Kuantum fizi?i, ça?da? bilimin en önemli bulu?larından biri (belki de en önemlisi) olarak kabul ediliyor. İlk ba?ta, atom çapı ve daha küçük mesafelerle ifade edilen boyutlarda, klasik fizi?in bulgularının geçerli olmadı?ının ortaya çıkması, daha sonra çok önemli felsefi ve bilimsel çıkarımlara yol açacak olan kuantum fizi?inin do?masına neden oldu. Artık basit ve "ba?langıç ?artları bilindi?inde" tüm gelece?i hesap edilebilen "makinamsı" evren anlayı?ı, yerini yava? yava?, parçacıkların aynı anda bir kaç ?ekilde ve yerde bulundu?u, aralarında ı?ık hızından yüksek hızlarla haberle?tikleri ve artık, kesinlikler yerine ihtimallerin hükümdar oldu?u bir evrene bırakıyordu. Bundan böyle, bilinen her ?eyin en azından yeniden yorumlanması gerekecekti.

Newton fizi?inin aksine, kuantum dü?üncesi, bir de?il, bir çok bilim adamının ortak katkısıyla ?ekillenmi?tir ve hala da geli?imini (hatta belki de emeklemesini) sürdürmektedir. Büyük fizikçi Einstein, genel ve özel görelilik kuramlarını ortaya attı?ında, bu günkü kuantum fizi?inin de temellerini attı?ını muhtemelen bilmiyordu. O, ça?da?ları ve ardından gelen bir çok önemli bilimci, çok önemli katkılarla, kuantum fizi?ini bu gün bilnen aksiyomlarına ula?tırdılar. Kurucuların önemlilerinden bazıları; Einstein, Dirac, Schrödinger, Pauli ve Heisenberg'dir. Bu bilimcilerin bir kısmı (özellikle Schrödinger ve Einstein) -klasik Newton mekani?ine bilinç-altı bir ?artlanmadan mıdır bilinmez-, kuantum fizi?inin "saçma" sonuçlarını kabullenemediler. Hatta Schrödinger, kuantum fizi?ine yaptı?ı katkılardan pi?manlık duydu?unu bile belirtmi?ti.
Kuantum fizi?inin geli?imi, tarihçesi ve teoremleri, büyük ölçüde bu yazının amacının dı?ında kalmakta. Temel bilgiler ve ileri okuma için, kütüphane bölümüne ba? vurulabilir. Yalnız burada, bir kaç temel bulgudan ve bunların sinir bilimlerini ilgilendiren muhtemel yorumlarından bahsetmeye çalı?aca?ım. Fakat okuyucuyu öncelikle uyarmak isterim: Kuantum fizi?inin kurucularından Werner Heisenberg, Danimarka'nın ba?kenti Kopenhag'da, parçacık fizi?i üzerine yo?un çalı?malar yaptı?ı günlerden birinin ak?amında, ?ehri ortadan bölen göllerin birinin kıyısında gezerken, kendi kendine "Evrenin, atom deneylerinde bize göründü?ü kadar saçma olabilmesi mümkün mü?" diye sordu?unu yazar. İ?te konumuz, hayatını bu konuya adamı? bir bilim adamını bile kimi zaman umutsuzlu?a sevkedecek kadar çetrefilli ve yaygın kabul edilen sa? duyuya ters bir takım dü?ünceler ve bulgular içeriyor (ben de az da olsa anlamı? de?ilim). Fakat artık, evreni yeni bir gözle görmemiz için tüm insanlı?ı yeni geli?meleri irdelemeye ça?ıran davete, en azından ben cevapsız kalamadım.

