Hayatı Sorgulayan Bünyeler İçin Ufuk Açıcı Nitelikte Kuantum Fiziği Bilgileri
fiziksel dünyanın göründüğü ve hissedildiği gibi ''katı'' olmadığı bilgisine uzun zamandır sahibiz. gerçekte, evren büyük oranda ''boşluk'' tan ya da ''hiçbir şey''den oluşmaktadır. bu, uzayda bir roket üzerinde gezindiğimizde ve yıldızlar ve galaksiler denilen madde parçacıkları arasında yalnızca muazzam bir ''boşluk'' ve “hiçbir şey” gördüğümüzde çok netleşir. teknoloji geliştikçe ve “içsel alan” da daha derinlere gittikçe, aynı şeyi atomik ve atom altı dünyalarda da“hiçbir şey” olarak görüyoruz.
bu durumu tecrübe edebilmemiz için çeşitli videoları izlemek zannediyorum en iyi yollardan biridir:
power of ten:
cosmic voyage:
cosmic zoom:
bu videolarda görülmesi gereken en önemli şey “dış alan” ve “iç alan”ın birbirine çok benzemesidir. özetle görünen, boş alan dışında neredeyse hiçbir şeyin olmamasıdır.
örneğin, bir hidrojen atomunun çekirdeğini alıp bir basketbolun büyüklüğüne getirirseniz, o atomun en dış kenarını tanımlayan elektron, çekirdekten 32 km uzakta olacaktır. arada ne vardır? hiçbir şey sıfır, yokluk. sadece boş alan...
yani, tüm atomlar ve moleküller içinde parçacıklar atomun hacminin çok önemsiz bir miktarını alırlar. yani, aslında, evren çoğunluk ile boşluktur.
öyleyse, anlamamız gereken ilk şey, maddenin bu şekilde ''katı'' görünmesine ve hissettirmesine rağmen, gerçekte maddenin, çok uzun zamandır düşündüğümüz gibi, “katı” olmadığıdır. çünkü madde, aslında, boş alanla doludur.
yukarıdaki videoların sonları bizim o zamanki anlayışımızın sınırında sona ermektedir. ancak teknoloji yıllar içinde geliştikçe ve bilim adamları “içsel alan”ın içine, daha derine girebildiklerinde, son yüzyıllardır inanmakta olduğumuz fizik yasalarına ve beklentilere uymayan çok küçük parçacıklar keşfettiler.
gerçek bir kargaşaya neden olan en ünlü deney, çift yarık deneyi olarak adlandırılmıştır.
bu deney ilk olarak 1801'de ingiliz bilim adamı thomas young tarafından ışıkla yapıldı ve young, ışığın sonsuza dek inanıldığı gibi aslında bir parçacık olmadığını, bunun yerine bir dalga gibi davrandığını gösterdi.
daha sonra 1961'de, aynı deney, ışık yerine elektronlarla ve son olarak 1974'te sadece bir elektronla gerçekleştirildi. o zamandan günümüze aynı deney defalarca kez tekrarlandı ve rafine edildi ve tekrar ve tekrar ve tekrar tekrarlandı, her seferinde aynı sonuçlandı.
eylül 2002'de, bu çift yarık deneyi, physics world okuyucuları tarafından “en güzel deney” seçildi ve bu deneyle ilgili kuantum fizikçi richard feynman , tüm bu kuantum mekaniği, bu tek deneyin sonuçlarıyla dikkatlice düşünmekten arındırılabileceğini kaydetmiştir.
bu, bu deneyin ne kadar önemli olduğunu ve herkesin evrenin nasıl işlediğine dair düşüncesini nasıl değiştirdiğini göstermektedir. o zaman bu deneyin nasıl yapıldığına ve sonuçlarının neden bu kadar şaşırtıcı olduğuna bir göz atalım...
