Kuantum Mekaniği

KUANTUM MEKANIĞI
Kuantum mekaniği: Madde ve ışığın, atom ve atomaltı seviyelerdeki davranışlarını inceleyen bir bilim dalıdır. Nicem mekaniği veya dalga mekaniği adlarıyla da anılır. Kuantum mekaniği; moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron,kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve ışık, X ışını, gama ışını gibi elektromanyetik radyasyonlarla olan etkileşimlerini de kapsar. Ingilizcede ki karşılığı quantum, latince 'quantus' (ne kadar, ne büyüklükte) sözcüğünden gelir ve kuramın fiziksel nicelikler için kullandığı kesikli birimlere gönderme yapar. İngilizce 'mechanics' sözcüğü ise "bir şeyin çalışma prensibi" anlamına gelir. Kuantum mekaniğinin temelleri 20. Yüzyılın ilk yarısında Max Planck , Albert Einstein , Kels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, Ohn Von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli gibi bilim adamlarınca atılmıştır. Belirsizlik İlkesi, anti madde Planck sabiti, kara cisim ışını,dalga kuramı, kuantum alan kuramı gibi kavram ve kuramlar bu alanda geliştirilmiş ve klasik fiziğin sarsılmasına ve değiştirilmesine sebep olmuştur.

KUANTUM MEKANIĞININ UYGULAMALARI
Kimyasal ve fizik bilimlerinin temelleri şu temel araştırma alanları üstüne kuruludur:
• Akışkanlar Mekaniği
• Elektromanyetik
• Istatiksel Mekanik
• Kimyasal Kinetik
• Klasik Mekanik
• Kuantum Mekaniği
• Optik
• Termodinamik
Diğer tüm fizik ve kimya dalları, bu temel düzeneklerin uygulamalarıdır. O halde bunlara "saf", diğerlerine "uygulamalı" fizik ve kimya gözü ile bakılabilir. Kuantum mekaniğinin mikro sistemlere uygulanması ile şu uygulamalı fizik ve kimya dalları türetilmiştir:
• Anorganik kimya, Organik kimya, Biyokimya: Bunlar da temel uygulama dalı olan kuantum kimyasının özel olarak -sırasıyla- anorganik, organik ve biyomoleküllere olan uygulamasıdır.
• Katı Hal Kimyası (Fiziği): Katı halin kuantum mekaniği .
• Kuantum Kimyası: Atom ve moleküllerin kuantum mekaniği. (Fizikte genelde atom ve molekül fiziği ismi tercih edilir)
• Nükleer Kimya (Fizik): Çekirdeğin kuantum mekaniği.
• Parçaçık Kimyası (Fiziği): Atomaltı parçacıkların kuantum mekaniği.
• Plazma Kimyası (Fiziği): Plazmanın kuantum mekaniği.
• Sıvı Hak Kimyası (Fiziği): Sıvı halin kuantum mekaniği.
Fotokimya ve fotofizik, yüzey kimyası, vb. pek çok dal da kuantum mekaniğinden uygulamalar içermektedir. Kuantum mekaniği her ne kadar çok küçüklerin dünyasını modelleyen bir kuram olsa da uygulama alanları gerek dolaysız gerek dolaylı yollarla çok geniştir. Kuantum mekaniği biyoloji, malzeme bilimi, elektronik gibi birçok alanın günümüzdeki anlamına kavuşmasını sağlamıştır. Laser, Maser, yarı iletkenler gibi günümüzün olmazsa olmazlarının icatları, kuantum mekaniği sayesinde mümkün olmuştur. Ayrıca elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskobu, taramalı tünellemeli mikroskop gibi biyoloji ve nanoteknolojik uygulamaların olmazsa olmazları; PET-Scan (Positron Emmission Tomography), MRI (Magnetic Resonance Imaging), Tomografi gibi tıbbi görüntüleme cihazları yine kuantum mekaniğinin bize gösterdiği belli doğa olgularını kullanarak çalışırlar. Yine tıp, nanoteknoloji, elektronik gibi birçok alanda sayısız kullanımı olan fiberler kuantum mekaniğinin doğrudan uygulamasına örnektir. Modern kimya, kuantum fikirleri üzerine inşa edilmiş ve çok karmaşık moleküllerin yapıları bu sayede anlaşılmıştır.