Kuantum Kuramı Hakkında Kısa Bilgiler:

Dalga İ?levi

Maddenin hem dalga, hem de parçacık özelli?i gösteren atom altı parçacıklardan kurulu oldu?unu Einstein'den beri biliyoruz. Ünlü E=mc2 formülü, bize, madde ve enerjinin "e?de?er" (birbiri ile devamlı ve birbirine dönü?ebilen) oldu?unu gösterirken, ı?ı?ın hem dalga, hem de parçacık gibi davrandı?ını göstermesi de, varolan kabullerin bir nevi yıkılması anlamına geliyordu. Daha sonra di?er bilimciler tarafından da desteklenen ve adeta kanunla?an bu ikili davranı?, Heisenberg'in belirsizlik ilkesi ile birlikte ilginç bir durum kazandı. Heisenberg, herhangi bir anda, bir parçacı?ın hem hızının (momentum) hem de konumunun aynı anda belirlenemeyece?ini ortaya koydu ve bunu formülle?tirdi. Buna göre, bir parçacı?ın hızını belirlemeye çalı?tı?ınızda konumu; aksi durumunda da hızı, belli bir miktar (en az Planck sabiti kadar) belirsizle?iyordu. İlk önceleri, Einstein dahi bu fikirden ho?lanmamı? ve bunun ölçüm araçlarının yetersizli?inden kaynaklandı?ını söylemi?ti. Belirlenemez bir evren fikrinin, evreni "belirlemeye" çalı?an bilimcilere ters gelmesi pek de beklenmeyen bir sonuç de?il. Fakat ilerleyen çalı?malar ve bunların sonuçlarının de?erlendirilmesi, belirsizlik ilkesinin, ölçüm araçlarının yetersizli?inden de?il, bizzatihi, evrenin yapı ta?larının özelliklerinden kaynaklandı?ı ortaya çıktı. Artık "gözlemci" gözlenenden ayrı olarak kabul edilemeyecekti. Çünkü, gözlemcinin yaptı?ı seçim (yani neyi gözlemlemek veya ölçmek istedi?i) artık do?rudan gözlemin sonuçlarını belirliyordu. Yani artık, gözlenen ve gözlemci, aynı bütünün parçaları oldukları ve parçalara bölünerek (indirgenerek) daha fazla ba? edilemeyecek olan bir bütüncül (holistik) anlayı?a do?ru fırlatılıyorlardı.


Kuantum kuramında, her mikroskobik parçacık, bir dalga i?levi denklemi (Schrödinger dalga i?levi) ile tanımlanır.Bu denklem kısaca, parçacı?ın bulunabilece?i tüm olasılıkların bir kümesini içerir ve parçacı?ın o an ve haldeki "kuantum durumunu" verir (Bkz ). Normalde, makroskobik sistemleri olu?turan tüm bile?enler (parçacıklar) kendilerine has ve sürekli de?i?en farklı dalga i?levlerine sahiptirler. Tek tek parçacıklar düzeyinde, bu dalga i?levinden dolayı kuantum etkileri geçerliyken, makroskobik düzeyde, sistemleri olu?turan parçacıkların dalga i?levleri, "istatistiksel" olarak klasik mekani?e uyumlu sonuçlar verirler. Bildi?imiz günlük dünyada kuantum etkilerinin neredeyse ihmal edilebilir düzeyde olmasının temel nedeni i?te bu istatistiksel tabiata dayalıdır. Normal ko?ullarda kuantum etkilerini makroskobik günlük hayatımızda do?rudan gözlemleyememekteyiz. Fakat bu durumun da bazı istisnaları var (bakınız; bir sonraki sayfadaki [URL="http://www.sinancanan.net/quantum2.htm#bose" rel="nofollow" target="_blank">Bose-Einstein Yo?unla?maları).

