Archive for Kuantum

Evren Üzerine-20

Evrenin Geleceği

Evrenin kaderini belirleyen en önemli etken, içerdiği madde yoğunluğudur. Çünkü genişlemeyi durduracak başlıca etken bu maddeden kaynaklanan kütleçekimidir. Bu da birim hacimde ne kadar madde bulunduğu ile ilgilidir.

20. yüzyılın başında oluşmaya başlayan kozmoloji yaklaşımına ve genel görelilik kuramına göre, evrendeki madde eşit-homojen dağılmıştır ve her yönde aynı görülür (izotropluk). Bu düşünce kozmolojik ilke olarak isimlendirilir.

Einstein’ın genel görelilik kuramı, kütlenin uzayı büktüğünü öne sürer ve maddenin kütleçekim etkisi altındaki hareketine de bu eğrilik neden olur. Kütleçekim uzayı eğdiğinden, ışık doğrusal olarak ilerleyemez. Eğer bir ortamda kütle varsa, burada “düz çizgilerden” bahsetmek yanlış olur. İki nokta arasındaki en kısa uzaklık bir doğru değil eğridir. Böyle bir uzayda paralel çizgiler de kesişebilir.

Karmaşık gibi görünmekle birlikte eğri uzay kavramı evrenin kaderini belirleyen uzayın yapısını açıklamada kolaylık sağlar. Buna göre evrenin geometrisi, üç değişik biçimde yani kapalı, açık ya da düz olabilir.

Eğer evren madde bakımından yeterince yoğunsa, genişlemesi bir gün duracak ve evren çökmeye başlayacaktır. Bu çökme evren yeniden tekilliğe ulaşana değin sürecektir. Kapalı evren modeline göre, Büyük Patlama periyodik olarak olan bir şeydir. Genişlemesinin bir sınırı olduğundan, böyle bir evrenin hacmi her zaman sonludur.

Açık evren modeli, evrendeki yoğunluğun kritik değerin altında olması durumunda, kütleçekiminin genişlemeyi hiçbir zaman durduramayacağını ve genişlemenin sonsuza kadar süreceğini söyler. Böyle bir evrende galaksiler yeni yıldızlar üretmek için gereken gaz stoklarını tüketir, yıldızlar da ömürlerini tamamladıklarında söner.

Evrendeki madde yoğunluğu kritik değere eşitse, evren yine sonsuza kadar genişler. Şişme kuramı, evrendeki maddenin kritik değere çok yakın olduğunu söylüyor. Bu, yapılan son gözlemlerle de doğrulanıyor.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-21

Günümüzde, açık evren modelinin geliştirilmiş sürümü olan “hızla genişleyen evren” modeli kabul görmektedir. Bu modele göre evrenin genişlemesi giderek hızlanmaktadır. Bunun olabilmesi için evrende kütleçekimine karşı bir kuvvet olması gerekir. Astronomlar bunu şimdilik karanlık enerjinin varlığı ile açıklamaktadır.

Evren, genişlemesine paralel olarak giderek soğumaktadır. İlerleyen süreçte, bundan yaklaşık 100 trilyon yıl sonra, yıldızların hammaddesi olan gaz ve toz neredeyse tamamen tükenecektir. Artık yeterli miktarda yakıt olmadığı için yeni yıldızlar oluşamayacaktır. Yıldızlar zamanla sönecek ve evrendeki maddenin çoğu karadeliklerde, nötron yıldızlarında ve yıldızlardan geriye kalan kahverengi cücelerde toplanacaktır. 1030  yıl sonra bunlar da zamanla birleşerek dev kütleli karadeliklerde toplanacaktır.

Her ne kadar karadelikler her şeyi yutan, içine düşen hiçbir şeyin kaçamayacağı gökcisimleri olarak bilinse de, Stephen Hawking, karadeliklerin de buharlaşabileceğini söylemiştir. Buna göre karadelikler, Hawking ışınımı denen bir ışınım yaparak çok yavaş da olsa kütle kaybeder. İşte; bu nedenle bundan yaklaşık 10100 yıl sonra, evrenin sadece ışınım ve karadeliklerden kaçmayı başarabilmiş parçacıklardan oluşacağı düşünülüyor. Ne var ki, evren bu sırada o kadar genişlemiş olacak ki, sıcaklığın mutlak sıfıra çok yakın olacak ve artık evren çok soğuk ve karanlık bir yer haline gelmiş olacaktır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-22

Başka Evrenler

Büyük Patlama kuramıyla ilgili yanıtlanmamış bazı sorular mevcuttur. Bunların en önemlilerinden biri, patlamadan öncesinde ne olduğudur… Bazı bilim adamları bunu sorgulamanın anlamsız olduğunu düşünmektedir. Çünkü uzay gibi zaman da yani aslında her şey Büyük Patlamayla başlamıştır.

Ancak gündemden düşmüş olsa da kapalı evren modeli, evrenin genişlemesinin giderek yavaşlayacağını ve yavaşlama durduktan sonra evrenin çökmeye başlayacağını önce sürer. Bu modele göre eğer yeterli madde olsaydı, evren bir gün “Büyük Çatırtı (veya Big Crunch)” ile sonlanacaktı. Bu model, evrenin Büyük Patlama, genişleme, büzülme ve Büyük Çatırtı’dan oluşan döngüyü durmadan yinelediği düşüncesini de birlikte getirmiştir. Ancak günümüzde evrenin hızlanarak genişliyor olması bu modelin artık geçerli olmadığını göstermektedir.

Evrenin her zaman var olmadığı, en azından bir başlangıcının olduğu bilgisi, onun neyin içinde genişlediği ve başka evrenlerin var olup olmadığı sorularını da gündeme getirmektedir. İçinde yaşadığımız evren dışında da bir şeyler olabileceğine ilişkin, elimizde hiçbir veri yoktur.  Ancak birtakım varsayımlar ortaya atılmaktadır. Örneğin, evrenimiz tıpkı kapağı açılan bir gazoz şişesindeki gazoz kabarcıkları gibi, kozmik bir denizin içinde büyüyen bir kabarcık gibi olabilir. Yalnız bizim evrenimiz değil, onun gibi birçoğu daha aynı ya da farklı sonları paylaşıyor olabilir.

Evrende oluşan kuantum dalgalanmaları da yeni evrenler doğurabilir. Bu düşüncenin bir türevi de karadeliklerden yeni evrenlerin tomurcuklanabileceğini savunur. Buna  “bebek evrenler” senaryosu denmektedir.

Var olsalar bile başka evrenlerle iletişim kurma olasılığımız şimdilik yok. Büyük olasılıkla gelecekte de olmayacak. O nedenle bu varsayımların gerçek olup olmadığını öğrenme şansımız yüksek görünmüyor. Zaten içinde yaşadığımız evren yeterince büyük. Öyle ki, varsa bile, sınırlarını görme olanağımız yok. İnsanoğlu bugün yaptığı gibi gelecekte de kendi sınırlarını zorlayarak yaşadığı evreni daha iyi anlamaya çalışacak.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-23

Kaynaklar

  1. Aydın Sayılı, 1999, Bilim tarihi, Gündoğan Yayınları.
  2. Bilim ve Teknik Dergisi, 2000, Sayı 386 Eki: 20 yyda Bilim ve Teknoloji
  3. Cemal Yıldırım, 2015, Bilim Tarihi, Remzi Kitabevi.
  4. Cengiz Yalçın, 2015, Kuantum, Akılçelen Kitaplar.
  5. E. B. Bolles, Galileo’s Commandment, TÜBİTAK yayınları (Nermin Arık çevirisiyle)
  6. George Sarton, 1995, Antik bilim ve modern uygarlık (Elektronik Kitap)
  7. https://en.wikipedia.org
  8. https://home.cern/about
  9. https://www.ligo.caltech.edu/
  10. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/
  11. John L. Heilbron, 2005, The Oxford Guide to the History of Physics and Astronomy, Oxford University Press
  12. John Waller, 2002, Fabulous sciencefact and fiction in the history of scientific discovery, Oxford University Press.
  13. Julio A. Gonzalo, Manuel M. Carreira, 2014, Intelligible design :a realistic approach to the philosophy and history of science (Elektronik Kitap)
  14. Leonid Zhmud 2006, The origin of the history of science in classical antiquity, Walter de Gruyter.
  15. Louis de Broglie, 1992, Yeni Fizik Kuvantumları, Kabalcı Yayınları.
  16. National Academy ofSciences, 1975, The history, scope and nature of materials science and engineering, National Academy of Sciences.
  17. Orhan Hançerlioğlu, 1985, Düşünce Tarihi, Remzi Kitabevi.
  18. Pascal Acot, 2005, Bilim Tarihi, Dost Yayınları.
  19. Stephen Hawking, 2016, Zamanın Kısa Tarihi, Alfa Yayınları.
  20. Zeki Tez, 2008, Fiziğin Kültürel Tarihi. Doruk Yayıncılık.
  21. Zeki Tez, 2009, Astronomi ve Coğrafyanın Kültürel Tarihi. Doruk Yayıncılık.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-14

Evrenin Evrimi

Evren doğumundan günümüze kadar hangi aşamalardan geçmiştir ve gelecekte neler olacaktır?

