Ramazan Karakale Kimdir ?

Ege Üniversitesi Fen Fakültesi – İzmir Yüksek Öğretmen Okulu – KimyaFizik Bölümü mezunuyum.

Şu anda da kimya öğretmenliği ve yazarlıyapıyorum.  Bu mesleği isteyerek ve severek yapıyorum.

Hani denir ya bir kez daha dünyaya gelirsem -eğer seçme olanağım varsayine kimya öğretimini seçeceğim.

Daha Fazlası

 

 

facebook

Adınız
E-mail adresiniz
Konu
Mesaj
Güvenlik Kodu
Buradasınız: Anasayfa Makaleler Belirsizlik İlkesi:Kuantum Sınır

Belirsizlik İlkesi:Kuantum Sınır

alt1.  Belirsizlik ilkesi nedir? İlke, ölçmedeki belirsizlik midir, yoksa parçacıkların doğasına ilişkin bir bilgi midir?

2.  Belirsizlik ilkesiyle olasılık arasındaki ilişki nedir?

3.  Einstein ve Schrödinger, bu ilkeye hangi gerekçelerle karşı çıkmışlardır?

4.  Belirsizlik ilkesi, neden aşılamaz bir ilkedir?

5.  Doğa hakkındaki bilgimizle belirsizlik ilkesi arasındaki bağlantılar nelerdir?

6.  Belirsizlik ilkesi, felsefi bakış açımızda nasıl bir değişiklik yapmıştır? Bu ilkenin bilim dışı yorumları yapılmakta mıdır?

7.  Belirsizlik ilkesi, atomların kararlılığını (elektronların neden çekirdek üzerine düşmediğini) nasıl açıklar?

8.  Belirsizlik ilkesi, kara deliklerde nasıl bir işlev görür?

 

Bilimciler, şüphe ve kesinsizlikle görmeye alışıktırlar. Tüm bilimsel bilgi kesinsizdir. Şüphe ve kesinsizlikle ilgili bu deneyim önemlidir. Ben bu deneyimin çok büyük bir değer taşıdığına ve bilimin ötesinde de genişletilmesi gerektiğine inanıyorum. İnanıyorum ki, daha önce çözülememiş herhangi bir problemi çözmek için, kapıyı bilinmeyene aralık bırakmak zorundasınız. Tam olarak doğru biçimde kestiremediğiniz olasılığa fırsat vermek zorundasınız. Aksi takdirde, eğer zihniniz önceden hazırlarsanız, problemi çözemeyebilirsiniz.

–  Richard Feynman

altRichard P. Feynman’ın (1918-1988, Fizik Nobel 1965) yukarıda dikkat çektiği nokta, bilim tarihinin belki de en açık kanıtları arasında yer alır; ama bunun bu berraklıkta dile getirilmesi herhalde belirsizlik ilkesinin anlaşılmasıyla olmuştur. Elbette Feynman’ın duru zihnini ve dolambaçsız anlatımını da buna eklemeliyiz. Kapıyı bilinmeyene açık bırakmadığımız sürece, olasılıklara fırsat vermediğimiz sürece, yeni yollar keşfedemeyiz. 17. yüzyılda Newton’la doruğuna çıkan klasik mekanik, tam da her şeyin önceden bilinebileceği umutlarını doğurmuş, doğa yasalarının mutlaklığı yolunda görüşler oluşmuştu. 20. yüzyıl başında doğan kuantum mekaniği, yepyeni dünyaların kapılarını açtı ve doğaya bakış perspektifimizi genişletti. Kuantum mekaniğinin klasik fiziğin tepesine diktiği tüy, gerçekten belirsizlik ilkesidir. Olasılıklar ve dalga fonksiyonları elbette yepyeni bir yapı ortaya koyar; ama klasik fizikten asıl kopuşu, belirsizlik ilkesi temsil eder.

Belirsizlik ilkesinin deneme ya da ölçme yetimize bir sınır getirdiği gerçek. Aslında yirminci yüzyılda bu tür kısıtlamaların matematikte bile ortaya çıkması konuyu daha da genel ve ilginç kılmaktadır. Gödel’in matematik için ortaya koyduğu eksiklik ilkesi, Heisenberg’in kuantum dünyası için ortaya koyduğu belirsizlik ilkesi, kaos teorisi, bilimsel bilgilerde önemli bir dizi kısıtlamayı ortaya koymuştur. Biz burada yalnızca belirsizlik ilkesi üzerinde duracağız.

Kuantum teorisi, 80 yıldır hiçbir deneysel sınavda başarısızlığa uğramadığı halde fizikçileri hep uğraştırmıştır. Niels Bohr (1885-1962, Fizik Nobel 1922) neredeyse otuz yıl Albert Einstein (1879-1955, Nobel Fizik 1921)ile konu hakkında tartışmış ve  kuantum teorisine (mekaniğine) açıklık getirmek istemiştir. Kuantum kuramının öncüleri arasında yer alan ve pek çok parlak öğrenci yetiştiren Amerikalı fizikçi John Wheeler (1911-2008) 2001 yılında 89 yaşında kalp krizi geçirdikten sonra, ziyaretçilerine “Fazla vaktim kalmadı. Kalan zamanımı kuantumu düşünerek geçirmeliyim” demişti. Bu yaşta şu dinçliğe hayran olmamak elde değil. Öte yandan söylediği sözün derinliği bir başka hayranlık noktası. Kuantum  teorisi ve pratiği kusursuzcu işliyor; o zaman bilimciler, neden hâlâ bu kuramın açıklamasıyla uğraşıyorlar? Amerikalı fizikçi Kenneth W. Ford, Kuantum Dünyası’nda (2005) bu soruyu sorduktan sonra şöyle diyor: “Rahatsızlıklarının nedeni onun sadece sezgi ve sağ duyuyu ihlal etmesi değil. Görelilik de aynı şeyi yapıyor; ama hiçkimseyi rahatsız etmiyor. Rahatsızlar; çünkü kuantum teorisi izi olmayan, gözlenemeyen niceliklerle (dalga fonksiyonu) ilgileniyor, olasılığı temelinde barındırıyor ve kuantum dünyasıyla insanın algı dünyası arasındaki sınırı oldukça belirsiz bırakıyor.”

KuantumKuramının öncülerinden bir demet:

alt

Ford’un dikkat çektiği bu noktayı“yaratamadığım şeyi anlayamam” diyen ve gerçekten bu konuda çok şey yaratmış olan Richard Feynman bile “Kuantum kuramını ben de anlamıyorum, kimse anlamıyor; ama kuram çalışıyor” demişti. Gerçekten kuram sezgi karşıtı, olasılığa dayalı; ama çalışıyor. Üstelik çok büyük bir teknoloji yaratarak ve o teknolojiyle de kendisi gelişerek yaşıyor.

