hayata dair herşey.. elimizden geldikçe paylaşacağız...

izafiyet) teorisi
Genel görelilik (izafiyet) teorisi, ivmeli hareket ve kütleçekimi açıklamasını özel göreliliğe birleştiren, genelleyen teoridir. 1916'da Einstein tarafından ortaya konmuştur. Genel görelilikten önce, Newton'un kütleçekim teorisi geçerliydi. Newton'un formülleri (yatay atış, dikey atış vb) bugun de hassaslık gerektirmeyen uygulamalarda geçerlidir.Fakat aya roket göndermek gibi hassas işlerde Einstein formülleri kullanılmaktadır.Genel olarak Newton mekaniğinde Kuvvet (F), İzafiyet teorisinde ise Kütle (M) önemli ve önplandadır. Genel görelilik ile Einstein şunları keşfetmiştir:

* Yerçekimi (kütleçekimi) ivmeli hareketten ayırd edilemez (Eşitlik ilkesi)
* Kütle, içinde bulunduğumuz uzay-zaman'ı eğip bükmektedir.
* Yerçekimi bir kuvvet değildir, uzay-zaman'ın geometrik eğriliğinden ortaya çıkar.

Genel görelilik, kendi zamanı için inanılması güç pek çok öngörülerde bulunmuştur; bunlardan en önemlileri:

* Eğer kütle uzay-zamanı geometrik olarak eğiyorsa, Güneşin çok yakınından geçip gelen uzak yıldızların ışıkları eğrilmiş olmalıdır. Bu eğrilik güneş çektiği için dış bükey değil de uzay-zamanın eğriliğine uygun iç bükey olmalıdır.
* Çok çok yoğun kütleler uzay-zamanı öylesine bükebilir ki, uzay-zaman kendi üstüne katlanır ve içine çöker, böylesine yoğun bir kütle görülemez çünkü ışık dahi bu uzay-zaman eğriliğinden, çökmesinden kurtulamaz.
* Kütle uzay-zamanı eğiyorsa bu eğilmeden zaman da etkileniyor(göreceli) olmalıdır. Eğilmiş zaman yavaş akmalıdır.
* Hareketli büyük kütleler etraflarındaki bir kısım uzay-zamanı da sürükleyebiliyor olmalıdır.
* Kütle uzay-zamanı eğiyorsa, kütle yakınındaki eğrilikten ilerleyen ışık, uzağındaki düzgün uzay-zamanda ilerleyenden daha uzun yol almalıdır.
* Yüksek kütleli oluşumların ani hareketleri uzay-zamanda ani değişimlere, eğrilik dalgaları oluşmasına neden olabilir.


Bu ön görülerin hemen hepsi 1916'dan günümüze dek gözlenebilmiş, defalarca denenmiş ve doğru çıkmıştır:

* 1919'da ilk kez İngiliz bilimciler güneş yakınından gelen ışığın eğri çizdiğini gözlemlediler. Daha sonraları yapılan bütün gözlemler eğriliğin GG'nin hesapladığı ile oldukça yakın olduğunu gösterdi.
* Evrende hiç ışık vermeyen ve etrafındaki her şeyi içine çekecek kadar yoğun kütle gösteren oluşumların varlığı tespit edildi. Karadelik adı verildi.
* Kütle yakınında ve uzağında çok hassas atom saatleri ile yapılan deneylerin hepsi kütle yakınında zamanın GG'nin hesaplarına uygun olarak yavaşladığını gösterdi.
* Geçen yıl açıklandığı üzere çok hassas giroskoplarla donatılmış LEGOS1 ve LEGOS2 uydularının 11 yıl süren ölçümleri dünyanın etrafındaki uzay-zamanı sürüklediğini ortaya koydu.
* Güneşin ardına geçen Viking uzay araçlarından dünyaya gönderilen sinyallerin olması gerekenden daha uzun sürede dünyaya ulaştığı, yani uzay-zamanın güneş tarafından eğilmesinden etkilendikleri ortaya çıktı.
* 1993'te Hulse ve Taylor, ikiz yıldızların spiral hareketinden uzay-zaman eğrilik dalgalarının oluşumunu gözleyerek nobel kazandılar.

Yerçekiminin (kütleçekimi) bir kuvvet olmadığı, uzay-zaman geometrisinden kaynaklandığı kolaylıkla gösterilebilir:
Yerçekimi ile serbest düşmekte olan bir cismin sürekli ivmeleniyor olması için üzerinde düşüş yönünde daimi bir kuvvetin etki etmesi gerekir. Oysaki yerçekiminde serbest düşmeye bırakılmış bir cisme etkiyen hiçbir kuvvet yoktur.

Kütle, uzayı olduğu kadar zamanı da bükmektedir. Zamanın bükülmesi kütlenin merkezinde geleceği işaret eder şekildedir. Etkiyen hiçbir kuvvet olmadığı için, cisim kendi geleceğine doğru ilerlemektedir (düşmektedir).

nano teknolojisi
Standart 21. Yüzyilin Endüstriyel Devrimi: Nano Teknoloji
21. YÜZYILIN ENDÜSTRİYEL DEVRİMİ: NANO TEKNOLOJİ
Nano kelimesi, Yunanca “nannos” kelimesinden gelir ve “küçük yaşlı adam veya cüce” demektir. Günümüzde nano, teknik bir ölçü birimi olarak kullanılır ve herhangi bir birimin milyarda biri anlamını taşır. Bir nanometre, metrenin milyarda birine denk gelir.
Nano bilim ve nano teknolojinin tam bir tanımı olmamakla birlikte, genel görüşe göre 1-100 nanometre boyutlarda maddelerin anlaşılması, kontrol edilmesi ve atomsal seviyede değiştirilip işlevsel hale getirilmesidir.
Nano teknoloji, çok genel tanımıyla, istisnai şekilde küçük (yaklaşık atom boyutlarında) yapıların ticari bir amaca hizmet edebilecek şekilde düzenlenmesidir. Maddeler üzerinde 100 nanometre ölçeğinden küçük boyutlarda gerçekleştirilen işleme, ölçüm, modelleme ve düzenleme gibi çalışmalar nano-teknoloji çalışmaları olarak nitelenir.
Nano teknoloji hızlı bir şekilde 21. yüzyılın endüstriyel devrimi olarak biçimlenmektedir. Nano teknoloji yediğimiz gıda ürünlerinden, giydiğimiz kıyafetlere, kullandığımız ilaçlardan, bilgisayarlarımızın gücüne, sürdüğümüz otomobillerden, yaşadığımız evlere kadar hayatımızın her noktasını etkileyecektir. Uzun vadede nano-teknolojinin etkisi tarihte buhar gücünün, elektriğin veya transistörlerin kullanımı kadar belirgin olacaktır. Nano teknolojinin etkilemeyeceği bir endüstri kolunu düşünebilmek neredeyse imkansızdır.
Günlük Yaşamımıza Giren Nano Teknolojik Ürünler
Nano teknoloji kullanılarak üretilmiş çeşitli ürünler şimdiden yaşamımıza girdi. Bu ürünler içinde kir tutmayan duvar boyaları, küvet ve lavabolar, kirlenmeyen, ıslanmayan ve ütü gerektirmeyen kumaşlar, bakteri ve mikropları öldüren filtreler ve çeşitli yüzeyler, el ve yüz kremleri, tenis raketleri ve tenis topları, mantarları ve bakterileri öldüren çoraplar yer alıyor.
Nano Teknoloji Gelecekte Nerelerde Kullanılacak
Malzeme ve İmalat Sektörü: Malzemelerin atomik ve moleküler boyutlardan başlayarak inşa edilmesi, daha sağlam ve hafif maddelerin ortaya çıkmasını sağlayacaktır. Bu malzemeler, daha düşük hata seviyeleri ve eşsiz dayanıklılık güçleri ile hali hazırdaki bir çok endüstriyel süreç için devrimsel yenilikler getirecektir.

Nano Elektronik ve Bilgisayar Teknolojileri: Elektronik araçların nanometre ölçeklerinde elde edilmesi ile halen kullanılan sistemlerinin işlem güçleri ve kapasiteleri bir kaç kat artacaktır. Kuantum bilgisayarların geliştirilmesi ile günümüzün en modern bilgisayarları olan Pentium bilgisayarlar ile kıyaslanamayacak seviyelerde işlem gücü elde etmek mümkün olacaktır.

Tıp ve Sağlık Sektörü: Nano teknoloji yaşayan sistemlere moleküler seviyelerde müdahale etme imkanı yaratabilir. Sadece hastalığın bulunduğu ve veya yayıldığı bölgelere saldırarak ilaç veren makineler, insan vücudu içinde hareket edilmesine imkan sağlayan teşhis araçları, nano-teknolojinin tıp ve sağlık sektörü üzerindeki potansiyel uygulamaları olarak gösterilebilir.

Havacılık ve Uzay Araştırmaları: Havacılık ve uzay araçları çok maliyetli teknolojilerdir. Bu araçların imalatı sırasında kullanılan malzemelerin ağırlığı maliyetlerin yüksekliğinde çok önemli bir yer tutar. Nano teknoloji bu malzemelerin ağırlığının önemli ölçüde azaltılması ile maliyetlerin düşürülmesini sağlayabilir. Ayrıca çekme direnci çelikten kat kat yüksek nano tüpler sayesinde dünya yüzeyinden atmosfere kadar yükselebilecek yapılar inşa edilmesi potansiyel uygulama alanları içinde yer alabilir. Böylece uzay araştırma maliyetlerinin büyük bir kısmını meydana getiren fırlatma maliyetleri düşürülebilir.

Çevre ve Enerji: Nano malzemelerin ve nano kompozitlerin fosil yakıt endüstrilerinin verimliliğini geliştirme potansiyeli bulunmaktadır. Nano kompozitlerin yaygın olarak kullanılması ile daha yüksek verimliliğe sahip motorların ve dolayısı ile daha temiz, çevre dostu ulaşım sistemlerinin kurulması mümkün olacaktır. Ayrıca temiz içme ve kullanma suyu sağlanmasında nano teknoloji, devrim niteliğinde kolaylıklar getirecektir.