Edwin Hubble, 20. yüzyılın başlarında evrene bakışımıza yeni pencere açmıştır. Hubble, uzaktaki galaksilerden gelen ışığı incelediğinde ilginç bir gerçeği keşfetmiştir. Uzaktaki galaksilerin ışığı olması gerektiğinden farklı görünmekteydi. Bir galaksi bize ne kadar uzaksa, ondan gelen ışığın dalgaboyu, olması gerekenden bir o kadar daha uzun oluyordu.

Bir ışık kaynağı gözlemciye göre uzaklaşıyor ya da yaklaşıyorsa, ondan kaynaklanan ışığın dalga olduğundan farklı görünür. Buna, uzaklaşma durumunda “kırmızıya kayma”, yaklaşma durumunda ise “maviye kayma” denir. Bunun nedeni ise: Eğer cisim gözlemciden uzaklaşıyorsa, cisimden kaynaklanan ışığın dalga boyu uzar. Uzay genişlerken ışık dalgaları da genişler.

Eğer bir ışık kaynağından çıkan ışık bize ulaştığında evrenin genişliği iki katına çıkmışsa, ışığın dalga boyu da aynı oranda artmış, enerjisi de yarıya düşmüş olur. Dalgaboyunun olması gerekene göre ne kadar uzadığına bakılarak, bir cismin gözlemciye göre hızı hesaplanabilir. Yani, uzaklardaki galaksilerin bizden hangi hızla uzaklaştıkları hesaplanabilmektedir.

Edwin Hubble’ın 1929’da yaptığı bu keşif, yani tüm galaksilerin bizden uzaklaşmakta olduğunu keşfetmesi, evrenin genişlemekte olduğunu gösterdi. Evrenle ilgili olarak çalışan bilim adamları (kozmologlar), evrenin genişlemesini anlatırken genellikle “üzümlü kek” örneğinden yola çıkarlar.  Kekin hamuru uzayı, üzümler ise galaksileri simgeler. Pişmekte olan kek giderek kabarır. Kek kabarırken üzümler birbirinden uzaklaşır. Kekin içindeki iki üzüm tanesi birbirine ne kadar uzaksa, birbirlerinden uzaklaşma hızları da o kadar yüksek olur. İşte; evrende de galaksiler birbirinden benzer şekilde uzaklaşır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-15

Eğer zamanı tersine çevirebilseydik, tüm galaksiler birbirine doğru yaklaşacak ve sonunda tek bir noktada birleşeceklerdi. Evrenin genişliyor olması onun geçmişte sonsuz küçük bir noktadan ortaya çıktığını düşündürüyor. İşte; bu kuram Büyük Patlama kuramı olarak isimlendirilmektedir.

Büyük Patlamayı, uzayda gerçekleşen bir patlama olarak değil, uzayın kendisinin ani bir şekilde genişlemesi olarak düşünmek gerekiyor. Zaten kozmologlar, Büyük Patlama adındaki “patlama” sözcüğünün gerçek anlamıyla düşünülmemesi gerektiğini belirtmektedirler. Bugünkü bilgilerimize göre evrenin doğumu akıl almaz yoğunlukta enerji içeren bir noktanın genişlemesiyle başladı. Aşırı sıcak evren genişleyip soğudukça temel kuvvetler birbirinden ayrıldı, ilerleyen süreçte madde açığa çıktı.

Büyük Patlama, tartışılsa da günümüzde içinde bulunduğumuz evrenin ortaya çıkışını en iyi açıklayan kuramdır.

Büyük Patlama kuramı, kozmologların karşısına iki önemli soru çıkarmıştır. Bunlardan biri, evrende hangi yöne bakarsak bakalım, her yeri aynı görüyor olmamızdır. Oysa büyük patlamadan bu yana ışık, görebildiğimiz evrenin bir ucundan öteki ucuna gitmek için zaman bulamamış olmalı. Sorun, bilginin ışıktan daha hızlı iletilemeyeceği gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Yani evrenin bir bölgesinin bir başka bölgesiyle aynı gelişim hızında olması için aralarında fiziksel olarak bir iletişimin sağlanabilmesi gerekir. Kozmologlar buna “homojenlik problemi veya ufuk sorunu” adını vermişlerdir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-16

Gözlemler ise, evrenin iletişim halinde olmayacak kadar uzak bölgelerdeki sıcaklık ve yoğunluğun benzer olduğunu ortaya koyuyor. Peki, farklı ufuklar birbirinden “haberleri” olmadığı halde nasıl bu kadar uyum içinde olabiliyor? Eğer evren hep aynı şekilde genişlediyse, bunu açıklayabilecek bir mekanizma yoktur.

Bu problemin çözümü için iki öneri bulunmaktadır: “Kozmik şişme” ve “ışığın hızının değişken olması”. Özel relativite postülalarından sonra ikinci seçenek ortadan kalkmıştır. Bu durumda birinci öneri doğru seçenektir.

İkinci sorun, evrende gözlenen uzay-zamanın “düz” olmasıdır. Evrenin düz olması, onun sonsuza değin genişleme ve genişlemenin durarak çökmenin başlaması arasında bir yerlerde olması anlamına geliyor. Evrenin açık, düz ya da kapalı olması onun yoğunluğuyla ilgilidir. Çünkü evren ne kadar yoğunsa, genişlemeyi yavaşlatacak ya da durduracak madde o kadar çok demektir.

Eğer yoğunluk kritik değerin altındaysa, evren sonsuza kadar genişleyecek demektir. Bu durumda evren “açık”tır. Yoğunluk bu değerin üzerindeyse, genişleme gelecek bir zamanda duracak ve evren çökmeye başlayacak demektir. Bu durumda evren “kapalı”dır.Evrenin düz olması, onun ya gözleyebildiğimizden daha fazla maddeye yani çok miktarda “karanlık maddeye” sahip olması ya da “sişme” sayesinde düzleşmiş olması anlamına geliyor.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-17

1980’li yıllarda ortaya atılan şişme kuramı, Büyük Patlamanın keşfinden sonra, kozmolojideki en önemli gelişme oldu. Şişme kuramı, Büyük Patlamadan sonra, çok kısa bir süre sonra, evrenin yine çok kısa süreli ama hızlı bir genişlemeye sürecinden geçtiğini öne sürmektedir. Bu sürede, evrenin boyutları, yaklaşık bir proton boyutundan (10-15 m= 1 metrenin bir milyar kere milyonda biri), bir greyfurtunkine kadar çıkmış olduğu düşünülmektedir. Bu da yaklaşık olarak 10 üzeri 60 kez (1 yazıp yanına 60 tane 0 koymak demek) genişleme anlamına gelmektedir.

Görüldüğü gibi şişme kuramı iki problemi (homojenlik problemi ve düz görünme problemi) de açıklama özelliğine sahip bir kuramdır.

Büyük Patlamadan sonraki ilk 300.000 yıl süresince evren, madde ve ışınımın oluşturduğu çorba kıvamındaydı. Bu sırada evrendeki yoğun ışınım, bu çorbanın içindeki elektronlar tarafından saçıldı. Evren, 300.000 yaşına geldiğinde, protonlarla elektronların birleşerek hidrojen atomunu oluşturmaya başlamalarına izin verecek kadar soğumuştu. Hidrojen atomuyla etkileşime girme olasılığı çok zayıf olan ışınım bir anda serbest kaldı. İşte; bu ana “son saçılma anı” denmektedir. Çünkü bu andan sonra ışık, elektronlar tarafından bir daha saçılmadı ve evrenin her yanına serbestçe dağıldı.

Günümüzde, bu ışınımın kanıtlarını evrenin her yerini dolduran kozmik mikrodalga fon ışınımı olarak görebiliyoruz. 300.000 yaşındaki evrende çok yüksek enerjili gama ışınımı olarak yayılan bu ışınım, o zamanda bu yana, enerjisini çok büyük oranda kaybetmiş durumdadır. İsim olarak mikrodalga fon ışınımı demememizin nedeni bu ışınımın elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesinde görebiliyor olmamızdır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-18

Mikrodalga fon ışınımıyla ilgili ilk duyarlı ölçümler, 1989 yılında fırlatılan COBE (Cosmic Background Explorer-Kozmik Arka Plan Kaşifi) uydusu sayesinde yapılabildi. Buna göre, tüm uzayı dolduran bu ışımanın sıcaklığı mutlak sıfırın 2.73 derece üzeriydi.

