MOTİVASYON
Einstein’ nın kaçırdığı filmin en heyecanlı kısmındayız şimdi Heisenberg belirsizlik ilkesi bize aslında tam olarak neyi anlatmaya çalışır? hiçbir şeyin aslında kesin olmadığını mı? tanrının zar atmış olabileceğini mi? yoksa evrenin aslında o kadar mükemmel olmadığının kanıtını mı? peki sen kuantumun bu esrarengiz ve olasılıklar denizine dalmayı düşünen cesur insan, daha önce bu konuyu hiç düşündün mü? Çünkü düşünmek cesaret ister. Değişim ise bu cesareti takip eder…
Hadi yeterince küçülüp bir gurup cesur insan olarak bu olaya göz atalım. Yeterince cesur görünüyorsun benimle gel…
Diğer yazılarımdan da biliyorsunuz ki kuantum dünyasından önce ışığın parçacık mı yoksa dalga mı olduğu konusunda büyük tartışmalar vardı. Kuantum mekaniğinin en büyük başarısı ise ışığın hem dalga hem de parçacık özelliği gösterdiğini kanıtlamasıydı.
KLASİK FİZİKTE KONUM-ZAMAN
Schrödinger’ in kedisi ve EPR paradoksu şeysi yazımdan biliyoruz ki Einstein süperpozisyon olayına inanmıyordu. Bu yüzden eğer bir parçacığın hızını ve konumunu tam olarak bildiğinde belirli bir zaman diliminde veya mesafede yine bu parçacığın konum ve hızını hesaplayabileceğine inanıyordu. Evet klasik fizikte bu böyledir. Örneğin 100m’ lik bir yolun başındaysanız ve 2m/s‘ lik hıza sahipseniz bu yolun yarısını 25 saniyede ve tamamını ise 50 saniyede alacağınızı hesaplayabilirsiniz. Aynı şeyi bir başka şehre kaç saatte gideceğinizi hesaplarken de yaptığınız aslında tam olarak budur.
Tam bu karmaşa sırasında sahneye Alman fizikçi Karl Werner Heisenberg (5 Aralık 1901, Würzburg – 1 Şubat 1976, Münih) çıkacak ve bir elektronun nerede olduğunun belirsiz olduğunu söyleyecekti çünkü elektron superpozisyon durumunda olduğundan herhangi bir yerde olabilirdi. Tabii ki Einstein bu fikri beğenmeyecek ve o meşhur “Tanrı evrenle zar atmaz, kumar oynamaz! “ sözünü söyleyecekti . Heisenberg kuantum dünyasının gizemine klasik fiziğin uygulanamayacağını çok iyi biliyordu. Einstein’ in yanıldığını kanıtlamalıydı.
Peki sizce kim haklıydı? Yani bir parçacığı hızını bildiğimizde konumunu da aynı hassasiyetle bilebilir miydik? Aynı soru tersi için de geçerlidir. Yoksa Einstein yanılıyor muydu?
HEİSENBERG DENEYİN KEŞFİ
Heisenberg bunu bir deneyle kanıtlamalıydı. Henüz nasıl bir deney yapacağını bulamamış halde düşünürken elinin üzerine bir kelebek kondu. kelebeğin avuçunun içine doğru hareketini izledi ve aniden elini kapatıverdi. kelebek şimdi avucunun içindeydi ve avucunu yavaş yavaş sıkmaya başladı. Bu sıkma işlemi kelebeğe gittikçe çok daha az bir hareket yeri bırakıyordu. Ve Heisenberg avucunda kelebekle birlikte aniden ayağa fırladı. Deneyi nasıl yapacağını bulmuştu. Heisenberg avucundaki kelebeği özgürlüğüne kavuştururken çoktan laboratuvarın yolunu tutmuştu. Lazer ışığını düşey dar bir yarıktan geçirecek ve belirli bir uzaklıkta bir perdenin üzerine düşürecekti. Ardından yarığı kademeli olarak daraltacak ve ne olacağını gözlemleyecekti.
Heisenberg lazer ışını açıp yarıktan geçirerek perdenin üzerine düşürdü ve kademeli olarak yarığı daraltmaya başladı. Daralttı daraltı daralttı ve işte olan oldu yarık daralırken aynı zamanda yatay olarak genişlemeye başladı ve yarık daraldıkça yatay olarak uzamaya başladı. Peki bu ne demek oluyordu. Yarığın daralması şüphesiz konumunun belirsizliği azaltıyordu. Işığın sağa sola sapması ve genişlemesi ne anlama geliyordu peki? tabi ki de bu sağa sola sapması işlemi momentumun belirsizliğinin arttığını gösteriyordu. Deneyi izlemek için buraya tıklayınız. Buradan yola çıkan Heisenberg belirsizlik ilkesini oluşturdu.
ÖRNEKLERLE KUANTUMDA BELİRSİZLİK İLKESİ
Bu örneklerde de görüldüğü gibi yarığın daraltılması işlemi belirsizliği nasıl arttırdığını gösterir.
SONUÇ
Fotonun dalga boyu ile momentumu arasındaki bağıntıdan (P=h/λ) yola çıkarak makro dünyamızın bu belirsizlik ilkesinden nasıl etkilendiği kısmına gelecek olursak Plank sabitinin ve dalga boyumuz hesaba katılamayacak kadar küçük olmasından dolayı momentumumuzda oldukça küçüktür. Ve bu momentumdan(P=m*v) yola çıkarak kütlemizin fazla olmasından dolayı hızımızın bir anlam ifade edemeyeceği ve bu yüzden klasik fizik kurallarında bir A noktasında bulunan bir arabanın kütlesi 5000kg ve hızının olmadığını söylememizde hiçbir engel yoktur.
O zaman Heisenberg belirsizlik ilkesi bize, tanrının zar attığı ve evrenin olasılıklar denizinde yine bir düzen içinde ilerlediğini mi gösterir? Bununla birlikte tanrı kuantum mekaniği kurallarına bağlı ve Heisenberg ilkesini ihmal edemez mi? Atom ve moleküller kuantum mekaniğinden dolayı mevcutlarsa bu bizlerin kuantum mekaniği sayesinde var olduğumuzu mu ifade eder?
Not: Akılda kalması ve örnek olması bakımından öyküleme yaptım. Kim bilir belki de kelebek olayı doğrudur.
KAYNAKÇA
Belirsizlik ilkesi deneyi, altyazıyı açma ihtiyacı duyabilirsiniz.
https://www.youtube.com/watch?v=a8FTr2qMutA4
Belirsizlik ilkesi için örnek soruların esinlenildiği kaynakça
Belirsizlik ilkesi üzerine önerdiğim bir video