Bioteknoloji ve Tarım: Tıp ve sağlık sektörlerinde uygulanabilecek teknolojilerin genişletilmesi ile bioteknoloji, ilaç ve tarım sektörleri de ürünlerinde bu teknolojileri uygulayacaktır. Yeni ilaçlar, gübreler, daha besleyici ve hastalık direnci yüksek bitkiler veya hayvanlar bir çok üniversite ve özel sektör kuruluşun araştırma alanları içerisinde yer almaktadır. Bu gün bile bitki ve hayvan genlerinin düzenlenmesi ile ortaya çıkartılmış olan bazı ticari ürünlere rastlamak mümkündür.

evrendekı temel kanunlar
Bu kuvvetler yerçekimi kuvveti olarak bildiğimiz kütle çekim kuvveti, elektromanyetik kuvvet, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvettir. Bunların hepsi birbirinden farklı şiddete ve etki alanına sahiptir. Güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler sadece atomun yapısını belirlerler. Diğer iki kuvvet, yani yerçekimi ve elektromanyetizma ise, atomların arasındaki ilişkiyi ve dolayısıyla tüm maddesel objeler arasındaki dengeyi belirlerler.
Güçlü nükleer kuvvet 15
Zayıf nükleer kuvvet 7,03X10-3
Yer çekimi kuvveti 5,90X10-39
Elektromanyetik kuvvet 3,05X10-12

Bu temel kuvvetler, mükemmel bir güç dağılımı ile madde evreninin oluşmasına imkan verirler. Kuvvetler arasındaki bu oran o kadar hassas bir denge üzerine kuruludur ki, ancak ve ancak bu oranlarla parçacıklar üzerinde gereken etkiyi yapabilirler.

1. Güçlü Nükleer KuvvetÇevremizde gördüğümüz her şeyin, kendimiz de dahil olmak üzere atomlardan oluştuğunu ve bu atomların da pek çok parçacıktan meydana geldiğini gördük. Peki bir atomun çekirdeğini oluşturan tüm bu parçacıkları bir arada tutan güç nedir? İşte çekirdeği bir arada tutan ve fizik kurallarının tanımlayabildiği en şiddetli kuvvet olan bu kuvvet, "güçlü nükleer kuvvet"tir.
Bu kuvvet atomun çekirdeğindeki protonların ve nötronların dağılmadan bir arada durmalarını sağlar. Atomun çekirdeği bu şekilde oluşur. Bu kuvvetin şiddeti o kadar fazladır ki, çekirdeğin içindeki protonların ve nötronların adeta birbirine yapışmasını sağlar. Bu yüzden bu kuvveti taşıyan çok küçük parçacıklara Latince'de "yapıştırıcı" anl***** gelen "gluon" denilmektedir. Bu yapışmanın şiddeti çok hassas ayarlanmıştır. Bu yapıştırıcının kuvveti protonların ve nötronların birbirlerine istenilen mesafede bulunmalarını sağlamak için özel olarak tespit edilmiştir. Söz konusu kuvvet biraz daha yapıştırıcı olsa protonlar ve nötronlar birbirlerinin içine geçecek, biraz daha az olsa dağılıp gideceklerdi. İşte bu kuvvet Büyük Patlama'nın ilk saniyelerinden beri atomun çekirdeğinin oluşması için gerekli olan yegane değere sahiptir.

2. Zayıf Nükleer KuvvetŞu an yeryüzündeki düzeni sağlayan en önemli etkenlerden biri de atomun kendi içinde dengeli bir yapıya sahip olmasıdır. Bu denge sayesinde maddeler bir anda bozulmaya uğramaz ve insanlara zarar verebilecek ışınları yaymaz. Atom bu dengesini çekirdeğindeki protonlarla nötronlar arasında var olan "zayıf nükleer kuvvet" sayesinde elde eder. Bu kuvvet özellikle içinde fazla nötron ve proton bulunduran çekirdeklerin dengesini sağlamada önemli bir rol oynar. Bu dengeyi sağlarken gerekirse bir nötron protona dönüşebilir.
Bu işlem sonucunda çekirdekteki proton sayısı değiştiği için, artık atom da değişmiş, farklı bir atom olmuştur. Burada sonuç çok önemlidir. Bir atom parçalanmadan, başka bir atoma dönüşmüş ve varlığını korumaya devam etmiştir. İşte bu şekilde de canlılar kontrolsüz bir şekilde çevreye dağılıp insanlara zarar verecek parçacıklardan gelebilecek tehlikelere karşı adeta bir emniyet kemeri gibi korunmuş olur.

3. Elektromanyetik Kuvvet
Bu kuvvetin keşfedilmesi fizik dünyasında bir çığır açtı. Her cismin kendi yapısal özelliğine göre bir "elektrik yükü" taşıdığı ve bu elektrik yükleri arasında bir kuvvet olduğu öğrenilmiş oldu. Bu kuvvet zıt elektrik yüklü parçacıkların birbirini çekmesini, aynı yüklü parçacıkların da birbirlerini itmelerini sağlar. Bu sayede bu kuvvet atomun çekirdeğindeki protonlarla çevresindeki yörüngelerde dolaşan elektronların birbirlerini çekmelerini sağlar. İşte bu şekilde atomu oluşturacak iki ana unsur olan "çekirdek" ve "elektronlar" bir araya gelme fırsatı bulurlar.
Bu kuvvetin şiddetindeki en ufak bir farklılık elektronların çekirdek etrafından dağılmasına ya da çekirdeğe yapışmasına neden olur. Her iki durumda da atomun, dolayısıyla madde evreninin oluşması imkansız hale gelir. Oysa bu kuvvet ilk ortaya çıktığı andan itibaren sahip olduğu değer sayesinde çekirdekteki protonlar elektronları atomun oluşması için gereken en uygun şiddette çeker.

4. Kütle Çekim Kuvveti
Bu kuvvet algılayabildiğimiz tek kuvvet olmasına rağmen, aynı zamanda da hakkında en az bilgi sahibi olduğumuz kuvvettir. Şiddeti diğer kuvvetlere göre en düşük kuvvet olmasına rağmen, çok büyük kütlelerin birbirini çekmelerini sağlar. Evrendeki galaksilerin, yıldızların birbirlerinin yörüngelerinde kalmalarının nedeni bu kuvvettir. Dünyanın ve diğer gezegenlerin Güneş'in etrafında belirli bir yörüngede kalabilmelerinin nedeni de yine yerçekimi kuvvetidir. Bizler bu kuvvet sayesinde yeryüzünde yürüyebiliriz. Bu kuvvetin değerlerinde bir azalma olursa yıldızlar yerinden kayar, dünya yörüngesinden kopar, bizler dünya üzerinden uzay boşluğuna dağılırız. En ufak bir artma olursa da yıldızlar birbirine çarpar, dünya güneşe yapışır ve bizler de yer kabuğunun içine gireriz. Tüm bunlar çok uzak ihtimaller olarak görülebilir, ama bu kuvvetin şu an sahip olduğu şiddetinin dışına çok kısa bir süre dahi çıkması, bu sonlarla karşılaşmak için yeterlidir

KUANTUM FİZİĞİ VE DÜŞÜNCE DÜNYAMIZIN KONTROLÜ


“Yaşamdaki temel amacımız nedir?”… sorusunun en mantıklı cevabı sanırım “Mutlu olmak” olmalıdır. İstisnasız tüm insanların yaşlısı genci, yoksulu zengini, Paris’lisi İzmir’lisi…ne kadar farklı yaşam tarzlarına sahip olursak olalım ne kadar farklı çevrelerde yaşarsak yaşayalım temelde ihtiyaçlarımız aynıdır. Ancak günlük yaşam içinde hepimizin sıkıntıya girdiği oldukça mutsuz olduğu adeta aşılması imkansız bazı sorunları vardır. Bu sorunlar dış etkenlere bağlı olabileceği gibi büyük bir oranda aslında kendi düşünce sistemimizin ortaya çıkardığı sorunlardır. Bu nedenle gerçekte insanoğlu sorunları aşmaya çalışırken en büyük mücadeleyi yine kendisine karşı vermektedir. Karşılaştığımız sorun nedenli büyük yada aşılmaz olursa olsun aslında düşünce sistemimizin ortaya çıkardığı ve dolayısıyla da yine beynimizin çözebileceği sorunlardır. Burada esas olan insanın düşünce sistemini değiştirmesi yada sorunu çözebilecek şekilde soruna adapte etmesidir. Bu ise gerçek anlamda zihinsel, bedensel eğitim ve ciddi çalışma gerektirmektedir. İnsanın mutluluk sorunu felsefe, psikoloji, nöroloji, psikiyatri, sosyoloji, fizik…gibi aslında bütün bilimlerin ortak sorunudur.

İnsan düşüncesinin oluştuğu ve yönetildiği yer olan beynimiz bilindiği gibi yaşamımıza dair olumlu yada olumsuz her şeyden adeta sorumludur. Bu durumda bütün mesele beynimizin işleyiş mekanizmasının çözümlenmesi düşüncelerin nasıl oluştuğunun ve nasıl yönetildiğinin ortaya çıkarılmasıdır. Bu ise sadece nörologların yada tıp biliminin altından kalkabileceği bir sorun değildir. Zaten şuan kadar da bu alanda fazlaca bir yol kat edilememiştir. Aslında insan beyninin ürünü olan düşünce ve eylemler yine o kişinin geçmişte yaşadığı olaylar ve deneyimler tarafından belirlenmektedir. Kişilik dediğimiz kavram tüm bunların bileşkesidir. Geçmişte yaşanılan her olay deneyim yada bilgi, beyin hücrelerinin içinde bir takım protein zincirlerinin oluşmasına yada bir çeşit yolların oluşmasına neden olmaktadır. Bu yollardan daha sonra düşünce oluşumu ve yönetimi esansında elektronik sinyaller rahatlıkla geçerek çeşitli kararların alınmasını yada alınamamasını ve uygulanmasını sağlarlar. Örneğin iğne battığında acı hissini yaşamamızın yada çok sevdiğimiz bir tatlıyı yediğimiz zaman mutluluk hissini yaşamamızı sağlayan bu elektronik sinyal bağlantılarıdır. Bütün bunlar aslında yaşadığımız olaylara beynimizin getirdiği yorumla ilişkilidir ve bu yorum da beynimize yine geçmişte yaşanan olaylar esnasında öğretilmiştir. Örneğin aynı restorana gittiğimizde aynı yemeği yeme eğilimimiz bu şekilde kolayca oluşmaktadır. Sigara içen bir kişinin bir türlü bu alışkanlığından kurtulamamasının nedeni de yine budur.


