Bilim dünyasında açılmış olan en son kapı... Modern dünyada bu teoriyi duymayan yoktur herhalde. Fal bakan kişilerden tutun, bilim insanlarına kadar Kuantum felsefesini sektörlerine eklemişlerdir. Bu yazımızda bizi kuantum teorisinin bilimsel kısmı ilgilendiriyor. Pek çok kişinin bu teori hakkındaki yazıları dergilerden, kitaplardan görüp de okurken sıkıldığını biliyoruz. Bu yazımızda kuantum teorisini, terimlerden uzak tutup mantıksal bağlamda size anlatacağız. Daha iyi kavramanız için yazıyı okurken fotoğrafları da incelemenizi tavsiye ederim. Şimdi iznizle size Kuantum Teorisini tanıştırayım:
Kuantum Teorisi Neyle İlgilidir ?
o Kuantum teorisi makro boyutlar mikro boyutlara doğru parçacıkların davranışlarının davranışlarını açıklar. Kuantum teorisinin pek çok kişiye saçma veya uydurulmuş gibi gelmesinin sebebi öyle olduğundan dolayı değil, günlük yaşamımızın seyrinde hiç farkına varamıyışımızdır. Ama aslında bu teorinin çok sağlam temeller üzerinde olduğunu ve teleskoplarla uzayı incelerken pek çok şekilde kendisinin var olduğunu kanıtlayan bir teoridir.
Kuantum Teorisine Göre:
- Maddeler dalga, dalgalar da madde özelliği göstermektedir. Işığın bir dalga gibi yayılmasına rağmen bir kütlesinin bulunması buna bir örenktir.
- Enerji aslında ''Kuanta'' adı verilen paketçiklerden meydana gelir.
- Elektronlar ve Protonların arasında dalgasal bir kordinelik vardır. Bir atoma enerji yüklenir, yani ısıtılırsa elektronun bulunacağı enerji seviyesi bu dalgasal ilişkiye göre belirlenir.
- Doğadaki her parçacık birbiriyle iletişim halindedir. Hiç bir maddenin enerji seviyesi aynı olamaz. Bu yüzden bir madde enerji kazanır ya da kaybederse evrendeki her parçacık bu duruma göre enerji seviyesini değiştirmektedir. Bu ilkeye aynı zamanda 'Dolanıklılık'' veya ''Dolaşıklılık'' denmektedir.
- Doğadaki hiç bir şeyin yeri ve enerji miktarı belirli değildir.Bir cismin bulunduğu mekan ne kadar çok belirginse orada bulunmama ihtimali o kadar çoktur. Bir maddenin konumu evrenin herhangi bir köşesine doğru her an değişebilir. Bu olaya belirsizlik ilkesi denir. Bunu da çok güzel bir şekilde anlatacağız.
- Hiç bir maddenin sahip olduğu enerji 0 olamaz. Mutlaka bir ''kuantumluk'' enerji miktarı maddede bulunmaktadır. Bir maddenin tüm enerjisini yani tüm ısısını alırsak sıcaklık değeri -273 kelvin, namı diğer ''mutlak sıfır'' olur. Fakat kuantum teorisine göre bir madde asla -273 kelvin sıcaklığında olamaz.
- Doğadaki maddeler hangi durumda olacaklarına bir gözlemci olaya dahil olursa karar verir. Bir gözlemci olaya dahil olmadığı sürece madde hakkındaki hiç bir şey belli değildir.

Yukarıda yazan her maddeyi teker teker bir başlık yapıp detaylıca ve örneklerle anlatacağız..Bu yazının sonunda doğayı aslında hiç tanımadığınızı fark edeceksiniz ve ona olan düşünceniz eskisi gibi olmayacak.
Bir yolculuğa başlıyoruz...
Elmasın doğadaki en sert madde olduğunu biliyorsunuz. Ağır sanayide her türlü maddeyi kesebilen parçalayabilen ve hiç bir çizik almayan bir madde. Ayrıca gramı milyon dolarlar değerinde. Ama mu maddenin %99.999... sonuna 9 tane daha 9 koyarsanız o kadarı boşluk. Milyon dolarlık bir madde alıyorsunuz ve paranızın hepsi bu boşluğa gidiyor. Ayrıca bu boşluk çok sert. Boş bir şey nasıl bu kadar sert olur ? Bunun cevabı kuantum teorisinde saklı.