 

Belirsizlik ve Olasılık

Otomobille yola çıkan ve bize yola çıkış saatini bildiren insanların yaklaşık da olsa saat kaçta nerede olacaklarını tahmin ederiz. Bu tahminimiz, arabayı kullananın trafik canavarı ruhuna sahip değilse çoğunlukla doğru çıkar. Bir uyduyu Dünya çevresine yerleştirmek istesek, istediğimiz uzaklıktaki bir yörüngeye yerleştirebiliriz. Bir roketin ateşlendikten sonra izleyeceği rotayı, bir süre sonra varacağı noktayı kesin olarak hesaplayabiliriz. Roketin hızını ve rotasını etkiyebilecek değişkenleri daha duyarlı ölçersek hesaplarımız daha doğru olur. Gerçekte erişebileceğimiz doğruluğun sınırı yoktur. Klasik fizik yasaları, bize kesin öngörme olanakları verir. Çünkü bunların başlangıç koşullarını bilmekteyiz. Klasik fizikte hiçbir şey şansa bırakılmaz, fiziksel davranışlar önceden tahmin edilebilir. Oysa kuantum dünyasında fiziksel davranışlar, olasılıklar açısından öngörülebilir.
  Atom içindeki bir elektronun bile belli bir olasılıkla bir uzay bölgesinde (orbitalde) bulunabileceğini söyleyebiliriz. Belli bir doğrultudaki spinini önceden öngöremeyiz; bunun olasılığını söyleyebiliriz. Sorun, kuantum nesnelerinin davranışlarının sağ duyuya uymayan ve makroskopik nesnelerin davranışından farklı özelliklerde olmasından kaynaklanıyor. En başta bir şeyin hem parçacık, hem dalga olduğunu söylemek kesinlikle tuhaf, kabul edilmesi zor bir fikirdir. Bu fikrin bir başka boyutu olan bir parçacığın aynı anda iki delikten geçmesi, tıpkı bir dalga gibi kırınım, girişim ve polarizasyon göstermesi aynı şekilde şaşırtıcıdır. Kuantum nesneleri yarı ömür, yük, kütle  ve spin (açısal momentum) konusunda da ilginç özellikler gösterir. Bir çok parçacığın yarıömrü ancak yaklaşık söylenebilir. Buna bağlı olarak kütlesi de kesin değildir.Yine yarıömrü çok kısa olan bir çok parçacığın kesin bir kütlesinden bahsedemeyiz, belli sayısal değerler arasında tahminler yapabiliriz. Yine parçacıkların açısal momentumları, makroskopik nesnlerin açısal momentumlarından farklı olarak kuantumludur. Örneğin elektronun açısal momentumu (spini), ½, fotonunki sıfırdır. Bütün bunlar, gündelik dünyamızda karşılaşmadığımız davranışlar.Proton ve elektron, birim pozitif ve negatif elektrik yüküne sahiptir. Kuarklar ise kesirli elektrik yüklerine sahiptir. Bazı kuarklar +2/3, bazıları -1/3 yüklüdür...

Belirsizlik İlkesinin Keşfi

Bazı nicelik çiftlerinde, niceliklerden birinin doğru ölçümü, diğer niceliğin kesinsizliğiyle sınırlıdır. Bir parçacığın momentumu ile konumu, enerjisi ile zaman, farklı açılarda spin çiftleri buna örnektir. Belirsizlik İlkesi, 1927 yılında Werner Heisenberg (1901-1976, Fizik Nobel 1932) tarafından keşfedilmiştir. Bu keşif, kuantum mekaniğinin doğa ve gerçeklik anlayışı konusundaki tartışmaların üzerine adeta tüy dikmiştir. Çünkü o sıralarda Schrödinger’in keşfettiği dalga denkleminin neyi temsil ettiği üzerine büyük bir tartışma yaşanmaktaydı. Kuantum mekaniği 1925’te Heisenberg’in matris mekaniğini, 1926’da da Schrödinger’in diferansiyel hesabı kullanmasıyla iki değişik yolla keşfedildi. Günümüzde bu ikisinin bir karışımı kullanılmakla birlikte Erwin Schrödinger’in keşfettiği “dalga denklemi”, fizikçilerin daha çok kullandığı bir denklemdir. Bu denklemin uzay ve zamanda belirlediği “dalga fonksiyonu” (x,t)adı verilen bir sonucu vardır. Fakat bu sonuç, kompleks sayı(kendisi ile çarpıldığında -1 değerini veren sayılar) içermektedir; yani reel olmayan nicelikler elde edilmektedir. Bir parçacığı t anında x konumunu değil de onun genliğini söyleyebilmekteyiz. Bu durumda, dalga fonksiyonu () asla doğrudan ölçülebilen bir fiziksel niceliği göstermemektedir. İşte tartışmada kıyametin koptuğu yer de burasıdır. Dalga fonksiyonunun kendisinin değil de onun mutlak değerinin bir anlamı olduğunu ilk olarak Max Born(1882-1979, Fizik Nobel 1954) fark etti. Max Born, ‘dalga fonksiyonunun mutlak değerinin karesi, bir parçacığın uzaydaki bir noktada bulunma olasılığını verir’ dedi. Başta denklemin yaratıcısı Schrödinger olmak üzere Enstein fiziksel gerçekliğin olasılık içeren bu doğasını kabul etmediler.

alt

En başta kuantum kuramının dört büyük öncüsü, Max Planck, Albert Einstein, Louis de Broglie ve Erwin Schrödinger belirsizlik ilkesinin getirdiği “sınırlamadan” rahatsızlık duymuşlar ve adeta kurama karşı bir mücadele içine girmişlerdir. Bu ekibin karşısında Niels Bohr’un önderliğinde Max Born, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Paul Dirac ve başkaları muharebe meydanında yer almışlardır! Yalnız bu durum bile belirsizlik ilkesinin ne denli çetin bir konu olduğunu belirtmeye yeter. Önce bu ilkeyi tanıyalım ve sonra bunun anlamı üzerinde kısa bir tartışma yapalım.

 

Belirsiz Olan Nedir?

