Kuantum Fiziği ve Klasik Fizik Arasındaki Ayrıma Dair Ortaya Atılan Teori: Uyumluluk İlkesi
kuantum ilkeleri eğer küçük ölçeklerde önemliyse, büyük ölçekli dünyada genelde önemsizse, kuantum fiziği ile klasik fizik arasında ayrım nerededir?
bu soruya niels bohr tarafından verilen cevap, uyumluluk ilkesidir.
aslında yukarıdaki soruya ilişkin, kimi fizikçiler farklı öneriler sunmuşlardır. mesela bazı fizikçiler, kuantum fiziği her yerde geçerlidir, ancak büyük sistemler için kuantum etkileri gibi hususlar konu dışıdır derken, bazı fizikçiler "atom altı ölçekte ölçüm yapıyoruz; fakat yaptığımız ölçümleri klasik dünyadaki büyük aletlerde yaptığımız için bu ölçüm işlemi, 2 dünyayı kesintisiz bir şekilde bağlar" şeklinde düşünce belirtmişlerdir.
burada hatırlatmakta fayda var; klasik fizik dediğimiz fizik, 17.yy, 18 yy ve 19.yy'da geliştirilen mekanik (kuvvet-hareket), termodinamik (ısı-entropi) ve elektromanyetizmanın (ışık ve manyetizma) fiziğidir. bunlarda einstein'ın 20.yy'daki özel ve genel görelilik teorilerini de katabiliriz. bunlar kuantum dışı fiziklerdir ve makro ölçeklerde son derecede başarılıdırlar.
niels bohr'un 1913'te öne sürdüğü uyumluluk ilkesi yani ingilizce adıyla "correspondence principle", bir kuantum durumu ile sonraki durum arasındaki artışlar küçüldükçe, klasik fizikğin daha büyük ölçüde kesin hale geldiğini yani kuantuma uyumluluğunun artacağını söylemektedir.
niels bohr, bunun için hidrojen atomu örneği verir
hidrojen atomunun taban durumu (uyarılmamış hali) ile ilk birkaç uyarılmış durumu birbirlerinden önemli ölçüde farklılaşmaktaydılar. bu halde klasik davranışlar ile kuantumsal davranışlar arasında bir benzerlik yoktu. bu arada uyarılmış hidrojen atomunun taban durumuna göre çap olarak daha büyük olduğunu ek bilgi olarak geçeyim. fakat uyarılmış durumun yüzde birine ya da 200'de birine indiğimizde klasik tanımlar ile kuantum tanımları birbirine daha uyumlu gelmeye başlamaktaydı. yani elektron için gezegene benzer şekilde bir yörüngeden söz etmek olası hale gelmekteydi.
elektronun 200 durumunda 199 durumuna, 198 durumuna ve 197 durumuna kuantum sıçramaları, radyasyonun klasik modelde olduğu gibi soğurularak, helezonik bir biçimde hareket etmesi anlamına gelmekteydi. yani bohr, kuantum ve klasik fiziğin yüksek uyarılmış durumlarında pürüzsüzce birleşmesi gerektiğini düşünmekteydi. yani baktığımızda taban durumundan bir uyarılmış durum ölçeğinin 200'de birini düşünürsek, bu mesafedeki bir sıçramada klasik fiziğin uyumluluğu artar.
kaynak: kenneth w. ford, 101 quantum questions. harvard university press; first edition edition