Her madde atomlardan oluşur ve atomların %99.9999999999999'u boşluktur.Yani siz İzmir'de bir çay bahçesinde çay içen bir çekirdek olsaydınız elektronunuz yunanistan taraflarına kadar uzanabilirdi. Bu nedenle her madde aslında bir boşluktur. Peki o zaman neden biz oturduğumuz sandalyenin, yani boşluğun içine düşmüyoruz ? Neden duvara yumruk attığımızda elimiz karşı tarafa geçmiyor ? Sebebi atom altı parçacıkların davranışlarında saklı. Bu ilişkiyi de bize birazdan kuantum teorisi açıklayacak.
 |
Görüldüğü gibi hem atomların büyük çoğunluğu, hem de atomların birbiri arasındaki mesafe en sert maddede bile boştur. |
1-Maddeler dalga, dalgalar da madde özelliği göstermektedir
Bu ilkeye bir çok kişinin en azından ismini duyduğu Çift Yarık Deneyi sonucunda ulaşılmıştır. Bu deneyde teker teker elektron fırlatabilen bir makine, makinenin önüne koyulan üzerinde iki yarık bulunan bir tabela, arakasına da elektronların çarptığı zaman üzerinde iz kalabilen bir başka tabela.
Elektronlar bilindiği gibi şekli ve kütlesi olan bir maddedir. Deneyi yapmadan önce bilim adamları en arkadaki tabelada elektronların sadece iki tabeladan geçtiği için iki tane şerit çıkacağı düşünülüyordu. Fakat böyle olmadı. Beklenenin aksine elektronlar yarıklardan tıpkı bir su dalgası gibi geçti. Bir su dalgası gibi iki yarığa birden çarpınca ikiye bölünen dalga birbiriyle girişim oluşturup tabelada bir çok şerit meydana getirdi. Bu yüzden bir madde olan elektronun tıpkı bir dalga gibi hareket ettiği ortaya çıktı.
Dalgaların madde olarak davranması savını destekleyen bir başka deney de ışığın kütlesinin ölçülmesi olmuştur. Işığın yapısını oluşturan fotonların kütlesi aşağıdaki gibi bir deneyle ölçülmüş, bir dalga olan ışığın aynı zamanda madde gibi de davrandığı ortaya çıkmıştır.
 |
Elektronların perdedeki görüntüsü Şekil A gibi olaması beklenirken Şekil B gibi olmuştur. Sebebi elektronların dalga özelliği göstermesidir. |
 |
Su dalgaları, ışık dalgaları gibi elektron dalgaları da bu şekildeki gibi yarıklardan geçer. |
 |
Foton önce tabana çarpar ve bir değer alınır, yansıyan foton bir de tavana çarpar ve ikinci değer alınır., değerler arasındaki fark fotonon kütlesini verir.
|
2-Işık aslında ''Kuanta'' adı verilen paketçiklerden meydana gelir.
Işık ile ilgili yapılan deneylerde ışığın sadece dalga ve enerji olmadığı, aynı zamanda madde özelliği de gösterdiğini belirtmiştik. Bu yüzden ışığın ''kuanta'' adı verilen paketçikler halinde yayıldığı fikri doğmuş ve bu fikir deneylerle desteklenmiştir.
3- Elektronlar ve Protonların arasında dalgasal bir kordinelik vardır.
Bu olay bir örnekle çok güzel açıklanabilir. Orta kalınlıkta, 2 metre boylarında bir ip alın, bir ucu sizde kalsın bir ucu da arkadaşınızda. İlk önce ipi yavaşça sallayın. Şekildeki dalgaların ilki gibi olsun. Yani sadece iki tane durgun noktası olsun. Sonrasında da ipe yavaş yavaş daha fazla enerji verin, yani ipi daha fazla sallamaya çalışın. Yavaş yavaş durgun nokta sayısı artacak, ipte daha fazla dalga gözlenecektir. Tıpkı bu şekilde proton ile elektron arasında da ilişki vardır. Işıkla ya da ısıyla bir atoma enerji verirseniz durgun nokta sayısı artacaktır. Bu durgun noktalar elektronun mutlaka bulunduğu noktalardır. Elektron ışık hızında hareket ettiği ve dalga özelliği gösterdi için protonun oluşturduğu yörünge alanında, aynı anda her yerde olabilir. Yeri belirsizdir. Aynı zamanda bu örnek yukarıdaki yazdığımız 4.maddenin de küçük bir örneğidir. Elektronun atomun çevresindeki her yerde olabilme ihtimaline karşın mutlaka bulunduğu noktalar vardır. Elektronların bu konuma yukarıdaki örneğini verdiğimiz gibi proton ile elektronların arasındaki dalganın sahip olduğu durgun noktalardır. Aynı elektron 2 durgun noktanın arasındaki her yerde bulunabilir. Fakat durgun noktalarda mutlaka bulunur.