Bilimi öteki kültürel etkinliklerden ayıran ölçütlerin başında onun hakkında konuştuğu şeyle ilgili ölçüler vermesi gelir. Kütlesi, yoğunluğu, bileşimi, hızı, konumu, momentumu, açısal momentumu (spini), enerjisi nedir gibi soruların yanıtlanması gerekir.Bilimde gözlem ve deney, yargıçtır. Bir parçacığın gelecekteki konumunu ve hızını belirleyebilmek için onun şu andaki konumu ve hızının doğru olarak ölçülebilmesi gerekir. Şimdi en basit bir düşünsel deney örneği ile hidrojen atomundaki elektronun konumunu (yerini) araştırıyor olalım. Elektron şu noktada ve çekirdekten şu uzaklıkta, şu hızda hareket ediyor demek istiyoruz. Bunun için mecburen bir ışık kulllanacağız. Çünkü elekronu bize ancak ışık “gösterebilir”. Eh gözlerimiz bu minnacık parçacıkları görmede yetersiz olduğu için bir de mikroskop kullanalım.Hidrojen atomundaki elektronu "görmek" ve hareketlerini "izlemek" istiyoruz. Mikroskopta görmek istediğiniz en küçük taneciği görebilmek için tanecik boyutu ile ışığın boyutu aynı olmak zorunda. Görünür ışıktan yararlandığımız normal bir mikroskopta görülebilecek en küçük boyut yaklaşık 1000 nm dir (1 nanometre, metrenin milyarda biridir, 1 nm =10-9 metre). Bir elektron mikroskobunun çözümleme gücü ise yaklaşık 1 nm dir. Şimdi sorun şu: Elektronu görmek için kullandığımız ışık, foton dediğimiz enerji paketçiklerinden oluşuyor. Dolaysıyla fotonu elektron üzerine yollamış durumdayız. Bir foton bir elektrona çarpıyor. Buna göre bizim gördüğümüz anda, aslında, elektron, fotonun boyutu kadar yerinden oynamıştır. Fotonun boyutu dediğimiz şey, onun dalga boyudur. O halde şuraya yazıyorum, elektronun “gördük” dediğimiz andaki yeri, eski yerine göre en az fotonun dalga boyu kadar oynamıştır. Yapabileceğimiz tek şey, dalga boyu olabildiğince küçük ışın seçmektir; bu da gama ışınlarının özelliğidir. Ayrıca her ölçümde aynı “yeri” değil, farklı yerleri ölçmek gibi garip bir durumla da karşı karşıyayız. Elektron, atomun içinde kuşatılmıştır; ama nerede olduğu tam olarak söylenemez.

 Aşağıdaki denklemlerdeki  delta ‘’, değişikliği değil, belirsizliği ifade ediyor.

Konumdaki belirsizlik: ışığın dalga boyu

Elektronun yerinin belirsizliği, atomun kendisi kadar büyüktür. Benzer şekilde elektronun momentumunu ölçmeye çalıştığımızda da birbirine yakın ama her ölçümde farklı sonuçlar elde ederiz. Bir parçacığın konumundaki belirsizliği azaltmak için, dalga boyu daha kısa bir ışık seçilmesini düşünebilirsiniz. Dalga boyu kısa olsun demek, frekansı yani enerjisi yüksek olsun demektir (Planck bağıntısı, E = hv).  Ayrıca keyfimize göre küçük miktarda ışık kullanamayız. Orada karşılaşacağımız, sınırlar var. Frenkas ne kadar yüksek olursa enerjinin o denli yüksek olacağını ve tek bir foton kullanmak durumunda olduğumuzu biliyoruz. Şimdi de momentumdaki belirsizliği ölçmeye çalışacağız. Momentum, bir parçacığın kütlesiyle hızının çarpımı demek. Kütle sabit kaldığı için biz buna elektronun hızını ölçeceğiz de diyebiliriz. Aslında fotonyüksek enerjili foton– elektronun hızını bir miktar değiştirecektir:

Momentumdaki belirsizlik:

Bu iki belirsizliğin çarpımından ∆x ∆p ≥ h/

sonucu elde edilir. Bu iki belirsizlikten birinin sonsuz büyük olması durumunda diğeri sıfıra yakın düzeyde küçük olabilir.Burada ∆x, x ekseni konumdaki belirsizliği; ∆p, momentumdaki belirsizliği ifade eder; h, kuantum mekaniğinin her denkleminde görülen Planck sabitidir. Benzer ifadeler, uzayın y ve z eksenleri için de geçerlidir.Ancak siz parçacığın konumunu nasıl ölçmeye çalışırsanız çalışın, konumdaki belirsizlik ile hızındaki belirsizliğin çarpımı, her zaman belirli bir minimum miktardan büyük olur. Burada bir noktaya yeniden dikkat çekmekte yarar var. Bu belirsizlik, yalnız ölçme işleminin yol açtığı bir belirsizlik değil, parçacığın doğasında var olan, ancak ölçme sırasında olasılıklardan birinin varoluşa geçtiği bir durumdur.

Buradaki Planck sabiti (h) insan ölçülerimize göre son derece küçük olduğundan konum ve momentumdaki belirsizlikler, tüm uygulamalarda sıfır kabul edilebilir.

Sonuç şudur:

Bir parçacığın konumundaki belirsizlikle momentumundaki belirsizlik çarpımı, her zaman Planck sabitinden büyüktür.

Bunun yorumu basittir, dalga boyu ne denli büyükse momentum o denli küçük olacaktır.Yüksek frekanslı yani yüksek enerjili dalga boyları parçacığın hızını daha fazla değiştirir. Bir parçacığı gözlemlemek için kullanılan dalga boyu ne kadar uzun olursa, parçacığın konumunun belirsizliği de o kadar büyük olur. Konumdaki belirliliği yükseltmek için dalga boyu kısa olursa, bu sefer hızının belirsizliği artar. Örneğin hidrojen atomunda yarıçap, 52.9 pm (0.529 A0) kadardır. Diyelim ki bu yarıçapın yüzde biri olan bir yarıçapta elektronun hızındaki belirsizlik, 1.1x108 m/s bulunur. Bu belirsizlik neredeyse ışık hızı düzeyindedir (3x108 m/s). Bu düzeydeki bir belirsizliği olan bir yerde, elektronun hızının ne olduğu konusunda bilgimiz yok demektir.

Burada okurun dikkat edeceği nokta, biz ölçmeden önce parçacıcığın kesin bir hızı vardır da biz ölçünce o değişiyor düşüncesine kapılmamasıdır. Her ölçümde yakın ama kesinlikle farklı sonuçlar elde ederiz. Onun için parçacıklar, değişik hız olasılıkları içinde yüzerken biz onlardan birini ölçeriz.