KUANTUM MEKANIĞI FELSEFESI
Yazının önceki bölümlerinde kuantum mekaniğinin bugüne kadar girdiği birçok sınavdan başarıyla çıktığını söyledik. Peki, nasıl olur da bu denli başarılı bir teorinin kritik bir felsefesinden söz edilebilir? Dahası teorinin önemli felsefî sorunlar yarattığını ileri sürebiliriz? Kuantum mekaniği çok sağlam matematik temelleri üzerine kurulmuştur. Sistemlerin doğası bu matematikle modellenir. Ancak başlı başına bu modelleme kuantum mekaniğinin temel kavramlarının çözümlenmesinde yetersizdir.

KUANTUM MEKANIĞI TAMAMLANMIŞ BIR TEORI MIDIR?
Kuantum mekaniğinin temelleri Heisenberg belirsizlik ilkesinin formüle edildiği 1927 yılından bu zamana dek hiçbir değişikliğe uğramamıştır. Kuantum mekaniğinin uzantısı olarak ortaya çıkan teorilerde ortaya çıkan kavramlar da, bildiğimiz kadarıyla bu temel ilkelerde değişiklik yapılmasını gerektirmezler. Kuantum mekaniği doğduğu andan itibaren temel ilkelerin anlaşılması bakımından büyük tartışmalara yol açmıştır. Bu tartışmalardan biri A. Einstein, B. Podolsky ve N. Rosen'in 1935 yılında "Doğanın Kuantum Mekaniksel Tasviri Tamamlanmış Kabul Edilebilir Mi?" başlığıyla yayınladıkları ve yazarlarının adlarının baş harfleriyle "EPR Paradoksu" olarak adlandırılan makalesiyle başlamış olup, hâlen de önemini korumaktadır. EPR makalesi bir fizik teorisinin tamamlanmış kabul edilebilmesi için iki temel koşulu yerine getirmesi gerektiğini söyler. Bunlar:
• Teorinin doğruluğu
• Teorinin tamamlanmışlığı
EPR makalesine göre teorinin doğru olarak nitelendirilebilmesi için teorinin deney sonuçlarıyla uyumluluğu göz önüne alınmalıdır. Bu bakımdan kuantum mekaniği deneylerle büyük bir uyum gösterdiği için doğru kabul edilir. Teorinin başarısı için gerekli olan diğer koşul olan tamamlanmışlık için ise makalede şu koşul verilmiştir: "Bir fizik kuramında, her fiziksel gerçekliğe karşılık olan bir öge bulunmalıdır." Makalede fiziksel gerçeklik şu şekilde tanımlanmıştır: "Bir fiziksel niceliğin değerini, dinamik sistemi herhangi bir biçimde bozmaksızın kesinlikle tahmin edebiliyorsak, o zaman, fiziksel gerçekliğin, bu fiziksel niceliğe karşılık olan bir ögesi vardır." Fiziksel niceliğin kesin bir değerini, dinamik sistemi bozmadan teoride elde edebiliyorsak, o zaman, teoriden hesap ile elde edilen bu kesin değer fiziksel gerçekliğin bir ögesine karşılık gelecektir. Ancak fiziksel gerçekliğin bütün ögelerinin fizik teorisinde karşılıklarının bulunması gerektiğine dair bir koşul ileri sürülmemiştir. Bu nedenle, EPR'ye göre, doğru olan teorinin aynı zamanda tamamlanmış olması gerekmez.

Emir Günalp

-Daha fazlası için: www.hayalimuzay.com
-Görüş ,İstek ve Öneriler için: hayalimuzay1@gmail.com

Görüşleriniz, Öneriniz Ve Sorularınız

GÖNDER