Tanrı neden zar atar?

Öngörülemeyeni Öngörmek

Penceremize geri dönelim. Her fotonun yüzde 95 camdan geçme ve yüzde 5 de geri yansıma olasılığı var. Fakat bu olasılıkları ne belirliyor?

Işığın parçacık ve dalga olarak çizilen iki farklı portresi de aynı sonucu vermek durumundadır. Şayet dalganın yarısı geçiyor ve yarısı yansıyorsa, dalga ve parçacık görüşlerini bağdaştırmanın tek yolu, her bir parçacığın da yüzde 50 geçme ve yüzde 50 yansıma olasılığı olmasıdır. Aynı şekilde, eğer dalganın yüzde 95’i geçiriliyor ve yüzde 5’i yansıtılıyorsa, her bir foton için buna karşılık gelen geçme ve yansıma olasılıkları yüzde 95 ve yüzde 5 olmalıdır.

background beautiful blossom calm waters

Işığın bu iki portresi arasında bir uyum olabilmesi için parçacık davranışının, dalga davranışı hakkında bir şekilde “bilgi sahibi” olması gerekir. Bir başka deyişle, mikroskobik dünyada yalnızca dalgalar parçacık gibi değil, parçacıklar da dalga gibi davranmaktadır! Burada mükemmel bir simetri söz konusu. Aslına bakılacak olursa, bu ifade bir anlamda, kuantum kuramı hakkında bilmeniz gereken (birkaç detay dışında) tek şeydir. Geriye kalan her şey bunu kaçınılmaz bir şekilde takip eder. Tüm bu tuhaflık ve mikroskobik dünyanın hayret verici zenginliği, gerçekliğin temel yapı taşlarının dalga-parçacık ikiliğinin doğrudan bir sonucudur.

abstract background beach color

Ancak ışığın dalga hali, parçacık halini nasıl davranacağı hakkında tam olarak nasıl bilgilendiriyor? Bu hiç de kolay bir soru değil.

Işık kendisini, bir parçacıklar akımı olarak veya dalga şeklinde açığa vurur. Hiçbir zaman bir madalyonun aynı anda iki yüzünü birden görmeyiz . Yani ışığı parçacıklar akımı olarak incelediğimizde, ortada parçacıkları nasıl davranacakları konusunda bilgilendirecek bir dalga yoktur. Dolayısıyla fizikçiler fotonların bir dalga tarafından yönlendirilerek (camın içinden gitmek gibi) bir şeyler yaptığını açıklamakta problem yaşamaktadır.

Bu problemi kendilerine özgü bir yoldan çözmeye girişen fizikçiler, gerçek dalganın yokluğunda, soyut bir dalga hayal etmektedir – matematiksel bir dalga. Kulağa gülünç geliyorsa, şunu söyleyeyim ki, bu fikir ilk olarak 1920 yılında Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger tarafından ortaya atıldığında, fizikçilerin tepkisi de sizinkiyle aynı olmuştu.

Schrödinger tıpkı gölette yayılan bir su dalgası gibi, uzayda yayılan, engellerle karşılaşarak yansıyan ve iletilen soyut bir matematiksel dalga hayal etti. Dalga yüksekliğinin arttığı yerlerde bir parçacığın bulunma olasılığı en üst düzeydeyken, dalga yüksekliğinin düşük olduğu noktada bu olasılık en alt düzeye inmekteydi. Böylelikle Schrödinger olasılık dalgasıyla, sadece fotonları değil; bir atomdan, atomu teşkil eden elektronlara kadar, tüm mikroskobik parçacıkları nasıl hareket edecekleri hakkında bilgilendiren dalga fonksiyonunu vaftiz etmiş oldu.

Burada ince bir nokta söz konusu. Fizikçiler Schrödinger’in yaklaşımını, herhangi bir noktada parçacık bulunma ihtimali ancak olasılık dalgasının o noktadaki yüksekliğinin karesiyle orantılıysa gerçeğe uydurabiliyorlardı.

Başka bir deyişle, uzayda herhangi bir noktada olasılık dalgası başka bir noktada olduğunun iki katı yükseklikteyse, parçacığın orada bulunma ihtimali diğer noktaya göre dört kat büyük olmalıdır.