Fakat 4. maddede anlatılacak olan
Doğadaki hiç bir şeyin yeri, enerji miktarı belirli değildir prensibinin etkisiyle atomun o anki sahip olduğu enrjiye göre proton ile elektron arasındaki dalga hep değişkendir ve durgun noktaların yeri de bu yüzden değiştiği için elektronların atomun içindeki yerini saptamak imkansızdır.
Aynı zamanda bu dalgasal ilişki aynı atom içinde bulunan iki elektron arasında da vardır. Her maddenin renginin farklı olmasının sebebi, o maddenin atomlarının çevresinde dolaşan elektronlar arasındaki oluşan dalga belirler. Yazının ilerki kısımlarında daha iyi anlayacağınız bir sebepten dolayı aslında yeşil bir madde bir anda mavi renge dönüşebilir. Hepsi ihtimaller çerçevesindedir. Fakat maddenin özelliğinden dolayı sahip olduğu renkte gözükme ihtimali, diğer renklerde gözükme ihtimalinin kat kat fazlasıdır.
 |
Bu şekildeki görülen kırmızı noktalar durağan noktaları temsil eder. Durağan nokta sayısı arttıkça dalga, daha fazla enerji yüklü demektir. |
 |
İlk dalganın 2, 2. dalganın 3, 3. dalganın 4 tane durağan noktası vardır. Dalgada enerji yüklendikçe durağan dalga sayısı artar. |
 |
Elektronların konumunun atom içindeki dalgasal değişikliği. |
 |
Şekildeki gibi bir elektron atomun içerisinde aynı anda her yerde olabilir. Fakat enerji seviyesine göre bağzı noktalarda kesinlikle bulunmak zorundadır.
|
4-Doğadaki her parçacık birbiriyle iletişim halindedir. Hiç bir maddenin enerji seviyesi aynı olamaz.
Atomların çok küçük bir kısmının dolu olduğu halde hiç bir maddenin birbiri içine giremediğini söylemiştik. Şimdi bunun nedenini açıklayacağız. İlk nedeni elektronların aynı yüke sahip olmasıdır.Bu olay başlığımız ile çok alakalı değildir ama anlatmakta fayda var. 2. paragraftaki örnek kuantum teorisini anlamak açısından hayati önem taşımaktadır. Aynı atomun içinde bulunan elektronlar arasında kordinasyon olduğu için birbirlerini atomun içinden atamamaktadır. Fakat farklı atomlar arasındaki elektronlar aynı kutup elektrik yüküne sahip olduğu için birbirini itmektedir. Elektronlar da ışık hızında hareket edip atomun her bölgesinde var olduğundan dolayı atomların hiç bir boş bölgesi birbirlerinin içine geçememesini sağlamaktadır.
Hadi diyelim yüksek bir basınç uygulayarak atomları iç içe geçirmek istediniz.O zaman başarabilir misiniz. Eğer sonsuz bir basınç kuvvetine sahipseniz başarabilirsiniz. Fakat doğa yasaları buna izin vermez tabii ki. Çünkü bir çok kişinin bilmediği, kuantum teorisinin açıkladığı bir olay devreye girmektedir. Hiç bir madde birbiri ile aynı enerji seviyesine sahip olamayacağı için elektronlar da birbirlerine yaklaşamaz. Aradaki var olan enerji seviyesi farkı elektronların birbirine temas etmelerini engeller ve yine atomların birbirinin içinden geçemez.