Bütün bu beyinsel aktiviteleri bilimsel açıdan incelediğimizde bütün olup biten yaklaşık 1200 g olan beynimizde bulunan yaklaşık 100 milyar kadar hücre arasındaki çok küçük elektriksel sinyallerin sürekli olarak merkezler arasındaki hareketidir. Düşüncenin oluşumu da bunun eyleme dönüşmesi de tamamen elektronik sinyaller aracılığı ile olmaktadır. Bu sinyaller boyutların çok küçük olduğu mikro evren de gerçekleşmektedir. Mikro evrende (uzunluk**** 10-6m) gerçekleşen bu olaylar yine bu evrenin kurallarıyla ancak gerçekleşebilir. Mikro evreni yöneten yasaları konu alan kuantum fiziği bu alanda yapılacak çalışmaların olmazsa olmazı konumundadır. Zira kuantum fiziği mikro evreni yöneten yasaları aslında 1900 yılından beri araştırmakta ve çok önemli ölçüde de çözümlemiştir. Bu nedenle insan beyninde meydana gelen düşünceler ve bunların yönetilmesi, eyleme dönüşmesi konusu kuantum fiziği yasalarının yönetimi altındadır. Örneğin mikro evrende tünel olayı gerçekleşir, yani bir elektron kendi enerjisinden daha büyük bir enerji barajını aşıp barajın arka tarafına ulaşabilir. Bu kuantum mekaniksel ve mikro dünyaya ait bir olaydır ve her an gerçekleşir. Buna benzer bir çok olay yine kuantum dünyasında şuanda gerçekleşmektedir.

Kuantum fiziğinin düşünce dünyamız ve bunun yönetilmesinde nasıl kullanılabileceğine geçmeden önce mikro dünyayı şekillendiren yada yöneten kuantum evreni nin bazı çok temel bulgularına kısaca göz atarsak şunları özetleyebiliriz.


1-Mikro Evrenin Hareketliliği (Dinamizmi): Kuantum Fiziğinde ve dolayısıyla mikro evrende her şey mutlak anlamda hareket halinedir. Durağan yada statik hiçbir tanecik yoktur. Zaten kuantum fiziği statik sistemlerle ilgilenmez. O halde mikro dünyanın en temel özelliklerinden birisi mikro evrenin dinamik olmasıdır.


2-Mikro Evrende Kesiklilik (süreksizlik) yada Kuantizasyon: Enerjinin aslında sürekli olmadığı fikri ilk kez kuantum fiziğinin en önemli kurucularından biri olarak anılan Max Planck tarafından 1900 yılındaki fizik kongresinde ortaya atılmıştır. (Enerji = n h f ….burada n bir tam sayı, h Planck sabiti olarak adlandırılan evrensel bir sabit ve f de frekanstır.) Bu düşünce o güne kadar var olan düşünceleri temelden sarsmış ve yeni bir dünyanın yani kuantum dünyasının doğmasına neden olmuştur. Madde yani kütle mikro dünyada kuantizedir yani madde belli noktalarda bulunan atomlardan meydana gelmiştir. Einstein’ın “Enerji ile kütle eşdeğerdir.” ( E=mc2 ) ifadesi ile bu fikir birleştirildiğinde enerjinin kuantize olması gerektiği hemen anlaşılabilir. Artık hakkında hiçbir kuşku bulunmayan bu kesin gerçek bizi daha sonra momentum, konum, hız ve açısal momentum gibi bir çok kavramın mikro dünyada kuantize olduğunu keşfetmemizi sağlamıştır.


3- Mikro Evrende Dalga Fonksiyonu (Ψ): Mikro evrenin kuantize oluşu daha sonra Erwin Schrödinger’i mikro dünyadaki bütün taneciklerin uyması gereken bir denkleme götürmüştür. Bu denklem ünlü Schrödinger Dalga Denklemi’dir. Bu denklemin en önemli yeniliklerinden biri taneciklerin davranışının bir matematiksel fonksiyon (Ψ) tarafından tanımlanmasıdır. Bu fonksiyonun belirlenmesi ile söz konusu taneciğin bütün özellikleri belirlenmiş oluyor. Bu şekilde (Ψ) nin devreye girmesi ile bunun karesine eşit olan olasılık yoğunluğu devreye giriyor. Yani parçacıklar uzayın belli noktasında belli bir anda belirli bir olasılıkla var olabilmektedir. Böylece klasik fizikteki determinizm ortadan kalkıyor ve olasılıklar devreye giriyor. Artık hiçbir şey eskisi kadar kesin değil yada hiç kesin değildir. Ancak bazı olasılıklarla tanecikler belli yerlerdedir. Ünlü fizikçi Einstein dahi bu gerçeği kabul etmekte zorlanmıştır ve “Tanrı asla zar atmaz” demiştir. Ancak gerçek odur ki mikro dünyada kesinlik yok ve olasılıklar vardır.


4- Mikro Evrende Heisenberg Belirsizlik ilkesi: Olasılıklar fikri daha sonra Heisenberg’i olasılıkların olduğu yerde belirsizlikler de vardır fikrine götürmüş ve kendi adıyla anılan yine çok önemli bir yasa olan belirsizlik ilkesini ortaya koymasını sağlamıştır. Artık yapılan ölçümler kesin değildir. Her ölçümde bir belirsizlik vardır. Eğer siz örneğin elektronun konumunu ve ona bağlı olan hızını ölçmek isterseniz, konumu ne kadar doğru ölçerseniz o ölçüde hızını ölçemezsiniz yada hızını ölçmedeki belirsizlik artar. Bu belirsizlik sadece mikro evrende etkili olabiliyor. Makro evrende belirsizlik çok küçük olduğu için hiçbir etkisi yok biz bunu doğal olarak algılamıyoruz.


5- Mikro Evrenin Dual (ikili) Yapısı: Fizikçileri şaşırtan bir başka çok önemli konuda mikro evrende yada atomik boyutlarda maddenin ve ışığın dual (ikili) karakteridir. Diğer bir deyişle madde yani tanecik bazen dalga karakterine bazen de tanecik karakterine bürünür. Aynı dual karakter ışık için de net bir şekilde gözlenmiştir. Işık bazen tanecik yani foton gibi bazen de dalga gibi davranır. Ancak ya biri yada öteki duruma hakimdir. İkisi de aynı anda varolamazlar.


6- Mikro Evrende Tünel olayı: Kuantum fiziğinin diğer bir çok önemli gözlemi tünel olayı olarak isimlendirilen olaydır. Bu olay bize mikro dünyada örneğin bir elektronun olmaması gereken yerde bulunabileceğini göstermiştir. Klasik açıdan bir elektron kendi enerjisinden büyük bir duvarı aşarak duvarın arka tarafına geçemez. Oysa kuantum mekaniksel denklemler ve gözlemlerimiz göstermiştir ki, bu mikro dünyada her an gerçekleşen olağan bir olaydır. Örneğin elektronik aletlerimizde kullandığımız transistorler de bu olay çok olağandır.


7-Karşılıklı Etkileşim (Correspondence) İlkesi: Kuantum fiziği ile klasik fizik arasındaki ilkeler ve yasalar bu denli çelişkili olduğuna göre acaba nerede ve nasıl bu ikisi kesişebilir diye bakıldığında ise şu sonuç net olarak bulunmuştur. Kuantum fiziği yasalarından klasik fizik yasaları elde edilebilmektedir (tümevarım ilkesi). Yani mikro dünyanın verilerinin birleştirilmesi ile makro dünya hakkında bilgiler elde edilebilmektedir. Bu tersinir olmayan bir ilişkidir. Yani makro dünya (klasik fizik) yasalarından mikro dünya (kuantum fiziği) yasaları elde edilemez.


Yukarıda çok kısaca ifade edilen ve bunlar gibi bir çok bilimsel yasa insan düşüncesinin de üretildiği ve yönetildiği yer olan insan beyninde gerçekleşmektedir. Dolayısıyla insan beyninin işletim sisteminin bu yasalara uymak zorunluluğu açıktır. Normal insan sağduyusu ve mantığı ile çelişen bu bulgular mikro evreni şekillendirdiğinden insan düşüncesini de mutlak anlamda şekillendirmektedir. O halde yapılması gereken şey bu yasaların yardımıyla insan beyninin işleyiş mekanizmasını kuantum fiziği yasaları ile yeniden çözümlemektir. Ancak bu konu o kadar da kolay olamamaktadır. Aslında oldukça farklı ve karmaşık bir çalışma alanına girmiş oluyoruz. Zira insan yaşamını yöneten beyinsel aktiviteler yada kısaca düşüncelerin çözümlenmesi yada yönetilmesi konusu bir çok disiplinin birlikte çalışmasını gerektiren bir konudur. Ancak çözümlemenin beklide en önemli aşamasını, mikro evrendeki kuantum fiziksel yasaların insan düşüncesine uyarlanması oluşturmaktadır.

Mikro dünyayı yöneten kuantum fiziksel yasalar ile yine mikro dünyanın ürünü olan insan düşüncesi birleştirildiğinde çok temel anlamda öne çıkan bazı noktalar şunlardır.


1- Düşüncenin Kuantizasyonu: İnsan düşüncesi fiziksel açıdan incelendiğinde enerji anlamına gelmektedir. Düşünce, mikro tanecikler olan beyin hücreleri tarafından meydana getirildiğine göre mikro evren in yasalarıyla yönetilmelidir ve kuantize olmak zorundadır. Gerçekte yaşam, beyinde düşünce kuantları nın oluşması ve bunların insan bedenini yönetmesi anlamını taşımaktadır. Herhangi bir düşüncenin yönetilmesi yada yönlendirilmesi o düşünceyi oluşturan çok küçük elemanter parçacıklar olan düşünce kuantlarının yönetilmesi anlamına gelmektedir. Bu olay ise bütün bir düşüncenin kontrol edilmesine oranla çok daha kolay olmalıdır. Çünkü düşünce kuantları enerji miktarı olarak değerlendirildiğinde düşüncenin tamamına göre çok daha küçüktür. Bu anlamda yapılması gereken şey kuantum fiziği yasalarını kullanarak düşünce kuantlarının ortaya çıkışı ve gelişiminin çözümlenerek kontrol edilmesidir. Her hangi bir olay yada konu hakkındaki özellikle olumsuz ve rahatsız edici istenmeyen düşünceler bu şekilde ayıklanarak yok edilebilir ve istendik türden yapıcı ve olumlu düşüncelerin ortaya çıkması sağlanabilir.


2- Düşüncenin Matematiksel İfadesi: İnsan düşüncesi bir çeşit enerji olduğuna göre ona eşlik eden ve onu tanımlayan bir matematiksel dalga fonksiyonu yani düşüncenin fonksiyonu olmalıdır. Bu fonksiyon o düşünceye ait her türlü bilgiyi içinde barındırır. Dolayısıyla tespit edilmesi durumunda o düşünceye ait her şey bilinir duruma gelecektir. Özellikle istenmeyen düşüncelere ait fonksiyonların belirlenmesi ile o düşüncenin çözümlenmesi ve ortaya çıkmasının yada yok edilmesinin sağlanması mümkün olabilecektir. Burada önemli olan nokta kuantum fiziği yasaları ile dalga fonksiyonunun bulunmasıdır.



