Kuantum Fiziği

[aLiCaN]

KUANTUM KURAMI

Bohr,kuantum kuramından ürkmeyen insan,onu zor anlar der.çift yarık deneyiMadde
dalgasıSchrödinger'in kedisi

Genel görelilik

Kopenhag
nedensellikbelirsizlik



Zamanda yolculuk kuramlarının bilimsel dayanaklarından biride 'Görecelik kuramları'ndan sonra gelen Kuantum fiziğidir. Bu açıdan kuantum fiziğinin genel çerçevesi hakkında bilgi sahibi olabilmeniz için kuantum fiziği hakkında genel bir takım bilgileri sizlerle paylaşmak istedim.





Kuantum Kuramı, 20. yy'ın büyük kuramlarından biridir. Kuantum ne demektir? Kuantum kuramı, nedensellik kavramını,yani determinizmi nasıl etkilemiştir? Elektron nedir,bir parçacık mı,bir dalga mıdır? Yoksa her ikisi midir? Işık nedir? Bir parçacık (foton) sağanağı mıdır, elektromanyetik bir dalga yayılması mıdır? Einstein, kuantum kuramının kurucuları arasında bulunduğu halde, sonradan neden ve nasıl bu kurama karşı çıkmıştır? Einstein, 1930 Solvay konferansına nasıl bir düşünce deneyi ile geldi? Ona "Einstein, senin adına utanıyorum. Çünkü yeni kuantum kuramına senin karşıtlarının görelilik kuramına karşı ortaya koydukları kanıtlarla karşı çıkıyorsun" diyen dostu kimdir? EPR Deneyi, kuantum kuramının eksik olduğunu göstermiş midir?Yine kuantum kuramının kurucularından Erwin Schrödinger , "Schrödinger'in kedisi" diye ünlenen düşünce deneyi ile bu kurama neden ve nasıl karşı çıkmıştır? Kuantum kuramı, deneylerle test edilmiş midir? Karadeliklerin gönülsüz babası kimdir? Belirsizlik ilkesi nedir? Bu ilke araçlarımızın yetersizliğinin bir sonucu mudur? Her şeyi bilebilir miyiz?Bir gizemli sayı daha:1/137'nin anlamı nedir?
Sizleri, bir kısmını buraya sıraladığım soruların yanıtı için atom ve moleküller dünyasında bir gezintiye çağırıyorum. Bu atomaltı dünya (mikrodünya), makrokosmos kadar çeşitli, ilginç, renkli, neşeli, kafa karıştırıcı ve heyecan verici... Aşağıdaki açıklamaları yazarken kaynaklar bölümünde belirttiğim eserlerden neredeyse tümüyle alıntılar yaptım. Benim yaptığım, zaman zaman araya girerek yazarlığı hepten kaynakların yazarlarına kaptırma endişemi gidermek oldu!. Örneğin Belirsizlik ilkesini Hawking'e, olasılık ve belirsizlik açısından doğayı Feynman'a anlattıracağım. Bohr ile Einstein'nin Solvay Konferanslarındaki tartışmalarını ve o yılların iklimini W. Heisenberg bize sunacak. Yani kuramı, ustalarından dinleyeceğiz.
Kimya derslerinden bilir misiniz? Tüm maddeler atomlardan ve her bir atom da pozitif elektrikle yüklü bir çekirdek ve negatif yüklü elektronlardan oluşur. O halde, çok küçük atomik ölçekte kütle, atomik kütlelere karşılık gelen kesikli niceliklerden oluşur. Yani modern fizik dilinde kütlenin kuantumlanmış olduğu söylenir. Enerji içeren pek çok nicelik de kuantumlanmıştır. Enerjinin kuantumlu tabiatı özellikle atom ve atomaltı dünyada ortaya çıkar.
İLK KUANTUM FİZİKÇİLERİ
KUANTUM FİZİĞİNİN DÜŞÜNDÜRDÜKLERİ :Yrd.Doç.Dr. Ömer Said Gönüllü
Hem insan hem de ışık hızında dalga olabilir miyiz?
Albert Einstein (1879-1955)
Erwin Schrödinger (1887-1961)
Kuantum Fiziğinin Garip Söylemleri
Kuantum Kuramı sayfaları: sayfa1 - sayfa2 - sayfa3 - sayfa4-
sayfa5 - sayfa6 - sayfa 7
Geçmiş Zamanlara Yolculuk Mümkün mü? : sayfa1 - sayfa2- sayfa 3- sayfa4
Işınlama ve Zamanda yolculuk: Sayfa1- Sayfa2
Zaman Tüneli Gerçek mi oluyor: Sayfa1 Sayfa2 Sayfa3 Sayfa4 Sayfa5
Zamanda yolculuk düş mü? Gerçek mi? : 1 - 2- 3- 4 -5
Zaman Yolculuğu Yapılabilir mi? : 1- 2-3-4
Zaman Yolculuğu yakında mümkün mü! 1-2-3
Zaman içinde yolculuk düşüncesi
Dr.Seçkiner Görgün ile Işınlama teknolojisine dair sohbet:
New Scientist -The truth about Time Travel-
Physiker halten sie für möglich: Zeitreisen -Die Zeitmaschine

