14.1 C
Münih

Belirsizlik İlkesi: Heisenberg Laplace’in Şeytanına Karşı

Belirsizlik İlkesi, kuantum fiziğinin en temel ilkelerinden biridir. Kuantum fiziğinin ortaya çıkmasından 100 yıl kadar önce Pierre-Siom Laplace bugün “Laplace’in Şeytanı” olarak bilinen bir fikir ortaya atmıştır. Bu fikir; evren deterministik ise ve eğer birisi (şeytan) evrendeki her türlü cismin o anki konumunu, momentumunu ve üzerindeki kuvvetleri bilirse evrenin geçmişini ve geleceğini hesaplanabileceğini söyler.

Ancak kuantum fiziği ile gelen belirsizlik ilkesi bize evrendeki her türlü cismin özelliğini hesaplayabilecek bir bilgisayarımız olsa bile bu özelliklerin aynı anda asla tam bir kesinlik ile bilinemeyeceğini söyler.

Belirsizlik ilkesi kuantum fiziğinin oluşmasına büyük katkılar sağlayan Werner Heisenberg tarafından 1927 yılında ortaya atıldı. Bu fikir ortaya atılmadan önce fizikçilerin içerisinde tüm bu belirsizliğin bir cevabı olduğuna dair bir umut vardı. Ama Heisenberg’in teorisi bu belirsizliğin kuantum evreninin doğasında olduğunu göstermiştir.

∆x=konumdaki belirsizlik

∆p=momentumdaki belirsizlik

ℏ=h/(2∙π)=indirgenmiş Planck sabiti: 1.05×10(-34) J∙s

Peki, Heisenberg’in teorisi neydi? Belirsizlik ilkesi bize neyi anlatıyor? Bir elektronun atom çekirdeğinin etrafında belli bir anda nerede olduğu bilgisine ne kadar büyük bir kesinlikle erişmek istersek, aynı elektronun söz konusu konumundaki momentumunun ne olduğu bilgisine o kadar az bir kesinlikle erişebiliriz. Örnek vermek gerekirse; elektronun belli bir andaki konumunu %100 kesinlikle biliyorsak, bu durumda söz konusu konumdaki momentumunu bilme olasılığımız artık %0 yani imkânsızdır. Bu durumu ölçüm cihazımızın hassaslığının ya da teknolojimizin yeterli olmayışına bağlayabilirsiniz. Hatta bazı komplo teorisyenlerinin yaptığı gibi elektronların aslında bilinçli olduğunu ve izlendiklerini anladıkları için böyle davrandıklarını bile savunabilirsiniz (çift yarık deneyinin 2. aşamasında da olduğu zannedildiği gibi). Ama bence yanılmış olursunuz. Aslında bu durumun çok basit bir açıklaması var. Parçacığın konumunu ölçebilmek için parçacığı foton yağmuruna tutmanız gerekir. Parçacığa çarpan fotonlar detektöre gelecek ve bu şekilde parçacığın nerede olduğunu hesaplayabileceksiniz. Ancak gönderdiğiniz fotonlar, parçacığın momentumunu değiştirdiği için momentumu hakkında kesin bir şey söyleyemezsiniz.

