Kuantum fiziği nedir?
Kuantum mekaniğinin temelleri 20. yüzyılın ilk yarısında Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli gibi bilim adamlarınca atılmıştır. Belirsizlik ilkesi, anti madde, Planck sabiti, kara cisim ışınımı, dalga kuramı, alan teorileri gibi kavram ve kuramlar bu alanda geliştirilmiş ve klasik fiziğin sarsılmasına ve değiştirilmesine sebep olmuştur.
Klasik fizik daha genel olarak klasik teorik fizik, evrende olagelen makroskobik alandaki fiziksel olayların çoğunu açıklayabilmektedir. Atom fiziğinde özellikle kuantum mekaniksel parçaların (elektron foton) gibi fiziksel olayların meydana geldiği mikroskobik alanı klasik mekaniğin açıklayabildiği söylenemez.
"Kuantum" kelimesi Latincede "Miktar" anlamına gelir. Bu kelimeyle Kuantum fiziğinin uğraş alanına giren, tahmin edilen ve gözlemlenen farklı birimlerdeki madde ve enerjilere gönderme yapılır. Uzay ve zaman dahi görünürde son derece kesintisiz ve sürekli olduğu halde, gerçekte birbiri ardına dizilmiş çok küçük değerlerde boşluklara sahiptir. Uzay, zaman, enerji vb.'nin bu durumu, kavram olarak "kesikli" terimiyle ifade edilir. Kuantum kelimesi de aslında bu kesikli değerleri temsil eder.
Kuantum fiziğinin öyküsü ve gelişimi
Bilimciler son derece hassas ölçümler için artık yeterli teknolojiye ulaştıklarını düşündüklerinde tekrar garip bir durum Karacisim Işıması'nda yaşandı. Klasik fizik kurallarıyla karacisim ışıması açıklanamamaktaydı. Bu yüzden Kuantum Fiziği'nin doğuşu Max Planck'in 1900'de karacisim ışıması üzerine yaptığı incelemeyle ilişkilendirilir.
Daha sonraları Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger gibi bilimciler bu alanın gelişmesini sağladı. Bu bilim insanlarını kuantum fiziğinin kurucuları olarak kabul edebiliriz. İronik bir şekilde, daha sonraları Albert Einstein kuantum mekaniğini benimsememiş, yıllarca çürütmeye veya değiştirmeye çalışmıştır.
Kuantum fiziğinin temel ilkeleri
Kuantum Fiziği alanında, bir şeyi gözlemlemek, o şeyin bulunduğu alandaki gidişatına etki eder. Gözlenen her şey gözlemciden etkilenir ve belli oranlarda belirsizlikler ortaya çıkar. (Heisenberg Belirsizlik İlkesi) (Schrödinger'in Kedisi adlı düşünce deneyi) Işık dalgaları parçacık gibi davranabilir ya da parçacıklar dalga gibi davranabilir. (dalga-parçacık ikiliği) Madde bir noktadan başka bir noktaya uzay içinde hareket etmeksizin geçebilir. Gerçekte kuantum mekaniği bize evrenin tümünün bir seri olasılıklar bütünü olduğunu keşfettirmiştir. Ne yazık ki bu durum büyük cisimlerle ilgilendiğimizde geçerliliğini yitirir.
Klasik fizik ile kuantum fiziği arasında fark var mıdır?
1. Klasik teorik fizikte büyük parçaların her zaman küçük taneciklerden oluştuğu düşünülür.
2. Kuantum fiziğinde Taneciklerin dalga karakterinde hareket ettiği düşünülür. Bu düşüncenin uygulanması birçok matematiksel işleme dayanır.
6. Taneciğin ilk durumu kesinlik içermediği için gelecekteki durum da kesim bilinmez , tespit edilemez kuantum mekaniğin saptamaya çalıştığı ve arasındaki ilişkilerini araştırdığı büyüklükler olasılıklardır bu maddelerden yola çıkıldığında, genel olarak klasik teorik fizik geçersiz yaklaşımı yanlıştır. Bunun yerine klasik teorik fizik kuantum fiziğinin bir yaklaşımıdır. Bir özel durumdur ifadesi daha doğrudur.
7. Klasik fizikte uzay ve zaman süreklidir. Kuantum Fiziğinde süreksiz ve kesiklidir. Bu bakımdan Klasik fizikte nesnelerin özellikleri sürekli birer değişkendir. Oysa ki Kuantum Fiziğinde tüm bu değişkenler süreksiz olup ani sıçrayışlarla bir durumdan diğerine geçiş olur.
8. Klasik fizikte determinizm yani “belirlilik” vardır. Oysa ki Kuantum fiziğinde olaylar determinist olarak gelişmezler. Daima belli bir olasılık yüzdesi bulunur.
9. Klasik fizikte bulunan determinizm nesnellikle el ele gider. Yani, nesnelerin birbirlerinden bağımsız oldukları ve her bir nesnenin çevresinden yalıtılarak incelenebileceği inancı ve görüşü vardır. Oysa ki Kuantum Fiziğinde nesneler birer enerji dalgası olarak görüldüğünden klasik anlamda “nesnellik” kaybolmaktadır. Yerine bütünsel bir etkileşim ve evrende sıçramalarla değişim kavramları ileri sürülmektedir.
10. Kuantum Kuramı gözlenen ile gözleyeni ayrı saymaz. Yani, biri diğerini etkileyip değiştirebilir. Bu bakımdan bağımsız nesne kavramı yok olduğu gibi etki edip dönüştürme yeteneğinin sadece canlılara ait olmadığı da söylenebilir.