öncelikle bu deneyle ilgili güzel bir şekilde anlatılmış bu animasyon videoyu izlemelisiniz:
videodaki deneyde maddenin elektron adı verilen çok küçük bir parçacığının çift yarıktan geçtiğinde sanki parçacık değil de dalgaymış gibi geçerek karşıda dalga desen modeli oluşturduğunu görüyoruz. ve aynı deney yalnızca elektronlar ile değil atomun çekirdeği için de aynı sonuçları vermiştir.
peki bu nasıl mümkün olabilir?
bu soruya herhangi bir anlam ifade eden tek bir açıklama vardır: bir elektron bir parçacıktan ziyade bir dalgadır; her zaman düşündüğümüz gibi katı bir madde parçası değil!
madde, uzun süredir düşündüğümüz şey değildir. bilim insanlarına göre, madde her zaman statik ve öngörülebilir olanın bir sonucu olarak düşünülmüştür…. uzayı boş ve maddeyi katı olarak düşünmeyi seviyoruz. ama aslında, madde diye bir şey yoktur. ya da diğer bir deyişle madde denilen şey tamamen temelsizdir! bir atoma bir bakın? bunu bir tür sert bir top olarak düşünüyoruz. sonra diyoruz ki “oh, hayır, gerçekten öyle de değil… atom aslında yoğun ve katı bir şeyin merkezinde yer alan küçük bir nokta” ama sonra bunun da doğru olmadığı ortaya çıkıyor. çok yoğun olduğunu düşündüğümüz çekirdeğin bile, elektronların yaptığı gibi, varoluşunun içine ve dışına girip çıktığını, sanki bir var olup bir yok olduğunu görüyoruz...
bu yüzden, “fiziksel evren” olarak adlandırdığımız şeyi oluşturan (yani atomların çekirdeği ve elektronlar) yapı blokları sadece madde parçacıkları değil, gerçekte dalgalar olarak var olurlar. kuantum fiziğinde bu “wave-particle duality'' (dalga-parçacık ikiliği) olarak adlandırılır.
bu durum herkesin beyninin yanmasına sebep oldu. ama hikayenin sonu bu değildi…
elektronlar, aynı zamanda, hem dalgalar hem de parçacıklar mı? bir anlık parçacık gibi davranıyorlar ve bir sonraki an bir dalga gibi mi davranıyorlar? ilk zaman, hiç kimse bunun gerçekten doğru olduğuna inanamazdı. ''yanlış olan bir şey olmalı?'' diye düşündüler...
böylece bilim adamları, bir parçacığın yerine bir dalga gibi davranıp davranmadığını görmek için, deneyi çift bir yarıktan geçerken tek bir elektronu (bir ölçüm cihazı ile) “izlemek” için modifiye etti.
ancak, elektronu gözlemledikleri an, daha ilginç bir şey oldu. ekranda, bilyelerin iki yarıktan fırlatılmış gibi görünen bir standart “parçacık” modeli vardı. sanki elektron izlendiğinin farkındaydı...
yani… nihai sonuç şudur
doğal haliyle, bir elektron, gözlemlenene kadar bir parçacık yerine bir dalgadır. daha sonra uzay ve zamanda sabit bir pozisyona sahip bir parçacık haline gelir.
yani... elektron, bakmadığınız zaman, elektronun burada olabileceği, şurada da olabileceği veya orada olabileceği anlamında çok tuhaftır…. sözgelimi, bu odanın her yerinde olabilir. ama ne zaman baksak - işte bu elektronun garip olan yanı - geiger sayacıyla dolu bir odamız olsa da, radyo aktivite olarak onları her zaman belirli bir geiger sayacı içinde buluyoruz. bu elektronlar hakkında temel olarak önemli olan şey.
