Kuantum Fiziği ya da mekaniği ne benim ne sizlerin ne de mesleğimizin bire bir ilgi alanında olmadığı için oldukça yeni ve çok boyutlu olduğuna inandığım Kuantum olgusunu ister istemez oldukça yüzeysel ve felsefi açıdan ele alıp bu yolda ortaya konulan savların bir kısmını sizinle paylaşmak istiyorum. Formüllerden ve matematiksel verilerden tamamen arındırılmış bir şekilde sunmaya çalışacağım. Kuantum kavramının, neticede bir sona ulaştırılmasının imkansızlığını da baştan kabul ederek, salt bu kavrama olan bazı belirsizlikleri, yada bu kavrama olan yabancılığımızı birazcık ta olsun giderebilmek, bu konu hakkında birazda olsa eskisinden daha yakın bir yakınlaşma yaratma ve bu kavrama karşı küçükte olsa bir pencere açabilerek, ufkumuzda ve düşüncelerimizi, bu kavramı pekiştirebilme amacında bir basamak yukarı çıkarabilmeye yarar sağlayacağı umuyorum.
Temelleri 19. yüzyılın ortalarına dayanan kuantum kavramı, öncelikle kendini fizik alanında göstermiş, gerçek gelişimini 20. yüzyılın ilk yarısında gerçekleştirmiştir.
Kuantum kelime anlamı ile parçacık demektir. Temel felsefesi ise soru sormaktır.
Cevaplanabilen bilimsel sorular kuantum kapsamına girmez. Aslında kuantum için çağımızın felsefesi denilebilir. Evrendeki döngü bütün evrenden ve evrenin bütün parçacıklarından (kuant) etkilenir. Pasifikteki büyük bir fırtınanın sebebi Çindeki bir kelebeğin yıllar önce kanat çırpması olabilir, şeklindeki biraz abartılı da olsa kuantum felsefesinin temeli böyle bir yaklaşıma dayanmaktadır.
Kuantum, kuantlarla ilgilidir. Kuant ise olabilecek en küçük şey dir. Öz olarak, kuantum fiziği, olabilecek en küçük şeylerin nasıl davranır sorusunu inceler.
Kuantum fiziği, çağdaş bilimin en önemli buluşlarından biri, belki de en önemlisi olarak kabul edilmektedir. İlk başta, atom çapı ve daha küçük mesafelerle ifade edilen boyutlarda, klasik fiziğin bulgularının geçerli olmadığının ortaya çıkması, daha sonra çok önemli felsefi ve bilimsel çıkarımlara yol açacak olan kuantum fiziğinin doğmasına neden oldu. Artık basit ve “başlangıç şartları bilindiğinde” tüm geleceği hesap edilebilen “makinamsı” evren anlayışı, yerini yavaş yavaş, parçacıkların aynı anda bir kaç şekilde ve yerde bulunduğu, aralarında ışık hızından yüksek hızlarla haberleştikleri ve artık, kesinlikler yerine ihtimallerin hükümdar olduğu bir evrene bırakmaktadır. Dolayısıyla bundan böyle, bilinen her şeyin en azından yeniden yorumlanması gerekecektir.
Doğada gördüğümüz tüm sistemleri incelemek Newton mekaniğinde bazen yanlış sonuçlara götürdüğünden, klasik mekaniğin açıklayamadığı olayları açıklamak için Kuantum kavramının altındaki düşünce olan kuantum mekaniği kullanılmaktadır.
Alışık olduğumuz, yada bize öğretilmiş bulunan klasik fizik: Hepsi aynı hız, büyüklük ve yöndeki elektronların yuvarlak bir delikten geçerek bir yüzey üzerine düşeceklerse, bu durumu “ya tam yüzeye düşecek ve duracaklar, ya da aynı hızla ve aynı yönde hareketlerine devam edecekler” şeklinde ele alıp değerlendirmektedir.