Zaman yolculuğu teknolojileri...
Önce Özetler!
1900 yılında Max Planck,siyah cisim ışımasını açıklamak için ışığın kuantumlu olabileceğini ileri sürdü. O zamana dek,ışığın şiddetiyle enerjisinin doğru orantılı olduğu sanılıyordu. Oysa ışığın frekansıyla enerjisi doğru orantılıydı... 1905'te Einstein bu kurama dayanarak fotoelektrik olayı açıkladı. Işık,dalga özelliği yanında foton denen kuantum (enerji paketleri) özelliği de gösteriyordu. 1924'te Fransız fizikçi Louis de Broglie, çok çarpıcı bir düşünce üretti. Basit bir matematikle, hareketli her parçacığın aynı zamanda dalga özelliği göstermesi gerektiğini ileri sürdü. 1927'de Amerikalı bilimciler C.Davisson ve L.Germer, elektronların tıpkı bir ışık gibi,kristallerde kırınım gösterdiğini buldular. Yine aynı yıl W.Heisenberg, ünlü belirsizlik ilkesini ortaya koydu . Fizikçiler arasındaki görüş ayrılıkları 1927 Solvay konferansında dışa vurdu. Tartışmaların başını N.Bohr ile A.Enstein çekiyordu. 1930'da yine büyük bir tartışma yaşandı. Einstein,yavaş yavaş arka sıralarda oturmaya başladı. Gelin öyküyü baştan alalım.
" Olabilir desinler, ama olur demesinler."
Cicero
"Olmaz olmaz deme, olmaz olmaz.."
Atasözü

Niels Bohr şöyle dedi: " Bir süre önce yine burada Kopenhag' da özellikle olguculuk yanlılarının katılmış olduğu bir felsefe konferansı vardı. Bunda Viyana Okulu' nun üyeleri büyük rol oynadılar. Bu filozofların önünde kuantum teorisinin yorumunu yapmaya çalıştım. Konferansımı verdikten sonra karşıt hiçbir düşünceyle ve zor herhangi bir soruyla karşılaşmadım. Ama bunun benim için çok korkunç olduğunu itiraf etmeliyim. Çünkü bir insan kuantum teorisinden ürkmezse, onu anlaması da olanaksızdır. Belki de o kadar kötü bir konferans verdim ki, kimse neden söz ettiğimi anlamadı."
Klasik Fiziğin Çözemedikleri
Kuantum kuramının doğuşunu kavrayabilmek için biraz gerilere gitmemiz gerekiyor. 19. yy sonlarına. Üç önemli problem,klasik görüşlerle açıklanamıyordu:
1. Siyah cisim ışımasının enerji dağılımı (morötesi felaket!)
2. Fotoelektrik olay
3. Atomların kararlılığı
Gazların kinetik kuramı, klasik fiziğin çok önemli başarılarından biriydi. Bu kurama göre, hiç bir molekülü dışarı kaçırmayacak ideal bir gaz kabındaki N molekülün toplam enerjisi E olsun. Bu toplam enerji (E) , enerjinin eşit dağılımı yasası diye bilinen temel bir istatistiksel teoreme göre ortalama olarak moleküllere eşit olarak dağılmıştır. Ortalama diyoruz, çünkü istatistiksel açıdan kesin veriler değil, ancak ortalama değerler elde edilebilir. Lord Rayleigh (1842-1919)ve Sir James Jeans(1877-1946)gazların kinetik kuramına başarıyla uygulanan istatistiksel modeli, iç duvarları kusursuz ayna olan kutuda hapsedilmiş "ışık" dalgalarına uygulamaya çalıştılar. Ama burada temel bir zorlukla karşılaştılar. Bir gaz kabındaki molekül sayısı çoktu; ama "sonlu" ydu,oysa ışığın hapsolduğu ideal bir ayna cidarlı kutuda farklı titreşim tiplerinin sayısı "sonsuz"du. İşi basitleştirmek için “Jean Küpü”nün yalnızca sağ ve sol iç duvarları arasında gidip gelen dalgaları düşünelim. Bu dalgalar, duvarlarda zamanla genliğin kaybolacağını söyleyen sınır koşullarına uymalıdır... Bunu üç boyutta düşündüğümüzde "sonsuzluk" sayısının daha da artacağı açıktır. Titreşim modu (düğüm noktası) sayısı sonsuz, ama enerji sonlu. Yani titreşim modu başına düşen enerji = E/ sonsuz = tanımsız. Bu, kuşkusuz saçma bir sonuçtur. Yani açıkça, klasik kuram, artık cisimlerin doğasına ilişkin bilgilerimizle çelişmekteydi. Atomik ölçekte,maddenin davranışını açıklamak için klasik fiziğin uygulama denemeleri tamamen başarısız oldu. Siyah cisim ışıması,fotoelektrik olay ve bir gaz deşarjında atomların yaydığı keskin çizgiler klasik fizik çerçevesinde anlaşılamadı. George Gamow 'un dediği gibi:" Bir kuram, cisimlerin doğası ile ilgili bilgilerimizle çeliştiği zaman, cisimlerin yapısı değil kuram yanlış olmalıdır". Doğaya yeni bir bakış açısıyla bakmak gerekiyordu. Bu devrim, 1900 ile 1930 arasında gerçekleşti. Kuantum Mekaniği denen bu yeni yaklaşım atom,molekül ve çekirdeklerin davranışını başarıyla açıkladı.