Planck sabiti (h) günlük yaşam ölçülerine göre çok küçüktür, bu yüzden gündelik yaşamda gerek konumdaki belirsizlik, gerekse momentumdaki belirsizlik sıfır olarak kabul edilir.Bu nicelik çiftinden tahtaravalli kolu gibi birbirine bağlanması kuantum dünyasında geçerlidir. Kuantum mekaniği, olasılıklara dayanır. Ölçmelerimiz kesinlikleri değil, olasılıkları verir. Elektronun kesin bir yerinden ve kesin bir hızından söz edemeyiz; ancak bulunabileceği yerlerin olasılığından ve yaklaşık hızından söz edebiliriz.Elektronların bulunma olasılığı olan uay zaman bölgelerine orbital denir. Atomdaki orbitaller, Kepler’in Güney çevresinde dolanan gezegenlerine (şu her yerde gördüğümüz klasik atom modeline) benzemez. Elektron orbitalleri, hapsedilmiş dalgalardır; orbitaldeki elektronlar aynı anda kesin bir konum ve momentuma sahip değillerdir. Eğer Planck sabiti, h = 0 olsaydı, yani atomlar Newton fiziğindeki yasalara uysaydı, atomlar çekmeli, elektronlar çekirdeğe yapışmalıydı. Bu, atom dünyasındaki öyküdür.Bir elektron hidrojen atomunun içinde bir yerdedir; ama nerede bulunduğu tam olarak söylenemez. Atomun içinde bir yerlerde olduğu bilinen elektron, yani yaklaşık 10-10m’lik bir belirsizlik durumunda, doğal olarak artı ya da eksi 106 m/s lik bir hız belirsizliğine sahiptir.Dalga fonksiyonu, bir parçacığın, uzayın bir noktasında bulunma olasılığını veren bir niceliktir. Elekron çekirdeği yaklaştıkça “yer”deki belirsizlik küçülür; ama bu sefer hızın olasılık dağılımı geniş bir aralığa yayılır. Başka bir deyişle hızdaki belirsizlik büyüktür. Şimdi bu ilkenin ilk başta verdiği izlenim, ölçme sorunundan kaynaklanan, aletlerin ve insanların bugünkü yetersizliğinden kaynaklanan bir sorun olduğudur. Hayır, bu bir ölçme duyarlığı sorunu değil, doğanın koyduğu bir sınırdır.Belirsizlik ilkesinin gerektirdiği sınır, parçacığın konumunun ya da hızının  hangi yolla ölçülmek istendiğine ya da parçacığın türüne bağlı değildir. Bu ilke, dünyanın temel ve kaçınılmaz bir özelliğidir.

Heisenberg ilkesinin dayandığı kalıp momentum ve konumun ötesine geçerek, aynı biçimde karşılıklı belirlenemezlikleriyle bağlantılı diğer dinamik değişkenleri de kapsar. Bu bağlantıların en önemlisi enerji ile zamanı bir araya getirir. Eğer ∆t ve  ∆E zaman ve enerji belirsizlikleri olursa şu sonuca varılır:

∆t ∆E ≥ h/

Bu birbirini tamamlayan çiftlerin her iki değişkeni de fiziksel açıdan temel öneme sahiptir; ama aynı anda kesin biçimde ölçülememe anlamında birbirilerini dışlayıcıdır. Eğer zamandaki belirsizlik çok küçükse enerjideki belirsizlik çok büyük olur; ya da tersi.

Belirsizlik ilkesi, kuantum teorisinin istatistiksel niteliğini ortaya koyar. Gama ışınları mikroskopu, bir düşünsel deney aracıdır ve teknik anlamda uygulanabilir değildir. Ancak X-ışını kırınımı yöntemiyle kristalin içindeki elektronların nerede bulunup nerede bulunmadığının haritası çıkarılabilir. Bir de Schrödinger denklemi yoluyla atom içindeki elekronların istatistiksel tablosu elde edilebilir. Serbest bir atom için denklem, atomdaki herhangi bir konum için dalga fonksiyonunu (Y) tanımlar, bunun mutlak değerinin karesi (Y2) ise elektronu bulma olasılığını hesaplamaya yarar. Biz ölçmeden önce elektronun kesin bir konumu (ya da hızı) vardı da biz ölçünce değişiyor değildir. Her ölçüm, değişik sonuç verir.

Basit bir deyişle, eğer bir parçacığın nerede olduğunu kesin olarak biliyorsak, aynı anda taneciğini nereden geldiğini veya nereye gittiğini kesin şekilde bilemeyiz. Benzer şekilde bir parçacığın hızını biliyorsak onun nerede olduğunu belirleyemeyiz. Bir parçacığın momentumunun ya da konumunun ayrı ayrı belirlenmesinde bir sınır yoktur. Ancak momentum ve konum aynı anda yani aynı dalga fonksiyonu için belirlenmesinde temel bir sınır vardır.

Belirsizlik İlkesinin Bilim Dışı Yorumlanması

Belirsizlik ilkesi, sağlı sollu saldırılara uğramıştır. Bazıları bunu bilime saldırmak için bir eksiklik olarak yorumlamışlar ve aslında “kesin” olan bilimlerin hiç de “kesin olmadığı” sonucunu çıkararak bilimsel düşünmeyi küçük görmeye çalışmışlardır.Daha doğrusu bilime saldırmak isteyenler, bu ilkenin anlaşılmasındaki zorluğun arkasına saklanarak bilimlerin ‘belirsiz’, ‘eksik’ olduğu yolunda görüşler kullanmışlardır. Bazıları da bizzat Einstein’a ya da Heisenberg’e antipatilerinden belirsizlik ilkesine ve kuantum teorisine saldırmışlardır.

En başta Belirsizlik İlkesi, bilimin son derece belirli ve kesin ilkelerinden biridir. Suyun hidrojen ve oksijenden oluştuğu kesindir. Tüm maddelerin atomlardan yapılı olduğu kesindir. Her parçacığın bir antiparçacığı olduğu kesindir. DNA’nın çifte sarmal yapısı kesindir. İnsanoğlunun 1969’da Ay’a ayak bastığı kesindir. Yeşil biberin C vitamini bakımından zengin olduğu kesindir. De Broglie dalga denklemi, çift yarık deneyi ve belirsizlik ilkesi, kuantum dünyasında kesin bir yer işgal eder. Parçacıkların dalga ve parçacık doğası gibi ikili doğada olduğu da kesindir. Kuantum teorisine dayalı bir teknoloji olduğu da kesindir.Dalga fonksiyonunun kendisinin gözlenebilir olmadığı; ama  mutlak değer karesinin gözlemlenebilir bir miktar olduğu kesindir. Kesin olmayan, bunların ayrıntılarına indiğimizde ortaya çıkan bilimsel gerçekler ya da verilerdir.

altBazıları da bunu kuantum mekaniğinin bir eksikliği, bir zaafı olarak görüp, kuantum kuramını reddetmeye kadar işi vardırmıştır. Oysa belirsizlik ilkesi, bilme yeteneğimize doğanın belirli sınır getirdiğini bildiren bir doğa yasası niteliğindedir.Amerikalı kozmolog ve bilim yazarı Carl Sagan (1934-1996), Karanlık Bir Dünyada Bilimin Mum Işığı (1995) adlı harika kitabında konuya şöyle değinmektedir:

