şükela:  tümü | bugün
  • bkz: lise kitaplarında kuantum teorisi okutulduğunu öğrenmek

    kuantum einstein'ın en büyük yanılgısıdır.
  • gelin, birlikte biraz da işin tarihine de inerek einstein'ın kuantum fiziği ile gerçekleştirdiği cebelleşmesine, yani hep tartışılan einstein ve kuantum zıtlaşmasına dair derin ve ayrıntılı bir bakış açısı kazanalım. aynı zamanda atom altı dünyanın karmaşıklığına da inelim. einstein, tamamen yanılmışmıydı ve kuantum fiziğine ölümüne karşı mı çıkmıştı?

    bu konudaki anlayışı genişletmek adına bu hususta bir şeyler yazmayı uygun buldum.

    ilk olarak einstein'ın bilinenin aksine kuantum kavramının icat edilmesine yardımcı olduğunu, ancak olasılıklı bir evren düşüncesiyle ölümüne kadar mücadele ettiğni belirterek başlayalım. yani burada en çok yanlış bilinen nokta bu. kuantum fiziğine tamamiyle karşı çıkmıyor hatta onun gelişmesinin baş aktörlerinden biri. onun esas karşı çıktığı nokta olasılıksal yorum.

    1926'da albert einstein kuantum mekaniğine ait olan 'evrenin olasılıksal yorumu' düşüncesinden tamamen uzaklaşmaya başladı. einstein’ın zihninde, evren eninde sonunda temel olarak deterministik olan fizik kanunlarına uymak zorundadır (bkz: determinizm) ve einstein bundan taviz vermek istememiştir. einstein, max born'ın (1882–1970) ona yazdığı bir mektuba cevaben bunu en açık şekilde dile getirmiştir:

    “kuantum mekaniği çok etkileyicidir. ama bir iç ses bana bunun henüz gerçek bir şey olmadığını söylüyor. teori çok yarar sağladı ancak bizi eskiden beri var olanın gizemine yaklaştıramadı. ben, her zaman tanrının zar atmadığına ikna oldum.”

    aslında einstein-kuantum zıtlaşmasına dair yorumlar, einstein'ın tanrı zar atmaz sözünün yanlış yorumlanmasından da kaynaklanıyor ve direkt bütünüyle onun kuantum teorisine karşı olduğuna dair yanlış bir kanıya sebep oluyor. burada aslında öne çıkan şey, olasılıklı düşünce fikri.

    gerçekten de, einstein'ın yaşamının son 30 yılı boyunca (18 nisan 1955'teki ölümünün hemen öncesine kadar) yaptığı bilimsel çalışmaları, birleşik bir alan teorisi bulmaya odaklanırken, bu vizyona bağlıydı. böyle bir teorinin amacı, yerçekimini (einstein'ın kendi genel göreliliği ile tanımlandığı gibi) ve elektromanyetizmi (maxwell denklemleri tarafından tanımlandığı gibi) birleştirmek ve en önemlisi, “kuantum belirsizliğini” fizikten kurtarmaktı.

    bununla birlikte, einstein'ın kuantumla olan ilişkisi her zaman bu kadar gergin değildi ve aslında, kuantum teorisinden kuantum mekaniğine geçildiği gibi, 20 yıl boyunca herkesin düşündüğünün aksine, kuantumun gelişiminde başı çekiyordu. peki neler olmuştu?

    1900 yılına gelindiğinde, 42 yaşındaki max planck (1858-1947), belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıldığında bir nesnenin ürettiği radyasyonun spektrumunun temellerini atmak için için yaklaşık altı yılını harcadı (örneğin en basit haliyle elektrikli soba ısıtıldığında kırmızı bir renge döner) ve onun teorisinde ortaya çıkarılan bir hata, yeni deneysel verilerle birleşince sanki planck'in çabaları boşa çıkmış gibi görünmeye başlamıştı. bununla birlikte, planck ivedilikle gerekli düzeltmeleri yaptı ve deneyle mükemmel bir uyum içinde olan yeni bir teori ortaya koydu.

    bununla birlikte, bu başarının bir bedeli olabilirdi. onun yeni teorisi de bize, enerji paketleri (kuanta) ile ilgili ilginç bir kavramı ortaya çıkaracaktı: atomik düzeyde madde klasik fiziğin varsaydığı gibi sürekli düzeyde değil, kesik kesik “ayrı” parçalar halinde enerji emer ve yayar. planck ve diğerleri yeni kuramının bu yönünü tam olarak benimsemekten çekiniyorlardı. ancak, einstein bunu hemen yapar ve yaklaşık 20 yıl boyunca onun üzerinde çalışır. ( aslında burada einstein'ın kuantum fiziğine direkt olarak karşı olmadığının en büyük örneklerinden birini görmekteyiz)