3- Düşüncedeki Tünel Olayı: İnsanların yaşamları boyunca karşılaştıkları ve aşılması mümkün olamayan engeller (düşünsel ve yaşamsal sorunlar) gerçekte özel bir teknik ile yani tünel olayı ile aşılabilir. Bu bir elektronun gerçekleştirdiği tünel olayından asla farklı değildir. Bunun için gerekli koşulların sağlanması ve nasıl yapılacağının kuantum mekaniksel anlamda belirlenmesi gerekmektedir. Böylece üstesinden bir türlü gelemediğimiz yaşamsal sorunlarımızı bu özel teknik sayesinde yeterli enerjimiz olmasa dahi aşabilecek ve yeni ufuklara doğru rahatlıkla yol alabileceğiz.


4- Düşüncede Tümevarım ilkesi: İnsan beyninde meydana gelen düşünce kuantları nın birleştirilmesi ile düşüncenin bütünlüğü yani makro düşünceler elde edilebilir. Böylece mikro düşünce kuantları ndan makro düşünce bloklarına geçiş yapılabilir. Bu düşünce blokları doğrudan yaşamımıza ait düşünceleri, kararları, eylemleri kısacası her şeyi kapsamaktadır.


Sonuçta insan beynindeki düşüncelerin fizyolojik anlamda çok küçük elektronik sinyallerden meydana geldiği ve dolayısıyla da enerji olduğu gerçeğinden hareketle insan düşüncesinin de kuantize olduğu ortaya çıkmaktadır. O halde sorun bu düşünce kuantlarının kontrol edilmesi ve yönetilmesi sorunudur. Düşüncenin süreksizliği yada kuantize olduğu gerçeğinden hareketle hepimizin sıkıntıya girdiği ve istemediği yada kurtulmaya çalıştığı düşüncelerden ve dolayısıyla da eylemlerden kurtulması mümkün olabilecektir. Bir anlamda insanın mutluluğu bu şekilde ciddi olarak artırılabilir. Ancak bunun için sadece düşünce yönetiminin kuantum mekaniksel teorilerinin geliştirilmesi yetmez, buna ilaveten bu modellerin insana kazandırılması için nasıl bir eğitim sürecinin gerektiği de ortaya konmalıdır. Bu gerçekte ciddi çalışma ve sabır gerektirmektedir. Her şeye rağmen, kısa bir süre sonra insan zekasının harika birikimleri ve kuantum fiziği sayesinde yine insan zekasının ortaya çıkardığı ve insanın mutluluk yollarını tıkayan engeller rahatlıkla aşılabilecektir.

Fİzİk TarİhÇesİ
Bilimler içinde hemen de en eksiksiz olan dal fiziktir. Fizik, bir yandan, cisimlerin düşmesi, âşığın yayılması, titreşimler, sürtünmeler gibi, her gün tanığı olduğumuz çok sayıda doğal olayla ilgilenir; öte yandan, uygulama alanının çeşitliliği nedeniyle, günlük hayatımızın her zaman içindedir. Sözgelimi, fiziğin en önemli konularından biri olan elektrik olmasaydı, yaşama düzenimizin nasıl olacağını düşünebiliyor musunuz?

Dünyayı Açıklamak

Fizik bilimi, insanların doğada geçen olayları açıklama isteğinden doğdu ve İlkçağ Yunan filozoflarının bu konudaki çalışmalarıyla kuruldu. Bu filozoflar öncelikle, Dünya'nın oluşum ilkesini bulmağa çalışmışlardı. Aristoteles, su, hava, toprak ve ateşi değişik bileşimleri ve dönüşümleriyle, Evren'deki bütün bilinen maddeleri oluşturan dört temel öğe olarak kabul ediyordu. Leukippos ve Demokritos, "maddenin bölünmesi ve yok edilmesi mümkün olmayan sayısız küçük taneden, atomlardan meydana geldiğini sezinlemişlerdi.

Pithagoras ve öğrencileri akustik ile uğraşmışlar, yani ses olayının incelemelerini yapmışlar; Eukleides ise optik konusunda bir araştırma kitabı yazmıştı. Ayrıca, yansıma ve kırılma olaylarını fizik açısından inceleyen birçok filozof, ışığın nitelikleri hakkında ortaya sorular atmıştı. O çağda Yunanlılar mekanikte de hayli ileriydiler, nitekim Arkhimedes'in bu alandaki buluşları büyük yankılar yapmıştı.

Bu yüz ağartıcı başlangıçtan sonra, Rönesans'ın sonuna kadar fizikte hiç bir ilerleme görülmedi. Romalılar fizik bilimine hiç bir yenilik getirmediler ve Yunan bilimini aktarmakta önemli bir aracılık görevi yapmış olan Araplar hemen de sadece optik konusunda gelişmeler sağladılar. Avrupa'da, bilimsel gelişme, XIII. yy .a kadar tamamen durdu; Rönesans süresince de fizik, öteki bilim dallarının tersine, çok az ilerleme gösterdi. Bu dönemde anılmağa değer tek bilgin, birçok buluşu olan Leonardo da Vinci oldu.

Galilerden Newton'a

Fizik ancak XVII. yy .da gelişti. Galilei dinamik ve astronomi konularını inceledi ve deneyler yapmayı, deneylerden çıkan sonuçları saptamayı ve bunları kesin matematik yasalara bağlamayı öngören deneysel yöntemi kurdu. Hollandalı Huygens sarkacı inceledi ve sarkaçlı saatleri geliştirdi, İtalya'da Torricelli'nin ve Fransa'da Pascal'ın çalışmaları atmosfer basıncını meydana çıkardı. Gassendi ile Mersenne, ses hızım ölçmeyi denediler. Işık olayları da bol bol incelendi:

Hollanda'da Snellius ve Fransa'da Descartes birbirinden habersiz kırılma yasalarını açıkladılar; Newton beyaz ışığın bileşimini keşfetti; Römer ilk defa ışığın hızını saptadı. Bununla birlikte, ışık ışınlarının niteliği gene de anlaşılamadı: ışık Descartes ile Newton'un dediği gibi küçük tanelerden mi, yoksa Huygens'in dediği gibi dalgalardan mı oluşuyordu? Bu sorunun karşılığı daha sonra gelecekti. O sıralar ancak, optik araçlar (mikroskop, gök dürbünü, teleskop) bulunup geliştiriliyordu, tıpkı barometreler ve boşaltma tulumbaları gibi. Bu çağın en önemli olayı ise, Newton tarafından evrensel çekim gücünün (yerçekimi) bulunması olmuştur.

Deneysel Fizik

Fizik XVIII. yy.da gelişti ve son derece yaygınlık kazandı. Bilginler, «fizik odaları»nda, halk önünde basit, ama gösterişli deneyler yaptılar. Bu, elektrikte ilk önemli buluşların gerçekleştiği dönem oldu: yalıtkan ve iletken cisimler arasındaki ayırım, pozitif ve negatif elektriğin ortaya çıkartılması, Amerikalı Franklin'in paratoneri icadı bu döneme rastlar. Optikte, Fransız Bouguer ışık yoğunluğunu ölçmek için fotometreyi icat etti. Nihayet, hassas termometreler de bu sıralarda yapıldı.

Uzmanlık Dalları

XIX. yy.da fizikte, mekanik ve ısı olayları arasındaki ilişkileri inceleyen termodinamik; elektrik akımlarının magnetik özelliklerini ve uygulama alanlarını inceleyen elektromagnetizma gibi yeni dallar ortaya çıktı. Aynı zamanda, «evrensel» düşünürler de artık yerlerini uzmanlara bıraktılar. Optikte, girişim (iki noktasal kaynaktan çıkan ışık ışınlarının üst üste çakışmasıyla ortaya çıkan ardışık ve almaşık parlak ve karanlık şeritler) ve polarma (bazı maddelerin yansıttığı veya kırdığı ışığın özgülüklerindeki değişim) olaylarının keşfedilmesi, Fresnel'in savunduğu dalga kuramı'nın zaferini geçici olarak sağladı. Bu arada spektroskop! ve fotoğrafçılık gibi yeni teknikler ortaya çıktı; ve görünmeyen iki ışın bulundu: kızılaltı ve morötesi.

Elektrikte, Volta'nın pili icat etmesi (1800), elektrik akımının incelenmesine yol açtı. Elektriğin özgülüklerini açıklamak için Ohm, Pouillet, Faraday, Ampere, Örsted birtakım yasalar buldular, daha sonra Maxwell bunların sentezini gerçekleştirdi. Bu kuramsal sonuçlara, telgraf, telefon, akümülatörler, elektrik lambası, dinamo gibi birçok pratik uygulama eklendi.

1880'e doğru, bazıları, fiziğin artık hemen hemen tamamlandığını söylerken, radyoelektrik dalgalar, elektron, X ışınları ve radyoaktiflik gibi bir dizi yeni buluş, yüzyılın sonunu belirledi.

Sonsuz Küçük

Fizikçiler, gözlenen olayları daha iyi anlamak için, XX. yy. başlarında, geleneksel düşünceleri altüst eden kuramlar öne sürdüler. Alman Max Planck 1900'de kuvanta (enerji «tanecikleri») kuramı'nı ortaya attı; bu kurama göre, enerji ancak aralıklı, kesik kesik yayınlanabilirdi. 1905 yılında başka bir Alman, Albert Einstein, bağıllık (izafiyet) kuramını yayımladı.

Bu yeni kuramlar, maddenin yapısının incelenmesinde geniş ölçüde ilerleme olanağı sağladı. 1913'te Danimarkalı Niels Bohr, kuvanta kuramını atoma uygulamayı önerdi ve Alman Sommerfeld 1916'da bu kuramı, bağıllık aracılığıyla tamamladı. 1924'te, ışık için önceden varılmış bir sonucu genelleştiren Louis de Broglie, her madde taneciğinin bir dalga ile birlikte bulunduğu düşüncesine dayanan dalga mekaniği iddiasını öne sürdü. Alman Heisenberg, 1925'ten başlayarak, bir taneciğin hızının ve konumunun aynı anda kesin olarak bilinmesi olanaksızlığını gösteren kendi kuvanta mekaniği'ni geliştirdi.

Bütün bu çalışmaların sentezi, 1930 yılında İngiliz Dirac tarafından gerçekleştirildi: onun bağıllık, kuvanta ve dalga mekaniği konusundaki görüşleri, çok geçmeden pozitif elektronların bulunmasıyla doğrulanmış oldu.