“Bilimin ilkede de olsa, yapabileceklerimize sınır getiriyor olması rahatsız edici geliyor. Kim demiş ışıktan hızlı yol alamayız diye? Aynı şeyi ses için de söylüyorlardı, öyle değil mi? Gerçekten güçlü araçlarımız varsa, bizi bir elektronun konumunu ve momentumunu aynı anda ölçmekten kim alıkoyabilir? Çok zekiysek, neden “birinci türden” (enerji çıkışı, girdisinden çok olan) ya da “ikinci türden” (enerjisi asla tükenmeyen) bir devri daim makinesi yapmayalım? İnsanın hünerlerine kim sınır koyabilir? Doğrusu, doğa bu sınırı koyar. Evrenin işleyişine, doğanın yasalarına ilişkin az çok kapsamlı ve çok kısa bir bildirim bile, böyle yasak durumları sıralayan bir listeyi içerir. Çarpıcı bir yaklaşımla sahte bilim ve batıl inançlar, doğada hiçbir sınır tanımama eğilimindedirler. Hayır, “her şey olasıdır”. İnananları ne denli sık düş kırıklığına uğrayıp aldatılsa da, onlar sınırsız üretim bütçesi vaat edip dururular.”

Hatalı olabileceğimizi akılda tutmak, yanılabilir olduğumuz bilmek, yeni şeyler öğrenmenin ve üretmenin anahtarıdır. Bu makalenin en başında Feynman’ın dikkat çektiği noktadır bu. Sagan, aynı eserinde şöyle yazıyor:

“Bilim ile sahte bilim arasındaki en belirgin ayırım, bilimin insanın kusurlu ve yanılabilir yapısını içtenlikle kabul etmesi, sahte bilimin (ya da “hatasız” esinlemenin) ise görmezden gelmesi olsa gerek. Hataya düşmeye eğilimli olduğumuz noktaları görmeyi ısrarla reddedersek, hatanın hatta ciddi hatanın, büyük yanlışların peşimizi asla bırakmayacağından da kesinlikle emin olabiliriz. Ama tatsız düşünceler doğuracak olsa da kendimizi bir parça cesaretle tartma yetisine sahipsek, şansımız da büyük ölçüde artar.”

Bir de işin tek-bencilik boyutu var. Yani artık, gerçeği, doğayı, her şeyi ‘kendisinin’ yarattığını sananlar yani. “Küçük dağları ben yarattım” havasında olanlar ya da Feynman’ın deyişiyle çok bilmiş görünen azametli aptallar. Sagan, bu konuya güzel bir örnekle değiniyor:

“Her şeyin olanaklı olmasını, gerçekliklerinin sınırsız olmasını arzulayan kimi insanlar vardır. Onlara göre bilimin akla yakın bir yaklaşımla emin olabileceğimizi söylediği görece az sayıdaki gerçek, düş gücümüzü ve gereksinimlerimizi doyurmaya yetmez. Birçok Yeniçağ gurusu-aralarında oyuncu Shirley MacLaine de olmak üzere- tekbenciliği benimseyip tek gerçekliğin kendi düşünceleri olduğunu öne sürecek denli ileri gidiyorlar. Düpdüz “Ben Tanrı’yım” diyorlar. Bir keresinde, “Kendi gerçekiliğimizi yarattığımızı düşünüyorum” demişti Maclaine bir kuşkucuya. “ Kanımca, sizi şu anda burada yaratan da benim.”

Bazı insanlar kuram (teori) kavramını, yalnız gündelik anlamıyla ele alarak onu hipotezle karıştırmaktadırlar. “Eni konu bir teori” sözü bunu anlatır. Oysa bilimsel anlamda teori, kapsamlı bir kavramdır ve deneyle kanıtlanmış yasaları, ilkeleri ve elbette bazı hipotezleri de kapsayabilir. Kuantum kuramı, kendi başına bir bilim ve teknoloji temeli yaratmış büyük bir kuramdır.Benzer şekilde genel ve özel görelilik, evrim, büyük patlama, kara delikler gibi büyük kuramlar vardır. Bugün yalnız fiziğin değil, kimyanın, biyolojinin temeli ve kozmolojinin büyük bir bölümü kuantum kuramına dayanmaktadır. Temel bilimlerde kuantum kuramı metallerin, yalıtkanların, yarıiletkenlerin ve süperiletkenlerin özelliklerinin açıklanmasını  sağlamış ve kontrolüne yardımcı olmuştur. Transistör, bu kuramın esinlediği çok büyük bir keşiftir. Bu keşiften de bilgisayarlar, mikroelektronik ve de iletişim ve bilişim devrimleri doğdu. Daha sonra da tümüyle kuantum sistemleri olan maserler, laserler ve Bose-Einstein yoğunlaşmalarıgeldi. CERN, Fermilab, SLAC gibi dev parçacık hızlardırıcıları ve çarpıştırıcıları inşa edildi ve buralarda parçacıkların davranışları inceleniyor. Taramalı Tünelleme Mikroskopları(STM) ve Atomik Güç Mikroskopları (AFM) icat edildi. Bu aygıtlar, bize atomları görünür hale getirdi. Yıldız sistemlerikırmızı devler, beyaz cüceler, nötron yıldızları ve karadeliklerin yaşam öyküleri kuantum kuramına dayanır.

Einstein,  “Tanrı zar atmaz” Derken Ne Kastetti?

altParçacıklar, Tanrı’nın bildiği, ancak bizden gizlenen bir konum ve hıza sahip olduğunu söyleyebilir miyiz? Albert Einstein, 1920’ler boyunca, kuantum fikri üzerinde çalışmaya devam etti. Ancak gerçeğin kuantum mekaniği adı verilen yeni bir tanımını geliştiren, Kopenhag’dan Werner Heisenberg, Cambridge’den Paul Dirac ve Zürih’ten Erwin Schrödinger’ın çalışması onu derinden kaygılandırdı. Atomik parçacıkların artık kesin bir konumu ve hızı yoktu!Einstein kuantum mekaniğinin bu olasılıkçı yorumuna karşı söylediği darbımesel “Tanrı, zar atmaz”cümlesi olmuştur. Bu, her parçacığın aslında kesin bir hızı ve konumu olduğunu; ama bizim bunu bilemediğimizi anlatmak için kullandığı bir sözdür. Einstein 1970’leri görseydi, kuarkların öngörü ve keşiflerini, parçacıkların değil konum ve hızının, kütlelerinin bile kesin olmadığını görecekti.Ağır bir nötr parçacığın dönüşümüyle oluşan Z0 parçacığı vardır. Kütlesi protonunkinin neredeyse yüz katıdır. Z0 parçacığının her ölçümünde farklı kütle elde edilir. Heisenberg belirsizlik ilkesine göre kesin bir değeri olmayan kütle kesin olmayan bir zamana bağlıdır. Kütlenin kesin olmayan değeri büyükse parçacığın ömrü çok kısadır. Kütlenin kesin olmayan değeri küçükse, parçacık daha uzun süre yaşar. Araştırmacılar, kütle ölçümlerinin dağılımına bakarak parçacığın yaşam süresini belirlerler. Bunun gibi birçok parçacık, kütle-zaman ilişkisi vardır.