Başlangıçta, bu ışınımın en önemli özelliği, tüm yönlerde aynı sıcaklıkta olması olarak görülüyordu. Ancak, COBE’nin ve ardından fırlatılan WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe-Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Ölçüm Aracı) uydularının duyarlı ölçümleri sonucunda, fon ışımasında küçük dalgalanmalar (anizotropluklar) keşfedildi. Bunlar, aslında bir derecenin yalnızca on binde 2’si kadar farklılık göstermekteydi. Bu fark çok küçük bir fark gibi görülse de kozmologlar için büyük önem arz etmektedir.

Mikrodalga arka plan ışımasındaki iniş-çıkışlar, ilkel evrenin değişik bölgelerinde bulunan madde yoğunluğundaki küçük farklardan kaynaklanmaktadır. Yoğunluktaki küçük farklar kozmologlara galaksi kümeleri ve galaksiler evrendeki büyük yapıların kökeniyle ilgili yol göstermektedir. Galaksiler, evrende rastgele dağılmamıştır. Kümeler ve süperkümeler gibi yapılar oluştururlar.

Evrenin bu geniş ölçekli yapısının,  Büyük Patlama’nın hemen ardından ortaya çıkan etkileşimlerin ürünü olduğu sanılmaktadır. Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra, madde evrenin bazı bölgelerinde çok az da olsa daha yoğun hale geldi. Bu maddenin belli yapılar oluşturacak biçimde yoğunlaşarak galaksileri oluşturmasını tetikledi.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-19

Mikrodalga fon ışımasındaki dalgalanmaların Büyük Patlama kuramıyla ilişkisi henüz tam olarak kurulamamıştır. Galaksileri oluşumuna yol açan bu dalgalanmaların şişme döneminde ortaya çıkmış olabileceği üzerinde durulan bir olasılıktır.

Kozmologlar, evrenin ne zaman oluştuğunu bulabilmek için evrenin yaşını belirlemeye çalışıyor. Bunun için çeşitli yöntemlerden yararlanırlar. Evren,  içindeki en yaşlı yıldızdan daha genç olamayacağına göre, en yaşlı yıldızlar, bize onun yaşı hakkında ipucu vermekte. Bunda da özellikle küresel yıldız kümelerinden yararlanılır. Küresel küme, aynı anda oluşmuş yaşlı yıldızlardan oluşur. Ancak, küresel kümeleri kullanarak duyarlı bir tahmin yapmak zor olsa da gözlemler evrenin ortalama yaşının 14 milyar civarında olduğunu göstermektedir.

Evrenin yaşını belirlemede daha güvenilir bir kaynak, Hubble sabitidir. Hubble sabiti, evrenin günümüzdeki genişlemesinin bir ölçüsüdür. Evrenin genişlemesini yavaşlatan etken kütle çekim olduğundan, evrendeki kütle miktarı, onun yaşıyla doğrudan ilgilidir. Günümüzde evrenin düz olduğu düşünülmektedir ve bunun için gerekli madde miktarı ve yoğunluğu da yaklaşık olarak bellidir. Evrenin yaşı, buna göre hesaplandığında 13.7 milyar çıkar.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-12

1932 yılında olmuş bir diğer önemli gelişme de radyo astronominin temellerinin atılmasıdır. Radyo astronomi çalışmalarında evrendeki gök cisimleri sıcaklıklarından dolayı radyo dalgası frekansında ışınım yaymakta idi. Bunu ilk gözleyen ise Karl Guthe Jansky (1905-1950) isimli Amerikalı bilim adamıdır. Bu çalışma ile ortaya çıkan radyo astronomi, ilerleyen yıllarda Büyük Patlama’nın en önemli kanıtlarından biri olan kozmik mikrodalga arkafon ışımasının da gözlenmesinin yolunu açacaktır.

1941 yılına gelindiğinde İsveçli ünlü Fizikçi  Hannes Olof Gösta Alfvén (1908-1995) yüklü gazların gösterimine yönelik yeni bir tasarım ortaya atmıştır. Maddenin dördüncü hali olarak da isimlendirilen plazma, iyonlaşmış (elektron vermiş) gaz demektir. Alfvén’in söylediğine göre plazma içindeki madde parçacıkları birbirine çok yakınsa sanki sürekli bir ortam gibi düşünülebilir. Bu durumdaki bir plazma bir akışkan gibi kabul edilebilir. Yüklülük ve elektromanyetik alan etkilerini de dikkate alırsak yeni bir çalışma disiplini ortaya çıkar. Alfvén, bu disipline elektromanyetik alandaki yüklü akışkanların dinamiği anlamına gelen Manyetohidrodinamik demiştir. Evrenin %90 ile yıldız içlerinin plazma olduğunun bilindiği bir ortamda Alfvén’in yaptığı katkı çok değerlidir. Alfvén önerdiği bu çalışma disiplini ve sonrasındaki katkılarından dolayı 1970 yılı Nobel Fizik Ödülü’nü almaya hak kazanmıştır.

20. yüzyılın ikinci yarısı radyo dalgalarının keşfi ve radyo astronominin gelişmesi açısından önemlidir. Alman astronom Arno Allan Penzias (1933- ) ve Amerikalı astronom Robert Woodrow Wilson (1936 – ) 1965 yılında evrende 3 Kelvinlik artık ısıl enerjiye denk gelen bir fon ışıması (cosmic microwave background radiation) keşfetmiştir. Günümüz teknolojisi ve bilgisiyle bu ışımanın evrenin milyarlarca yıl önceki oluşumu sırasında gerçekleşen başlangıç patlamasından günümüze ulaşan bir fon ışıması olduğu konusunda görüş birliği oluşmuştur. Penzias ve Wilson’a bu değerli keşiflerinden dolayı 1978 yılı Nobel Fizik Ödülü verilmiştir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-13

1992’de Büyük Patlama’ya dair yeni bulgulara ulaşılmıştır. Lawrence Berkeley Laboratuvarları ve California Üniversitesi’nin ortak yürüttüğü bir projede, Amerikalı kozmolog George Fitzgerald Smoot (1945 – ) başkanlığında bir grup bilim adamı, COBE (Cosmic Background Explorer) uydusu yardımıyla evrenden gelen fon ışımasındaki dalgalanmaların büyük patlamadan arta kalan ışımalar olduğunu keşfetmiştir. Bu başarı Smoot’a 2006 yılı Nobel Fizik Ödülü’nü getirmiştir.

1994 yılında ise karadeliklerin varlığı ile ilgili ilk kanıtlar bulundu. Hubble Uzay Teleskopu yardımıyla ulaşılan verilere göre 53 milyon ışık yılı ötede bir karadelik gözlendi. Karadeliklerin varlığı ilk defa Albert Einstein ve Karl Schwarzschild tarafından teorik olarak öngörülmüştü ve M87 olarak isimlendirilen bu karadelik bu iki bilim adamının öngörülerinin kanıtı niteliğindeydi.

Bundan bir yıl sonra 1995 yılında gezegen sistemine sahip Güneş benzeri yıldızlar keşfedildi. Esasında 1994 yılında da gezegen gözlemleri yapılmıştı. Lakin bunlar ölü yıldızların veya pulsarların etrafında dönüyorlardı. 1995 yılında bulunan sistem ise Güneş benzeri bir sistemdi ve Dünya’dan 42 ışık yılı uzaktaydı. 1990 yılında uzaya yerleştirilen Hubble Uzay Teleskopu 1996 yılında milyarlarca galaksi keşfi yapmıştır. Her galaksi 50 ile 100 milyar arası yıldız içermekteydi. Yeni bulunan galaksiler arasında spiral veya eliptik olmayan galaksiler de bulunmaktaydı.

Maddelerin nasıl kütle kazandıklarına dair ilk tasarım Francois Englert (1932- ) ve Robert Brout (1928 -2011) ile Peter Higgs (1929 – ) tarafından birbirlerinden bağımsız olarak 1964’te (50 yıl önce) yapılmıştır. Evrenin temel yapıtaşlarının nasıl bir araya gelerek kümelendiklerini, nasıl kütle kazandıklarını ve bizim bugün etrafımızda gördüğümüz her şeyin nasıl oluştuğunu açıklamaya yardımcı olacak teoriyi öne sürmüşlerdir.