O tarihten sonra, atom çekirdeğinin parçalanması başarıldı ve yapay radyoaktifliğin bulunması, atom bombasının ve atom pilinin yapımına yol açtı. Günümüzde, nükleer fizik ile ortaya çıkan taneciklerin çeşitliliği, atomun ne kadar zengin olduğunu gösterdi. Öte yandan, astrofizik dalı, yıldızları yöneten mekanizmayı öğrendikten sonra, bağıllık yasalarını uygulayarak Evren'in tarihini yazmağa girişti. Böylece, fizik bilimi, kendine yeni temeller bulduktan sonra, araştırmalarını, sonsuz küçükten sonsuz büyüğe doğru genişletme yoluna girdi.

Ü



Solda) «Hareket Halindeki Kuvvetler»:" tasvir eden bu gravürde, kuvvetlerin mekanik uygulaması ve bunun sonucu olan kaldıraç, palanga, su çarkı, eğik düzlem gibi araçlar görülüyor.

(Sağda) D'Alembert'in (1717-1783), Louis Tocque tarafından yapılan portresi (Versailles, Fransa). Filozof ve matematikçi olan d'Alembert, Diderot'un ünlü "Ansiklopedi"sine yardım etti ve fizikçi olarak da bir «Dinamik» ders kitabı yazdı.

Elektrik Öpücüğü

XVIII. yy.da sürekli kıvılcım çıkartan elektrostatik makinelerin icadıyla elektrik, bazı salonlarda moda oldu. Bu salonlarda, hayvanlara elektrik vermekle veya kıvılcım yardımıyla eşyayı tutuşturmakla eğleniliyor veya yalıtkan bir tabureye çıkmış iki deneycinin, dudakları arasından şimşek çaktırmaları seyrediliyordu: buna «elektrik öpücüğü» deniyordu.




(Solda) Antonio Pacinotti'nin (1841-1912) icat ettiği bu elektrik dinamosu, başlangıçta ilgi görmemişti. Ne var ki, Belçikalı elektrikçi Zenobe Gramme 1871'de, ilk elektrik jeneratörünü, bu makinenin ilkesini benimseyerek gerçekleştirdi. Sanat ve Meslekler Milli Konservatuvarı, Paris.

(Sağda) XVI. yy.da, Flaman matematik ve fizik bilgini Simon Stevin, mekanik konusunda, bir eğik düzlem üzerindeki cisimlerin dengesini ele alan, üç kitap yayımladı ve resimde ortaya konan «kuvvetlerin paralelliği» kanununu açıkladı

Newton ve Elma



Genel çekim yasası Isaac Newton'a ait, bunu biliyoruz.Bu yasa hep elma öyküsüyle beraber anılagelmiştir . Oysa bu yasanın Newton'un kafasında nasıl şekillendiğini düşünürken bütün marifetin o elmaya ait olduğunu sanmamak gerekir .Çünkü o sıralarda Newton'un aklı hep genel çekimle meşguldü.Bu yasanın ortaya çıkışına bakarken Newton'un o anda düşünmüş olduğu şeyin önemini iyi anlamak gerekir.O sırada ne biliyordu ve yerçekimi teorisinin açıkladığı neydi?




Genel çekim yasası Isaac Newton'a ait, bunu biliyoruz.Bu yasa hep elma öyküsüyle beraber anılagelmiştir . Oysa bu yasanın Newton'un kafasında nasıl şekillendiğini düşünürken bütün marifetin o elmaya ait olduğunu sanmamak gerekir .Çünkü o sıralarda Newton'un aklı

hep genel çekimle meşguldü.Bu yasanın ortaya çıkışına bakarken Newton'un o anda düşünmüş olduğu şeyin önemini iyi anlamak gerekir.O sırada ne biliyordu ve yerçekimi teorisinin açıkladığı neydi?

Bunun anahtarı Kepler'deydi-Kepler 20 yıl boyunca yaptığı zahmetli gözlemler ve bitmeyen hesaplamalarla gezegensel hareketin üç kanununu bulabilmişti.

Bu kanunlar 1609'da yayımlanmış ve ilan edilmişti:

1.Gezegenler Güneşin çevresinde elipslerde hareket eder ve Güneş bu eliptik yörüngelerden birinin odak noktasındadır.
2.Güneş ile bir gezegen arasında çizilen bir doğru eşit zamanlarda eşit alanlar oluşturur.
3.Bir gezegenin yörüngesinin tamamını kat etmesi için gereken zamanın karesi, gezegenin güneşten yaklaşık uzaklığının küpüyle orantılıdır.Yani: R3 / T2 =K (sabit)


Bu sırada ,tekrar dünyaya dönersek, eğri Pisa Kulesi'nden esinlendiği söylenen Galileo, düşen bir cismin sabit bir oranda hız kazandığı düşüncesini deneylerle sağlamıştı.Aynı zamanda düşen bir top güllesinin parabolik yolu için de bir formül tür etmişti.

Newton'un dehası Kepler kanunları ile Galileo'nun bulgularını biraraya getirmekti.Bir ağaç dalından düşen elmanın kendisine getirdiği yerçekimi düşüncesi, Ay'ı Dünya etrafında ve gezegenleri Güneş etrafında tutan kuvvetle aynı olarak görülecek ti.Dünya'ya uygulanan kanunlar gök cisimlerine de uygulandı.Atılan bir adımla anlayışımız artık yerküreyle sınırlı deeğildi,bütün evrene yayılmıştı.



Newton düşüncelerini 20 yıl boyunca yayımlamadı.Bu 20 yıl boyunca ilk kavrayışı kapsamlı bir sisteme dönüştü.Başyapıtı Principia'da yayımlanan budur. Burada Newton, Kepler ve Galileo'dan bir adım daha ileri giderek ,kendi bulgularını yerini alan,kendisine ait üç kanun ileri sürdü.



Newton'un birinci hareket kanunu ,bir cismin dışarıdan uygulanan bir kuvvete maruz kalmadığı sürece ,doğru bir çizgi boyunca sabit bir hızla hareket ettiğini ileri sürer.Şeyler ,uzakta hareket ediyorlardı ,çünkü ilk hareket verildiği andan sonra onları durduracak bir şey yoktu.İlk kez göklerdeki cisimlerin hareketi açıklanıyordu. Ancak üç yüzyıl sonra bu ilk hareketin nasıl varolduğu Büyük Patlama Teorisiyle açıklanabilecekti.

Newton'un ikinci hareket kanunu, hareket halindeki bir cismin momentumundaki (kütle x hız) değişim oranının cisme uygulanan kuvvetle orantılı olduğunu ileri sürer.Başka bir deyişle duran ya da hareket halindeki bir cisme uygulanan kesintisiz ku vvetin etkisi o cisme hız kazandırır.Galileo ,eğri Pisa Kulesinden aşağıya cisimler attığında keşfetmişti; yerçekiminin çekim kuvveti bir cisme hız kazandırıyordu.Ay Dünya çevresinde yörüngede dönerken aynı şey olur.



Yerçekiminin (g) sürekli etkileyen kuvveti Ay'ı Dünya'ya doğru hız kazanmaya iter, ama ayın momentumu (kütle x hız) onun yörüngede kalmasını etkiler.Sonuç olarak ortaya çıkan kuvvetlerin sürekli dengesi onu yörüngede tutar.

Burada iş gören yer çekimi kuvvetini bulmak için Newton'un Ay'ın momentumunun değişim oranını hesaplaması gerekiyordu. Ayın yörüngesi düzensiz bir elips olduğuna göre, burada bir eğri halinde hareket eden cismin hızını hesaplamak gerekirdi.Bu, b u problemin ,Newton'un yeni keşfettiği akışlar kuramında ve geliştirilen differential calculus işleminde kullanılan ,en eski çözümlerden biriydi.



Newton'un üçüncü hareket kanunu ise ,bir cismin bir başka cisme kuvvet uygularsa ikinci cismin de birincisine eşit ve ters yönlü bir tepki kuvveti uygulayacağını ileri sürer.

Bu üç temel kanunu uygulayarak ,Newton ,sonunda çekim kuvvetinin iki cisim arasında nasıl etkili olduğunun kararını verebildi.Bunun iki cismin kütlelerinin çarpımıyla doğru orantılı ve iki cismin merkezleri arasındaki uzaklığın karesiyle ters or antılı olduğunu gösterdi.Bu,ünlü formülünde (gününün e = m.c2 'si) ifade edilmişti: G.m1.m2 F = d2



F, yerçekimi kuvveti ;m1 ve m2 Dünya ile Ay'ın kütleleri; d ikisinin merkezleri arasındaki uzaklık ve G yerçekimi sabitidir.Onu bu formüle yönelten ters kare ilişkisi olasılığıydı - ve bu belki de düşen elmanın uyandırdığı ilk far kındalık olabilir. -.Newton yerçekimi düşüncesini bir parıltıyla anlamadı ; ama onu yerçekimi kanunuyla sonuçlanan bu uzun ve karmaşık matematik yolculuğuna çıkaran bu deneyim olmuştu.Öyle olsa da ,İngiliz fizikçisi Cavendish'in yerçekimi sabiti G'nin de ğerini belirlemeyi başarmasından bir yüzyıl önceydi.Bununla birlikte ,bu tamamlanmamışlık Newton'u yeni kanununun iddialarını ileri sürmekten alıkoymadı:Yerçekimi kanununun bütün evrende uygulandığını iddia etti.Kuşkusuz,bu bir hipotezdi:Newton'un hesa plamaları bütünüyle Ay ve o zamana dek keşfedilmiş gezegenlerin gözlemlerine dayanıyordu.

İşte, Dünyamızın ve diğer gezegenlerin hatta galaksilerin hareketlerini açıklayan ve oluşumu temelde Newton etrafında dönen genel çekim yasasının öyküsü... Umarım hoşunuza gitmiştir.

Compton Olayı: Fotoelektrik etki dışında, ışığın kuantumlanmasını gerçekleyen diğer bir olayda Compton olayı olarak adlandırılır. 1922 yılında A. H. COMPTON (1892-1962; Nobel ödülü 1927); Röntgen ışını ve zayıf bağlanmış elektronlu madde arasındaki etkileşimin (Şekil 1), ışığın dalga modeliyle açıklanamayacağını göstermiştir. Klasik dalga modeline göre; Röntgen ışını ve madde arasındaki karşılıklı etki sürecinde, sadece madde üzerine gelen Röntgen ışınının dalga boyu gözlemlenebilir. Ancak yapılan deneyde, asıl ışımanın yanında daha büyük dalga boylu başka bir ışıma daha gözlemlenir. Compton bundan başka, dalga boyundaki değişimin sadece saçılma açısına bağlı olduğunu da tespit etmiştir. Compton bu olayların açıklaması için, madde üzerine gelen Röntgen ışınının (fotonun) dalga boyu değişiminin (ya da frekans değişiminin), ışının maddenin elektronlarıyla karşılıklı etki esnasında oluştuğunu kabul etmiştir. Bu esnada, Röntgen ışını bir miktar enerjisini ve momentumunu elektronlara aktarmaktadır.