Bu konuda 1930’da Kutudaki Saat Deneyi ile bir itiraz yükseltti. Fakat Bohr, ukusuz bir geceden sonra sorunu çözdü. Sonra 1935’de yanına iki çalışma arkadaşını da alarak ünlü EPR Makalesini kaleme aldı. Bu makalede, biz ölçsek de ölçemesek de her parçacığın kesin bir konumu ve momentumu (hızı) olduğu konusunda ısrar ettiler.Kaygılananlar arasına Schrödinger’in de katılması ilginçtir. 1915 yılında Einstein’ın türettiği genel görelilik denklemlerinin bir dizi çözümü olması Einstein’ı şaşırtmış, evrenin genişlemesi ya da daralması gerektiği yolundaki çözümlerden rahatsız olarak denklemine bir sabit bile eklemişti. Schrödinger’in başına da benzer bir durum geldi. Bugün de kullanılan dalga denklemini ortaya koydu; ama bu denklemin neyi çözdüğünü kendisi değil, altMax Born keşfetti. Böylesi bir durum, tarihte bir ilktir.Schrödinger, denkleminin olasılık anlamını reddetti. Kısacası Schrödinger de belirsizlik ilkesine karşı kuantum kuramına karşı düşünsel deneyler geliştirmeyi kendine edindi. Einstein’ın EPR Makalesi’ni yazdığı 1935 yılında o da Schrödinger’in Kedisi adıyla bilinen bir düşünsel deneyle kuantum kuramının olasılıkçı yorumuna saldırmayı denedi.  Sonra araya İkinci Dünya Savaşı (1939-1945) ve atom bombası süreci girdi. 1940’ların sonuna doğru kuantum mekaniğine yeni ekler yapıldı. Kuantum elektrodinamiği (QED) ve kuantum renkdinamiği (QCD) geldi. 1964’te John Bell (1928-1990), EPR ve Bohm’un itirazlarını bir eşitsizlikle laboratuvara taşıdı. Bell’in öngörüsüne ait deneyler, 1970’ler ve 1980’lerde laboratuvarda gerçekleştirildi. Bu deneyler parçacıkların bağlantılarının yerellikle sınırlı olmadığını, özniteliklerinin kesin değerler olmadığını ortaya koydu. Sonuç olarak deneyler, Einstein ve Scrödinger’in haklı olmadıklarını gösterdi. 80 yıllık deneyler gösteriyor ki Evren, mutlak determinist yasalara bağlı değil; olasılık, parçacık özelliklerinin temelinde bulunuyor.

Determinizm ve Belirsizlik İlkesi: “Kelebek Etkisi”

Geleceği neden öngöremeyiz? Öteden beri geleceği bilme isteği, insanoğlunun ilgilendiği bir konudur. Gezegenlerin “geleceğini” bilebiliriz; ama kendi geleceğimizi bilemeyiz. Bunu hesaplayacak denklemlere sahip değiliz. Stephen Hawking’in Ceviz Kabuğundaki Evren’den (2001) özetle aktarıyorum: Newton kanunlarının ve diğer fizik kuramlarının başarısı, ilk kez 19. yüzyılda Fransız bilim adamı Marquis de Laplace(1749-1827) tarafından dile getirilen bilimsel determinizmi ortaya çıkardı. Laplace, evrendeki bütün parçacıkların belli bir andaki konum ve hızlarını bilirsek fizik yasalarının, evrenin geçmiş ve gelecekteki başka bir andaki durumunu öngörmemizi sağlayacağını öne sürdü. Başka sözlerle eğer, bilimsel determinizm geçerliyse, geleceği görebiliriz. Başlangıç koşullarını tam olarak biliyorsak, geleceği de görebiliriz. Fakat Newton kütle çekim kuramı bile ikiden fazla parçacık için tam olarak çözemediğimiz denklemler üretir. Yani üç cisim arasındaki ilişki problemini bile çözemiyoruz. Gezegenlerin gökyüzündeki hareketleri ve konumları Newton yasaları açıklanabilir; ama gezgenlerin kişisel talih üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Bunun yanında çoklu cisimlere ait denklemler, çoğunlukla kaos olarak bilinen bir özelliğe sahiptir. Öyle ki bir andaki konum ve hızda ortaya çıkan küçük bir değişiklik, daha sonraki anlarda tamamen farklı bir davranışa yol açabilir. Tokyo’da kanatlarını çırpan bir kelebek, İstanbul’da Taksim’de yağmur yağmasına yol açabilir. Üstelik her kanat çırpışında durum yeniden değişecek bu da hava durumunu değiştirecektir. Hava durumu tahminlerinin güvenilmezliğinin nedeni budur.

Böylece, her ne kadar ilke olarak kuantum elektrodinamik kanunları ile kimya ve biyolojideki her şeyi hesaplayabilmemiz gerekse de insan davranışını matematiksel eşitliklerle öngöremiyoruz.

