Kuantum Mekaniğinin Doğuşu

1900 yıllarının başında fizikçilerden o zamanın ve daha öncesinin yaşamış en büyük fizikçisi kimdir diye sorulduğunda, Newton ve Einstein,üçüncü sırada da Arşimet bulunuyordu. Newton büyük bir özveriyle bütün kütlelerin aynı yasalara tabi olduğunu dolayısıyla fizik yasalarının evrenselliğini kurarak gökyüzü ve dünyayı bir araya getirdi. Einstein ise zaman ve mekan algılarımızı değiştirerek görelilik kuramlarını temellendirmiştir. Bu iki büyük teori kuşkusuz önemlidir fakat bunları izleyen bir kuramda daha vardır, o da kuantum mekaniğidir. Newton ve Einstein teorileri daha çok uzay-zaman boyutunda etkiliyken kuantum mekaniği bu fiziksel olguların temelinde yatan yasaları ifade etmek için ortaya çıkmıştır.

1900 yılında Alman fizikçi Max Planck bir teori geliştirdi ve teorisi klasik fiziğe bir darbeydi açıkçası ama buna rağmen kendisi yerleşik düşüncelere gönülden bağlı tutucu birisiydi, Max Born’un anlatımına göre; özenti denilecek hiçbir yanı yoktu hatta teorisinin bu denli bir değişime neden olacağını bile bilemezdi.

Daha önceki yazılarda da hatırlanacağı gibi ilk kuantum atom modeli Niels Bohr’a aittir. Ama burada elektronlar elips değil dairesel hareket yönünde tek kuantum sayısı cinsinden ifade edilen durumlardır. Oysa Sommerfeld atom modeli bunun biraz daha geliştirilmiş halidir. Max Planck kuantum kuramını ortaya attıktan sonra iki deneysel olay gerçekleşti: Birisi Einstein’ın fotoelektrik diğeri ise Compton’un saçılma deneyi, bunlar ışığın dalga karakterini değil parçacık karakterini ifade ediyordu. 1923 yılında Fransız fizikçi de Broglie devrim niteliğinde bir görüş ortaya attı (basit bir görüş fakat deneysel anlamda uygulanabilirliği nedir?) bu görüşe göre ışığa dalga eşlik ediyorsa, elektron gibi madde parçacıklarına da eşlik edebilir, bu Broglie’nin doktora tezidir (kendisi tarihçidir aynı zamanda, doktoradan sonra fiziğe yöneliyor) ve bu durum 1927’lerde kanıtlanıyor ve Broglie’ye Nobel kazandırıyor. Bu konuda (yani ışık ve elektron konusu üzerine) ilk bağlayıcı çalışmalar ise Alman fizikçi Heisenberg’e aittir. Kendisi ilk başta Münih Üniversitesinde Sommerfeld’in öğrencisi olur, burada doktora tezini vermesi için bir hayli zor mülakata tabi olur, doktora danışmanları o zamanlar Willy Wien ve Sommerfeld’tir Wien deneyci, Sommerfeld ise teorikçidir ve Heisenberg’te deneysel fiziğe çok iyi hakim olamadığı için o da teorik çalışır ama doktora tezinden geçemez, sonrada ikinci dereceden bir akademik notla doktorasını alır tabi bu biraz ağır olur, o da Göttingen’de Max Born’un yanına gider, burada bir yıl kadar kalır ve hocasıyla burada matris mekaniğini formüle ederler (bu kuantum mekaniğinin bir koludur) ondan sonrada Niels Bohr’la tanışır ve onun hidrojen hakkında bilgilerine bir şekilde ulaşır, tabi Bohr gibi o da Balmer serilerine kafayı takmıştır. Burada Heisenberg Bohr’un gözlenebilir ve gözlenemez dediği iki durumla ifade ettiği bakış açılarını genişletir ve Heisenberg gözlenemez olarak ifade edilen elektron, yörünge gibi kavramlar yerine direkt spektrum frekansı ve yoğunluğu üzerine durmaktadır. Çünkü bunlar gözlenebilir niceliklerdir, burada biraz matris mekaniğinden bahsetmem sanırım yerinde olacak. Heisenberg 1924 yılında Max Born’un yanına geldiğinde ileri noktada matematik bilgisine ne yazık ki sahip değildi. Bir dönem rahatsızlanan Heisenberg hocası Born’dan izin ister ve Heligoland adında bir yerde dinlenme olanağı bulur, burada kuantum mekaniğinin yepyeni bir kolu olan matris mekaniğinin temellerini atar, fikirler gözlenebilir durumlardır, Max Born bunları matris cebiriyle açıklayabileceğini söyler ve makale yayınlarlar, ilki Max Born ve onun asistanı Pascual Jordan tarafında, İkincisi ise üçü birden yayınlar ve dergiye gönderirler tabi bu durum Nobel’e kadar götürür ama onlara girmeyeceğim, matris mekaniği denen olay şu şekildedir, örneğin bir axb çarpanının sonucu c ise burada bxa çarpanın sonucu asla c olmaz bu yüzden yer değiştirme koşulları sonucu da etkilemektedir. denklem kısaca;

Tabi burada birde Pauli ve Dirac var, bir zamanlar Max Born için eleştiriler yapsa da (gerçi herkes için yapıyordu bunu) sonunda kendide ikna olur ve kendi dışarlama ilkesini dahi matris cebiriyle ifade eder. Dirac ise yepyeni bir alan açar kuantum mekaniğine ve (daha sonra değineceğim) dalga mekaniğine yeni bir boyut kazandırır, ilginç gelecek belki ama şuan elimizde bulunan kuantum mekaniği kitaplarının temelleri 1900 ile 1925 yılları arasında atıldı ve halen onları kullanıyoruz, ondan sonrada böyle bir atılım olmadı kuantum kuramında.

İsmail Çelik hakkında 217 makale
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi (Chemistry)

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*