Belirsizlik Prensibi nedir? Dr. Esen Ercan Alp yanıtladı
videosundan fısıltılanmıştır. Videoya ulaşmak için Linki kullanabilirsiniz https://www.youtube.com/watch?v=tNAz9TBlJPU.
Bunlar hepsi hidrojen atomu. Hepsi aynı hidrojen atomu. Evet, hepsi aynı hidrojen atomu sadece enerjide farkı var. Demek ki dışarıdan gördüğümüz gibi parçacıklar bir yerde olmak zorunda değil aynı anda birkaç yerde olabiliyor. Bu da quantum mekanik’in üçüncü diyebileceğimiz bir temel prensiplerinden birisi. Dördüncü prensip ise çok tartışmalı.
Heisenberg’in belirsizlik prensibi olarak bildiğimiz bir parçacığın hızının ve yerinin aynı anda tespit edilememesi. Bu maalesef böyle. Fakat belirsiz olan hiçbir şey yok burada. Çok belirli olarak ne kadar bilemediğimiz belli. Dolayısıyla Heisenberg belirsizlik prensibi genellikle yanlış anlaşılıyor. Yani insanlar zannediyor ki hakikaten biz bir şey bilmiyoruz.
Aslında biliyoruz. Ya hızını biliyoruz, ya yerini biliyoruz, ya da biraz ondan biraz ondan biliyoruz. Yani bilmediğimiz bir şey söz konusu değil. Dolayısıyla bir parçacığın quantum prensipleri göre hareket eden özellikle elektronlar, protonlar, nötronlar, bunların hepsi quantum prensibiyle prensibine uyan parçacıklar. Bunların uyumak zorunda olduğu bu dört prensip var.
Enerjinin parçacıklar halinde olması, dalga, parçacık ikilemi, parçacıkların olasılıklar bütünü olması ve bunların yerinin ve hızının aynı anda bilinmemesi. Peki bu prensipler bizim bildiğimiz klasik mekaniğe uymadığı için ne oldu? 1920’lere kadar Max Bohr ve onun gibi Einstein gibi birkaç kişinin tek elinde kaldı bu fikirler. Fakat sonunda özellikle Einstein çok ciddi olarak karşı çıkınca bazı yorumlara, Copenhagen’a Niels Bohr’un getirdiği bir yorum var. Copenhagen yorumu dediğimiz, mesela Copenhagen meşhur bakın o yüzden hala aradan 100 yıl geçmesine rağmen biz hala Copenhagen’ı anıyoruz. Demek ki bilimde önemli bir buluş, fikir dahi olsa kıymetli ve bu anılıyor, biliniyor. Nitekim Niels Bohr daha sonra orada Bohr enstitüsü kuruldu ve şu anda dünyanın en iyi enstitülerinden bir tanesi Niels Bohr enstitüsü. Şimdi burada belirsizlik prensibini biz yatırdığımız zaman denklemlere doğru denklemler çıkıyor. Peki bunu kim yapıyor? Bu 1924 yıllarında 24-32 arasında 4 tane bu işin şeyi var, kahramanı var.
Bohr, Heisenberg, Schrödinger ve Dirac. Dirac İngiliz, Schrödinger Avusturyalı, Heisenberg Alman, Max Bohr Danimarkalı. Demek ki 1920’li yılların 2. yıya savaşının bitiminde Avrupa Arap haldeyken dahi çok önemli bilimsel gelişmelere ev sahipliği yapıyor. Buradan onu anlıyoruz.
Hocam bir şey soracağım. Neyse devam edin sorun sorun sorun. Hiç fark etmezsin. Lafınızı bitirin sonra sorarım. Evet. Şimdi bu dörtlü ne yaptılar? Bu deminden beri bahsettiğimiz 4 temel varsayımı alıp diferansiyel denkleminin içine oturtturdular. Matrikslerin içine oturtturdular ve bize bir makina verdiler. Buradan atıyorsunuz elektronları, buradan size kuantum makinesi çalışıyor, buradan size sonuç çıkıyor. Ne olduğunu biliyorsunuz. Bu herhangi bir şey olabilir. Hidrojen atomu neden bir manyetik alan içinde dönüyor bunu bulabilirsiniz. Pozitör atomu neden çıkıyor da ben hastaneye gittiğim zaman kanser hücrumu görebiliyorum bunu buradan çıkarabiliyorsunuz. Aklınıza gelebilecek her şey bu denklemin içinden çıkıyor. Bu denklemin en meşhuru 20 numaralı slide dersek herkesin kafasını güzelce karıştırmak için hazırladım bu slide.
20 numaraya gidebilirsek evet. Bu meşhur Schrödinger denklemi kendisini de görüyoruz orada. Eğer bu denklemi patentlemiş olsaydı Schrödinger herhalde şu anda Bill Gates’den daha zekiydi kesinlikle. Çünkü bunun üzerinde dünya ekonomisinin yarısı var şu gördüğümüz denklemin üzerinde. Nasıl olacak? Şimdi o gördüğünüz delta şeklinde olan ters delta şeklinde olan türef işareti ikinci türefini aldık diyor. O Yunanca olan Psi harfi ise bize demin gördüğümüz o hidrojen atomunun dalgalarının bulunma olasılığını veriyor. Yani dalga fonksiyonunun zamana bağlı olarak değişmesi kinetik enerjisi ve potansiyel enerjisinin toplamının tarafından belirleniyor. Yani elektron enerjisi bize aslında hangi orbit halde hangi yürünge de olacağını açık ve net bir şekilde söylüyor.