50 yıl öncesinde ortaya konulan teori Higgs Bozonu ya da Tanrı Parçacığı adıyla bilinen bir atom altı parçacığının varlığını kabul etmekteydi. Bu parçacık CERN‘de binlerce bilim insanının çabalarıyla, 2012 yılı Temmuz ayında, CERN’de bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) ile gözlemlenmiştir. Bu başarıları sayesinde 2013 yılı Nobel Fizik Ödülü Higgs ve Englert’e verilmiştir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-6

Azerbaycan doğumlu Fars bir bilim adamı olan Nasiruddin Tusi (1201-1274) Batlamyus ve Aristoteles’ten farklı olarak Dünya merkezli evren yerine Güneş merkezli evren modelini benimsemiş ve yalnızca Dünya için değil diğer gezegenler için de yörünge hesapları yapmış ve Almagest’in güncellenmesine katkılar sunmuştur.

MS 476-550 yılları arasında yaşayan ve modern Hint matematik ve astronomisi ile Aryabhatiya ekolunun kurcusu olan Aryabhata gibi Nilakantha Somayaji de (1444-1544) yarı Güneş merkezli evren modelini benimsemiştir. Somayaji tıpkı Antik Yunan filozofları gibi polimat bir bilim adamıdır. Somayaji’nin dahil olduğu Kerela astonomi okulunun inancına göre Dünya hariç tüm gezegenler (Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn) Güneş etrafında dönerken, bütün bu sistem Dünya etrafında dönmektedir. Yarı Güneş merkezli sistem olarak da adlandırılan bu sistem daha sonra Tycho Brahe tarafından da savunulacak ve Tychonic sistem olarak isimlendirilecektir.

Kopernick, Kepler ve Galileo gibi bilim adamlarından sonra insanları doğaya ve evrene bakışı değişmeye başlamıştır. Avrupa’da Orta Çağ boyunca Kilise ve onun etkisindeki Engizisyon nedeniyle ancak belli kitaplar Latin diline çevrilebilmiştir. Kitap tercihi noktasında bu iki kurumun etkisi çok büyüktür. Haçlı seferleri devamında gerçekleşen coğrafi keşifler ve İstanbul’un fethinden sonra Avrupa’ya göç eden Bizanslı sanat ve bilim adamların sayesinde Avrupa’da baskıcı bu iki kurumun etkisi yavaş da olsa azalmakta idi. Devamında, 1500 ve 1600’lü yıllar bilim alanında büyük ilerlemelere gebeydi.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-7

Artık eski görüşler toplumu tatmin etmiyor, bilim insanları da yeni pek çok keşif ve icatla uğraşıyordu. Kilisenin dar kafalı Skolastik düşüncesine darbe vuracak olan bilim adamları ve filozoflar özelikle matematik, geometri, mekanik ve astronomi üzerindeki çalışmalarına yoğunluk vermekteydi. Bu noktada ilk çalışmalar gök cisimlerinin uzaydaki hareketini açıklamaya yönelik olarak yapılmıştır.

İlk çalışma Polonyalı astronom ve gök bilimci Nicolas Copernicus (1473-1543) tarafından yapılmıştır. Copernicus, gökyüzündeki cisimlerin kilisenin dediğinin aksine, yermerkezli bir biçimde değil de Güneş merkezli bir biçimde çembersel yörüngelerde hareket ettiklerini savunmaktaydı. Bu çalışmasını ölmeden önce“Göksel Kürelerin Hareketleri Üzerine” ismi ile yayınladı. Bu kitap modern anlamda astronomi biliminin başlangıcı olarak kabul edilir.

Güneş’i evrenin merkezinde kabul ederek yapılan bu çalışma daha kolay ve daha kesin sonuçlar vermiştir. Copernicus’un ortaya attığı Güneş etrafındaki çembersel yörünge perspektifi Alman astronom ve matematikçi Johannes Kepler (1571-1630) tarafından genişletilerek yepyeni bir boyut daha aldı. Tycho Brahe’nin (1546-1601) gözlemlerini ve Copernicus’un modelini kullanan Kepler herkes tarafından bilinen yasalarını yayınladı. Bu yasalara göre göksel cisimler Güneş etrafında, belirli periyotlarda, eşit zaman aralıklarında ve eşit alanlar tarayacak biçimde eliptik yörüngelerde dönüyorlardı.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-8

Günümüzde de halen geçerli olan Kepler yasaları Güneş’i merkeze alacak şekilde dönüş hareketi yapan gezegenlerin yörüngelerinin tam yuvarlak olmasından ziyade eliptik olmasını içermektedir. Oysa verilerini kullandığı, Tycho Brahe ise yarı-güneş merkezli bir model önermiştir. Brahe’ye göre bilinen tüm gök cisimleri Güneş etrafında dönerken, Güneş de Dünya etrafında dönmekteydi. Bu modele literatürde “Tychonic Model” adı da verilmektedir.

Kilise baskısına uzak olan Copernicus ve Kepler’in aksine İtalyan bir bilim adamı olan Galileo Galilei (1564-1642) bilimsel anlamda birçok gelişmenin öncüsü olarak da gösterilmektedir. Galilei kendisi ile hemen hemen aynı dönemde yasayan Giordano Bruno (1548-1600) kadar şanssız değildi. Bruno, Copernicus’un söylediklerini felsefi anlamda daha da geliştirirken kilisenin dediklerine karşı çıktığı için 50’li yaşlarında öldürülerek hayatını kaybetmiştir.

Galilei de tıpkı Bruno gibi Copernicus ve Kepler’e ait düşünceleri benimsemiştir. Kendisi Güneş, Dünya, Ay ve diğer gezegenlerin hareketlerini hem gözlemsel hem de matematiksel olarak incelemiş ve Copernicus ile Kepler’in çalışmalarında sundukları sonuçlara ulaşmıştır. Halkın güvenini kazanmış bir bilim adamı olan Galilei’nin söyledikleri Kilise ve Engizisyonu rahatsız etmiş ve Galilei’nin yargılanmasına neden olmuştur. 1615 yılında yapılan yargılamada düşüncelerinden cayması karşılığında Bruno gibi ölüm cezasına çarptırılmak yerine ev hapsi ile cezalandırılmıştır.

Döneminin iyi ve saygın bir bilim adamı olan Galilei görüşlerinden vazgeçmemiş ve 1633 yılında ilerlemiş yaşına rağmen tekrar yargılanmıştır. İlerlemiş yaşı nedeniyle tekrar ev hapsi ile cezalandırılmıştır. Ömrünün sonuna kadar da evinden çıkamamıştır.

İlk bakışta başlangıçta olan yargılamada tavır değiştirmesi yadırganan Galilei şayet böyle yapmasa idi sonu tıpkı kendinden önce ölüm cezasına çarptırılmış bilim adamları gibi olacak ve bu kadar etkili olamayacaktı. Saygın bir bilim adamı olan Galilei’nin yaşaması ölümünden daha faydalı olmuştur.

Sadece astronomi veya gök bilimi ile ilgilenmesinin yanı sıra tıp eğitimi de almış Galilei ayrıca matematik, mekanik gibi birçok bilim dalı ile de uğraşmıştır. Özellikle astronomi üzerine olan çalışmaları ve yargılama sürecinin etkisi nedeni ile bilimsel aydınlanmanın ve modern astronominin babası olarak nitelendirilmektedir. Hatta çağımızın ünlü evren bilimcilerinden Stephen Hawking (1942- 2018) modern bilimin doğuşu için en önemli katkıları sunan kişinin Galileo Galilei olduğunu söylemiştir. Çünkü Galilei Kilise ve Engizisyonun kabul etmeye zorladığı yer merkezli ve yarı yer merkezli (Tychonic) modelleri reddetmiş, devamında Kilise ve Engizisyon’un halk tarafından sorgulanmasını sağlamış ve dogmalara karşı bilimsel anlamda aydınlanmaya da ön ayak olmuştur.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-9

Modern Anlamda Evren Kuramının Gelişmesine Neden Olan Bilimsel Çalışmalar

Gelecek bölümlerde anlatılacak olan ve en çok kabul gören, Büyük Patlama’ya dayalı, evren modelinin ortaya çıkması çok kolay olmamıştır. Bu konuda ardı ardına birçok gelişme yaşanmış ve günümüzde kabul gören bu model ortaya çıkmıştır.

1842 yılında Avusturyalı Fizikçi Christian Andreas Doppler  (1803-1853) ünlü Doppler yasası (veya Doppler etkisi) formülünü buldu. Bu yasa uzaklaşan cisimlerin frekanslarının azalıyor gibi gelmesinin matematiksel ifadesi idi. İlerleyen yıllarda bulunacak olan evrenin genişlediğine dair kanıtlardan bir tanesi olan, kızıla kayma adı da verilen fiziksel durum Doppler etkisinden başka bir şey değildir.