Schrödinger'in Kedisi

Dalga i?levinin formülle?tiren Erwin Schrödinger, dü?ünsel bir deney tasarladı. Bu deneyde, bir kedi, kapalı bir kutunun içine yerle?tiriliyor ve yanında da, uranyum gibi beta bozunması yapan radyoaktif bir maddenin yapaca?ı ı?ınıma ba?lı olarak çalı?an bir mekanizma yerle?tiriliyordu. Bu mekanizmaya göre, e?er yayılan beta parçacı?ı, detektöre çarparsa, yayılacak olan zehirli bir gaz kediyi öldürecek, beta parçacı?ı yayılmazsa, kedi canlı kalacaktır. E?er dı?arıdan bir gözlemci, kutunun içerisini görmeden bir tahminde bulunursa, (beta bozunumu olasılı?ı %50 oldu?undan) kedinin canlı mı yoksa ölü mü oldu?unu söyleyemeyecektir. Ona göre, kedi %50 canlı, %50 ise ölüdür. Yani, kedi e?it oranda canlı ve ölü olma ?ansına sahiptir. İ?in tuhafı, kedi görülmedi?i (gözlemlenmedi?i) sürece, her iki olasılık da aynı oranda gerçektir. Yani kedi, aynı oranda hem canlı, hem de ölüdür! E?er gözlemci, gidip kutuyu açarsa, i?te bu durumda, kedi "ya ölü, ya da canlı" olarak kar?ısına çıkacaktır ki, gözlemcinin bu müdahalesi, ortam ?artlarını de?i?tirmi? ve olasılıklardan birinin "gerçekle?mesine" neden olmu?tur. İ?te, gözlem sonucu ortaya çıkan ve belki de maddi dünyayı algılama biçimimize temel olan bu durum "dalga i?levinin çökmesi" (collapse of the wave function) olarak bilinir (Bu dü?ünce deneyi çok kaba olarak, mikroskobik bir hadiseyi makroskobik boyuta ta?ımak için dü?ünülmü?tür; gerçekte böyle bir deney yapılamaz; çünkü bu açık bir çeli?kidir).

Kutu açılmadan önceki durum için, kuantum fizikçileri, kedinin hem ölü, hem de canlı oldu?u bir üçüncü olasılı?ın da var olması gerekti?ini söylerler. Böyle bir olasılık, aynen elektronlarda, fotonlarda ve di?er tüm atom altı parçacıklarda gözlenen ikili (hem dalga hem parçacık) yapıdan kaynaklanan dalga i?levinin bir özelli?idir ve evrenin temel kanunlarından birini olu?turur. Gözlemci devreye girdi?inde ise, algılanamaz olan bu durum, algılanabilir olan iki (ya da daha fazla) olasılıktan birine do?ru "çöker". Halbuki bizim bildi?imiz "klasik" (Newtonian) sistemler böyle çalı?mazlar...
Dalga i?levinin çökmesi meselesi, Schrödinger'in kendisine bile saçma gelmi? ve sanıyorum daha sonra bu tip dü?ünsel deneylerden mümkün oldu?unca uzak durmu?tur. Fakat ilerleyen deneysel çalı?malar, bu sürecin açık bir gerçek oldu?unu gösterdi. Gerçekten, sadece atom altı parçacıklar de?il, makro dünyadaki bir dizi fenomen de (özellikle ?imdiye kadar anla?ılamayan olgular ba?ta olmak üzere), bu tip "gariplikler" sergilemekteydi. Sinir sisteminin çalı?ması da i?te bunlardan biridir ve artık "kuantum nörobiyoloji" adıyla anılabilecek multidisipliner bir yakla?ım, sinir sisitemi çalı?malarının gelip dayandı?ı "indirgemeci" moleküler biyoloji tabanından hareketle, sinir sistemi, bilinç, irade, davranı? vb. gibi konularda bir takım yorumlar ortaya koymaya ba?ladı. Hepsini burada tartı?amasak da, en azından temel maddelerini gözden geçirmekte fayda var.

Etiketler:
Beğeniler: 1
Favoriler: 0
İzlenmeler: 948
favori
like
share
elma kurdu Tarih: 20.06.2008 18:09
emğine sağlık
mittnich Tarih: 15.03.2008 00:26
quantum ile ilgili her türlü bilgiye nasıl ulaşabilirim?yazı için teşekkürler...