Halbuki, Kuantum düşüncesi ya da fiziği; Bu elektronun delikten geçtikten sonra, maddenin başka bir formuna dönüşebileceğini ve artık bir elektron olmayabileceğini, dolayısıyla hareketinin değişebileceğini, ya da başka elektronlarla birlikte kalabalık bir hareket yaptıklarında, bu hareketin elektronun tek başına yapacağı hareketten farklı olabileceğine dair olasılıkların olduğunu, ispatlarıyla birlikte ortaya koymaya çalışmaktadır.
Kuantum’da, o elektronun kalabalık bir elektron topluluğuyla hareket edeceğinden, delikten hiç geçmeme, ya da geçince aynı hızda olmama olasılığı mevcuttur.
Kuantum kavramının oluşmasında, ışığın parçacık mı yoksa dalga mı olduğu konusunun açıklığa kavuşturulması önemli bir yer tutar. 1906’da, E. Rutherford atomun yapısının araştırılması amacıyla yaptığı deneylerde, atomun Güneş Sistemi benzeri bir yapıda olduğunu ve merkezde (+) artı yüklü bir çekirdekle bu çekirdeği çevreleyen (-) eksi yüklü elektronlardan oluştuğunu ortaya koydu. Fakat bu şekilde açıklanmış bir atomda elektronların hareketi, klasik hareket denklemleriyle incelendiğinde ortaya çelişki çıkıyordu. Çünkü bu durumda çekirdeğin çevresinde dolanan bir elektron, eninde sonunda ışınımla enerji yitirmesi sonucu çekirdeğe düşmeliydi. Bu doğruysa ne dünyanın, ne de evrenin var olmaması gerekiyordu. Çünkü ortada, atom diye bir şey kalmıyordu.
Amerikalı J.Davisson ve L.Germer adlı bilim adamları, elektronların hızlı bir şekilde, bir kristal katıya çarptırıldıklarında, dalga özelliği gösterdiklerini buldular.
Neticede, atomun yapısının ve çalışma sisteminin, klasik fizik kuralları ile açıklayabilmekle mümkün olamadığı görüldü. Klasik fizik dünyanın güneşin etrafında dönmesine benzer olarak, elektronun proton etrafında döndüğünü söylemektedir. Yine klasik fiziğin kuralları ile elektron bir doğru boyunca hareketine devam etme eğilimi oluşturan, eylemsizlik denilen bir özelliğe sahiptir. Pozitif yüklü protonun çekici elektriksel kuvveti, bu eylemsizliğin üstesinden gelir ve elektronun yörüngesini çember şeklinde eğerek, onu kapalı bir yörüngede hareket etmesini sağlar. Yine klasik elektromanyetik teori, yollarını değiştiren parçacıkların ışıma yapması gerektiğini belirtir. Eğer atoma klasik fizik uygulanırsa, elektron bütün enerjisini ışır ve spiral bir yörünge çizerek, kısa bir zaman sonra proton üzerine çöker. Halbuki atomların çok uzun süreler ile kararlı kalabildikleri görülmektedir.
Kuantum teorisinin ilk büyük başarısı atomların nasıl çalıştığını açıklamakla oldu. Bu teoriye göre, atom çekirdeği üzerindeki elektronlar, gezegenlerin ve uyduların döndüğü gibi belirli bir yörüngede değil, bir bulut içerisinde hareket ederler. Dolayısı ile elektronun yerini saptamak yerine, onun o konumda bulunma olasılığından söz eder. Her ne kadar elektronun konumu belirsizde olsa, kuantum teorisi elektronun bazı yerlerde bulunmasını yasaklar. Bir atomda, elektronların izinli ve yasaklı konumları arasındaki farkları belirtmenin ilk yolu, elektronun bir dalga olarak düşünülmesidir.
Kuantum teorisi, bilim tarihinin en çok kafa yorulan ve birçok hararetli tartışmaya konu olan teorilerinin başında gelir. Doğurduğu sonuçlar ise yalnız fizik bilimine değil birçok sanat akımına, sosyolojik teoriye ve değişik alanlara ilham kaynağı olmuştur. Kuantum teorisi, kabaca bir atomun yörüngelerinde bulunan elektronların enerji seviyeleri arasındaki sıçrayışlardır. İlk bakışta herhangi bir fizik teorisinden farksız gibi gözükse de, biraz derinlere indiğimizde, aslında bu teorinin akıl almaz süreçlerden geçtiğini görürüz.