Ünlü bilim adamı Albert Einstein 1915 yılına gelindiğinde Genel Görelilik adını verdiği çalışmalarını toparlamıştır. Einstein, aslında, 1905’te “görelilik” (evrendeki hareket mutlak olmayıp sadece relatif-göreli-harekettir) kavramını ortaya attığında; 200 yıl önce Newton zamanından beri kabul edilen hareket görüşünü değiştirmiştir. Özetle; Özel Görelilik Kuramı, madde-enerji eşdeğerliliğine (E=mc²) ek olarak ışık hızına yakın hızlarda hareket edildiğinde zamanın yavaşlayacağı, uzaklıkların kısalacağı gibi alışılmamış etkileri tahmin ediyordu.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-10

Genel Görelilik Kuramı; Einstein’ın 1907’de, çekimsel ve ivmeli hareketin benzer olduğunu gözlemlemesinden sonra geçen uzun bir çalışma süreci sonucunda ortaya çıkmıştır. 1915 yılında tamamladığı bu teori ile Einstein, düz uzay ve mutlak zaman yerine “eğrilikli uzay-zaman”da yaşadığımızı göstermek istemiş ve açıklanamayan çekim kökenli olaylara mantıklı açıklamalar getirmiştir.

Birinci Dünya Savaşı’ndan bir yıl sonra Genel Göreliliğin öngörülerinden biri olan ışığın kütle çekimi ile bükülmesi denenmiştir. İngiliz bir ekibin Güneş tutulmasını izlemek için düzenlediği araştırma gezisinde (Mayıs 1919’da), Güneş yakınlarındaki bir yıldızın tutulma zamanındaki ve normal zamanlardaki konumları birbiriyle karşılaştırılmıştır. Bu ekibin düşüncesine göre Einstein’ın önerisi doğruysa, yıldızların konumunun çok az da olsa değişmesi gerekiyordu. Gerçekten de durum kuramın öngördüğü gibi olmuştur. Kuramı doğrulanan Einstein bir kez daha çok büyük bir prestij kazanmıştır.

Fizikçiler açısından bakıldığında Genel Görelilik Kuramında Einstein, serbest düşme sırasında çekim ve ivmenin eşdeğer olduğunu ortaya koymuş ve fizik kanunlarının, elektromanyetizmanın denklemleri gibi, yerel Lorentz ve yerel konum değişmezliğini sağlayacağını göstermiştir. Genel Görelilik Kuramının dayandığı ilkeler genel kovaryans (fiziksel olayların incelendikleri referans (koordinat) sisteminden bağımsız olmaları) ilkesi ve eşdeğerlik ilkesi şeklinde sıralanabilir. Einstein, bu iki temel ilkeyi matematik olarak formülleştirip kendi adıyla anılan ve kütle çekim etkisini açıklayan alan denklemlerini (Einstein Alan Denklemleri) bulmuştur. Bu denklemler, sayıca 10 tane ve nitelik olarak ikinci mertebeden türevler içeren diferansiyel denklem sisteminden oluşmaktadır.

Özel Görelilik, temel parçacıkların küçük dünyasını ve etkileşimlerini anlama gayretlerimize yardımcı olurken Genel Görelilik ise büyük patlama, kara delikler, nötron yıldızları ve gravitasyonel dalgalar gibi büyük ölçekteki olayları açıklamaya çalışır. Özel ve Genel Görelilik kuramları birbirinden bağımsız gibi görünse de; Görelilik Kuramı genel anlamda uzay-zaman, çekim ve mekanik kuramlarının tümünü kuşatan tek bir kuramdır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-5

Bu konuda herkes Aristoteles gibi düşünmüyordu. Kireneli Eratosthenes de (MÖ 276-194) tıpkı Sisamlı Aristarchus (MÖ 310–230) gibi Dünya’nın hem Güneş hem de kendi etrafında döndüğünü düşünmekteydi. Bu çalışmalarda hem Eratosthenes hem de Aristarchus merkeze Güneş’i koyarak (Günmerkezli evren – Heliocentric evren) gözlem ve hesap yapmıştır.

Mısır doğumlu bir Romalı olan Ptolemy (MÖ 168-MÖ 90) veya daha bilinen ismiyle Batlamyus hem ilk astronomi kataloğu yapmış hem de optik konusunda çok önemli eserler vermiş bir bilim insanıdır. O güne kadar bilinen keşfedilmiş 48 adet gök cismi mevcut verileri kullanarak Almagest adını verdiği kataloğu yapmıştır. Yer merkezli evren modeline inanan Ptolemy’nin yazdığı Almagest şu an halen var olan ve eski dönemde yazılmış tek astronomi kitabıdır.

Batıda Alkindus adıyla bilinen Basralı El Kindi (801-873), tıpkı Eudoxus, Aristoteles ve Batlamyus gibi yer merkezli “Güneş Sistemi” teorisini desteklemiştir. Müslüman bir bilim adamı olan Alkindus kendi modelinde yer alan gök cisimlerinin dönüş hareketini “Tüm varlıklar bir yörünge içerisinde döner, dönüşü ise Allah’a itaati ve ona boyun eğmesinin işaretidir.” biçiminde açıklamıştır. Maddeyi oluşturan öğeler konusunda da Aristoteles’ten etkilenen Alkindus, toprak, ateş, su ve havanın maddi dünyada her şeyi oluşturduğunu da söylemiş, “Güneş Tutulması”“Yıldızların Işınları” gibi konularda da çalışmalar yapmıştır.

Kimi tarihçilere göre Türk kimilerine göre Fars olarak kabul edilen Şamlı Alpharabius (872-950) veya El Farabi, İkinci Üstat (Birinci Üstat Aristoteles’tir) olarak bilinmektedir. Düşünme sisteminin merkezine metafiziksel determinizmi koyan Alpharabius, tıpkı Aristoteles ve Batlamyus gibi evrenin yer merkezli bir şekilde yaratıldığını ve bu yaratılışın ise Tanrı’nın akli faaliyetinin ve düşüncesinin bir ürünü olduğunu söylemiştir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-11

1916 yılında kozmolojik açıdan bir başka gelişme  daha olmuş, karadeliklerin varlığına dair ilk varsayım ortaya atılmıştır. Ünlü Alman gökbilimci Karl Schwarzschild (1873-1916) yeterli kütleye sahip cisimlerden kaçış hızının ışık hızına yaklaşabileceğini, bu nedenle doğrudan gözlemlenemeyeceğini kanıtlamak amacıyla, genel denklemler yardımıyla karadelik düşüncesinin temellerini atmıştır. Çekim gücünden ışık dahil hiçbir şeyin kaçamayacağı cisimlere karadelik adının verilmesi için ise 50 yıldan fazla süre gerekecekti.

Belçikalı bilim adamı ve rahip olan George Lemaitre (1894-1966), 1927 yılında hazırladığı Genel Görelilik kuramını kullandığı doktora tezinde evrenin genişlediğini söylemiştir. 1929 yılında ise aslında bir hukukçu olan ve sonradan astronom olan Amerikalı Edwin Hubble (1889-1953) galaksilerin birbirinden uzaklaştığını gözlemlemiştir. Lemaitre’nin söyledikleri ve Hubble’ın gözlem sonuçları birleştirildiğinde Büyük Patlama Kuramı’nın temelleri atılmakta idi. Bu iki sonuç bizi Büyük Patlama’ya götürmekteydi.

Astrofizikçi Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995) 1931 yılında kararlı bir Beyaz Cücenin maksimum kütleye ulaştığını tespit etti. Bu teoriye göre, Güneş’ten daha büyük bir kütleye sahip olan Beyaz Cüce ya yıkılarak nötron yıldızına ya da bir karadeliğe dönüşür. O zamanlarda, Chandrasekhar’ın beyaz cüce limiti teorisi, karadeliklerin var olmasının imkansız olduğu düşünüldüğü için, kabul görmedi. Hatta Chandrasekhar’ın eski bir meslektaşı olan Arthur Eddington onun bu düşüncesiyle dalga geçmiştir. En sonunda karadeliklerin varlığı kabul edildiğinde, Chandrasekhar 1983 yılı Nobel Fizik Ödülü’nü kazanmıştır ve beyaz cüce limiti artık Chandrasekhar limiti olarak bilinmektedir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-4

Fizik de dahil olmak üzere pek çok konuda çalışma yapmış olan Aristoteles (M.Ö 384-322), Democritus’un bölünemezlik fikrine karşı çıkmış ve sonsuz bölünme düşüncesini ortaya atmıştır. Aristoteles, Fiziksel fenomenlerin gözlemlenmesi sonucunda onları yöneten Fizik kanunlarına ulaşılabileceğine inanıyordu. Empedocles’in önerdiği dört elemente ek olarak “ether” elementini de ekleyen Aristoteles, bu elementin tanrısal bir madde olduğunu ve gök cisimlerinin (göksel küreler: yıldızlar ve gezegenler) yapı maddesini oluşturduğunu düşünmüştür.