    1905'te, einstein 26 yaşındayken, ışığın üretimi ve dönüşümü ile ilgili keşifsel bir bakış açısı yayınladı (fiziği sonsuza dek değiştirecek üç diğer çığır açan makaleyle birlikte, doktorasını tamamladı, bu onun mucizevi yılıydı). ışığın da yığınlardan (yani, ışığın kuanta olarak adlandırılan enerji paketlerinden) meydana geldiğini veya foton olarak adlandırdığımız parçacıklar olarak davrandığını öne sürmekteydi.

    ışığın doğası, antik yunanlılara değin birçok kez tartışılmıştır. 1864'te james clerk maxwell (1831–1879) tarafından yayımlanan elektrik ve manyetizma ile ilgili bir dizi makalede son olarak, 1873'te yayınlanan elektrik ve manyetizma üzerine bir incelemesi ile birlikte , ışığı bir parçaçık (foton) değil, elektromanyetik dalga olarak adlandırılır. ışığın temel özelliklerinin çoğu için dalga ile uyumlu olduğunu iyi bir şekilde tanımlanmıştır. ancak hepsi için ışığın dalga şeklinde davranması geçerli değildi; ancak einstein’ın kuantası sayesinde bu tutarsızlık, yani ışığın farklı davranışları, başarılı bir şekilde ele alınabilindi.

    bununla birlikte, einstein’ın fikri, planck’ın kuantum teorisinden çok daha fazla bir tepkiyle karşılandı. fizik topluluğunun genel düşüncesi belliydi: "ışığın dalga teorisine burnunuzu sokmayın!"

    ancak einstein bu konuda kararlıydı ve bir parçacık olarak ışığın meydana getireceği sonuçları keşfetmeye devam etti ve kuantum teorisi üzerine çalışmalarını ısrarla ilerletti.

    1909'da, ışığın momentumu üzerinde düşünürken, ışığın hem bir parçacık hem de bir dalga gibi davrandığını buldu ki bu daha önce hiç açıklanmayan bir ikilikti (dalga-parçacık ikililiğinin, de broglie versiyonu, 1923 yılında ortaya konacaktı). sonuçlarına atıfta bulunurken şunları söyledi:

    "işte tam bu nedenle, teorik fiziğin gelişimindeki bir sonraki aşama, ışığın dalga ve parçacık düşüncelerinin bir tür füzyonu olarak anlaşılabilen bir ışık teorisi olacaktır."

    genel göreliliğe odaklanmak için zaman ayırdıktan sonra, einstein temmuz 1916'da kuantum teorisine geri döndü. onun çabaları, 1916'da iki, 1917'de de üç bildiri ile sonuçlandı.

    einstein, planck’ın çalışmalarının bir nevi kuantum türevini elde etmeyi başarırken, diğer teorilerden gelen varsayımlara dayanmak zorunda kaldığı için yetersiz kalmıştır; ancak bu çalışma ile einstein, daha derin ve reflektif bir ışık anlayışı elde etmede başarılı olacaktı.

    teorinin önemli bir başarısı, bir fotonun bir atomdaki elektrona “çarpması” ile daha düşük bir enerji durumuna düşerek yayılmasına yol açan "uyarılmış emisyon" kestirimiydi. bu yeni mekanizma, günümüz lazerlerinin temelini oluşturur.

    einstein, çok şaşırtıcı bulduğu bir başka ilginç fenomeni de ortaya çıkardı. uyarılmış emisyonun aksine, bir atom da kendiliğinden bir emisyon yayar. adından da anlaşılacağı gibi, bu doğal olarak meydana gelir içinden bir fotonun geçmesi gerekmez; ama bu uyarılmış emisyona çok benzer bir süreçtir. (en çok radyoaktif bozunma süreçlerinde, x-ışınları veya gama ışınları gibi radyasyonun doğal olarak yayıldığı yerlerde meydana gelir.) kendiliğinden gerçekleştiği için, yayılan foton herhangi bir yöne fırlayabilir, ki bu da henüz bilinmemektedir. başka bir deyişle, fotonun fırladığı yön, doğal olarak rastlantısaldır ve bu rastlantısallık einstein'ın kuantum teorisi ile olan huzursuzluğunun başlangıcı olacaktı.