Olasılık dalgasının kendisinin değil de karesinin fiziksel bir gerçeği ifade ediyor olması, günümüzde bu dalganın, evrenin altında yatan gerçek bir şey mi, yoksa kullanışlı matematiksel bir gereç mi olduğu tartışmalarını doğurmuştur. Bilim adamlarının büyük çoğunluğu ikinci görüşe taraftır.

Olasılık dalgasının kesin bir öneme sahip olmasının nedeni, maddenin dalgasal tarafıyla, su dalgalarından deprem dalgalarına kadar tanışık olduğumuz diğer tüm dalga türleri arasında bağlantı kurmasıdır. Tüm dalgalar, dalga denklemi olarak bilinen bir denkleme riayet eder. Bu denklem, dalgaların uzayda nasıl yayıldığını tanımlayarak, fizikçilerin herhangi bir yer ve zamanda dalga yüksekliğini öngörebilmesine imkan tanımaktadır.

Schrödinger’in büyük başarısı, atomlar ve türevlerinin olasılık dalgalarının davranışını tanımlayan dalga denklemini bulmasıdır. Schrödinger denklemini kullanarak uzayda herhangi bir yer ve zamanda bir parçacık bulunma olasılığını hesaplamak mümkün. Örneğin pencere camına vuran fotonları tanımlamak ve fotonlardan birini camın diğer tarafında bulmanın yüzde 95’lik olasılığını öngörmek için bu denklem kullanılabilir. Aslında Schrödinger denklemi, foton ya da atom olsun, herhangi bir parçacığın herhangi bir davranışı sergileme olasılığını tahmin etmek için kullanılabilir. Bu durum, fizikçilere mikroskobik dünyada olup bitenleri öngörebilmek için bir köprü oluşturur, yüzde 100 kesinlikle olmasa da, en azından öngörülebilir bir belirsizlik dahilinde !

Olasılık dalgaları üzerine bu konuştuklarımız bizi nereye götürüyor? Mikroskobik dünyada dalgaların parçacıklar gibi hareket ediyor olduğu gerçeği, ister istemez , mikroskobik dünyanın gündelik yaşantımızdan tamamen farklı bir mekanizmaya sahip olduğunu anlamamıza yol açıyor. Mikroskobik dünyada rastlantısal bir belirsizlik hüküm sürmektedir. İlk kez ortaya çıktığında bu gerçek, saat gibi işleyen öngörülebilir bir evrene inanan fizikçiler için tam anlamıyla sarsıcı bir darbe olmuştu. Ve anlaşıldığı kadarıyla bu durum sadece başlangıçtı. Zaman içinde, doğanın zulasında birçok sarsıcı gerçek daha olduğu anlaşıldı. Yalnızca dalgaların parçacık gibi davranıyor olmayıp, parçacıkların da dalga davranışları sergiliyor olması, su ve ses dalgaları gibi bize daha tanıdık gelen dalgaların yapabildiği her şeyi , atomların, fotonların ve türdeşlerinin davranışlarını ileten olasılık dalgalarının da yapabileceğini anlamamızı sağladı.

Yani? Durum şu ki, dalgalar birçok farklı davranışta bulunabilir. Ve bu davranışların her birinin mikroskobik dünyada yarı-mucizevi sonuçlar doğurduğu anlaşılmıştır.

Dalgaların yapabileceği şeylerden en açık olanı, süperpozisyon halinde var olabilmeleridir. Süperpozisyon, bir atomun aynı anda iki farklı yerde bulunabilmesine imkan tanır. Sizin aynı anda hem Londra hem de New York’ta bulunmanız gibi.

Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim --- Etiketler: , , , , , , , , ---

Schrödinger Dalga Denklemi

Eğer parçacıklar da dalga gibi yayılabiliyorsa, nerede olduklarını nasıl söyleyebiliriz? Erwin Schrödinger dalga gibi davranan bir parçacığın bulunabileceği konumu ihtimale bağlı olarak veren çığır açıcı bir denklem buldu. Bu denklem atomlarda elektronların enerji düzeylerini de verdiği için kuantum mekaniğinin yanı sıra modern kimyayı da başlatmıştır.

Işığın da aralarında olduğu elektromanyetik dalgalar, her ikisinin de özelliğini gösterir ve hatta atomaltı parçacıklar ile moleküller bile tıpkı dalgalar gibi kırınabilir ve girişim yapabilir.