Peki ya elektronlar bir anlığına da olsa aynı enerji seviyesinde bulunurlarsa? Bu imkansızdır. Çünkü her madde birbiri ile iletişim halindedir ve bir elektronun ve ya başka bir maddenin enerji seviyesi değişirse evrendeki her partikül davranışını buna göre değiştirerek aynı enerji seviyesine olma ihtimali ortadan kalkar.
 |
Şekildeki gibi her atom arasında bir iletişim mevcuttur. Eğer siz bir maddeyi avcunuzla ısıtırsanız bundan evrendeki her atom aynı enerji seviyesinde bulunmamak için davranış değiştirir. |
 |
Dünya hacmine kadar büzüşmüş bir yıldız. |
5-Doğadaki hiç bir şeyin yeri ve enerji miktarı belirli değildir.Bir cismin bulunduğu mekan ne kadar çok belirginse orada bulunmama ihtimali o kadar çoktur.
(Örneğin evin içindeki kalem dediğimizde maddenin mekanı, çantanın içindeki kalemden daha az belirgindir. ''Mekan ne kadar çok belirginse'' den kastımız budur))
Bu ilkeye göre herhangi bir müzede bulunan milyon dolarlık bir elmasın bir anda yastığınızın altından çıkma olasılığını mümkün kılar. Fakat elmasın
kütlesi, elmasın
bulunduğu konumun belirginliği(bu belirginliği açıklayacağız) ve elmasla aranızdaki
mesafeye bağlı olarak evrenin yaşının milyarlarca katı yıl kadar beklemeniz gerekecektir.
Bu olayı elinize bir gök cisimleri kataloğu alarak beyaz cücelerin kütlesini incelerseniz fark edebilirsiniz.Bir beyaz cücenin kütlesi en fazla güneşin kütlesinin 1.4 katı kadar olabilir. Ne alaka diye düşünüyorsunuz biliyorum ama bir sonraki paragrafın sonunda bu durumu gerçekten anlayacaksınız.
Beyaz cüceler güneş boyutlarındaki veya daha küçük yıldızların patlaması sonucu oluşurlar. Yıldızlar patladıktan sonra kendi içine doğru tekrar büzüşerek güneş kadar bir kütle, bir dünya hacmine kadar sıkışır. Teorinin bu ilkesine göre yıldızın o devası kütlesinin bulunduğu konum çok daha fazla belirgin hale gelmiştir. Çünkü hacmi küçüldüğünden dolayı konumunu daha küçük sayılarla belirtilmeye başlanmıştır.
Şimdi burdan sonrası çok önemli, beyaz cüceler devasa kütleleriyle minimum boyutlara kadar büzüldüğü için yıldızın patlayıp saçılma ihtimali de o kadar artmıştır. Aslında yıldızın tekrar patlaması da patlamaması da ihtimaller üzerindedir. Hesaplara göre bir beyaz cücenin kütlesi en fazla 1.4 güneş kütlesi kadar olabilir. Eğer bu miktar geçilirse bu cismin sahip olduğu kütlenin konumu çok fazla belirginleştiği için yıldızın konum değiştirme ihtimali de o kadar artacak ve sonunda patlayıp konum değiştirecektir. Yani bir kütlenin konumu ne kadar belirginse orada olmama ihtimali de artacaktır. Beyaz cücelerin sahip olabileceği sınır kütle sadece kuantum teorisinin matematiksel formülleriyle hesaplanıyordu. Gelişen teknolojiyle teleskoplarla beyaz cüceler araştırılmış ve beklendiği gibi hiç biri bu kütle sınırını geçememiştir.
Bunun matematiksel gösterimi en basit şekilde :
Bir cismin istenen konuma sıçrama ihtimali= cismin kütlesi× cisim ile sıçramasının istendiği mesafe× cismin konumunun içinde bulunduğu mekanın büyüklüğü / plank sabiti
plank sabiti ışık hızı gibi, yer çekimi gibi doğada var olan bir doğa sabiti. Bu sabit kuantum matematiğinde formül tuturulmaya çalışılırken uzun uğraşlar sonucu ortaya çıkarılan bir kat sayı.
Bu ilkeyi Bhor önerince Einstein ''Tanrı zar atmaz'' demiştir. Buna karşılık Bhor da Einstein'a ''Tanrının işine karışma !'' diyerek çıkışmıştır. Bu da size genel kültür olsun .
6-Hiç bir maddenin sahip olduğu enerji 0 olamaz.