Şekil 1. Röntgen ışını (fotonlar) ve madde arasındaki karşılıklı etkileşim.

Röntgen ışını (fotonlar) ve madde arasındaki karşılıklı etkileşimde, enerji ve momentum korunum yasalarını kullanarak aşağıdaki eşitliklerini yazabiliriz:

E foton,i + E elektron,i = E foton,s + E elektron,s

p foton,i + p elektron,i = p foton,s + p elektron,s

Burada i ve s imleri, enerji ve momentum değerlerinin başlangıç ve son durumlarını ifade etmektedirler. Bu denklemlerden fotonun çarpışmadan önceki dalga boyu ve çarpışmadan sonraki dalga boyu ve saçılma açısı arasındaki ilişki elde edilir:



Dl = l1 - l0 = (1 - cos q). (34)

Burada; h Planck sabiti, m elektronun kütlesi ve c ışık hızıdır. Eğer karşılıklı etkileşim sırasında fotonun bir miktar enerjisini ve momentini elektronun üzerine aktardığı hesaba katılırsa, fotonun dalga boyundaki değişim açıklanabilir.

Şimdi bu olayı deneysel olarak incelemek için interaktif ekran deneyini kullanabiliriz.

DENEY: (İnteraktif Ekran Deneyi) Deneyde Şekil 2'deki kaynaktan çıkan ışımayı kullanıyoruz. Bir saçılım cismindeki (burada plastik-cam silindir) saçılan ışımanın enerjisi çeşitli saçılma açılarında ölçülebilinir. Deneyin hedefi, kaynağın ışımasının dalga boyu (saçılan fotonun enerjisi) plastik-cam silindir ile karşılıklı etki esnasında artan açıyla birlikte gerçekten büyüyüp büyümediğini araştırmak olacaktır (enerji tersine azalmalıdır).

Şekil 2:Compton olayı interaktif ekran deneyi



Şekil 3açılma açısı için 'un spektrum karşılığı (1:imleç 2ol-tuş 3ağ-tuş)


Şekil 4'de oranlı olarak saçılma açısının değerleri için enerji ve kuvvet değerleri gösterilmiştir.

Şekil 4: Işımadan sonra ışının enerjisinin saçılma açısına (şekilde saçılma açısı olarak alınmış) bağlılığı

Burada esnasında maksimum uzunluk ve yükseklik gösterilmiştir.Fotonun enerjisinin artan açılarla küçüleceği bilinir. ( bununla uygun dalga boyları büyür ) Demek ki dalga boyu değişimi saçılma açısına bağlıdır. Bu olay fotonun bir miktar enerjisini ve momentini elektron üzerine geçirmesi suretiyle gerçekleşir. Bu karşılıklı etki sürecinde enerji ve momentum korunum yasaları da geçerlidir.

Uyarı: Küçük enerji değerlerinden yarım değer genişliği tam olarak tespit edilemez.

SONUÇ:

* Compton olayının bu teorisi bu olayların tek mümkün yorumu değildir. Bilinmektedir ki, elektronlarda dalga paketçiklerine sahiptirler, aynı zamanda bu olayların ışık paketçiği fikri olmaksızın bir dalga teorisi yorumu da akla yakındır. Bundan başka DÖRING 1973 açıklaması da vardır.
* Burada ölçüm programı ışımanın dalga boyunu değil, aksine enerjisini gösterir, dalga boyu değişiminin eski formülü yerine enerji değişiminin uygun bir formülü kullanılmalıdır.Daha sonra ile denklemini elde ederiz.


Işık, fotoelektrik ve Compton olaylarında; şu ana kadar ki bir çok olayda gösterdiği dalga özelliğinin yanında, tanecik özelliğide sergilemektedir. Tıpkı elektronlarda olduğu gibi, ışık da dalga ve tanecik özelliklerini gösteren, ancak tanımlamak istediğimizde yeni bir şey olarak ifade edebileceğimiz, “Kuantum Nesneleri” dir.

KLASİK VE MODERN FİZİK ARASINDAKİ TEMEL FARKLAR NELERDİR?


Klasik nesneler olarak tanımladığımız ve çıplak gözle görebildiğimiz nesnelerin hareketini betimleyen klasik fizik ile elektron gibi kuantum nesnelerinin hareketinin açıklanamayacağını daha önce görmüştük (bkz. elektronlarla yapılan çift yarık deneyi ve elektron kırınım tüpü deneyi). Aşağıdaki bölümde klasik ve modern fizik arasındaki temel farklar ayrıntılı bir şekilde ele alınacaktır.

1. Klasik ve Modern Fizikte Herhangi Bir Özelliğin Hazırlanması

1. 1. “Hazırlık” Kavramı

Klasik fizikte her zaman, örneğin aynı kütleye sahip topları; belirli bir x0 başlangıç durumundan vx0 ve/veya vy0 başlangıç hızlarıyla yatay fırlatabiliriz. Şekil 1’de görüldüğü gibi bir atış makinası düşünelim: Yay çekilerek top belli bir başlangıç durumuna; yani, x-yönünde belli bir başlangıç konumuna (x0) ve başlangış hızına (vx0) getirilmiş olur (x0 = 0; vx0 = 0).

Şekil 1. Topların bir atış makinası yardımı ile yatay atılması

Bu işleme,



bir nesnenin belli bir duruma “hazırlanması”

denir.

Yani top belli bir başlangıç konum ve hız durumuna getirilmiştir. Yayın önünde belirli bir konum ve hız durumuna (bu başlangıç konum ve hızı sıfır olabilir) hazırlanmış topu serbest bıraktığımızda, top sürekli aynı yere düşer. Bu bize topun başlangıç konum ve hız değerlerinin sürekli aynı olduğunu gösterir. Tersi durumda topun her seferinde farklı yerlere düşmesi gerekirdi.

Hazırlık kavramına diğer bir örnek, optik konularında sıkça rastladığımız (Newton) prizma deneyidir.

a)................................................ ...............................b)

Şekil 2.

a) Beyaz ışığın yarık içerisinden geçirildikten sonra prizma üzerine düşürülmesi
b) Prizma sayesinde ışığın belirli dalga boylarına hazırlığının yapılması



Bir ışık kaynağından çıkan beyaz ışık yarık içerisinden geçirildikten sonra prizma üzerine düşürülsün (Şekil 2a). Daha sonra ekran üzerinde gökkuşağında olduğu gibi çeşitli renklerde (farklı dalga boylarında) ışık tayfını gözlemleriz. Ekran üzerindeki bu tayf bir çok farklı durumu (farklı dalga boylarını) içermektedir. Belirli bir renk elde etmek istersek ekran yerine yeni bir yarık düzlemi yerleştiririz (Şekil 2b). Örneğin kırmızı ışığı diğer renklerden ayırmak istersek, yarığı daha önce ekranda kırmızı ışığın düştüğü yere getiririz. Böylece ikinci yarık düzleminin arkasında sadece kırmızı ışık gözlemlenir. Işık prizmaya gönderilmeden önce bir çok rengi (dalga boyunu) içerirken, ikinci yarık düzleminden sonra belirli bir renk elde edilmiştir. Burada ışık farklı dalga boylarından belirli bir renk durumuna hazırlanmıştır.

Hazırlık kavramı yeni bir şey midir? Hazırlık kavramı aslında içerik itibariyle yeni bir şey değildir. Klasik fizikte bir nesnenin bir duruma hazırlanması, belirli bir başlangıç durumuna getirilmesi tamamıyla doğal gözükmektedir. Çünkü bütün deneylerde başlangıç değerleri (durumları) kontrol edilebilir. Mekanikte bir nesneyi başlangıç konum ve hız değerlerine hazırlığını yapabileceğimiz gibi, termodinamikte de sıcaklığı veya basıncı belirli bir değere ayarlayabiliriz. Şimdi, “her zaman belirli bir özelliğe hazırlık yapılabilirmi” sorusuyla birlikte “hazırlık“ ve buna bağlı olarak “özellik“ kavramlarını biraz daha açalım:





2. 1. 2. Nesnelerin her zaman belirli bir duruma hazırlığı yapılabilirmi?



İlk bakışta bütün nesnelerin her zaman belirli bir duruma hazırlığının yapılacağı düşünülebilir. Ancak bu her zaman geçerli değildir.



Bir nesnenin bir duruma hazırlığının yapılıp yapılmadığı, hazırlığının yapıldığı düşünülen durumun benzer bir düzenekte tekrar aynı davranışı göstermesine bağlıdır.

DENEY: Bir ışık kaynağından çıkan ışın, yarı-geçirgen bir aynanın üzerine düşürülsün. Gelen ışığın bir kısmı aynadan yansırken diğer kısmı yoluna devam eder. Yoluna devam eden ışını göz önüne aldığımızda, ışığın yoluna devam etme durumuna hazırlığının yapıldığını bekleriz

Şekil 3. Işık kaynağından çıkan ışığın yarı-geçirgen aynadan hem yansıması hem de yönünü değiştirmeden ilerlemesi

Yoluna devam eden ışının önüne ilk aşamada olduğu gibi yine yarı-geçirgen bir ayna koyduğumuzda (bkz. Şekil 4), ışın eğer yansımaya uğramadan sadece yoluna devam etmeye devam ediyorsa bu durumda ilk deney düzeneğinde “ışının yoluna devam durumuna hazırlığı yapılmıştır” denilebilir. Ancak ışın ikinci yarı geçirgen aynada, ilk aynada olduğu gibi hem yansımış hem de yoluna devam etmiştir. Yani, ışık ilk aynada yoluna devam etme durumuna hazırlanamamıştır.

Şekil 4. Birinci yarı-geçirgen aynadan geçen ışının “yoluna devam durumuna hazırlığı”nın yapılıp yapılmadığının diğer benzer bir yarı-geçirgen ayna sayesinde kontrol edilmesi



Sonuç olarak, nesnelerin her zaman belirli bir duruma hazırlanamayacağını söyleyebiliriz. Bir nesne bir duruma hazırlandığında, nesne bu durumdaki konum ve/veya hız “özelliklerine” sahiptir diyebiliriz. Demek ki,



bir nesnenin bir özelliğe sahip olması için, nesnenin bu duruma hazırlığının yapılabilmesi



gerekmektedir. Bir arabanın konum özelliğinden bahsedebilmek için, arabanın belirli bir andaki tüm konum ölçümlerinin hep aynı değeri vermesi gerekir. Bu durumda, araba konum özelliğine sahiptir. Şekil 1’de toplar belirli bir başlangıç konum ve hız, Şekil 2’de ise ışık belirli bir renk özelliklerine sahiptirler.