Aristoteles’e göre tüm elementler kendi doğal yerlerinden hareket ettiklerinde tekrar o yere doğru hareket eder. Bu doğal bir harekettir ve dışsal bir etki gerektirmez. Bu nedenle yersel maddeler suyun içinde batarken hava kabarcıkları yükselir, hava içinde ise yağmur düşer ateş yükselir. Yıldız ve gezegenlerdeki tanrısal beşinci madde ise mükemmel çember üzerinde hareket eder. Aristoteles, bu hareketleri potansiyelin (maddeye ait içsel bir öge) varlığına bağlamaktaydı.

Aristoteles’in düşünceleri yalnızca bununla kısıtlı değildi. Tıpkı Eudoxus (MÖ. 408–355) ve Anaximandros gibi kendisi de yer merkezli evren modelini (günümüz Güneş Sistemi; o dönemde yalnızca yakın uzay gözlemlenebildiği için tüm evrenin de bu kadar olduğu kabul ediliyordu) savunuyordu. Aristoteles döneminde 5 tane gezegenin varlığı (Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn) biliniyordu. Listeye Ay ve Güneş’i de eklediğimizde bu sayı yedi oluyordu. Dolayısıyla evrenin yedi katmandan oluştuğunu söylemekteydi. 7 Katlı Gök modeline göre; az önce saydığımız yedi gök cismi ortalarına Dünya’yı alarak çembersel yörüngede dönmektedir ve son gök cismi olan Satürn’ün dışındaki kürede ise uzak yıldızlar bulunmaktadır. Bu durumda toplamda 7 adet katman oluşmakta idi. Yani bu çembersel yörüngelerin aralarındaki katmanlar sayıldığında 7 tane katman olduğu bulunabilir. Bilindiği gibi tüm Semavi dinlerde, kudretli Aristoteles’in önerdiği gibi, göğün 7 aralığa bölündüğü yani göğün 7 kat olduğu kabul edilmektedir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-3

Thales ve Anaximandros’un aksine Efes’li Heraklitos (MÖ 550-480) hiçbir şeyin aynı durumda kalmayacağını yani değişim ilkesini önermiştir. Bazı kaynaklarda “Kimse aynı ırmağa iki kez giremez” sözü Heraklitos’a mal edilmektedir. İşte Heraklitos’a ait bu gözlem kendisini zaman ile ilgilenen kendi çağının ilk bilginlerinden biri yapmıştır. Yine Thales ve Anaximandros’un aksine Heraklitos tüm evrenin aslında ateşten var olduğunu ve ona döneceğini diğer bir deyişle her şeyin göreli olduğunu önermiştir. Bunun yanında evren zıt unsurlardan meydana gelmiştir. Bu zıt unsurlar varoluşun zorunlu ve tek şartı olduğu gibi sürekli bir savaş halindedir. Bu savaş zıt unsurlar arasında güzel bir harmoni de oluşturmaktadır.

Doğa düşünürlerinden biri olan Empedocles (MÖ 490-430) kendinden önceki doğa düşünürlerinin temel element olarak belirlediği; su, ateş ve havaya toprak öğesini de eklemiştir. Empedocles’e göre bu dört element başlangıçtan beri vardır, değişime ve yok olmaya uğramaz ve evrendeki miktarları da değişmeden hep aynı kalır. Evreni oluşturan her şey de bu dört elementin belirli oranlarda birleşmesinden oluşur. Sırasıyla açıklamak gerekirse bu dört element aşağıdaki gibi açıklanabilir:

-Su; soğuk ve ıslaktır. Modern düşüncedeki sıvıya karşılık gelmektedir.

-Hava; sıcak ve ıslaktır. Modern düşüncedeki gaza karşılık gelmektedir.

-Ateş; sıcak ve kurudur. Modern düşüncedeki ısıya karşılık gelmektedir

-Son olarak toprak ise; soğuk ve kurudur. Modern düşüncedeki katı maddeye karşılık gelmektedir.

Milet’li Leucippus (MÖ 5.yy) atomik teorinin gelişmesinde önemli bir yer tutan Yunan filozoflardan biridir. Ona göre herşey bozulmayan ve bölünmeyen, atom olarak isimlendirilen elemanlardan oluşmaktadır. Bu fikir sonrasında Leucippus’un başarılı öğrencilerinden olan ve Modern Bilimin Babası olarak isimlendirilen Abdera’lı Democritus (MÖ 460-370) tarafından çalışılmış ve geliştirilmiştir. Socrates öncesi dönemin etkili filozoflarından biri olan Democritus, Leucippus ile beraber atomik teoriyi sistematize etmiş ve kozmos (evren) için atomik teoriyi formülize etmiştir. Democritus ve Leucippus’un teorisine göre herşey atomlardan oluşmakta, atomlar geometrik olarak olmasa da fiziksel olarak bölünememekte ve boşlukta yer almaktadır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-2

Evrene Ait İlk Modeller

[Yer Merkezli (Geocentric), Güneş Merkezli (Heliocentric), Yarı Yer Merkezli (Tychonic)]

İlk varolmaya başladığı andan beri insanoğlu geceye, gündüze, Güneş’e, Ay’a veya gökyüzünde görünen cisimlere karşı ya meraktan ya da korkudan ilgi duymuştur. Onlara ait tasarımlar ve modeller yapmıştır. Bu nedeni ya tapınma ya korkma ya da merak olmuştur. İnsanoğlunun evren tasarımı görebildiği veya kendi çapında gözleyebildiği kadar olmuştur. Bunun için kah Dünya’yı evrenin merkezine koyarak modeller üretmiş kah Güneş’i koyarak başka modeller üretmiş, bazen de diğer tüm gök cisimlerini Güneş’in etrafında döndürürken O’nu da Dünya’nın etrafında döndürtmüştür .

Sistematik bilimin babası olarak da anılan Miletli Thales’in (MÖ 624-545) öğrencisi Miletli Anaksimandros (610-546), Thales’in “temel madde/ilk neden” fikrine karşı çıkmış ve suyun hiç yok olmadığı tersine sonsuz olduğunu düşündüğü yeni bir madde önermiştir. Bu maddeyi “apeiron” olarak isimlendirmiştir. Bunun yanında evrenin rasyonel düşünmeye ve gözleme dayalı meydana geliş öyküsünü ilk kez ortaya atan ilk bilim adamı olan Anaksimandros’un Dünyanın şu ya da bu biçimde göklerde bir yerlerde asılı olduğu biçimindeki eski kanıyı reddetmiştir. Anaksimandros’a Dünya merkezde yer almakta sonrasında ise sırasıyla yıldızlar, Ay ve Güneş çembersel yörüngelerde Dünya’nın etrafında dönmekteydi. Anaksimandros’un Evren hakkındaki bu çalışmaları O’nun “Evrenin Babası” olarak adlandırılmasını sağlamıştır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Evren Üzerine-1

Evreni tanımlamamız gerekirse, onun çevremizde varolan ve fiziksel yapıdaki her şey olduğunu söyleyebiliriz. Çevremizde gördüğümüz aslında evrenin küçük bir bölümünü oluşturan maddeyle birlikte gizemli madde ve enerji evreni oluşturur,

Önceleri insanlar evrenin yalnızca üzerinde yaşadıkları Dünya ve yakın çevresindeki gezegenlerle yıldızlardan oluştuğunu düşünüyorlardı. O zamanlar Dünya’nın evrenin merkezinde olduğu varsayılıyordu.

Evrenin ne kadar büyük, gezegenimizinse onun sonsuz büyüklüğüm içinde ne kadar küçük olduğunu kavrayalı yarım yüzyıldan biraz fazla oldu. Günümüzde, içinde yaşadığımız evreni önemli ölçüde anlayabildiğimizi düşünüyoruz. Elbette yanıtlanmamış birçok soru var. Ancak, evrenin bundan yüzyıl önce hayal edilen evrenden çok daha farklı olduğunu biliyoruz.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Fizik Nedir? (Bölüm 53)

Muhtelif kütle-çekimsel dalga detektörleri mevcut olmakla birlikte bugüne kadar bu dalgaların tespitini yapamamışlardır. 11 Şubat 2016’da Lazer Interferometer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) çalışma grubu, birbirleri ile çarpışan iki kara delikten yer çekimsel dalgalar tespit edildiğini açıkladı. Keşfedilen yerçekimi dalgalarının iki kara deliğin 1.3 milyar ışık yılı ötedeki çarpışmasıyla ortaya çıktığı ve çarpışma sesinin kaydedildiği ifade edildi.

