Bohr, Heisenberg, Schrödinger – Olasılıkların Hesaplanabilirliği

0
2442

Bu makalede Niels Bohr (1885 – 1962), Werner Heisenberg (1901 – 1976) Erwin Schrödinger (1887 – 1961) kimdir sorusu ve ‘Olasılıkların Hesaplanabilirliği’ne yakından bakıyoruz… Demokritos’un geleceğe uzanan tahminleri, 2000 yıl sonra, 20. yüzyılda yerini ve zamanını buldu.

1930’ların başında Niels Bohr, Ernest Rutherford, J. J. Thomson ve James Chadwick’in kolektif çalışmaları sonucunda doğru bir atom modeli geliştirildi. Ancak atomların, maddenin ya da Demokritos’un tanımıyla; evrenin en temel bileşenleri olmadıkları da anlaşıldı.

Yörüngede çılgınlar gibi dönen elektronlarla çevrili protonlar ve nötronlar içeren bir çekirdeğe sahip olduğu keşfedildi. Fakat bir süre boyunca bu elektronlar, protonlar ve nötronların “Demokritos’un atomları” olduğu düşünüldü. Ta ki 1968’de Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi’nde yürütülen deneylere kadar…

Stanford’da yürütülen deneyler, bu alt parçacıkların bile temel bileşenler olmadığını, proton ve nötronların kuark adlı daha küçük parçacıklardan oluştuğunu gösterdi. Yirminci yüzyılın başlarında bütün büyük kuramsal fizikçiler, kuantum mekaniğinin sırlarla dolu dünyasını
anlayabilmek için matematiksel anlamda sağlam teoriler geliştirmeye başlamıştı. Bu sırada parçacıkların hem dalga hem de parçacık gibi davranabildikleri fark edildi. Kuantum tuhaflıklarının farkına varan ilk fizikçilerden biri Erwin Schrödinger oldu.

Schrödinger’in Kedisi olarak bilinen ünlü düşünce deneyi, gözlemci etkisiyle şekillenen bu yeni fiziğin olasılık dalgalarına dayandığını göstermişti. Erwin Schrödinger “dalga fonksiyonları” olarak bilinen bu olasılık dalgalarının şekillerini ve değişimlerini gösteren bir
denklem yarattı. Bu denklem sayesinde dalgaların birkaç dakika, birkaç saat ya da herhangi bir zaman sonra neye benzeyeceğini hesaplayabiliyoruz.

Canlandırma: Erik Lewokeda

BOHR’UN KATKISI

Kopenhag’da Niels Bohr, Alman fizikçi Max Born’un (O da Schrödinger’in çalışmalarından yola çıkmıştı) elektron dalgasının olasılık açısından yorumlanması gerektiğine dair fikrini geliştirip güçlendirdi. Böylece olasılık kavramı, derin bir seviyede evrenin kalbine işlenmiş oldu. Kısaca özetleyecek olursak, maddenin dalga niteliği, temelde olasılıklara dayanan bir yaklaşımla ele alınması gerektiğini gösterdi.

Pratikteyse şu anlama geliyor: Bir elektron kullanılarak yürütülen deney defalarca ve tam olarak aynı şekilde gerçekleştirilse bile, elektronun konumuna dair veriler her zaman aynı
olmaz.

KOPENHAG YORUMU

Bohr tarafından geliştirilen ve kuantum mekaniğinin standart yaklaşımına dönüşen Kopenhag Yorumu, olasılıklar dünyasına doğrudan erişimin mümkün olmadığını gösterdi. Yaklaşıma göre, bir olasılık dalgasını görmeye çalıştığınızda, girişiminiz, gözleminiz tarafından engellenir. Yani gözlemci, ölçüme etki eder: Olasılık dalgasına baktığında
(onu ölçtüğünde), elektron bunu “fark eder” ve belli bir konuma sıkışarak yanıt verir. Yine de kuantum mekaniği sınanabilir nitelikte kalır.

Bohr ve beraberindeki Kopenhaglı fizikçiler, ölçüm sırasında olasılık dalgalarının çöktüğünü söyleyerek şöyle bir çözüm sundular: Bakmadığınız zaman Schrödinger’in denklemini kullanarak açıklayın. Fakat ölçüm yapıyorsanız o denklemi bir kenara atın ve dalganın çöktüğünü kabul edin.

BELİRSİZLİK İLKESİ

1927’de Alman fizikçi Werner Heisenberg’in keşfettiği Belirsizlik İlkesi ise çok daha tuhaf bir durumu ortaya serdi. Şöyle söylüyordu: Bir elektronun yerini tam bir kesinlikle belirleyebilmek için yüksek frekansta (kısa dalga boyunda) ışık kullanmamız gerek. Ama yüksek frekanslı fotonlar çok enerjik olur. Elektronun hızını ve doğrultusunu bozacak bir etki yaratır. Düşük frekanslı ışık kullanırsak, bu kez elektronun hareketine etki etmez fakat kesin konumunu belirleyemeyiz.

Heisenberg bunu formüle etti ve elektronun konumunu belirlemedeki kesinlik ile doğrusal hızını belirlemedeki kesinlik arasında matematiksel bir ilişki buldu. Sonuç şöyleydi; Konum ölçümündeki kesinlik ne kadar artarsa, doğrusal hız ölçümündeki kesinlik zorunlu olarak o oranda azalmak zorunda!

Kuantum mekaniği kurucularının en önemli başarısı, klasik fiziğe özgü mutlak ölçüm ve öngörülerin terk edildiği bu mikro dünyada, olasılıklara dair öngörüler sunan matematiksel bir yöntem geliştirmiş olmaları. Schrödinger’in 1926’da sunduğu denklemden yola çıkan fizikçiler, herhangi bir şeyin şu andaki bilgilerini girerek onun gelecekteki bir zamanda nasıl olacağına ilişkin olasılıkları hesaplayabiliyorlar.

Fotoğraf: Paul Ehrenfest Jr. / AIP Emilio Segré Arşivi, Weisskopf Koleksiyonu Merak Edilen O Ünlü Buluşma Bohr ve Heisenberg, savaş sırasında Kopenhag’da buluştu. Kaydı  tutulmayan bu gizli sohbette, Almanya’nın uranyum bombası projesini yürütmeye zorlanan Heisenberg’in bombayı bilerek geciktirmesiyle ilgili planlar üzerinde konuştukları düşünülüyor.

 

 

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here