Sonuç olarak, nesnelerin her zaman belirli bir duruma hazırlanamayacağını söyleyebiliriz. Bir nesne bir duruma hazırlandığında, nesne bu durumdaki konum ve/veya hız “özelliklerine” sahiptir diyebiliriz. Demek ki,

bir nesnenin bir özelliğe sahip olması için, nesnenin bu duruma hazırlığının yapılabilmesi

gerekmektedir. Bir arabanın konum özelliğinden bahsedebilmek için, arabanın belirli bir andaki tüm konum ölçümlerinin hep aynı değeri vermesi gerekir. Bu durumda, araba konum özelliğine sahiptir. Şekil 1’de toplar belirli bir başlangıç konum ve hız, Şekil 2’de ise ışık belirli bir renk özelliklerine sahiptirler.

2. 2. Klasik Nesnelerin Belirli Bir Özelliğe Hazırlanması



Şekil 1’de belirli bir konuma hazırlığı yapılan topları tekrar ele alalım. Bu topların hem belirli bir başlangıç konumuna hem de belirli bir ilk hıza hazırlığını yapabiliriz. Bu ifade hız kavramı içeren p = mv başlangıç momentumu içinde geçerlidir. Eğer, topların ilk hızlarını ölçersek, devamlı aynı vx0 ve/veya vy0 (bunun sonucunda px0 ve py0) sonuçlarını elde ederiz[1]. Küçük ölçüm hatalarını dikkate almazsak, bu değerler etrafında herhangi bir sapma meydana gelmez. Başlangıç değerlerine bağlı olarak toplar sürekli aynı yere düşerler.

Şekil 5 de; başlangıç momentumunu tespit etmek için yapılan tüm ölçümlerde, belirli bir an için sürekli pX0 değerinin bulunduğu görülmektedir. Başka bir deyişle, belirli bir an için aynı top üzerinde örneğin 100 kez hız ölçümü yapıldığında, her defasında o an için vx0 başlangıç değeri bulunur. Aynı sonuç belirli bir an için benzer özellikteki 100 top için yapılan eş zamanlı başlangıç hız değer ölçümü içinde geçerlidir. Bu kez, benzer 100 topun her defasında aynı vx0 başlangıç değeri aldığı tespit edilir. Dolayısıyla başlangıç momentum değeri de her defasında aynı px0 olarak ortaya çıkar. Bu sonuçları grafiksel olarak ifade etmek istersek, koordinat sisteminde x- yönü top üzerinde ölçülebilecek mometum değerleri olarak gösterilsin (px). y-ekseni ise, bu ölçümlerde elde edilen farklı px değerlerinin ortaya çıkma sıklığını göstersin. Bu durumda Şekil 1’de gösterilen benzer toplar üzerindeki yapılan hız ölçümlerinde, dolayısyla momentum değerlerininde, sürekli aynı vx0 değeri çıktığından px ekseni boyunda sadece px0 (px = m vx0) vardır. Bütün ölçme sonuçlarında hep aynı değer elde edildiğinden x-ekseni üzerindeki px0 değeri, y-ekseninde ölçme miktarı kadar yığılma gösterir.



Şekil 5. Klasik fizikte topların p momentumuna hazırlanmaları sonucunda, belirli bir an için yapılan momentum ölçümlerinde her zaman px0 değeri bulunur.

Yapılan ölçümlerde tek bir değerin çıkması, yani ölçümlerde herhangi bir dağılma gözlemlenmemesi yapılan hazırlık işleminin “kalitesini” göstermektedir. Ölçüm sonuçlarında ne kadar belirli bir tek değer çıkarsa, yapılan hazırlık o ölçüde kaliteli yapılmıştır. Aşağıdaki bölümlerde, nesnelerin belli özelliklere hazırlığında her zaman bu kalite de hazırlık yapılamayacağını göreceğiz.

Bu bölümü kısaca özetlersek; klasik nesne olarak nitelendirdiğimiz topları belirli bir duruma (burada belirli bir momentuma) getirmiş, başka bir deyimle momentum durumuna hazırlamış olduk. Belirli olan bu durum, “özellik” olarak da ifade edilmiştir. Şimdi kuantum nesneleri ile yapılan aşağıdaki deney, bir özelliğin hazırlığı kavramını daha anlaşılır hale getirecektir.

2. 3. Kuantum Nesnelerinin Belirli Bir Özelliğe Hazırlanması

Negatif yüklü bir tanecik (elektron), Şekil 6’da sayfa düzlemine dik manyetik alanda hareket etsin. Bu alana aynı zamanda, kondansatör levhalar sayesinde oluşturulan elektrik alanıda dik olarak oluşturulsun. Böylece negatif yüklü taneciklere elektrik alanı etkisiyle yukarı doğru qE, manyetik alan etkisiyle de aşağı doğru qvB kuvveti etkiler.





Şekil 6. Negatif yüklü bir parçacığın (elektron) üzerine dik olarak elektrik alanı etkilemiş manyetik alanda hareketi.

Kondansatörün levhaları arasındaki elektrik ve manyetik kuvvetleri birbirleriyle eşit ve ters yönlüdür. Bunun sonucu her iki kuvvet birbirini yok eder. Öyleyse;

q E = q v B eşitliğini yazabiliriz. Buradan;

v = E / B (28)



dir. Elektron (28) eşitliğinde verilen hıza sahipse, bu yük üstüne etkiyen her iki kuvvet birbirini yok edecektir. Yani, bu hıza sahip bütün elektronlar, kondansatör levhalarının arasını sapmaya uğramadan geçerler. Böylece, elektronların belirli bir v hızına ve dolayısıyla p momentumuna hazırlığı yapılmıştır. Bunun sonucunda elektronların levhaları terk ederken üzerlerinde yapılacak bütün momentum ölçümleri tek bir değer etrafında olacaktır (Şekil 7).

Şekil 7. Elektronların, p momentumuna hazırlanmaları sonucunda, belirli bir an için yapılan momentum ölçümlerinde her zaman px0 değeri bulunur.

2. 4. Klasik ve Modern Fizikte Herhangi İki Özelliğin Aynı Anda Hazırlanması



Bir önceki bölümde gerek klasik taneciklerin, gerekse kuantum nesnelerinin belirli bir özelliğe hazırlanabileceğini verilen örnekler sayesinde gördük. Bu bölümde ise, klasik tanecikleri ve kuantum nesnelerini aynı anda iki özelliğe hazırlamaya çalışalım. Eğer bu hazırlık yapılabilirse, aynı zamanda hem konum hem de momentum özelliklerinden bu nesneler için bahsedebiliriz. Ancak, yapılan gözlemlerde klasik fizikte bir tanecik için her iki özellik aynı anda mevcut iken, kuantum nesnelerinde her iki özellikten aynı anda bahsedemeyiz. Şimdi klasik fizikle modern fizik arasındaki en temel farklardan birisi olan bu durumu daha yakından inceleyelim:


2. 4. 1 Klasik Fizikte İki Özelliğin Aynı Anda Hazırlanması



Şekil 1’de klasik tanecik olarak nitelendirdiğimiz topların belirli bir hıza dolayısıyla belirli bir momentuma hazırlığını yapmıştık. Hiç kuşkusuz bu topları aynı zamanda belirli bir konuma da hazırlayabiliriz. Bunun doğruluğunu görmek için yapılan ölçümlerde, topların hep aynı başlangıç hız (dolayısıyla momentum) ve başlangıç konumuna sahip olduklarını tespit ederiz. Diğer bir deyişle; yapılan başlangıç konum ve momentum ölçüm değerlerinin ölçümlerde çıkma sıklığını h(px) ve h(x) ile iki grafikte gösterirsek, bulunan değerlerin hep aynı değer olduğunu görürüz (Şekil 8). Ölçümlerde herhangi bir dağılma gözlemlenmez.

Şekil 8. Konum ve momentumun aynı zamanda hazırlanabilmesi sonucunda, bu değerler için yapılan ölçümlerde belirli bir an için hep aynı değerler bulunur.

Böylece, topların eğer başlangıç konum ve hız değerlerini bilirsek topların daha sonraki hız ve konumu, hareket denklemleri sayesinde önceden belirleyebiliriz. Topların hareketi x-y düzleminde birbirine dik iki hareket olarak incelenebilir: Sabit v0x hızıyla doğrusal hareket için

v0x = vs = v (ortlama hız)= vx



eşitlikleri yazılabilir. Topların yatay konumda yapmış oldukları yer değiştirme için



x = v t = vx t



olacaktır. Düşey olarak, top yönünde yerçekimi olması nedeniyle serbest düşme ivmesiyle hareket eder. Eğer yer seviyesini y = 0 olarak seçersek, topun başlangıçtaki düşey konumunu y0 olarak belirtebiliriz. Böylece topun düşey hareket denklemleri



vy = v0y + (-9,8 m/s2 ) t

y - y0 = 0 + (1/2) (-9,8 m/s2 ) t2



olarak yazılabilir. Bu yatay ve düşey bileşenler bilindiği için, topun hareket ettiği yol (yörünge) belirlenebilir:



y= (tan θ0) x – (g / 2 v02 cos 2 θ0) x2.



Buraya kadar anlatılanları özetlersek;



Klasik fizikte nesnelerin verilen her an için belirli bir konum ve momentum değerleri vardır. Klasik nesneleri (örneğin topları) bir alet yardımıyla her zaman belirli bir başlangıç konum ve momentumuyla harekete geçirebiliriz. Başka bir deyişle, bu her iki özelliğe aynı anda hazırlığını yapabiliriz.




2. 4. 2 Modern Fizikte İki Özelliğin Aynı Anda Hazırlanması



Deney (Simulasyon):

Şekil 6’da anlatıldığı gibi elektronları öncelikle belirli bir momentum durumuna hazırlayalım. Böylece elektron demetindeki bütün elektronlar aynı başlangıç momentumuna sahip olurlar. Elektronların, aynı zamanda belirli bir konuma hazırlığını yapmak için, bu demetin önüne bir yarık yerleştirelim (Şekil 9). Yarık sayesinde, elektronların geçtiği aralık (konum) belirli bir ölçüde sınırlandırılmış olur.

Şekil 9. Belirli bir momentuma hazırlanmış elektronları, aynı zamanda belirli bir konuma hazırlamak için elektron demeti önüne bir yarığın yerleştirilmesi.