Fakat dalgalar sürekliyken parçacıklar değildir. Bu durumda dalga gibi yayılmış haldeki parçacığın nerede bulunduğunu nasıl söyleyebiliriz? Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger’in 1926’da bulduğu denklem, dalga fiziğini ve olasılık kullanarak dalga gibi davranan bir parçacığın belli bir konumda bulunma ihtimalini verir.

Denklem ilk olarak atomlarda elektronların yerlerini belirlemek için kullanıldı. Schrödinger denklemi dalga-parçacık ikiliği fikrinin yalnızca atomlar için değil, tüm maddeler için geçerli olduğunu göstererek fizikte bir devrim yaratmıştır.

Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim --- Etiketler: , , , , , , , ---

Fizikçi Fıkrası

Heisenberg, Schrödinger ve Ohm bir gün arabayla seyehat etmektedirler ve bir polis onları durdurur. Polis, arabayı kullanan Heisenberg’e sorar:

“Ne kadar hızlı gittiğinizi biliyor musunuz?”
Heisenber der ki:
“Hayır; ama nerede olduğumu tam olarak biliyorum!”
Polis ne dediğini anlamaz ve dolayısıyla şöyle der:
“Hız limitinin 60 olduğu yerde 90 ile gidiyordunuz.”
Heisenberg ellerini çılgınca sallayarak şöyle der:
“Ah, harika, yaptığını beğendin mi? Şimdi nerede olduğumu da bilmiyorum.”

Polis şoförün tuhaf hareketlerinden şüphelenir ve bagajı açmalarını ister. Daha bagaj açılır açılmaz gözleri faltaşı gibi açılır ve “Burada ölü bir kedi olduğunun farkında mısınız?!”
Şoför yanındaki koltukta oturan Schrödinger öfkeyle “Seni gerizekalı, senin yüzünden artık biliyoruz!”

Polisin canına tak eder ve hepsini tutuklamaya karar verir.
Ohm direnir.

Yorum Durumu: 4 yorum --- Kategori: Günlük, Kısa Devre --- Etiketler: , , , ---

Öznelciliğe Karşı Nesnellik

Heisenberg’in kuantum fiziği yorumunun, onun felsefi görüşlerinden ağır biçimde etkilendiğinden en küçük bir kuşku bile duyulamaz. Bir öğrenciyken bile Heisenberg bilinçli bir idealistti, 1919’da gerici Fırtına Birliklerinin saflarında Alman işçilerine karşı savaşırken, Platon’un Timaeus’undan (Platon idealizminin en obskürantist tarzda ifade edildiği kitap) büyük ölçüde etkilenmiş olduğunu kendisi itiraf eder. Daha sonraları, “en çok ilgilendiği şeyin temelde yatan felsefi fikirler olduğunu” ve “uzay ve zamandaki nesnel süreçler düşüncesinden kurtulmak” gerektiğini ifade etmiştir. Diğer bir deyişle, Heisenberg’in kuantum fiziğini felsefi yorumlayışı, bilimsel deneyin nesnel bir sonucu olmaktan çok uzaktı. Heisenberg açıkça idealist felsefeye bağlanmıştı, bunu bilinçli bir biçimde fiziğe uyguladı ve bu felsefe onun bakış tarzını belirledi. Böylesi bir felsefe yalnızca bilimin kendisiyle değil, aynı zamanda bütün insan deneyimiyle de uyuşmazlık içindedir. Bunun yalnızca herhangi bir bilimsel içerikten yoksun olmakla kalmayıp, aynı zamanda bütünüyle kullanışsız olduğu da pratikte ortaya çıkmaktadır.

Bir kural olarak, felsefi spekülasyondan kaçınmayı arzulayan bilimciler, Heisenberg’in yönelimine nazikçe kafalarını sallayıp mütevazı bir biçimde doğanın yasalarını araştırma işlerini sürdürürler. Bu yasaların yalnızca varolduğunu değil aynı zamanda doğanın neden ve sonuç da dahil belirli yasalara göre işlediğini ve biraz çabayla bu yasaların bütünüyle anlaşılabileceğini ve hatta insanlar tarafından kestirilebileceğini bir veri olarak alırlar. Öznel idealizminin gerici sonuçları Heisenberg’in bizzat kendi evrimi tarafından sergilenmiştir. Nazilere aktif bir biçimde katılışını şu temelde gerekçelendiriyordu; “Sarılabileceğimiz genel bir doğru çizgi yoktur. Kendi başımıza karar vermek zorundayız ve yanlış mı yoksa doğru mu yaptığımızı önceden söyleyemeyiz.”
Devamını oku

Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim, Felsefe --- Etiketler: , , , , ---

Belirsizlik İlkesi

karl-werner-heisenberg

Heisenberg

Evrensel bir teori olarak Newton mekaniğinin gerçek ölüm çanları, 20. yüzyılın başlarında kuantum mekaniğinin beşiğinde duran Einstein, Schrödinger, Heisenberg ve diğer bilimciler tarafından çalınmıştı. “Elementer parçacıklar”ın davranışları klasik mekanik tarafından açıklanamıyordu. Yeni bir matematik geliştirilmeliydi. Bu matematikte, “faz-uzayı” gibi, “operatörler” gibi önemli rol oynayan kavramlar mevcuttur. Faz-uzayında, bir sistem, koordinat olarak kendi serbestlik dereceleri olan bir nokta olarak tanımlanır. Operatörler ise, bizzat büyüklükten ziyade daha çok işleme benzemesi anlamında cebirsel büyüklüklerle uyuşmayan büyüklüklerdir (aslında sabit özellikleri değil ilişkileri ifade ederler). Olasılık da çok önemli bir rol oynar, ama “içkin olasılık” anlamında: bu kuantum mekaniğinin başlıca karakteristiklerinden biridir. Gerçekte kuantum mekanik sistemler, izleyebilecekleri tüm olası yolların üst üste binmesi olarak yorumlanmalıdırlar.
Devamını oku

Yorum Durumu: Yorum yok --- Kategori: Bilim, Felsefe --- Etiketler: , , , , , , ---

Kuantum Fiziği, Görelilik ve Doğanın Diyalektik Anlayışı

Enerjinin kuantalar (küçük parçacıklar) haline gelebildiğinin bulgulanması, kütle ve enerjinin eşdeğerliliği alanın da maddesel özellikte, maddenin somut biçimlerinden biri olduğunu göstermektedir. Şimdi klasik fiziğin görüş açısından alışılageldik madde imgesinin “kaybedildiği” ve madde üzerine felsefi spekülasyonların yapıldığı en hassas bölüme gelmiş bulunuyoruz.

Felsefi bir ironiyle de belirtmek gerekirse, maddenin sonsuz değişim özelliği ve hareketsel özellikleri içerisindeki kavranışıyla maddenin aldığı somut biçimlere göre maddeye ilişkin yorumlarımızda olabilecek değişmelerin kısaca doğaya ilişkin materyalist diyalektik kavrayışımızın özünü ve onu evrensel düzeyde genelleştirebilmemizin temellerini buluruz bu noktada.

Parçacıkların içsel enerji durumu; durgun kütle ve kinetik enerji gibi birinden diğerine, diğerinden öbürüne sıçramalı geçişler yapabilme ve bir ve aynı şeyin iki ayrı görünümü olarak ortaya çıkan parçacık ve dalgasal hareket özelliklerinin bilinmesi, maddeye ilişkin bilgimizi derinleştirip doğadaki hareketin diyalektiğinin daha derin bir kavranışına da ulaştırmaktadır bizi.
Devamını oku

Yorum Durumu: 2 yorum --- Kategori: Bilim --- Etiketler: , , , , , , , , , , , , , ---

İnanç ve Matematik

Bir oyundasınız. Kehanetlerine güvendiğiniz bir kahin var. Ve karşınızda iki tane kutu. Kutulardan biri şeffaf ve içinde 1 altın var. Diğer kutu şeffaf değil, içinde bir kese altında olabilir veya olmayabilir.
İki seçenek hakkınız var;
– Ya karanlık kutuyu alacaksınız
– Yada iki kutuyu birden alacaksınız. (Evet yanlış okumadınız, iki kutuyu birden)

Şöyle bir durum var yalnız. Kahin sizin davranışınıza göre karanlık kutuya bir kese altını yerleştirir yada yerleştirmez. İki kutuyu alacağınızı tahmin ederse karanlık kutuyu boş bırakacaktır. Eğer karanlık kutuyu alacağınızı tahmin ederse içine bir kese altını koyacaktır.

Siz olsanız ne yapardınız? Unutmayın seçiminiz kahinin tahmininden sonra olacaktır..

Yorum Durumu: 2 yorum --- Kategori: Bilim, Felsefe, Kısa Devre --- Etiketler: , , , , , ---