    einstein 1925'te kuantum teorisine (ve belki de fiziğe) son büyük katkısını yapacaktı. 1924'te satyendra nath bose (1894–1974) sonunda planck'ın teorisinin tam kuantum versiyonunu elde etmeyi başardı ve bunu einstein'ın ışık kuanta adı verilen enerji paketleri konseptini benimseyerek gerçekleştirdi; ve bu olay devrim yaratan bir şeydi ve kuantum istatistiği denen bir alanı oluşturacaktı. einstein, hemen hemen 20 yıl ışığın temel doğasıyla cebelleşmişti ve bose'un başardığı şeyi hemen anlaması gerekiyordu.

    bose'un ışığa göre geliştirdiği yöntemin, atomlara da uygulandığına inanan einstein, monoatomik ideal gaz kuantum teorisini geliştirmeye devam etti:

    "bose'un planck'ın radyasyon formülünü türetmesi ciddiye alınırsa, o zaman ideal gaz teorisini görmezden gelemeyiz"

    einstein, yöntemini detaylandıran üç makale yazdı. ilk makalede (bose'un makalesinin yayınlanmasından sadece sekiz gün sonra prusya akademisinde sunuldu), einstein, bose'nin yeni yöntemini monoatomik ideal gaza başarıyla uyguladı.

    1925'te basılan ikinci yazı, üçünün içinde en önemlisidir. burada einstein, şu anda bose-einstein yoğunlaşması (bec) adını verdiğimiz çok sıra dışı bir faz geçişinin oluşumunu öngörmektedir. bec'de, gazdaki atomlar, sıcaklık düştükçe, en düşük enerji durumuna yoğunlaşmaya başlar. bu etki, sıcaklık mutlak sıfıra indirildiğinde en belirgin hale gelir, bu noktada tüm gaz atomları bu en düşük enerji durumuna yoğunlaşır.

    bec'in şaşırtıcı kısmı, atomların yoğunlaşmasının, onları bir arada tutan çekici etkileşimlerle bir ilgisi olmamasıdır. bu, atomların kendilerinin kuantum doğasıyla ilgilidir.

    erwin schrödinger (1887-1961), 1926'da dalga mekaniği olarak bilinen yeni bir kuantum teorisi üzerine altı ana makale üretecek ve bize onun ünlü dalga denklemini verecekti. einstein, başlangıçta schrödinger'in başarısını çok olumlu bir şekilde karşılayacaktı. “işinizin arkasındaki fikir gerçek bir deha içeriyor!” on gün sonra einstein şunları ekledi: “kuantumun formülasyonu ile kesin bir ilerleme kaydettiğinize inanıyorum…ancak, onun hisleri yakında değişecekti.

    schrödinger'in dalga denkleminin fiziksel etkileri, schrödinger'in kendisi de dahil olmak üzere herkes için hala büyük bir gizemdi. nihayetinde haklı olan max born olacaktı: “parçacıkların hareketi olasılık yasalarını izler….” başka bir deyişle, klasik bir parçacıktan farklı olarak, bir kuantum parçacığı (elektron, foton, vb.) zaman, herhangi bir andaki konum, momentum, enerji bakımından iyi tanımlanmış değerler ve iyi tanımlanmış kesin bir yol izlemez. bu gibi fiziksel nicelikler, tamamen doğal bir kuantum olasılığı ile belirlenir.

    kuantumdaki olasılığın altında yatan fikir, einstein için kanıtlanması çok zor olan bir şeydi. birleşik alan teorisi hayalini sürdürmek için sonsuza kadar yeni kuantum mekaniğine sırtını dönecekti. sonunda, einstein bu nihai hayali asla gerçekleştiremeyecekti. bütün bunlarla birlikte, kuantum mekaniğinin “tuhaflığı” ve gizemi bugün hala devam ediyor.

    kaynak: https://blogs.scientificamerican.com/…-the-quantum/ den derlenmiştir. (27 mart 2018 tarihli makaleden)

    edit: önceki bir entrylerimde (bkz: #75252991) einstein'ın mikro ölçekteki evrene çok fazla yoğunlaşmadığını belirtsem de bu yazı bunu birazcık düzelterek, (görelilik ile fiziğe makro ölçekte yaptığı muazzam katkıya rağmen). bu konudaki anlayışı genişletiyor.
  • einstein ''tanrı zar atmaz'' diyerek aslında kuantum teorisini bütünüyle reddetmiş değil.

    bu sözü daha çok kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesini nasıl yorumladığı ile alakalı. einstein belirsizliğin objektif olmadığı ve saptanamayan değişkenlerden yani insanoğlunun konuya tam olarak hakim olmamasından kaynaklandığı görüşündeydi. "tanrı zar atmaz" sözü, belirsizliği evrenin varoluşsal bir gerçekliği olarak yorumlayanlara karşı koyduğu bir tepkiydi.