Artık belirsizlik ilkesini daha iyi anladığımıza göre (ve bir önceki çalışmam olan “doğadaki paralellik” makalemi okuduğunuzu kabul ederek) şu soruya cevap arayabiliriz: Ay’a bakmayı kesersek ay yok mu oluyor? Bu soru Einstein tarafından Niels Bohr’a yöneltilmiştir (Bohr – Einstein tartışmaları). Einstein’ın burada Bohr’a Ay üzerinden karşı çıkması aslında gerçekten Ay’ın var olup olmamasıyla alakalı değil, Ay’ın tam belirli bir biçimde olup olmamasıyla alakalı olarak okunmalı. Yani Einstein; “eğer tüm bilgiye sahip olsaydık Ay’ın durumunu tam olarak yazabiliyor olmamız gerekirdi. Ancak kuantum bu işe yaramıyor. O yüzden eksikleri olmak zorunda” demek istiyor. Determinist veya kuşkucu bir insansanız büyük ihtimalle Einstein’ın sunduğu fikrin gerçekten güçlü bir argüman olduğu kanısındasınızdır. Bir de Bohr yani kuantum mekaniği açısından düşünelim. Kuantum ölçeğinde varlık diye adlandırdığımız şeyin bizzat kendisi belirsizdir. Işığın bir dalga olduğunu öğrendiğimizde hemen ardından “öyleyse dalgalanan nedir?” diye sormuştuk. Şimdi aynı soruyu madde dalgası için sormak zorundayız (De Broglie). Madde de tıpkı ışık gibi dalgalanabiliyorsa, o halde dalgalanan nedir? Bu sorunun şok edici cevabını artık görebiliyoruz. Dalgalanan şey varlığın bizzat kendisidir. Kuantum ölçeğinde madde, var oluş ve yok oluş arasında sürekli gidip gelmek suretiyle dalgalanır (olasılıklar denizi/süper pozisyon). Yani kısacası Bohr’un bakış açısından Ay’ı oluşturan parçacıklar süper pozisyondan dolayı biz Ay’a bakmadığımızda aslında Ay orada değildir. Ama biz Ay’a bakarak süper pozisyonu algılayamayacağımız için Einstein da kendi bakış açısından haklıdır.

Toparlayacak olursak Pierre-Siom Laplace’in Kuantum Fiziğinin ortaya çıkmasından yaklaşık 100 yıl önce öne sürdüğü “Laplace’in Şeytanı” hipotezi ve buna benzer görüşler Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi tarafından çürütüldü. Heisenberg ve De Broglie birlikte kuantum fiziğinin sağlam bir temelini oluşturdular. Ardından bu temelin üzerine tuğla koyan birçok fizikçi oldu. Ama bu kesinlikle tamamlanmış bir bina değil. Daha önümüzde uzun bir yol var. Keşfedilecek ve öğrenilecek çok şey var. Geçmişe bakıp böylesine hayranlık duyuyoruz. Acaba gelecek bize neler gösterecek?

Kaynak:Vural Arı: Rölativite’den Kuantum’a Evrenin Gerçekliği. İstanbul 2015. David J. Griffiths: Introductıon to Quantum Mechanıcs. 2013. https://evrimagaci.org/belirsizlik-ilkesini-anlamak-werner-heisenberg-ve-digerleri-ne-dedi-4184 https://duzensiz.org/ay-biz-bakmazken-yok-mudur-fe9469ce3748

Atahan Vardar
Atahan Vardar
Bursa da lise 3.sınıf öğrencisiyim. Şu anda amatör olarak fizik üzerine çalışıyorum. İleride de profesyonel olarak fizik üzerine çalışmak, bilim yapmak istiyorum.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR:

YORUM YAZ / GÖRÜŞ BİLDİR

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz

SON YAZILAR

AŞKIN FİZYOLOJİSİ

Birçok araştırmaya konu olan ve son derece karmaşık bir duygu olan aşkın, vücutta “kalbin çarptığına beynin onay vermesi” olarak tanımlanabilir. Aşk, fizyolojik olarak incelendiğinde,...

Galileo Galilei Kimdir? Bilime Adanmış Bir Hayat

Modern bilimin babası ve dünya tarihinin en etkin bilim insanlarından biri olan Galileo'ya günümüzün modern astronomları çok şey borçlu. 16. yüzyılın sonunda ve 17....

GÜVENLİK VE SAVUNMA POLİTİKALARINDA YAPAY ZEKANIN ÖNEMİ

Yapay Zeka ; insan zekasına yakın sistemlerin oluşturulmasıyla başlayan , tasarlanma olanağının geliştirilme aşamalarında teknolojik bir boyut kazanan , analiz süreçlerinden geçen araştırmacı yaklaşımların...

Sicim Teorisi: Evrenin Müziği

Makro evrenin fiziği olan genel görelilik kuramı ve mikro evrenin fiziği olan kuantum mekaniği birbirlerinden ayrı incelendiğinde sorunsuz çalışırken bir arada incelendiğinde çok ciddi...

Bütün hayatınızı bir balonun içinde yaşadığınızı hayal edebiliyor musunuz?

David Vetter Amerika’da 1971 yılında dünyaya gelmişti. Ağır Kombine İmmun yetmezliği (SCID) olan bu bebek, her türlü mikropla, enfeksiyonla savaşmasını sağlayan başta T lenfositleri...