Yaşam üç boyutlu bir evrende geçmektedir. Herhangi bir konumu tanımlamak için üç koordinat ve bir de zaman kullanılmaktadır. Aslında yaşam üç değil dört boyutlu bir evrende geçmektedir Einstein bu zaman koordinatının da uzay koordinatlarına eşdeğer olduğunu göstermiştir. Dört boyutta oluşan bu evren için de uzay ve zamanı ayrı ayrı kullanmak yerine uzayzaman kavramı kullanmıştır. Aslında uzayzaman denildiğinde dört boyutlu evren kastedilmektedir.

Einstein yer çekiminin aslında uzayzamanın eğilmesinden ibaret olduğunu göstermiştir. Cisimlerin kütlesi ne kadar fazla olursa uzayzamanı da o kadar fazla büker. Buna göre herhangi bir taş aslında Dünya tarafından çekilmez. Dünya varlığından dolayı etrafındaki uzayzamanı büker ve taş bu bükülen uzayzamanda aşağıya doğru yuvarlanır. Newton’un yer çekimi kanunu bunun basit durumlar için bir açıklamasıdır. Ama özellikle ışığın kütlesi yüksek cisimlerin yakınında eğilmesini bize açıklayamaz çünkü ışık kütlesizdir ve kütleli cisimlerin kütlesiz bir cismi çekmeleri beklenemez. Işığın bu şekilde bükülmesinden dolayı Güneş’in arkasındaki bir yıldızı Güneş’in yanındaymış gibi görebiliriz.

Yapılan bu gözlem sayesinde evren hakkındaki bilgilerimizin %95’ini ışık ve benzeri elektromanyetik dalgalar ile elde edilirken kütle çekim dalgalarının ölçebilmesi sayesinde artık evren hakkında bilgi elde edebileceğimiz kaynakların sayısı da artmıştır. Bu keşif kendi zamanında çığır açan bir gelişme olan Galieli’nin yaptığı gözlemler kadar değerli bir keşiftir. Bu keşif sayesinde, standart modelin eksik ve açıklanmaya muhtaç parçaları olan kütle çekimsel etkileşimler ve graviton kavramlarının açıklanması için önemli bir yol kat edilmiş oldu.

Not: “Fizik Nedir?” dizisi devam edecektir. Bundan sonraki bölümde buraya kadar kullanılan kaynaklar verilecektir. Yeni yazılar da eklenmeye devam edecektir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Fizik Nedir? (Bölüm 52)

İsviçre ve Fransa sınırında yer alan ve Cenevre şehrine yakın olan CERN, dünyanın en büyük parçacık fiziği araştırma laboratuvarıdır. CERN’in kuruluş amacı, üye ülkelerin kendi bütçe olanakları ile gerçekleştiremeyecekleri araştırmaları ortak olarak yürütebilmektir. CERN, Nobel ödüllerine de layık görülen çok önemli bilimsel buluşların yapıldığı bir merkezdir.

CERN İkinci Dünya Savaşından sonra Avrupa’nın Fizik alanında ABD’ye yetişebilmesi için 12 Avrupa ülkesinin (Belçika, Almanya, Fransa, Danimarka, Hollanda, İngiltere, İsveç, İsviçre, İtalya, Norveç, Yugoslavya, ve Yunanistan) işbirliği ile 1954 yılında kurulmuştur. Kurulduğundan bu yana Merkez, çok geniş katılımlı uluslararası işbirliğinin başarılı bir örneği olarak hizmet vermektedir. CERN’e üye ülke sayısı 2014 yılı itibariyle 21’dir. Bu ülkeler; Almanya, Avusturya, Belçika, Bulgaristan, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Hollanda, İngiltere, İspanya, İsrail, İsveç, İsviçre, İtalya, Macaristan, Norveç, Polonya, Portekiz, Slovakya ve Yunanistan’dır. Gözlemci olarak katılan ülke/kuruluş sayısı 7’dir. Gözlemci statüsündeki ülkeler; Amerika Birleşik Devletleri, Hindistan, Japonya ve Rusya Federasyonudur. Ayrıca, Avrupa Komisyonu, UNESCO ve JINR da CERN’de gözlemci olarak temsil edilmektedir.

Türkiye 1961’den 2015 yılına kadar gözlemci statüsünü sürdürmüş,12 Mayıs 2014 tarihinde Cenevre’de imzalanan ve 22.01.2015 tarihli ve 6587 sayılı Kanunla onaylanması uygun bulunan “Türkiye Cumhuriyeti ile Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN) Arasında CERN’de Ortak Üye Statüsü Verilmesi Hakkında Anlaşma”ya dair beyanımızı içeren Mektup’un Dışişleri Bakanlığımız vasıtasıyla 06.05.2015 tarihinde CERN’e ulaştırılmasıyla birlikte Ülkemizin CERN’e Ortak Üyeliği gerçekleşmiştir.

Higgs Bozonu ile maddelerin nasıl kütle kazandığının açıklanmasından sonra standart modelde açıklanmayı bekleyen bir diğer konu olan kütle çekimsel etkileşimler ile ilgili olarak 11 Şubat 2016 tarihinde çok önemli bir duyuru yapılmıştır. Alman Fizikçi Albert Einstein’ın Kütle Çekim Teorisi’nde bahsettiği dalgalarının tespit edildiği açıklanmıştır. Bugüne kadar doğrudan doğruya tespit edilemeyen kütle çekimsel ışımanın varlığı dolaylı olarak bilinmekteydi.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Fizik Nedir? (Bölüm 51)

Maddelerin nasıl kütle kazandıklarına dair ilk tasarım Francois Englert (1932- ) ve Robert Brout (1928 -2011) ile Peter Higgs (1929 – ) tarafından birbirlerinden bağımsız olarak 1964’de (50 yıl önce) yapılmıştır. Evrenin temel yapıtaşlarının nasıl bir araya gelerek kümelendiklerini, nasıl kütle kazandıklarını ve bizim bugün etrafımızda gördüğümüz herşeyin nasıl oluştuğunu açıklamaya yardımcı olacak teoriyi öne sürmüşlerdir.

50 yıl öncesinde ortaya konulan teori Higgs Bozonu ya da Tanrı parçacığı adıyla bilinen bir atom altı parçacığının varlığını kabul etmekteydi. Bu parçacık CERN’de binlerce bilim insanının çabalarıyla, 2012 yılı Temmuz ayında, CERN’de bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) ile gözlemlenmiştir. Bu başarıları sayesinde 2013 yılı Nobel Fizik Ödülü Higgs ve Englert’e verilmiştir.

Higgs bozonu ile parçacık fiziğinin standart modelinde önemli bir boşluk doldurulmuş oldu. Yani maddeyi oluşturan temel parçacıkların (fermiyon grubuna dahil olan kuarklar ve leptonlar ; kuvvet taşıyıcı parçacıklar olan bozonların) nasıl kütle kazandığı açıklanmış oldu. Bu sayede kuarklar ve leptonlar olarak anılan fermiyon grubu temel parçacıkların kütle kazanması sürecinde aracı parçacık görevi gören Higgs parçacığı gözlenmiş oldu. Bu atom altı parçacıkların kütle kazanmasının açıklanmasıyla proton, nötron, atom çekirdeği, atomlara oradan da maddeye kadar uzanan kütle kazanım silsilesindeki büyük bir boşluk doldurulmuş oldu.

Tanrı parçacığı olarak da bilinen Higgs Bozon’unun da keşfedildiği araştırma merkezi olan Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN), Nükleer Araştırmalar için Avrupa Konseyi anlamına gelen Fransızca “Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” sözcüklerinin kısaltması olarak 1953 yılında Cenevre’de merkezi laboratuvar olarak kurulmuştur. İsmi Fransızca “Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire” ve İngilizce “European Organization for Nuclear Research” olarak değişmesine karşılık kısaltması CERN olarak değişmeden kalmıştır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Fizik Nedir? (Bölüm 50)

Doğada bilinen dört temel etkileşim vardır. Bunlar:

-Kütleçekimsel etkileşim

-Elektromanyetik etkileşim

-Güçlü etkileşim

-Zayıf etkileşim ,

biçiminde sıralanabilir. Kütleçekimi ve elektromanyetik etkileşim günlük yaşamda sıklıkla karşılaşılan etkileşimlerdir. Diğer ikisi yani güçlü ve zayıf etkileşimler ise atomaltı dünyada etkindir. Örneğin kuarkların bir arada durarak parçacıkları oluşturmasını sağlayan etkileşim güçlü etkileşimdir. Zayıf etkileşim ise parçacıkların bozunma sürecinde etkindir. İşte bu dört etkileşimin üçünü (elektromanyetik, güçlü ve zayıf etkileşim) bir çatı altında toplayan/toplamaya çalışan kurama standart model adı verilir.