Son elli yıldaki fizik bilimi alanındaki kat edilen aşamalar, bir devrim niteliğinde olup klasik fiziğin bitip, modern fizik kavramının oluşmasıdır.
Bu elli yıl içinde, en önemli ve devrim niteliğinde olanlar, Özel ve Genel Rölativite yasaları, Kuantum Mekaniği, Hologram ve Molöküler Biyoloji alanında öne sürülen kuramlardır.
Gerek zaman darlığı gerekse konunun zorluğu nedeniyle, Kuantum fiziğinin gelişimi, teknik tarihçesi ve teoremleri, büyük ölçüde bu konferans konusunun dışında tutulmuştur.
Konunun teknik yönü kadar, felsefi yönünün de çok zor ve pek çok tartışmayı tetikleyecek nitelikte olduğu herkezce kabul görmektedir. Bu nedenle konuya ünlü bir kaç fizikçinin kuantum hakkındaki düşünceleriyle, bu işin ne denli çetin bir ceviz olduğunu vurgulamaya çalışarak başlamak istiyorum.
Bristol üniversitesi fizik bölümünden Robert Gilmore’un, Alis Kuantum Diyarında adlı yapıtının önsözüne şu sözlere yer verilmektedir..
“Yirminci yüzyılın ilk yarısında evren anlayışımız tümüyle alt üst oldu. Eski klasik fizik kuramlarının yerini, dünyaya bakış açımızı değiştiren, kuantum mekaniği aldı. Kuantum mekaniği, yalnız eski Newton’cu mekaniğin ortaya attığı düşünceleri değil, sağduyumuzla da pek çok açıdan uyuşmazlık içindedir. Yine de bu kuramların en şaşırtıcı yanı, fiziksel sistemlerin gözlenen davranışını, önceden haber vermedeki olağanüstü başarısıdır. Kuantum mekaniğinin bize saçma geldiği anlar olabilir. Fakat doğanın izlediği yol budur. Biz de buna uymak zorundayız.”
Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünden Prf. Rıchard Feynman; kuantum mekaniği ile ilgili öğrencilere verdiği bir konferansta, konuya şu espiri ile başlıyor.
” Kuantumu anlamak gerçekten zor. Ancak gerçekte bu zorluk psikolojik. Kendinize sürekli ” ama bu nasıl olabilir ” diye sormanızın yarattığı sıkıntıdan kaynaklanır. Sorduğunuz her soru, onu anlaşılmış bir şeyler cinsinden görmek arzusunun dışa vurumudur. Onu alışılmış bir şeye benzeterek açıklayacak değilim. Yalnızca açıklayacağım.
Bir zamanlar gazetelerde ” Görecelik ” teorisinin sadece oniki kişi tarafından anlaşıldığı yazılmıştı. Hiçbir zaman öyle bir dönem olduğunu sanmıyorum. Onu yalnız tek bir kişinin anladığı bir dönem olabilir, çünkü, daha kaleme almadan önce bu teoriyi fark eden kişiydi o. Ancak onun çalışmalarını okuyan birçok kişi Görecelik teorisini şu veya bu şekilde anladı. Buna karşın, kuantun mekaniğini kimsenin anlamadığını rahatlıkla söyleyebilirim. Bu nedenle, anlatacaklarımı gerçekten anlamanız gerektiğini düşünerek dersi ciddiye almayın; Gevşeyin ve bu işin keyfini çıkarın. “
Yine ünlü bir bilim adamı, “Kuantum fiziğini anlayamazsınız, ona sadece alışabilirsiniz” diye bir yorum getirmiştir.
Erdal İnönü ise, “Kuantum fiziğini anlamak için güçlü bir empatiye, yani olayları ve düşündüğünüz hipotezin deneyini kafanızda yapabilmelisiniz” demiştir.
Ve son olarak Danimarkalı ünlü fizikçi Niels Bohr; “Kuantum fiziği kafanızı karıştırmadıysa onu tam olarak anlamamışsınız demektir.” diyerek, beklide bu konuya son noktayı koymuştur.
