar.

5. Yorumlar, hipotezler…

Kopenhag Yorumu ve Çoklu Dünya Hipotezi, gerçekliğin doğasını anlamak için en etkili iki yorumdur. Ünlü kimyager Niels Bohr; makro ve mikro boyutun farklı fiziksel ilkelerle incelenmesi gerektiğini savunuyordu. Durumu, bilinmeyen herhangi bir nesnenin aynı zaman diliminde bütün olası durumlarda var olduğunu belirtiyordu. Buna da ‘Süperpozisyon İlkesi’ adını vermişti.

Kuantum deneylerine değiniyorsak Schrödinger ’in o ünlü kedi deneyini de göz önünde bulundurmamız lazım. Canlı bir kediyi kalın kutuya yerleştirelim, ardından bir şişe zehir kutunun içine salınsın ve kutuyu tekrardan kapatalım.

Eğer kutuyu açarsak kedinin durumu hakkında net bir bilgi edinebiliriz; ancak açmazsak kedinin durumuyla alakalı iki ayrı veriye ulaşabiliriz.

Kuantum fiziğine dair bir başka yorum ise Çoklu Dünya Hipotezi’dir. Bu teori, kuantum sisteminin seçimlerle her iki olaydan birini belirlediğini savunur. Ancak bunlardan sadece birisi bizim evrenimizde gerçekleşir; diğeri ise paralel evrende (o konu çook derin, ama sitemizde bulabilirsiniz) gerçekleşir.

Var olan her evrendeki her olayın olma ihtimali yeni bir evreni meydana getirir. Ama bu evrenler arasında net bir etkileşim yoktur. Stephan Hawking ve Richard Feynman, bu kuramın ilk savunucularıdır.

6. Zaten karışık, bir de kendisine engel yaratıyor.

Kuantum engeli, bir parçacığın kuantum durumu ölçmek için diğer parçacıklara kısaltmalar koymasıyla meydana gelir. Bu paradoksa göre; nesnelerin fiziksel özellikleri, ölçümden bağımsız olarak kesin niceliklere sahip olmalıdır. Aksi halde kuantum engeli meydana gelir.

7. Klasik fizik mi kuantum mu? Kobe mi Jordan mı?

Öncelikle LeBron James hayranları, James kıyaslamada olmadığı için kusura bakmayın… Evet fiziğe dönecek olursak; Klasik fizik insanın dışarıdan gözlem yaptığı bir bilimdir ancak kuantum fiziğinde insan bütünün bir parçasıdır, yaptığı hesabın içindedir, bir diğer anlamda, gözlemin içindedir her küçük parçasına kadar içerisinde bulunur. Bir basketbol topu yapısı ve rengi bilinen bir nesnedir; fakat içerisindeki atomlar kuantum fiziğine aittir.

8. Dünyaya etkisi say say bitmez…

Görelilik İlkesi ’nden Her Şeyin Teorisi’ne kadar dünyayı şekillendirmemizi sağlayan kuantum teorisi, aynı zamanda filmlerin ödül almasını da sağlayan, kuantum; modern fiziğin temelini de oluşturmaktadır. Optik, kimya, bilgisayar, şifre çözümü ve çok daha fazla alanda uygulamalı olarak kullanılır.

Bilim insanlarını bile bilimden bezdirmiştir kuantum; ama dehalığın sırrı da zaten bu değil mi?
Evet kuantum bu sözümüz sana,

‘’Gündelik hayatta hiçbir şey öngörülemez değildir. aynı zamanda, hiçbir şey tam anlamıyla rastlantısal da değildir’’

Fizik sınırlarını fazla aşmadan, biraz da eğlenceli bir dille kuantum hakkında yaptığımız çalışmayı okudunuz. Ama soruya gelecek olursak; tabii ki de Kobe Bryant…

Editör / Yazar: Kuzey KILIÇ