• Kuantum Kuramının Keşfinin Öyküsü
• Fotoelekrik Olay ve Einstein
• Kuantum Elektrodinamiği
• Compton Olayı
• Elektronlar ve Işık
• Atomaltı Parçacıklar
• Fizik ve Felsefe
• Her şey belli sınırlar içinde doğrudur
• Özel görecelik kuramı
• QUARK: MADDENİN EN KÜÇÜK YAPI TAŞI
• Fizikte Beşinci Kuvvet(Pdf)
• Fizik Yasaları Birleştirilebilir mi?(Pdf)
• Geçmiş Neden Geçmiştir?(Pdf)
• Geçmiş Zamanlara Yolculuk Münkün mü?(Pdf)
• Genel Görecelik kuramı(Pdf)
• Görecelik Kuramları(Pdf)
• Resimlerle Görelilik Teorisi(Pdf)
• Kuantum Fiziğinin Garip Söylemleri(Pdf)
• Newton Yanılmış Olabilir mi?(Pdf)
• Onbirinci boyuta doğru(Pdf)
• Parçacık Fiziği(Pdf)
• Karadelikler ve Kurtdelikleri(Pdf)
• Uzay zamanın Doğası(Pdf)
• Evrende En Son Hız Sınırı(Pdf)
• Evrendeki Kayıp Antimadde(Pdf)
• Evrene Dair Kuramlar(Pdf)
• Evrenin Kaderi(Pdf)

• Süperpozisyon İlkesi
• EİNSTEIN'İN RÖLATİVİTE KURAMLARINA BİR BAKIŞ(CUMHURİYET BİLİM TEKNİK)
• Görecelik ve Karadelikler
• QUANTUM FİZİĞİ (QUANTİK FİZİK):Dr. Hakkı Açıkalın
• Matematik ve Sonsuzluk
• Yeni bir enerji: AntiMadde(pdf)
• AntiMadde İleYıldızlara Yolculuk(Pdf)
• Anti Madde Dünyası(Pdf)
• AntiMadde Yapımı(Pdf)
• Anti Madde Yarışı(Pdf)
• Büyük Birleştirme Kuramı(Pdf)
• Dördüncü boyut ve Ötesi(Pdf)
• Einstein'ın Rölativite Kuramı(Pdf)
• Boşluk Enerjisi(Pdf)
• Kütle Nedir(Pdf)
• Kuantum Felsefesi(Pdf)
• Kuantum Dünyası Gerçek mi?(Pdf)
• Kuantumlu Kütle Çekim Teorisi(Pdf)
• Kuantum Mekaniğinin Felsefi Sorunları(Pdf)
• Kütle Kavramı(Pdf)
• Uzayın Şekilleri(Pdf)
• Yeni Yüzyıl Yeni Fizik(Pdf)
• 21.yy'da Kuantum Fiziği(Pdf)
• Kuantum Mekaniği Yorumları(Pdf)
• Evrenin sonundaki zar(Pdf)
• Beşinci Boyut(Pdf)
• Beşinci Kuvvet(Pdf)
• Boşluğu Titreştirmek(Pdf)
• Fotonlar Arası Kuantum Telepati(Pdf)
• Karadeliklerin Gizemi(Pdf)
• Işık Hızında Dalga Olabilirmiyiz?(Pdf)
• Sicim Teorisi(Pdf)
• Uzayda kuantum dalgalanma yok mu?(Pdf)
• Nano Teknolojisi

