Bu yazımızda Kuantum fiziği ile ilgili merak edilen konuları sizler için derledik.
Kuantum kelimesini daha önce duydunuz mu? Bilimle hiç ilgilenmiyorsanız bile günlük hayatta “Kuantum nedir?“, “Kuantum fiziği nedir?” ve “Kuantum fiziği ne işe yarar?” gibi soruları cevaplayan dergi, kitap veya internet siteleri ile karşılaşma ihtimaliniz çok yüksek. Bunların ne olduğu bilmek, otomobillerden akıllı telefonlara kadar birçok teknolojiyi daha iyi anlamanızı sağlayacaktır. Atomların, moleküllerin, maddelerin ve enerjilerin oluşturduğu sinerji hayatımızı doğrudan etkilemektedir.
Günümüzde yalnızca 1 saniyede trilyonlarca işlemi tamamlayabilen süper bilgisayarları kullanabilmemizi ve Güneş’in ötesindeki gezegenleri tespit edebilmemizi kuantum teorisi için hazırlanan akademik makalelere borçluyuz.
Ayrıca kuşların da biyolojik bir pusulaya sahip olduğunu ve yönünü o şekilde bulabildiğini Albert Einstein ve Max Planck tarafından kuantum fiziği adına yapılan çalışmalarla anlayabiliyoruz. Peki kuantum ne anlama gelmektedir?
Kuantum Nedir?
Kuantum kelimesi Latince bir kelime. Kelimenin anlamı “Ne kadar?” sorusunun karşılığıdır. Niceliği ve miktarı merkezine alan bu kelime, enerji ile maddenin birlikteliğinden oluşan sinerjinin sonuçlarının sayılarla açıklanmasını temsil ediyor.
Bir etkinin ne kadar büyüklükte olduğunu gösteren kuantum sözcüğü, Max Planck sayesinde ışığın mevcut şartlara göre dalgalardan veya parçacıklardan oluştuğunu açıkladı ve belirlenemezlik ilkesinin var olduğunu anlatan bir hale evrildi. Planck bir ışığı üretilebilmemiz için ne kadar enerjinin tüketilmesini bilmemiz gerektiğini açıkladı. İşte bu miktar kuantum kelimesi ile sembolleşti.
Kuantum Fiziği Nedir?
Kuantum fiziğini insanlık için bir rehber olarak tanımlamak mümkün. çünkü kendisi sayesinde ışığın, elektronun ve atomun nasıl bir yapıya sahip olduğunu analiz etmek mümkün oluyor. Böylece bu bilim dalının madde ile ışığı incelediğini anlayabiliyoruz.
19. yüzyılda klasik fiziğin kara cisim ışıması fenomenini açıklayamaması, süreklilik ilkesine olan güveni sarstı. Max Planck enerjiyi inceledi. Albert Einstein ise ışığı analiz etti ve bu iki bilim insanı süreksizlik ilkesini öne sürdü. Bu ilke de dalga ve parçacık kavramları arasındaki farkı ortaya çıkarmış oldu.
Işığın dalga kavramı yerine parçacık kavramı ile incelenmesi, elektronların ve atomların koşullara göre değişiklik gösterdiğini ortaya çıkardı. Kendisine yöneltilen elektromanyetik radyosyonu diğer faktörlerden etkilenmeden tamamen emebilen kara cisim, aynı zamanda enerjiyi tam olarak yayabilen bir sembol olarak tanımlanıyor.
Kuantum Fiziği İle Kara Cisim Işıması Arasındaki İlişki
Kuantum fiziğine göre kara cisim ışıması için kullanılan metal kaplı bir cisimde bir oyuk açılır ve bu cisme ışık tutulur. Eğer bu cisim oda sıcaklığı ile aynı seviyeye sahipse kendisine tutulan ışık bu cismin içinde kalır.
Eğer delikle cismin büyüklüğü arasında bir uyumsuzluk olursa cismin içindeki ışığın bir kısmı dışarıya çıkabilir. Bu bağlamda kuantum teorisinin de açıkladığı gibi, parçacıklar ve dalgalar mevcut şartlara göre farklı sonuçların elde edilmesini sağlamaktadır.
Kuantum Mekaniği Nedir?
Kuantum mekaniği insanların sabah uyanmak için alarm kurmasını, banka hesaplarının korunmasını, süper güçlü bilgisayarlar sayesinde Google gibi veri merkezlerinin kurulmasını ve gelişmiş mikroskoplarla ölümcül hastalıklara çare bulunmasını sağlıyor.
Elbette bu mekaniğin bunları sağlamakla sınırlı olmadığını belirtelim. Bu örnekler, “Kuantum mekaniği ne işe yarar?” sorusu için özet niteliğinde olan örnek cevaplardır. Bugün insanlığın uzaya roket yollayabilmesi de kuantum teorisi ile açıklanabilen bir durumdur.
Kuantum Fiziğinin Temel İlkeleri
İnsanlık için bir rehber olarak tanımlanan bu kavram, temel ilkeleriyle daha iyi bir şekilde anlaşılabilir.
Dalga ve parçacık bu fiziğin en temel ilkelerinden ikisidir. Işığın hem parçacık hem de dalga şeklinde yayıldığını söyleyen kuantum fiziği, bizi belirsizlik ilkesine götürüyor. Belirsizlik ilkesi, 93 yıl önce Werner Heisenberg tarafından ortaya atıldı.
Bu ilkeye göre bir parçanın aynı anda hem konumunu hem de yönünü bilemeyiz. Ayrıca atomu da oluşturan maddeler anlamına gelen Atomaltı parçacık kavramı elektron, proton ve nötron gibi seviyelere sahip.
Son olarak yukarıda açıkladığımız kara cisim ışınımı ve dalga kuramı gibi kuramlar da bu alana katkı yapan ilkeler arasındadır. Bu ilkelerle teknolojinin gelişimini izleyebiliyoruz ve onun nimetlerinden yararlanıyoruz.