belirsizlik ilkesi

[kızıltılkı]

belirsizlik ilkesi
Belirsizlik İlkesi nedir? İnsanoğlu olarak bizler her şeyi bilebilir miyiz? Yoksa bilme yetimiz sınırlı mı? Kuantum kuramının Kopenhag Yorumu, "öznel idealist" bir yorum mudur? elektron aynı anda iki delikten geçer mi?çift yarık deneyi Otomobille yola çıkan ve bize yola çıkış saatini bildiren insanların yaklaşık da olsa saat kaçta nerede olacaklarını tahmin ederiz. Bu tahminimiz, arabayı kullananın trafik canavarı ruhuna sahip değilse çoğunlukla doğru çıkar. Bir uyduyu Dünya çevresine yerleştirmek istesek, istediğimiz uzaklıktaki bir yörüngeye yerleştirebiliriz.
Klasik fizik yasaları, bize kesin öngörme olanakları verir. Örneğin bir roketin ateşlendikten sonra izleyeceği rotayı, bir süre sonra varacağı noktayı kesin olarak hesaplayabiliriz. Roketin hızını ve rotasını etkiyebilecek değişkenleri daha duyarlı ölçersek hesaplarımız daha doğru olur. Gerçekte erişebileceğimiz doğruluğun sınırı yoktur. Klasik fizikte hiçbir şey şansa bırakılmaz, fiziksel davranışlar önceden tahmin edilebilir. Oysa modern fizikte fiziksel davranışlar, olasılıklar açısından öngörülebilir.

1920'lerde Niels Bohr ve Werner Heisenberg, atomlardan daha küçük (atomaltı) taneciklerin davranışlarının ne dereceye kadar belirlenebileceğini görebilmek için düşünsel (hipotetik) deneyler tasarladılar. Bunun için taneciğin konumu ve momentumu gibi iki değişkenin ölçülmesi gerekliydi. Tanecik ya da parçacık şu anda nerededir? Kütle ve hız çarpımı nedir? Onların eriştiği sonuca göre ölçümde daima bir belirsizlik olmalıydı ve bu belirsizliklerin çarpımı Planck sabitinin 4 pi'ye bölümüne eşit veya ondan daha büyük bir sabit oluyordu.

Heisenberg belirsizlik ilkesi diye anılan bu il***e göre: bir taneciğini konumu ve ve momentumu aynı anda tam bir duyarlılıkla ölçülemez. Örneğin bir taneciğin konumunu kesin şekilde belirleyecek bir deney tasarlasak, onun momentumunu duyarlı şekilde ölçemeyiz; momentum belirlenebiliyorsa bu kez de taneciğin konumunu belirleyemeyiz. Basit bir deyişle, eğer bir taneciğin nerede olduğunu kesin olarak biliyorsak, aynı anda taneciğini nereden geldiğini veya nereye gittiğini kesin şekilde bilemeyiz. Benzer şekilde bir taneciğini nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun nerede olduğunu belirleyemeyiz. Bir parçacığın momentumunun ya da konumunun ayrı ayrı belirlenmesinde bir sınır yoktur. Ancak momentum ve konum aynı anda yani aynı dalga fonksiyonu için belirlenmesinde temel bir sınır vardır. Atomaltı dünyada nesneler, daima belirsizliklere neden olmalıydı. Neden böyle olması gerekiyordu?

Elektronu "Görmek"
Hidrojen atomundaki elektronu "görmek" ve hareketlerini "izlemek" istiyoruz. Bir mikroskop kullanmak zorundayız. Mikroskopta görmek istediğiniz en küçük taneciği görebilmek için tanecik boyutu ile ışığın boyutu aynı olmak zorunda. Görünür ışıktan yararlandığımız normal bir mikroskopta görülebilecek en küçük boyut yaklaşık 1000 nm dir. Bir elektron mikroskobunun çözümleme gücü ise yaklaşık 1 nm dir. Elektronu görünür ışıkla göremeyiz . Çünkü görünür ışığı, hidrojen atomuna gönderdiğimizde elektron, atomdan kopup gider; yani görünür ışık hidrojen atomunu iyonlaştırır. Yapabileceğimiz tek şey var: Dalga boyu daha küçük ışık seçmek. Durum yine değişmiyor. Çünkü elektrona çarpan fotonlar, elektronunun atom içindeki "konumunu" ve "hızı"nı değiştiriyor. Ve biz elektronu asla atomdaki gerçek konumunda göremiyoruz. Ayrıca elektrona çarpan foton, elektronun hızını ve buna bağlı olarak momentumunu (kütle ile hızın çarpımını) değiştirir. Biz bu değişmiş olan nicelikle karşılaşırız.
"Heisenberg' in belirsizlik ilkesi, bir sitemin durumunun tam olarak ölçülemeyeceğini, bu yüzden onun gelecekte tam olarak ne yapacağı konusunda kestirimde bulunulamayacağını göstermiştir.