Her maddenin bir ısısı vardır. Bu ısı elektronların proton çevresindeki dönüşlerinden ve atomun kendi etrafında titremesinden gelmektedir. Eğer bir maddenin ısısı kaybolur yani mutlak sıfıra ulaşırsa elektronlar çekirdek etrafında dönmüyor, atomun da kendi etrafında titremiyor anlamına gelir. Fakat kuantum teorisi ne olursa olsun elektronların 1 ''
kuantalık(enerjinin bir bitlik miktarı, yani bir enerjinin miktarının düşebileceği en küçük nokta)'' dahi olsa enerji bulunduracağını ve açısal momentumun korunumu yasasından çekirdeğin çevresinde döneceğini söylemektedir. Yani hiç bir madde mutlak sıfıra ulaşamayacaktır.
Hem eğer maddeler tamamen ısılarını kaybedebilseydi her madde 0 enerji seviyesine sahip olabilirdi ve bir başka ilke olan ''
Doğadaki her parçacık birbiriyle iletişim halindedir. Hiç bir maddenin enerji seviyesi aynı olamaz'' ilkesi var olamazdı.
7-Doğadaki maddeler hangi durumda olacaklarına bir gözlemci olaya dahil olursa karar verir.
Bu ilkeye göre aslında bir illüzyonun içinde yaşıyoruz ve doğada olan olaylara biz de katıldığımız için maddeleri o haliyle görüyoruz.
Bu olay hakkında çok ünlü bir deney vardır. Var olup olmadığı bilinmeyen kuantum teorisi ile ilgilenen bir bilim adamının kedisinin ismiyle anılan ''Schrödinger'in Kedisi'' deneyidir. Hem de bu deney bir paradoks olarak da bilinir. Bu deneyde çelik bir kutunun içine bir kedi, radyoaktifliği algılayan bir dedektör ve dedektör aktif olduğunda yere düşüp kediyi öldürebilecek zehirli bir gaz kapsülünü kıracak bir çekiç ve bir kutu içinde sıkıştırılmış radyoaktif bir madde var. Yukarıdaki 5. başlıkta anlattığımız bir maddenin belirli bir mekandan dışarı çıkma ihtimali prensibi de bu deneyde kilit rol oynuyor. Gördüğünüz gibi her ilke birbiriyle uyum içerisinde. Bu deneydeki dedektör, eğer kutunun içerisinde sıkıştırılmış tek bir radyoaktif atom sıçrarsa devreye girecek ve çekici yere düşürüp zehir kutusunu kıracak ardından kedi zehirlenecek ve ölecek; eğer her hangi bir atom çıkmazsa kedi yaşayacaktır.Yani kedinin akıbeti hakkında iki ihtimal vardır. Bu durumda kuantum teorisine göre kediyi çelik kasanın içine koyup kapağı kapatırsak. Kedi hem ölüdür hem diridir. Hiç bir gözlemci olaya dahil olmadığı için ve maddeler de dalgasal özellik gösterdiği için kedi hakkındaki tüm ihtimaller dalgalanacaktır. Ta ki biz kapağı açıp gözlemci olursak kedi ya ölü olacaktır ya da diri. Fakat paralel evrenlerde bu dalgalanan ihtimallerin hepsi gerçekleşmiş olacaktır. Bu örneğin 5. başlıkla olan ilgisi 5. başlıkta vermiş olduğumuz formül kullanılarak, radyoaktif maddenin haznesinden sıçrama ve sıçramama ihtimalinin, yarı yarıya ayarlanmasıdır. . Bu deney başka yerlerde farklı şekilde anlatılabilir. Genel mantık aynıdır.
 |
Kedi bir gözlemci dahil olana kadar hem ölüdür hem diridir.
|
 |
Paralel evrenlerde her ihtimal, gözlemci dahil olduğu zaman gerçekleşmiştir.
|
Bu yolculuğumuzda size kuantum teorisinin mantığını anlattık. Gördüğünüz gibi kuantum teorisi saçma falan değildir. Sadece yaşamın seyrinde gözlemlenemeyen olayları anlatmaktadır Biz tüm gayretimizle size en etkili ve en kolay şekilde bu teoriyi anlatmaya çalıştık. Umarız başarılı olmuşuzdur. Anlamadığınız şeyler olursa, hatta anlasanız dahi sorularınızı yoruma yazabilirsiniz. Aynı gün cevaplanacaktır. Başka bir yolculukta görüşmek üzere hoşça kalın...