Belirlizlik ilkesi bir parçacığın aynı anda hem konumunu hem de hızını kesin olarak ölçemeyeceğimizi söyler. Konumu ne kadar kesin biçimde ölçersek, hızı da o kadar az kesinlikle belirleyebiliriz ve hızı ne kadar kesin biçimde ölçersek, konumu da o kadar az kesinlikle belirleyebiliriz. Laplace kendi bilimsel determinizm yorumunda parçacıkların bir andaki konum ve hızlarını bilirsek, onları geçmiş veya gelecekteki herhangi bir anda belirleyebileceğimizi varsayıyordu. Peki ama belirsizlik ilkesi, hem bir andaki konumları hem de hızları bilmemizi engelliyorsa, nasıl bir başlangıç yapabiliriz? Bilgisayarımız ne kadar iyi olursa olsun, hatalı veri girersek, hatalı öngörüler elde ederiz. Bununla birlikte determinizm değişikliğe uğrayarak, belirsizlik ilkesini kapsayan ve kuantum mekaniği adı verilen yeni bir kuram içerisinde yeniden kullanılmaya başlandı. Kuantum mekaniğinde klasik Laplace bakış açısında öngörülmesi beklenen şeylerin kabaca yarısı kesin olarak öngörülebilir. Kuantum mekaniğindeki bir parçacığın iyi bir şekilde tanımlanmış bir konumu veya hızı yoktur; ancak durumu bir dalga fonksiyonu ile gösterilebilir. Dalga fonksiyonu, Scrödinger denklemi yoluyla hesaplanan, bir parçacığın, uzayın bir noktasında bulunma olasılığını veren bir niceliktir. Dalga fonksiyonunun noktadan noktaya değişme miktarı, farklı parçacık hızlarının olasılığını verir. Bazı dalga fonksiyonları uzaydaki belirli bir noktada sivri bir tepe yapar. Bu durumlarda parçacığın konumuyla ilgili sadece küçük bir belirsizlik vardır. Ancak diyagrama baktığımızda, dalga fonksiyonunun böyle durumlarda bu noktanın bir tarafında artıp, diğer tarafında da azalarak hızla değiştiğini de görebiliriz. Yani hızın olasılık dağılımı geniş bir aralığa yayılmıştır. Başka deyişle, hızdaki belirsizlik büyüktür. Buna karşılık sürekli bir dalga katarı düşünelim. Artık konumda büyük, ancak hızda küçük bir belirsizlik vardır.  Kısacası dalga fonksiyonu ile tanımlanmış bir parçacığın iyi tanımlanmış bir konumu veya hızı yoktur. Bu durum, belirsizlik ilkesine uyar. Stephen Hawking, Ceviz Kabuğundaki Evren’de (2001) konuyu şöyle bağlar: “Şimdi anlıyoruz ki dalga fonksiyonu iyi bir ekilde tanımlanabilecek tek şeydir. Parçacığın, Tanrı’nın bildiği, ancak bizden gizlenen bir konum ve hıza sahip olduğunu bile varsayamayız. Böyle “gizli değişkenli” kuramlar gözlemle uyum göstermeyen sonuçlar öngörür. Tanrı ibel belirsizlik ilkesi ile kısıtlanmıştır ve  konum ile hızı bilemez; sadece dalga fonksiyonunu bilebilir. Dalga fonksiyonunun zaman içinde değişme hızı Schrödinger denklemi ile belirlenir. Eğer bir andaki dalga fonksiyonunu bilirsek, onu geçmişteki ve gelecekteki başka bir anda hesaplamak için Schrödinger denklemini kullanabiliriz. Bu nedenle, kuantum kuramında hala determinizm vardır; ancak bu azaltılmış bir ölçektedir. Hem konumları, hem de hızları öngöremeyiz, sadece dalga fonksiyonunu öngörebiliriz.”

Doğa Bilgimiz ve  Belirsizlik İlkesi

Leon Lederman’ın (Fizik Nobel 1988), Tanrı Parçacığı’nda (1993) belirttiği gibi Heisenberg’in ilkesi “herhangi bir miktarda donanım, beceri ya da devlet bursuyla azaltılamayan temel bir belirsizlik” ya da bilinmezliktir.

Belirsizlik ilkesinin kuantum mekaniğindeki temel rolünü her zamanki açık zihniyle Feynman şöyle dile getirmiştir (Altı Kolay Parça,1963):

Kuantum mekaniğini, belirsizlik ilkesi ‘koruyor’. Heisenberg, momentum ve konumu aynı anda daha büyük bir doğrulukla ölçmek olanaklı olsaydı, kuantum mekaniğinin çökebileceğinin farkına vardı. Onun için bunun olanaksız olduğunu ileri sürdü. Sonra insanlar oturup bunu çözmenin yolunu araştırdılar; ama hiçkimse, herhangi bir şeyin konum ve momentumunu ölçmenin –ekran, elektron, bilardo topu ve herhangi bir şey- bir yolunu bulamadı. Kuantum mekaniği tehlikesini içinde barındırıyor; ama onun var olduğu kesin.”

alt

Yukarıdaki şaheser M. C. Escher’e  (Görelilik, 1953) ait. Onların ne yaptığından emin misiniz?

Stephen  Hawking ve Leonard Mlodinow, Zamanın Daha Kısa Tarihi’nde (2005) Belirsizlik İlkesinin Dünya’ya bakış açımızı derinden etkilediğine şöyle dikkat çekiyorlar: “Heisenberg’in belirsizlik ilkesi Dünya’nın temel ve kaçınılmaz bir özelliğidir ve Dünya’ya bakış açımızı derinden etkilemiştir. Aradan yetmiş yıldan fazla zaman geçmesine rağmen, pek çok filozof bu etkileri tam olarak kavramamıştır ve hâlâ pek çok tartışmanın konusudur.”

Bilimin ya da bildiğinin "kesinliğini"   iddia edenler, tarihte görüldüğü gibi çok tehlikeli düşüncelerdir. Böyle düşünen insanlar, değişime açık değildir; yeni şeyler öğrenmeye açık değildir. Kimi insanların akşam sabah "bir ırmakta iki kere yıkanılmaz"(Herakleitos) demesi, onun tutucu olmadığının bir kanıtı değildir. Bu insanların bilim anlayışı 19.yy mekanizmine takılıp kalmıştır.

Bir başka nokta, belirsizlik ilkesinin "insan onurunu" çiğnediği, insanın bilme olanaklarına sınır getirdiği düşüncesidir. Buna göre belirsizlik ilkesi, insanı neredeyse evrenin çok önemsiz bir varlığı haline getirmektedir. Oysa belirsizlik ilkesi, insanoğlunun yetersizliğine,güçsüzlüğüne yorulan bir gerçek değildir. Tam da tersine,belirsizlik ilkesinin keşfi, doğanın önümüze koyduğu ince bir uyarı levhasının görülmesidir. Neyin olanaksız olduğunun bilinmesi çok önemli bir bilgidir. İnsanın neyi ne kadar bilebileceğini bilmesidir.

Doğa yasaları, mutlak, kesin, değişmez değildir. Ancak bunu anlamak da kolay değildir. Herşeyi mutlak olarak bilemeyeceğimizi söylemeliyiz. Doğa yasalarının hepsini bilmiyoruz. Bilsek de her olayı, yapılan her hareketi, kişilerin davranışlarını bilemeyiz. Richard Feynman, Altı Kolay Parça’da (1963) bakın ne diyor:

 