Tüm yapılabilecek şey, farklı sonuçların olasılıkları hakkında kestirimde bulunmaktır. Einsten' i o kadar huzursuz eden şey, işte bu şans ya da rasgelelik unsuru idi. Albert Einstein, fiziksel yasaların, gelecekte ne olacağına ilişkin belirli, muğlak (belirsiz) olamayan bir kestirimde bulunulmasına inanmayı reddetti. Fakat, nasıl ifade edilirse edilsin, kuantum olayı ve belirsizlik ilkesinin kaçınılmaz oldukları ve fiziğin her dalında onlarla karşılaşıldığı konusunda her tür kanıt vardır."
Foto elektrik olayın tam sonuçları, 1925 de Werner Heisenberg' in açıklamasıyla anlaşıldı.
Foto elektrik olay, bir parçacığın konumunu tam olarak ölçme olanağı tanıyordu.

Bir parçacığın ne olduğunu anlamak için onu ışığa tutmalısınız. Peki ışık, sonsuz olarak bölünebilir mi? Bu sorunun yaklaşık yüz yıl önce maddeler için sorulduğunu anımsayınız. İlk bakışta ışık niye sonsuz dilimlere ayrılmasın serzenişiyle yanıtlanır. Einstein, ışığı sonsuz küçük miktarda kullanamayacağımızı göstermiştir. En azından bir paket yani bir kuantum kullanabiliriz. Bu ışık paketi, parçacığı etkiler ve onun herhangi bir yönde bir hızla hareket etmesine yol açar. Parçacığın konumunu ne kadar duyarlı (hassas) ölçmek isterseniz, kullanmak zorunda kalacağınız paketin enerjisi o kadar büyük olur , ama ışık bu durumda parçacığı daha fazla etkiler. Ancak siz parçacığın konumunu nasıl ölçmeye çalışırsanız çalışın, konumdaki belirsizlik ile hızındaki belirsizliğin çarpımı, her zaman belirli bir minimum miktardan büyük olur. Ünlü Belirsizlik ilkesini dinlediniz, hem de Stephen Hawking' den.

Fotoelektrik Olay ve Belirsizlik İlkesi
Özel görelilik kuramını anlatırken Einstein'in 1905 yazılarından birinin foto elektrik olayın açıklaması olduğunu belirtmiştim. Foto elektrik olayın tam sonuçları, 1925 de Werner Heisenberg' in açıklamasıyla anlaşıldı. Foto elektrik olay, bir parçacığın konumunu tam olarak ölçme olanağı tanıyordu. Ama onun momentumu belirsizleşiyordu.

Bir parçacığın ne olduğunu anlamak için onu ışığa tutmalısınız. Peki ışık, sonsuz olarak bölünebilir mi? Bu sorunun yaklaşık yüz yıl önce maddeler için sorulduğunu anımsayınız. İlk bakışta ışık niye sonsuz dilimlere ayrılmasın serzenişiyle yanıtlanır. Einstein, ışığı sonsuz küçük miktarda kullanamayacağımızı göstermiştir. En azından bir paket yani bir kuantum kullanabiliriz. Bu ışık paketi, parçacığı etkiler ve onun herhangi bir yönde bir hızla hareket etmesine yol açar. Parçacığın konumunu ne kadar duyarlı (hassas) ölçmek isterseniz, kullanmak zorunda kalacağınız paketin enerjisi o kadar büyük olur , ama ışık bu durumda parçacığı daha fazla etkiler. Ancak siz parçacığın konumunu nasıl ölçmeye çalışırsanız çalışın, konumdaki belirsizlik ile hızındaki belirsizliğin çarpımı, her zaman belirli bir minimum miktardan büyük olur.

Belirsizlik ilkesinin kabul edilmesi çoğumuz için kolay değildir. Einstein bile 1920' lerin ortasından 1955'te ölümüne dek bu kuramı çürütmek amacı ile yaptığı başarısız girişimlerle zamanının önemli bir kısmını harcamıştır.

Karadelikler ve Belirsizlik İlkesi
Kara delikler ayrı bir dosyamızda. Burada belirsizlik ilkesiyle ilgisine kısaca değineceğim. Söz Hawking'de. Genel görelilik kuramı, artık klasik bir kuramdır; çünkü belirsizlik ilkesini kapsamıyor. Einstein de, bir klasik fizikçidir; çünkü kuantum olaylarındaki rastlantıyı ve bilinemezliği kabul etmiyor. " 1973 yılında, belirsizlik ilkesinin bir kara delik yakınında eğrilmiş uzay-zamanda bir parçacık üzerindeki etkisini araştırmaya başladım. Çok dikkate değer ki, kara deliğin tam olarak kara olmayacağını buldum. Belirsizlik ilkesi, parçacıkların ve radyasyonun düzgün bir hızla kara delikten dışarı sızmasına olanak verecekti. Bu sonuç ben ve başka herkes için tam bir sürpriz oldu. ve genel bir inançsızlıkla karşılandı.