Kuramsal bilimlerin bir yerde felsefe ile iç içedir. Çünkü felsefi düşünce, bilimsel tezleri yaratır, deney ise kanıtlar. Felsefe yine de bununla yetinmeyip konuyu sürekli irdeler. Hiçbir şeyi kesin ve son olarak kabul etmez. Descartes Mantığıyla karıştırılmaması gereken bu kuşkuculuk, aynı zamanda bilimin temelidir ve buna bilim felsefisi demekteyiz.
Kuantum kuramının kendine özel bir dünya görüsü vardır. Bu dünya görüşü, bizim boyutumuzdan algıladığımız dünyadan oldukça farklıdır. Fakat kavramları derinliğine incelemeye başladığımızda görürüz ki, bu iki dünya görüşü bir araya getirilebilir. Hele de günlük yaşamımızda,
Kuantum dünyasının kavramlarını uygulamaya koyabilirsek, tümüyle farklı bir felsefeye sahip, oldukça geniş ve eskisinden çok daha farklı düşünebilen bir insan olabiliriz.
Kuantum dünyası kesikli bir birliktelik dünyasıdır. Her nesne hem dalga, hem de parçacık olduğundan, bizlerin parçacık olarak tanımladığı enerji paketleri, sürekli dalgalardan oluşurlar.. Ancak kuantum bu sürekliliği, bizim 3 boyutlu klasik süreklilik tanımına pek benzemez. Kuantum dünyası hem sürekli, hem süreksizdir. Yani her sürekli hareket, çok küçük süreksiz hareketin toplamından oluşur. Bu bakımdan temelde süreksizlik olmasına rağmen bütüncül bir birliktelik taşır.
Kuantum dünyasında kesin sınırlar yoktur. Yukarıdaki kesikli süreklilik tanımının sonucu olarak, kesin sınırlar aradan kalkar. Bir noktada bulunan her hangi bir parçacık, süreksiz olarak aniden farklı bir noktaya atlama (sıçrama) yapabilir. Bu bakımdan kesin ayırımlardan söz edilemez. Her var olan, etrafı ile birlikte bir bütünlük içinde varlığını sürdürür. Bağımsız bir parçacık kavramı, sadece bir basit yaklaşım olarak anlamlıdır. Gerçekte salt bağımsızlık diye bir olgu yoktur.
Kuantum kuramında zaman yerine “an” kavramı vardır. Yani, sürekli zaman diye bir şey yoktur. Her olay bir an içinde oluşur ve bir diğer an farklı bir olaya dönüşür. “Gerçek” ancak o an için geçerlidir. Sürekli ve mutlak gerçekten söz edilemez. Her var olanın, kendi öz zamanı ve kendi öz gerçeği vardır ve bir varlığın gerçeği ancak kendine aittir. Dolayısıyla evrensel gerçeklik diye bir şey söz konusu edilemez.
Yine Kuantum felsefesinde; Mutlak doğrular yoktur, tecrübelerden edinilen doğrular vardır ve bu, olasılığı, dolayısıyla istatistiği kendine yöntem edinen bir bakış açısıdır. Atom altı parçacıkların ve gözlenemeyen mikro sistemlerin davranışlarını temel kabul eder. Bir varlığı gözlerken, onun mutlaka bir değişime uğradığını savunur. Objektif gözlem bile, kendi içinde objektif değildir düşüncesi taşır.
Kuantum kuramının getirmiş olduğu bu yeni bakış açısı, klasik fizik kavramlarına çok ters düşen bir yaklaşım içermektedir. Bu yeni bakış açısı, yeni bir paradigma yada değerler dizisi olarak görülmelidir. Yeni paradigmalar, ancak eski paradigmaların geçersiz veya yetersiz oldukları durumlarda ortaya çıktıkları dikkate alındığında, eski dünya görüşü ve formunu ortaya koyan klasik fizik kuralları artık geçerli olmadığına göre, Kuantum felsefesi yadsınamaz ve bir gerçek konumuna gelmiştir.