Elementlerin Parmak İzi : Atomların Tayf Çizgileri
Kuantum kuramının ilginç,gizemli,şaşırtıcı sağ duyuya aykırı dünyasında yeterince donanımlı dolaşabilmek için atomlardan yayılan ışık hakkındaki bilgilerimizin gelişimine kısaca göz atmalıyız. Bir ışımanın, içerdiği farklı frekanslı(farklı dalga boylu) bileşenlerine ayrılmasına tayf (spektrum) denir.


Belirli bir sıcaklıktaki tüm cisimler, dalga boylarının sürekli bir dağılımı ile karakterize edilen termik ışınım yayınlar. Dağılımın şekli cismin özelliklerine ve sıcaklığa bağlıdır. Kızgın katıların yaydığı ışınlar bir prizmadan geçirilirse,bütün frekansların yan yana bulunduğu kesiksiz (sürekli) tayf elde edilir. Yani arada karanlık çizgiler olmaksızın tüm renkler birbirini izler. Elektrik ampulü ve mum ışığı kesiksiz tayf oluşturur. Bir gaz ya da buharın yaydığı ışık ise iki tür olabilir: Gaz molekülleri (iki ya da daha çok atomlu moleküller) şeritli (bantlı) tayf verir; gaz atomları ve bir atomlu iyonlar ise çizgili (hatlı) tayf verir. . Verilen bir çizgi spekturumunda dalga boyları,ışığı yayan elementin karakteristiğidir. Yani her element,tıpkı bir insandaki parmak izi gibi,kendine özgü bir tayf oluşturur. En basit çizgi spektrumu, atom halindeki hidrojende gözlenmiştir. İki element aynı çizgi tayfında yayınlamadıkları için bu olay bize bir örnekteki elementleri tanımak için pratik ve duyarlı bir teknik sunar(spektral analiz). Helyum, talyum ve indiyum elementleri, bu yöntemle bulunmuştur.
Bilim adamları, 1860'tan 1885'e kadar spektroskopik ölçümleri kullanarak önemli veriler topladılar. İsviçreli bir öğretmen olan Johann Jacob Balmer (1825-1898) 1885'te hidrojenin dört görünür yayınlama çizgisinin (kırmızı, yeşil,mavi ve mor) dalga boylarını doğru olarak öngören bir formül türetti. Balmer' in keşfinden sonra hidrojenin diğer tayf çizgileri de bulundu. Bu tayflara bulucularının onuruna Lyman(1874-1954), Paschen (1865-1947)ve Brackett (1896-..)serileri denir. Atomların yaydığı ve soğurduğu karakteristik tayf çizgilerinin anlamı klasik fiziğin açıklayamadığı bir olaydı. Her elementin belirli dalga boyunda tayf çizgileri yayınlamasını nasıl açıklamalıyız? Ayrıca her elementin yalnızca yayınladığı dalga boylarını soğurmasını nasıl açıklayacaktık?Bu soruların açıklamasını Bohr yaptı. Bohr, Planck'ın kuantum kuramını, Einstein'in ışığın foton kuramını ve Rutherford'un atom modelini birleştirdi.

1913'te Danimarkalı fizikçi Niels Bohr (1885-1962), hidrojen atomunun tayf çizgilerini kuantum kuramına dayanarak açıkladı. Buna göre çekirdek çevresindeki elektron, her enerjiyi değil, ancak belirli enerjileri alabiliyordu. En düşük enerjili durumdaki atomatemel durumdaki atom,enerji verilmiş atomlara da uyarılmış atom denir. Elektron yüksek enerjili durumdan daha düşük enerjili duruma sıçrayarak düşer,bu sırada ışık yayınlanır. Bohr modeli hidrojen atomunun yanı sıra bir elektronlu helyum(+1 yüklü helyum iyonu) ve lityum iyonu (+2 yüklü lityum iyonu) tayf çizgilerini başarıyla açıkladı. Bununla birlikte,kuram çok elektronlu atom ve iyonların karmaşık tayf çizgilerini açıklamakta yetersiz kaldı.( Atom Kuramları - Modelleri ) - Atom Modelleri-2 -