Bu denklem değişik şekillerde yazılıyor. Bu kendi el yazısı mı? Efendim? Bu el yazısı mı? Olabilir yani Schrödinger çok değişik bir insan yani başka bir zamanda belki bu insanların özel hayatlarını da konuşmakta yara alabilir ama ben Schrödinger’i çok… Hocam şimdi merak ederim dedikoduya girecek ama… Evet dedikodu evet o yüzden girmeyeceğim. Girmeyelim mi? Girmeyin. Çok mu fena? Şunu söyleyebilirim neden Avusturya’ya gidersiniz bir yana ya Schrödinger’in ofisini görebilirsiniz ben gittim aslında kendimin onun önünde çekilmiş resmini göstermeyeceğim ama size odasını göstereceğim. 21 numaraya gidersiniz. 20 arkadaşlar. Bu gördüğünüz odayı dörtle çarpın dört tane oda yan yana bu gördüğünüz kitapların tamamı Almanca yazılmış fizik kitaplarıdır. Bunun içinde bir oda tamamen quantum mekaniği ayrılmıştır. Yani bu odanın içinde yüzlerce yüzlerce defa yüz yıl içinde quantum kitabı yazılmıştır. Quantum dersi veren her oca kendi anlayışıyla kendi diliyle kendi çabasıyla bunu yeniden yazmıştır. Burası quantum muhabedi yani. Burası quantum muhabedidir evet. Ve bunun ben bu odadayken bir an için gözümü kapattım acaba Türkiye’de olsaydı bu oda ne yapardık diye.
Bir tek tekinde relinin koç üniversitesinden kitabı aklıma geldi. Tekin Hoca sağ olsun bana yazılı ben bu anektodu kendisine söylediğim zaman bana imzalı olarak kitabını hediye etti. Burada şunu görüyoruz yani quantum mekanik kendi kendini defalarca yüzlerce binlerce defa yeniden yaratan ancak o sayede günümüzde bir mühendislik kavramı bir ekonomik dinamo olmasının sebebi.
Her yönüyle defalarca incelenmiş olması ve bunun Almanca dilinde bu kadarı var. Yani bir de İngilizceyi falan katarsanız tabi diğer dilleri katarsanız demek ki 1930’dan 1900-2000’lere yıllar gelene kadar aşağı yukarı quantum’un devralışıdır ekonomiyi. Bu alan bütün dünyaya dalga dalga yayılmış aslında. Hocam iki şey soracağım önce bir şey söyleyeyim. Max Planck adını anmadınız.
Bir direk mi yoksa gerek olmadığı için mi? Belki Nils Bohr yerine Max Planck demem lazımdı ikinci defa çünkü Bohr atomun modelini yaptıktan sonra Max Planck’ın da büyük katkısı var. Özellikle Planck sayısı yani ha harfi dediğimiz kara cism radisyonu dediğimiz ilk zaten quantum kelimesini ilk defa imply eden, kullanan Max Planck.
Ama bunun enerji parçacı olduğunu ilk defa telaffuz eden Einstein. Yani Einstein aynı zamanda tabi laserların da teorisini ilk yapan adam. Dolayısıyla Max Planck’ı da tabi kesinlikle anmamız lazım. Teşekkür ederim hatırlattığınız için. Merak etme sonra. Yok gayet yerinde. Demek ki burada şunu gördük quantum mekanik 1932’ye kadar gözetim altında olan bir teori. Peki 1932’de ne oluyor? 1932’de neutron ve positron keşfediliyor. Bütün bu bahsettiğimiz atom altı parçacıklar. Atom ve atom altı parçacıklar evet.
Demin 20 numaralı sladi bir yere gidersek bu denkle relativistik değil bu denkle non relativistik dediğimiz yani normal hızda giden elektronların denklemi. Paul Dirac denen adam bunu relativiteye çeviriyor. Ve o yıllarda deniyor ki katıların içinde elektronlar ışık hızıyla gitmiyor ki niye böyle bir şey oluyor diye. Hangi hızda gidiyor?
Çok daha yavaş yani ölçülebilir. Fakat son 10 yıl içinde mesela whale metali dediğimiz yeni bir şey keşfedildi. Orada elektronlar gerçekten ışık hızıyla gidiyor. Tabi rezistans düşünce aynı elektron ısıtmadan gittiği için biliyorsunuz büyük süper kompütürlerin en büyük problemi ısı.
Özellikle bu bitcoin falan gibi maden yaratan yani üreten yerlerde barajın yanında filan gidip ya da kuzey kutbuna gidip yapıyorlar ki biraz tasarruf edebilmek için enerjiden. Bu yukarı ekranda gördüğümüz denklemi relativistik hale getirince bunun bir tane öngörüsü var. O da diyor ki pozitif yükle elektronlar olması lazım. Pozitif yükle elektronları insanlar ilk başta proton zannediyorlar.
Ama değil çünkü protonun kütlesi elektronun kütlesinden 1860 defa daha ağır.