“KUANTUM MEKANİĞİ”NİN ORTAYA ÇIKIŞI
Planck’tan buraya kadar hala tek tük veriler var elde. Kuantum mekaniği denen matematiksel yapı için daha fazla şey gerekli.
O dönemde bir atom modeli var, Rutherford’un. Klasik fizikle uyuşmuyor aslında. Gözlemlere göre atom kararlı ama klasik fiziğe göre kararlı olamaz. Rutherford dahil herkes bunun farkında. 1912’de Bohr diyor ki “Madem gözlemlere göre atom kararlı, o halde klasik fizikle çelişse de biz takmayalım, bu varsayımı yapalım, sonucuna bakalım”. İşler yolunda gidiyor ama klasik fiziğe uymayan bir yerden yola çıkılmış ve yerine koyacak bir kuram yok. İşte bu adım, kuantum mekaniğinin gelişmesini sağlıyor. Rutherford’un atom tanımında; atomlar, yörüngesinde elektronların döndüğü çekirdeklerden oluşur. Bu tanım yanıltıcı, elektronlar kuantal nesnelerdir ve belli bir yörüngeleri yoktur. Atomun içindeki elektronların belli bir konumu yoktur, aksine dağınık bir halde bulunurlar:
Bundan sonra birkaç ayrı koldan kuantum mekaniği geliştiriliyor. 1930’lara kadar. Born, Heisenberg, Schrödinger, Dirac… Sürecin özeti şöyle; birbirlerinin makalelerini okuyup okuyup yeni hesaplamalar, formulasyonlarla geliştiriyorlar. Avrupa coğrafi olarak küçük, çeşitli şehirlerde toplanıp birbirlerinin çalışmalarını tartışıyorlar.
Sonuçta 1930’ların başında ortaya çok güçlü bir matematiksel iskeleti olan, öngörülerde bulunabilen, öngörüleri de tutan kuantum mekaniği çıkmış. Bu kuram aslında, eldeki verileri derleyip toparlama için/sırasında oluşmuş.
Kuramın gerçekte neden bahsettiği için yorumlanması gerektiğinden söz etmiştim. Kuantum dünyasında tek tuhaflık maddenin hem dalga hem parçacık özellikleri göstermesi değil. Parçacıkların (örneğin elektron) aynı anda pek çok yerde birden bulunabilmesi, sabit bir yörüngesinin, yerinin olmaması; bir parçacığın aynı anda hem yerini ve momentumunu saptayamayacağımızı söyleyen belirsizlik ilkesi; bir kuantal cismin normalde aşamayacağı bir engeli dalga davranışı göstererek aşabileceği kuantum tünelleme olayı; kuantal sistemi ölçen aletin/ortamın/düzeneğin/kişinin sonucu değiştirerek sistemin ayrılamaz bir parçası olması ve ölçüm sonucunu belirlemesi, ölçümden önce kuantal cismin pek çok olasılığın aynı anda üst üste olduğu bir olasılıklar bütünü ile tanımlanabilmesi gibi “acayiplikleri” var.
Bunlara “acayip” diyoruz çünkü içinde yaşadığımız dünyada; kimseyi aynı anda pek çok yerde birden görmedik, aynı anda farklı enerjilere sahip bir cisim de görmüyoruz, bir duvarın içinden geçen bir adam sadece çizgi film hilesi bizim için, bir araba aynı anda hem 50km hem 80 km hızla gitmiyor ya da makro dünyada bir sistem biz ölçtük diye durumunu değiştirmiyor. Uzun lafın kısası, günlük deneyimlerimizin olduğu klasik fiziğin dünyası kendi içinde sorunsuz işliyor. Kuantum mekaniğinin dünyası da mikro evrende uygulandığı sürece sorunsuz işliyor. Ama bu iki modelin birbirine uyduramıyoruz, hepimiz ve tüm çevremiz atomlardan yapılı olduğu halde. Sorunları en çok da klasik-kuantum arası sınırda gözlüyoruz; mezoskopik ölçek denen ikisinin ortasında bir büyüklük düzeyinde.
Neyse biz, kuramın doğuşuna dönelim; Sene 1926-27 civarı:
- Heisenberg, Born ve Jordan bir araya gelerek matris mekaniği denen şeyi geliştiriyorlar. (O dönem zaten Heisenberg’in çalıştığı bir konuyla bağlantılı bu.) Kuantum mekaniğini, matrislerin zaman içindeki değişimleri cinsinden formüle etmişler.
- 1926 Noel tatilinde Schrödinger otele kapanıp, kuantum mekaniğinin dalga denklemini yazmış. Bu sonuçlar hemen Avrupa’ya yayılmış.
- Dirac’ın hocası, “Bak bakalım Heisenberg ne yazmış?” deyince, Dirac hem Schrödinger hem de Heisenberg’in denklemlerini içeren, kuantum mekaniğinin çok daha güçlü, sonsuz boyutlu vektör uzaylarına dayanan soyut bir formülasyonunu yapmış.
- Sonraki 5-6 yıl herkes bir konuya el atmış, çok verimli geçmiş, pek çok fizikçi Nobel alacağı işler çıkarmış. 1930-32 gibi kuram bugünkü haline gelmiş.
- 1940’da ise kuantum kuramı hakkında ilk Türkçe kitap yayınlanmış.
Avrupa’da fizikçiler 1920’lerden itibaren kuantum paradigmasıyla yetişmeye başlarken bizde bu tarih 1960’ları bulmuş. Yine Ahmet Hamdi’yi analım: “Şark oturup beklemenin yeridir, biraz sabırla her şey ayağınıza gelir.”