Fakat önceden görülebilmesi ve durumun açık olması gerekiyordu. Bir kara delik, ışığın hızından daha yavaş bir hızda hareket edildiğinde kaçıp kurtulması olanaksız olan bir uzay bölgesidir. Fakat Feynman' ın geçmişlerin toplamı, parçacıkların uzay-zamanda herhangi bir yoldan gidebileceklerini söyler. Bu yüzden bir parçacığın ışıktan hızlı ilerlemesi mümkündür. Işık hızından daha yüksek hızda uzun bir yol almanın olasılığı düşüktür, fakat kara delikten çıkmasına yetecek kadar ışıktan daha hızlı gidebilir ve daha sonra ışıktan yavaş ilerleyebilir. Bu şekilde belirsizlik ilkesi, parçacıkların en son hapishaneden, bir kara delik olarak düşünülen yerden kaçıp kurtulmalarına olanak verir. Bir parçacığın Güneş kadar kütlesi olan bir kara delikten dışarı çıkmasının olasılığı çok düşüktür.; çünkü parçacık kilometrelerce ışıktan hızlı gitmek zorunda kalacaktır.

Fakat Evren'in ilk zamanlarında oluşmuş çok daha küçük kara delikler olabilir. Bu ilksel kara delikler bir atomun çekirdeğinin büyüklüğünden daha az büyüklükte olabilir, yine de kütleleri yüz milyar ton, Fuji dağının kütlesi kadar olabilir. Bu kara delikler büyük bir trafo kadar çok enerji yayıyor olabilirler. Keşke bu küçük kara deliklerden bir tane bulup enerjisini kullanabilseydik! Fakat göründüğü kadarıyla Evren'de bunlardan fazla sayıda yoktur. "

Belirsizlik ilkesinin kabul edilmesi çoğumuz için kolay değildir. Einstein bile 1920' lerin ortasından 1955' te ölümüne dek bu kuramı çürütmek amacı ile yaptığı başarısız girişimlerle zamanının önemli bir kısmını harcamıştır.
Genel görelilik kuramı, artık klasik bir kuramdır; çünkü belirsizlik ilkesini kapsamıyor. Einstein de, bir klasik fizikçidir; çünkü kuantum olaylarındaki raslantıyı ve bilinemezliği kabul etmiyor.

Belirsizlik İlkesine Felsefi Saldırı
Belirsizlik İlkesi,kimi felsefeciler tarafından hala anlaşılmış görünmüyor. Onlar,doğrudan belirsizlik ilkesine karşı çıkmadan Kuantum kuramının Kopenhag Yorumuna saldırıyorlar,Werner Heisenberg'e saldırıyorlar. Kopenhag Yorumunu, "öznel idealist" likle itham ediyorlar. Bu arada büyük Einstein'ı yanlarına almaya çalışıyorlar! Ama büyük Einstein onları şaşırtıyor. Çünkü onlar özel göreliliği ve genel göreliliği de güvenilir görmüyorlar. Dolaysıyla elde saldırılmadık kuram kalmıyor. Bu insanlar,bilimde kesinsizliği,bilimde belirsizliği kabullenemiyorlar. Doğanın böyle olmadığını kuramın eksik ve belirsiz olduğunu iddia etmeye devam ediyorlar. "Devam ediyorlar" diyorum,çünkü kurama yöneltilen bu eleştiriler 70 yıldır sürüyor. Oysa kuantum kuramı ve de bunun Kopenhag Yorumu,bu zaman diliminde gözlemlerle uyuşmaya devam ediyor. Elbette ölümsüz kuram yoktur,zaman eleğin daha dar gözeneklerini bilimin önüne dikecektir;ama bunun belirsizlik ilkesini aşamayacağı büyük bir olasılık gibi görünüyor.

Bilimin ya da bildiğinin "kesinliğini" iddia edenler, tarihte görüldüğü gibi çok tehlikeli düşüncelerdir. Böyle düşünen insanlar, değişime açık değildir;yeni şeyler öğrenmeye açık değildir. Kimi insanların akşam sabah "bir ırmakta iki kere yıkanılmaz"(Herakleitos) demesi,onun tutucu olmadığının bir kanıtı değildir. Bu insanların bilim anlayışı 19.yy mekanizmine takılıp kalmıştır.

Bir başka nokta,belirsizlik ilkesinin "insan onurunu" çiğnediği,insanın bilme olanaklarına sınır getirdiği düşüncesidir. Buna göre belirsizlik ilkesi,insanı neredeyse evrenin çok önemsiz bir varlığı haline getirmektedir. Oysa belirsizlik ilkesi,insanoğlunun yetersizliğine,güçsüzlüğüne yorulan bir gerçek değildir. Tam da tersine,belirsizlik ilkesinin keşfi, doğanın önümüze koyduğu ince bir uyarı levhasının görülmesidir. İnsanın neyi ne kadar bilebileceğini bilmesidir.

Kaynakça:
Hawking,Kara Delikler Ve Bebek Evrenler
S.Hawking, Karadelikler Ve Bebek Evrenler
R.Feynman, Her Şeyin Anlamı [ALINTI]

[kemalseymen]

paylaşım için teşekkürler,emeğine sağlık