şimdi bu gerçekten radikal bir şeydi - bir elektron gözlenene kadar bir dalgadır ve sonra bir parçacık haline gelir!
gerçek şu ki - her zaman “katı ve öngörülebilir” olduğunu düşündüğümüz fiziksel evren - “gerçek” değil, “katı ve öngörülebilir” değil, çünkü o evrenin temel yapı taşları madde parçacıkları değildir fakat evrenin temel yapı taşları olasılıklardır ve bu bir elektronun gözlemlendiği zaman parçacık olarak görünebileceği potansiyel yerlerin olasılık dalgalarıdır.
ama bu “gözlemci” kimdir? ve gözlemci elektronu bir dalgadan bir parçacık haline nasıl değiştirir?
bu soruya şu anda cevap vermek kolay değildir. “gözlemci” bir şeye bakan bir insan olabilir; bir şey izlemek, kaydetmek veya ölçmek için kurulmuş bir makine veya cihaz olabilir; fiziksel evrende “dışarıda” bir şeyi “görmeye” çalışan her şey olabilir.
şu anda, daha akılda kalması için, çift yarık deneyinin kaçınılmaz sonuçları tekrarlanmaya değerdir
kuantum fiziğine göre, katı ve gerçek düşündüğümüz fiziksel evreni oluşturan atomlar (çekirdek ve elektronlar) yalnızca gözlemlendiklerinde gerçek ve katı; gözlenmediklerinde ise, bir sonsuz olası konumların dalga durumuna dönmektedirler.
ama kimse, gözlemcinin elektronu bir dalgadan bir parçacık haline nasıl - veya neden -değiştirdiği sorusuna verilen cevabı gerçekten bilemez. uzmanlar yalnızca bu durumla ilgili spekülasyonlarda bulunabilir.
parçacıklar göründükleri gibi değildirler. onlar, içinde hiç parçacık olmayan kuantum dalga fonksiyonunun anlık tezahürleri(manifestations)dir. sadece kendiliğinden parçacıklar olarak çıkabilen bir dalgalanma vardır.
diğer bir deyişle, bir elektron bir gözlemci tarafından görüldüğünde, bu olasılık dalgaları bir baloncuk gibi ve mekânda ve zamanda belirli bir yer ''varsayarlar'' yani bu “gerçeklik” olarak gördüğümüz şeydir. buna “dalga fonksiyonunun çöküşü” denir.
temel olarak, bir elektron normalde bir parçacık olarak bitebileceği birçok olasılık içeren bir dalga halinde (bir dalga fonksiyonu) yaşar. elektron gözlemlendiğinde birçok olasılık içeren çoklu dalga durumları spesifik zaman ve mekandaki tek bir konuma çökerler.
bu durum bizi tıpkı efsanevi kral midas'ın hikayesine benzetir. dokunduğu her şeyi altına çevirme yeteneği ile bilinen midas hiçbir zaman bir ipeğin yumuşaklığını veya insan saçını okşamayı bilemezdi çünkü dokunduğu her şeyi altına dönüştürürdü. aynı şekilde insanlar, kuantum gerçekliğinin gerçek dokusunu asla deneyimlemezler çünkü dokunduğumuz her şey ''madde''ye dönüşür...
o halde şöyle söyleyebiliriz belki de
bir alan var,
birleşik alan,
kuantum alanı,
vakum alanı,
sıfır nokta alanı
düşünebileceğiniz her şey,
aklınıza gelmeyen her şey
ve hiç kimsenin düşünemeyeceği her şeyi barındıran
tüm olasılıklardan bir alan
tüm olasılıkların alanı
her şeyin temeli
ve her şeyin temelinde...
o saf soyut potansiyel…
parçacıklar, gezegenler, ağaçlar, insanların, hayvanların hepsi, geniş evrende gördüğümüz her şey onun titreşim dalgaları.
bu elektronlar dünyası değil; potansiyel elektronların dünyası….
ve biz ondan yapıldık
orda bir ''alan'' var uzakta ve de burda, çok yakında
gidemesek de,
göremesek de,
duyamasak da,
bilemesek de,
dokunamasak da,
o alan bizim alanımızdır.
o alan bizizdir.