Yarığın hemen arkasında elektronlara ait konum ölçümleri yaparsak, ölçüm sonuçlarında tek bir konum değeri yerine ortalama değeri etrafında birden fazla farklı konum değeri buluruz (bkz. Şekil 10).

Şekil 10. Yarık arkasındaki elektronlara ait konum değerleri ortalama değeri etrafında dağılım gösterirler.



Konum ölçümlerindeki dağılım (bu dağılıma “Standart Sapma” da denir) Dx olarak gösterilmiştir. Bu dağılım, yarık genişliğini küçültmek suretiyle azaltılabilir. Çünkü yarık genişliğini daralttığımızda, elektronların bu aralıktaki herhangi bir yerde bulunma olasılığı hakkındaki tahminlerimiz daha kesin olacaktır. Ancak, aralık azaldığında yarık arkasındaki elektronlar daha geniş bir alanda saçılma gösterecektir (Şekil 11).

Şekil 11. Yarık genişliğinin küçültülmesiyle birlikte elektronların yarık arkasındaki dağılımı



Konum ölçümlerinde olduğu gibi yarık arkasındaki elektronlara ait momentum değerlerinde belirli bir x değeri etrafında dağılım gösteririler. Şekil 12’de, yapılan momentum ölçümlerinde farklı px değerlerinin farklı sıklıklarda bulunduğu görülmektedir.

Şekil 12. Yarık arkasındaki elektronlara ait momentum değerleri ortalama x değeri etrafında dağılım gösterirler

Demekki, kuantum nesnelerinin aynı zamandaki konum ve momentum ölçümleri belirli ve x ortalama değerleri etrafında dağılım göstermektedir. Eğer yarık genişliğini küçülterek (Dx2) konum ölçümlerindeki Dx dağılımını azaltmak istersek, bu kez momentum ölçümlerindeki Dp dağılımının (Δp2) arttığını görürüz (Şekil 13).

Şekil 13. Yarık genişliğini küçültmek suretiyle konum ölçümlerindeki Dx dağılımını azaltmak istersek, momentum ölçümlerindeki Dp dağılımının arttığını tespit ederiz.

Sonuç olarak;

Modern fizikte, kuantum nesnelerini (örneğin elektronları) aynı zamanda belirli bir konum ve momentumla hazırlamamız mümkün değildir.

Diğer bir deyişle; elektronlara ait konum ve momentum ölçümlerindeki dağılımları aynı zamanda küçültemeyiz.

Şekil 14’de klasik fizik ile kuantum fiziği arasındaki temel fark, konum ve momentumun hazırlanması çerçevesinde özetlenmiştir:

Şekil 14. Klasik fizik ile kuantum fiziği arasindaki fark.


2. 5. Heisenberg Kesinsizlik İlkesi

İlk kez HEISENBERG (1901-1976, 1932 de Nobel ödülü), kuantum nesnelerine ait momentum ve konum ölçümlerindeki dağılım arasında bir ilişki olduğunu tespit etmiştir. Bu ilişki bu ünitede öğrendiğimiz kavramlar çerçevesinde, x boyutu için

Dx × Dpx ³ h/(4p)

olarak formulize edilebilir.

Heisenberg Kesinsizlik İlkesinin önemli bir sonucu, kuantum nesnelerinin herhangi bir yörüngede hareket etmediklerini söylemesidir. Bunu şöyle açıklayabiliriz: Herhangi bir nesnenin belirli bir yörüngede hareket etmesi için gerekli koşul, bu nesneye ait başlangıç konum ve hızının (momentumunun) bilinmesidir. Eğer bir taneciğin bu başlangıç değerlerini biliyorsak, belirli bir zaman sonra nerede olacağını tespit edebiliriz. Klasik bir nesne için bu durum her zaman geçerlidir. Başka bir ifadeyle, klasik nesneler aynı anda konum ve momentum özelliklerine sahiptirler. Önceki bölümlerde, kuantum nesnelerinin aynı anda hem konum hem de momentum özelliğine hazırlanamayacağını görmüştük. Bunun sonucunda, kuantum nesnelerine ait konum ve momentum değerleri aynı anda ölçülürse belirli bir ortalama değer etrafında dağılım gösterirler. Öyleyse, bu başlangıç değerleri bir dağılım gösterdiklerinden kuantum nesnelerinin daha sonraki konum ve momentum değerlerini önceden söyleyemeyiz. Bu ise, kuantum nesnelerinin belirli yörüngelerinin olmadığını gösterir. Bu sonuç, klasik fizikle modern fizik arasındaki en önemli farklardan birisidir.

Şimdi aklımıza şöyle bir soru gelebilir? Modern fizikte herşey rastlantısal olarak mı gelişmektedir, yoksa deneysel olarak önceden sonucunu söyleyebileceğimiz bir yasal bir düzen varmıdır? Modern fizikte de klasik fizikte olduğu gibi bir yasal düzen vardır. Ancak klasik fizikte bir nesnenin konum, momentum için yapılacak ölçüm sonuçları daha önceden söylenebilecekken, modern fizikte önceden söylenebilecek şey o özelliğe ait olasılık dağılımıdır. Bu bağlamda, elektronlarla yapılacak bir çift yarık deneyinde önceden söyleyebileceğimiz şey, elektronların ekran üzerindeki dağılımının nasıl olabileceğidir. Bunun dışında, eğer elimizde elektrona ait bir momentum dağılımı önceden mevcutsa, konum dağılımını önceden tahmin edebiliriz.



Peki bu dağılımın nedeni kuantum nesnelerinin özellikle çok küçük olmalarından kaynaklanan onlarla yapcağımız ölçümlerin yeterince hassas olmamasından mı kaynaklanır? Önümüzdeki yıllarda eğer daha hassas ölçüm aletleri yapılırsa nesnelerin fiziksel özelliklerindeki bu dağılım kaldırılabilirmi? Hayır. Kuantum nesnelerinde yapılan ölçümlerdeki bu dağılımın nedeni onların doğalarından kaynaklanmaktadır.

ATOM NEDİR?

1859 yılında KIRCHHOFF ve BUNSEN, kimyasal elementlerin gaz formunda bu element için karakteristik olan belirli bir çizgi spektrumu yayınladıklarını buldular. Başka bir deyişle; atomlar sadece belirli dalga boylarında ışık yayarlar. Bu yüzden bir çizgi spektrumundan bahsedebiliriz. Bu bölümde, hidrojen atomunu ele alarak, söz konusu kesikli çizgilerin nasıl meydana geldiğini daha yakından inceleyeceğiz.

4. 1. Atom Spektrumları

DENEY: Hidrojen atomunun spektrum çizgileri optik derslerinden tanıdığımız yöntemler yardımıyla deneysel olarak belirlenebilir (Şekil 1).


Şekil 1: Spektrum çizgilerini belirtmek için gerekli deneysel düzenek



L1 merceği yardımıyla lambanın ışığı S yarığı üzerine düşürülür. Sonra L2 merceğinin konumunu değiştirerek ekran üzerinde net bir görüntü elde edilir. Daha sonra yayınlanan ışık, bir optik ağ yardımıyla spektrumlarına ayrılır. Hidrojen atomunun görünen spektrum kısmı dört ayrı kesikli çizgiden oluşmuştur (Şekil 2).

4100 A0 4340 A0 4860 A0 6560 A0

Şekil 2: Hidrojen atomunun spektrum çizgileri



BALMER, 1885 yılında bu spektrum çizgilerinin seriler halinde düzenlenebileceğini göstermiştir. Bu çizgilere ait frekanslar;

f = Ry (1 / 22 - 1 / m2) (1)

dır. Böylece deneysel ölçülen frekanslar (Şekil 2), m = 3,4,5 ve 6 için bu formül yardımıyla hesaplanabilir. Burada Ry, Rydberg sabiti adıyla bilinen ve değeri 3,28984 × 1015 s -1 olan bir sabittir. Daha sonra (1) nolu denklemdeki 2 yerine n = 1,3,4,5..... değerleri konularak diğer hidrojen atomu serileri de bulunmuştur (Şekil 3). Sonuç olarak hidrojen atomuna ait bütün seriler için;

E = h f = Ef - Ei = h Ry ( 1 / n2 - 1 / m2), (m > n) (2)

ifadesi elde edilir. Denklemdeki Ef uyarılmış, Ei ise temel düzeye karşı gelen enerjilerdir. Denklemdeki farklı n değerleri için farklı seriler bulunur.

n = 1 için Lyman- Serisi

n = 2 için Balmer-Serisi

n = 3 için Paschen-Serisi

n = 4 için Bracket-Serisi

n = 5 için Pfundt-Serisi

FRANCK (1882-1964; Hertz ile 1925’de Nobel Ödülü) ve HERTZ (1887-1975; Franck ile 1925’de Nobel Ödülü) 1913 yılında cıva atomları ile yaptıkları deneyde söz konusu ışık emisyonunun nasıl meydana geldiğini açıklamışlardır.

Doppler etkisi Doppler etkisi Yüksek dalga frekanslı bir ses havayı daha hızlı dalgalandırır. Böyle sesin perdesi yüksektir deriz ve tiz sesler olarak algılarız. Alçak dalga frekanslı sesin perdesi ise alçaktır ve bas sesler olarak algılarız.Bir lokomotif bize yaklaşırken sesinin perdesi yükselir,uzaklaşırken alçalır.Ses perdesindeki değişikliğin nedeni,kulak zarına saniyede çarpan ses dalgasının,ses kaynağının hareket halinde olması sonucu değişmesindendir.
Bu olgu,ışık dalgasına da uyarlanır.Hareket halindeki bir kaynağın ışığı gözümüze ulaştığı zaman frekansında(renginde) değişiklik olur.Işık kaynağı bize doğru geliyorsa,her saniye bize daha çok ışık dalgası gelir.Renk tayfında yüksek frekansa ait olan mor renginde gözükür.Eğer ışık kaynağı bizden uzaklaşıyorsa,gözümüze gelen dalga sayısı azalır.Tayfta düşük frekanslı kırmızı renge doğru kayma olur.
Koyu bir fon üzerinde belirli doku oluşturan açık renk çizgiler,ya da açık renkli bir fon üzerindeki koyu çizgiler ışığın yani renklerin belirli dalga uzunluklarında atomlar tarafından soğurulması (absorbisyon) veya yayılmasının (emisyon) işaretidir.Astronomlar bize doğru yol alan ya da uzaklaşan yıldızların hızını olağan tayf çizgilerinin,tayfın mor veya kırmızı bölümüne kaymalarına göre ölçerler