    lazer, radyolojideki görüntüleme teknikleri, nanoteknoloji, mikroskoplar... evet kuantum mekaniğini günlük yaşamımızda kullanıyoruz, ama bu onu tam anlamıyla kavradığımız mânâsına gelmiyor. antik medeniyetler de kurbanlarını piramitlerin tepesinden atarlarken yerçekiminden faydalanıyorlardı ancak dünya'nın kütleçekiminin uzay-zaman eğriliğinin bir sonucu olup olmadığı konusunda hiç kafa patlatmamışlardı. bazı doğal fenomenleri günlük hayatımızda kullanıyoruz diye evrenin tüm gizemlerini çözmüş mü oluyoruz?
  • herbiri kuantum profesörü olan suserler, başlık açmış einstein'ı eleştiriyorlar
    ilk şaşkınlığı attıktan sonra sorayım bari; söz konusu kuantumun hangi konusu kardeş?
    eleştirdiginize göre siz bilirsiniz gerçi ama ben yine de yazayım halk aydınlansın; kuantum fiziği kendi içerisinde çok fazla konu barındıran bir alandır. einsteinın da kuantum fiziğinde, izafiyet teorisi ve ikizler paradoksu başta olmak üzere bir çok çalışması olmuştur. bu calışmalar düşünce deneyi olarak alevlenip fizik prensipleri kullanılarak formulize edilmiştir.
    yani bir teoriyi çürütebilmek, sadece düşünsel olarak değil formulasyonu da çürütebiliyosan gerçekleşebilir.
    o yüzden, eleştirileriniz ile birlikte aksi yönde geliştirdiğiniz formüllerinizi de paylaşırsanız sevinir ve aydınlanırız sayenizde.
  • atom üstü fizik dünyasında çığır açmış bir beynin atom altında yanılıyor olabilmesinin gayet normal olabileceği durum. en iyi fizikçilerin kuantum dünyasında çaresiz kalabilmesi doğal karşılanmalıdır çünkü en temel yasalar bile neredeyse hesaplayamayacağımız küçüklükteki (hatta maddesizlikteki) ve en derinde 2 boyuta düştüğü iddia edilen yüksek frekanslı (farkındalıklı) enerjiler halinde, bizim dahil olduğumuz fizik yasalarından çok farklı yasalara tabidirler.

    bu konuda detaya girmek isteyenler için jim al-khalili ve johnjoe mcfadden'ın kaleme aldığı " kuantum sınırında yaşam " adlı kitabı tavsiye edilir.
  • dip noktası için (bkz: epr)
  • einstein kuantum konusunda yañılmamıştır, tersine kuramıñ kurucularındandır (bkz: fotoelektrik olay)

    ancak kendi kurucusu olduğu bu kuramıñ kopenhag yorumuna katılmamıştır. bu yorum, kuantum sistemleriñ karmaşık olasılık değerleri alan dalga fonksiyonlarıyla ifade edildiği bir bakış açısıydı. yani olasılık üzerine kuruluydu.

    o dönemde ayrıca de broglie'niñ öñerdiği pilot-wave theory yorumu bulunuyordu. buna göre her parçacık yanında bir dalgayla eşlik ederek ilerliyordu. ancak bu yorumuñ öñereni de soñradan bundan vazgeçerek kopenhag yorumuna katıldığını bildirdi. zira bu yorumuñ gizli değişkenler içermesi sorun yaratıyordu.

    günümüzde paralel evrenler yorumu gibi başka yorumlar da ortaya atıldı ancak ana akım bakış açısı kopenhag yorumudur.

    yiñe de yorumlar, adı üzerinde yorumdur. kuramıñ matematiksel kısmında veya öñgörülerinde her hangi bir değişiklik içermezler. kuram aynı kuramdır.
  • öncelike kuantum teorisi'nin ortaya çıkmasında rol alması, foto-elektrik olayına ışığın parçacık teorisi ile getiri açıklama yüzünden, onun kuantum teorisi'ne karşı olmasına bir engel değil. einstein kuantum teorisi'nin yanlış değil ama eksik olduğuna inanıyordu. yani kuantum teorisi bize istatistiksel olarak doğruyu söylüyordu ama belkide teorinin içerisidne geçmeyen "gizli değişkenler" vardı. einstein'ın kuantum teorisine karşı çıkmasındaki en büyük nedenlerden biri teorinin olasılıksal sonuçlar vermesiydi, ikinci sebebi ise kopenhag yorumu gibi realizmi redden anlayışa zemin hazırlamasıydı. einstein evrenin determinist ve gerçek olduğuna emindi.

hesabın var mı? giriş yap