“Kuantum mekaniğiyle bilim felsefesine ve fikirlerine getirilen diğer bir ilginç fark da şudur: Hiçbir durumda ne olacağını kesin olarak öngörmek olası değildir. Örneğin ışık yaymaya hazır bir atom düzeni bulmak mümkündür ve bir foton parçacığını yakalayarak kısaca açıklayacağımız gibi ışık yaydığı zamanı bulabiliriz. Buna rağmen ne zaman ışık yayacağını veya birçok atom varsa hangisinin ışık yayacağını önceden bilemeyiz. Bunun, bizim yeterince yakından bakamadığımız bazı iç”çarklardan” kaynaklandığını söyleyebilirsiniz. Hayır çark yoktur. Bugünkü anlayışımıza göre doğa, verilen bir deneyde sonradan neyin olacağını kesin olarak veren,tam doğru bir öngörü yapmamızın olanaksız olması temeline sahiptir. Bu korkunç bir şey: Aslında, filozoflar önceleri aynı şartları oluşturduğunuzda aynı şeyin olması bilimin bir gereğidir demişlerdi. Bu doğru değildir; bu, bilimin temel şartlarından biri değildir. Doğru olan, aynı olayın gerçekleşmediği, gerçekleşecek olana istatistiksel ve ortalama bir yaklaşımımız olmasıdır. Buna rağmen bilim tamamen yıkılmaz. Filozoflar bu arada,bilim için neyin mutlaka gerekli olduğu hakkında da birçok söz söylemişler ve herkesin görebileceği gibi onu oldukça cahilce,hatta yanlış bulmuşlardır. Örneğin bir filozofa göre bilimsel çabanın temeli şudur: Eğer bir deney mesela Stockholm’da yapılmışsa ve sonra Kyoto’da tekrarlanmışsa aynı sonuçlar bulunmalıdır. Bu oldukça yanlıştır. Bilimin bunu sağlaması gerekmiyor, deneyin bir ilkesi olabilir ama gerekli değildir. Örneğin Stockholm’daki deneyin konusu gökyüzünü inceleyip Aura Borealis’i görmekse aynı şeyi Kyoto’da göremezsiniz; bu başka bir olgu. Fakat, “bu dış ortamla ilgili bir şey, kendinizi Stockholm’da bir kutuya kapatıp perdeyi de çekseniz bir fark görür müsünüz?” diyebilirsiniz. Bağlantı yeri sabit bir sarkaç alır, çekip bırakırsak sarkaç tam olmasa da neredeyse bir düzlemde salınır. Stockholm’da yüzey değişmeyi sürdürür; fakat Kyoto’da durum öyle değildir. Perdeler de kapalıdır. Bunun sonucu olarak bilim yıkılmaz. Bilimin temel varsayımı, temel felsefesi nedir? Bunu ilk bölümde belirtmiştik: Herhangi bir fikrin tek doğrulanma yolu deneydir. Eğer Stockholm’da yapılan deneylerin birçoğu Kyoto’da da aynı sonucu verirlerse bu “Bir çok deney” genel bir yasayı formülleştirmekte kullanılır. Aynı sonucu vermeyen deneylerin ise Stockholm’daki doğadan kaynaklandığı söylenir. Deneyin sonuçlarını özetleyen bir yol geliştiririz ve bu yolun neye benzeyeceğinin önceden bize söylenmesi zorunluluğu yoktur. Aynı deneyin her zaman aynı sonucu verdiği söylenirse her şey çok güzeldir fakat biz aynı deneyi yaptığımızda aynı sonucu vermezse, her zaman aynı sonucu vermiyor olur. Sadece ne gördüğümüzü dikkate almalı ve fikrimizin geri kalanını deneylerimizle formüle etmeliyiz.”

 

Kara Delikler ve Belirsizlik İlkesi

Kara delikler ayrı bir dosyamızda. Fakat konuya geniş bir açıdan bakmak isteyen okurlarımıza bir fikir vermek açısından çok kısaca belirsizlik ilkesinin kara deliklerle ilişkisine kısaca değineceğiz. Genel görelilik kuramı (Einstein 1915), artık klasik bir kuramdır; çünkü belirsizlik ilkesini kapsamıyor. Einstein de, bir klasik fizikçidir; çünkü kuantum olaylarındaki rastlantıyı ve bilinemezliği kabul etmedi. altStephen Hawking, Kara Delikler ve BebekEvrenler’de  (1993) şöyle diyor: "1973 yılında, belirsizlik ilkesinin bir kara delik yakınında eğrilmiş uzay-zamanda bir parçacık üzerindeki etkisini araştırmaya başladım. Çok dikkate değer ki, kara deliğin tam olarak kara olmayacağını buldum. Belirsizlik ilkesi, parçacıkların ve radyasyonun düzgün bir hızla kara delikten dışarı sızmasına olanak verecekti. Bu sonuç ben ve başka herkes için tam bir sürpriz oldu. ve genel bir inançsızlıkla karşılandı. Fakat önceden görülebilmesi ve durumun açık olması gerekiyordu. Bir kara delik, ışığın hızından daha yavaş bir hızda hareket edildiğinde kaçıp kurtulması olanaksız olan bir uzay bölgesidir. Fakat Feynman' ın geçmişlerin toplamı, parçacıkların uzay-zamanda herhangi bir yoldan gidebileceklerini söyler. Bu yüzden bir parçacığın ışıktan hızlı ilerlemesi mümkündür. Işık hızından daha yüksek hızda uzun bir yol almanın olasılığı düşüktür, fakat kara delikten çıkmasına yetecek kadar ışıktan daha hızlı gidebilir ve daha sonra ışıktan yavaş ilerleyebilir. Bu şekilde belirsizlik ilkesi, parçacıkların en son hapishaneden, bir kara delik olarak düşünülen yerden kaçıp kurtulmalarına olanak verir. Bir parçacığın Güneş kadar kütlesi olan bir kara delikten dışarı çıkmasının olasılığı çok düşüktür; çünkü parçacık kilometrelerce ışıktan hızlı gitmek zorunda kalacaktır. Fakat Evren'in ilk zamanlarında oluşmuş çok daha küçük kara delikler olabilir. Bu ilksel kara delikler bir atomun çekirdeğinin büyüklüğünden daha az büyüklükte olabilir, yine de kütleleri yüz milyar ton, Fuji dağının kütlesi kadar olabilir. Bu kara delikler büyük bir trafo kadar çok enerji yayıyor olabilirler. Keşke bu küçük kara deliklerden bir tane bulup enerjisini kullanabilseydik! Fakat göründüğü kadarıyla Evren'de bunlardan fazla sayıda yoktur. "

Belirsizlik ilkesi, kuantum parçacıkları dünyasında geçerlidir ve bu parçacıkların özelliklerinin bir dışa vurumudur. Bu ilke, kuantum teorisinin koruyucu ve verimli bir ilkesidir. Bu ilkebir şeyin hem parçacık hem dalga olmasının ve bazı özelliklerinin üstüste binmesinin bir ifadesidir.

Heisenberg belirsizlik ilkesi (1927), Gödel’in matematik için keşfettiği eksiklik teoremi (1931) ve kaos teorisi (1961), değeri sadece yirminci yüzyılda anlaşılan bilimsel bilgilere önemli kısıtlamaları ifade etmektedir. Bilimcilerimiz ve felsefecilerimiz, bu teoriler konusunda kafa yormalıdırlar.                    (atominsan. net RK)

Hazırlayan:Ramazan Karakale  

Diğer Makaleler

Facebook

ZİYARETÇİ SAYACI

BugünBugün130
DünDün436
Bu HaftaBu Hafta1221
Bu AyBu Ay5931
ToplamToplam362013