Kuantum kelimesini daha önce duymuş muydunuz? Bilimle hiç ilgilenmiyor olsanız bile, günlük hayatta “Kuantum nedir?” Kuantum fiziği nedir?” ve “Kuantum mekaniği ne işe yarar?” gibi soruları cevaplayan kitap, dergi veya internet sayfaları ile karşılaşma ihtimaliniz oldukça yüksek. Bunların ne olduğu bilnmek; bugün otomobillerden akıllı telefonlara kadar birçok teknolojiyi daha iyi bir şekilde anlamanızı sağlar. Moleküllerin, atomların, maddelerin ve enerjilerin oluşturduğu sinerji hayatımızı doğrudan etkiliyor.
Günümüzde sadece 1 saniyede trilyonlarca işlemi tamamlayabilen süper bilgisayarları kullanabilmemizi ve Güneş’in ötesindeki gezegenleri tespit edebilmemizi kuantum teorisi için hazırlanan akademik makalelere borçluyuz.
Ayrıca kuşların da biyolojik bir pusulaya sahip olduğunu ve yönünü o şekilde bulabildiğini Max Planck ve Albert Einstein tarafından kuantum fiziği adına yapılan çalışmalar sayesinde anlayabiliyoruz. Peki, kuantum ne anlama gelir?
Kuantum nedir?
Kuantum kelimesi Latince bir kelimedir. Kendisinin anlamı “Ne kadar?” sorusunun karşılığıdır. Miktarı ve niceliği merkezine alan bu kelime, enerji ile maddenin birlikteliğinden oluşan sinerjinin sonuçlarını sayılar ile açıklanmasını temsil eder.
Bir etkinin ne kadar büyüklükte olduğunu gösteren kuantum sözcüğü, Max Planck sayesinde ışığın mevcut şartlara göre parçacıklardan veya dalgalardan oluştuğunu açıkladı ve belirlenemezlik ilkesinin var olduğunu anlatan bir hâle evrildi. Planck, bir ışığı üretilebilmemiz için ne kadar enerjinin tüketilmesini bilmemiz gerektiğini söyledi. İşte bu miktar, kuantum kelimesi ile sembolleşti.
Kuantum fiziği nedir?
Kuantum fiziğini insanlık için bir rehber olarak tanımlayabiliriz. Zira kendisi sayesinde ışığın, elektronun ve atomun nasıl bir yapıya sahip olduğunu analiz edebiliyoruz. Böylece bu bilim dalının madde ile ışığı incelediğini anlayabiliyoruz.
19. yüzyılda klasik fiziğin kara cisim ışıması fenomenini açıklayamaması, süreklilik ilkesine olan güveni sarstı. Max Planck enerjiyi inceledi. Albert Einstein ise ışığı analiz etti ve bu iki bilim insanı süreksizlik ilkesini öne sürdü. Bu ilke de dalga – parçacık kavramları arasındaki farkı ortaya çıkardı.
Işığın dalga kavramı yerine parçacık kavramı ile incelenmesi, atomların ve elektronların koşullara göre değişiklik gösterdiğini ortaya çıkardı. Kendisine yöneltilen elektromanyetik radyosyonu diğer faktörlerden etkilenmeden tamamen emebilen kara cisim, aynı zamanda enerjiyi tam olarak yayabilen bir sembol olarak tanımlanıyor.
Kuantum fiziği ile kara cisim ışıması arasında nasıl bir ilişki var?
Kuantum fiziğine göre kara cisim ışıması için kullanılan metal kaplı bir cisimde bir oyuk açılır ve bu cisme ışık tutulur. Eğer bu cisim oda sıcaklığı ile aynı seviyeye sahip ise kendisine tutulan ışık bu cismin içerisinde kalır.
Eğer delik ile cismin büyüklüğü arasında bir uyumsuzluk varsa cismin (parça) içerisindeki ışığın (dalga) bir kısmı dışarıya çıkabilir. Bu bağlamda, kuantum teorisinin de dediği gibi, dalgalar ve parçacıklar mevcut şartlara göre farklı sonuçların elde edilmesini sağlıyor.
Kuantum mekaniği ne işe yarar?
Bu mekanik; insanların sabah uyanmak için alarm kurmasını, banka hesaplarının korunmasını, süper güçlü bilgisayarlar sayesinde Google gibi veri merkezlerinin kurulmasını ve gelişmiş mikroskoplar ile ölümcül hastalıklara çare bulunmasını sağlar.
Elbette kendisinin bunları sağlamak ile sınırlı olmadığını söyleyelim. Bu örnekler, “Kuantum mekaniği ne işe yarar?” sorusu için özet niteliğinde olan cevaplardır. Bugün insanlığın uzaya roket yollayabilmesi de kuantum teorisi ile açıklanabilen bir durumdur.
Kuantum fiziği: Temel ilkeleri nelerdir?
“Kuantum fiziği nedir?” sorusundan sonra “Kuantum fiziğinin temel ilkeleri nedir?” sorusunun cevabını bilmek önemlidir. İnsanlık için bir rehber olarak tanımlanan bu kavram, temel ilkeleri ile daha iyi bir şekilde anlaşılabilir.
Parçacık ve dalga, bu fiziğin en temel ilkelerinden ikisidir. Işığın hem bir parçacık hem de bir dalga şeklinde yayıldığını söyleyen kuantum fiziği, bizi belirsizlik ilkesine götürüyor. Belirsizlik ilkesi, 93 yıl önce Werner Heisenberg tarafından ortaya atıldı.
Bu ilkeye göre bir parçanın aynı anda hem yönünü hem de konumunu bilemeyiz. Ayrıca atomu da oluşturan maddeler anlamına gelen atomaltı kavramı; proton, elektron ve nötron gibi seviyelere sahip.
Son olarak yukarıda açıkladığımız kara cisim ışınımı ve dalga kuramı gibi kuramlar da bu alana katkı yapan ilkeler arasında yer alıyor. Bu ilkeler sayesinde teknolojisinin gelişimini izleyebiliyoruz ve onun nimetlerinden yararlanabiliyoruz.