Standart Model, maddenin temel yapı taşlarını ve bunların etkileşimlerine aracılık yapan; temel kuvvetleri tanımlayan kuramdır. Bu modele göre, bütün maddesel evren, birbirleriyle 4 temel kuvvet aracılığıyla etkileşen; fermiyonlardan (kuarklardan, leptonlardan) ve bu temel etkileşimleri taşıyan bozon ismi verilen taşıyıcı parçacıklardan oluşur.

Fermiyon grubu parçacıklardan kuarklar sırasıyla yukarı, aşağı,üst,alt, tılsımlı ve garip kuarklar olarak toplam 6 çeşittir. Leptonlar ise elektron, elektron nötrinosu, muon, muon nötrinosu, tau ve tau nötrinosudur. Kuvvet taşıyıcı Bozonlar ise kuvvetli etkileşimi taşıyan gluonlar, zayıf etkileşimi taşıyan W+,W- ve W0 bozonları, elektromanyetik etkileşimi taşıyan fotonlar ve son olarak kütle çekimsel etkileşimleri taşıyan gravitonlardır.

Bu model çok sayıda bilim insanının katkılarıyla 20. yüzyılın ikinci yarısında oluşturulmaya başlanmıştır. Önce 1961’de Shelden Glashow (1932 – ) elektromanyetik ve zayıf etkileşimleri birleştiren kuramı ortaya koymuştur. Devamında 1967’de Steven Weinberg (1933 – ) ve Abdus Salam (1926-1996) parçacıklara kütle kazandıran Higgs mekanizmasını Glashow’un kuramı ile birleştirerek elektrozayıf kuramı bilinen haline getirdi. Glashow, Weinberg ve Salam bu çalışmaları için 1979 yılında Nobel Fizik Ödülü ile onurlandırıldı.

Güçlü etkileşim ise 1970’lerde kuarkların varlığının doğrulanmasından sonra pek çok bilim insanının katkılarıyla son halini aldı. Standart modelin yaptığı pek çok tahmin yıllar içinde doğrulandı. Örneğin 1995’te bulunan üst kuark ve 2000’de bulunan tau nötrinosu varlıkları standart model tarafından öngörülmüştür. Standart model, çok başarılı ve kendi içinde tutarlı bir kuram olmasına rağmen hâlâ geliştirilmesi gerektiği düşünülmektedir. Örneğin kütleçekiminin standart model ile nasıl birleştirileceği henüz bilinmemektedir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Fizik Nedir? (Bölüm 49)

  1. Yüzyıl Fiziği:

Fizik bilimiyle ilgili olarak 21. yüzyılın en önemli teknolojik gelişmesi nanoteknoloji konusudur denilebilir. Nano kelimesi köken olarak eski Yunancadır ve küçük anlamına gelmektedir. Kendisinden türetilmiş bir kavram olan nanometre ise metrenin milyarda biri kadarlık bir uzunluğu tarif etmektedir. Nanoteknoloji kavramı ise atomik ve moleküler boyutta olan küçük birimleri ifade etmek ve maddeyi atomik boyutu ile kontrol etmek amacı ile kullanılmaktadır. Çalışma konusu olarak atom üstüne atom koyarak yeni maddeler oluşturmayı ve mevcut maddelerin moleküler yapısını değiştirerek yeni maddeler oluşturma çalışmalarını içermektedir. Günümüzde nanoteknolojiye olan ilgi artmakta ve bu alandaki çalışmalar hızlanmaktadır.

Küçük boyutları ifade eden nano kelimesinden türetilen nanoteknolojinin kullanım alanı oldukça geniştir ve genişlemektedir. Fizik, kimya, biyoloji, bilgisayar, malzeme bilimi, elektronik gibi alanlarda kullanımının yanında, tıp alanında da oldukça çarpıcı gelişmelere imkan sağlamaya başlamıştır. Oldukça hızlı ilerleyen bir teknolojidir. Örneğin; nanoteknoloji ile üretilebilecek birçok mikroskobik aygıtlar belki de damarlarımızda dolaşacak ve birer uzman gibi tedavi sağlayacaktır.

Tıbbi teknolojilerdeki biyoteknolojik gelişmeler ve genom projesi ile birleştirilebilecek olan nanoteknoloji insanlık için oldukça faydalı sonuçlar verebilir. Nano boyuta sahip yapıların fiziksel özelliklerini anlaşılması ile yeni bir nano ölçekteki (nanoskopik) dünya ile bir köprü kurulabilir. Bu sayede daha az sürede daha az maliyet ile daha fazla üretim sağlanılabilir. Bu da yaşam kalitesinin artmasını ve daha sağlıklı ve güvenli bir yaşam sürmemizi sağlayabilir. Bunun yanında daha az enerji harcanmasını da sağlayabilir. Bu konu ile bağlantılı 2014 Nobel Fizik Ödülü “yariletken fiziği/malzeme fiziği/fotonik/optoelektronik” konusunda çalışan bilim insanlarına verilmiştir. Ödülü nanoteknolojiyi kullanarak aydınlatmada tasarruf sağlayan ve kısaca LED (light emiting diode) olarak anılan çalışmaları nedeni ile Isamu Akasaki (1929 – ), Hiroshi Amano (1960 – ) ve Shuji Nakamura (1954- ) isimli üç Japon araştırmacı paylaşmıştır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Fizik Nedir? (Bölüm 48)

1992’de Büyük Patlama’ya dair yeni bulgulara ulaşılmıştır. Lawrence Berkeley Laboratuvarları ve California Üniversitesinin ortak yürüttüğü bir projede, Amerikalı kozmolog George Fitzgerald Smoot (1945 – ) başkanlığında bir grup bilim adamı, COBE (Cosmic Background Explorer) uydusu yardımıyla evrenden gelen fon ışımasındaki dalgalanmaların büyük patlamadan arta kalan ışımalar olduğunu keşfetmiştir. Bu başarı Smoot’a 2006 yılı Nobel Fizik Ödülünü getirmiştir.

1994 yılında ise karadeliklerin varlığı ile ilgili ilk kanıtlar bulundu. Hubble Uzay Teleskopu yardımıyla ulaşılan verilere göre 53 milyon ışık yılı ötede bir karadelik gözlendi. Karadeliklerin varlığı ilk defa Albert Einstein ve Karl Schwarzschild tarafından teorik olarak öngörülmüştü ve M87 olarak isimlendirilen bu karadelik bu iki bilim adamının öngörülerinin kanıtı niteliğindeydi.

Bundan bir yıl sonra 1995 yılında gezegen sistemine sahip Güneş benzeri yıldızlar keşfedildi. Esasında 1994 yılında da gezegen gözlemleri yapılmıştı. Lakin bunlar ölü yıldızların veya pulsarların etrafında dönüyorlardı. 1995 yılında bulunan sistem ise Güneş benzeri bir sistemdi ve Dünya’dan 42 ışık yılı uzaktaydı. 1990 yılında uzaya yerleştirilen Hubble Uzay Teleskopu 1996 yılında milyarlarca galaksi keşfi yapmıştır. Her galaksi 50 ile 100 milyar arası yıldız içermekteydi. Yeni bulunan galaksiler arasında spiral veya eliptik olmayan galaksiler de bulunmaktaydı.

1997 yılında daha önce indirilen Viking uzay aracından sonra Pathfinder ismi verilen bir başka uzay aracı Mars gezegenine indirildi ve Mars hakkında yeni bilgilere ulaşmamızı sağladı. 1997 yılının bir diğer önemli gelişmesi ise Güneş sistemimizde Dünya’mız dışında başka bir yerde canlılık olasılığı için Jüpiter’in 16 uydusundan biri olan Europa’nın iyi bir aday olduğu anlaşıldı. Galileo uzay sondasının gönderdiği görüntüler yardımıyla Europa’da buz tutmuş okyanuslara rastlandı. Bu da orada yaşamın başlangıcı için gerekli suyun varlığını ortaya koyuyordu. 1999 yılına gelindiğinde Galileo uzay aracı Jüpiter’in diğer uydusu Io’da bir volkan patlaması saptadı. Bu patlama Güneş sisteminde şimdiye kadar görülmüş en büyük volkan patlaması idi. Lavlarının 1.5 km yükseğe çıktığı gözlendi.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Fizik Nedir? (Bölüm 47)

John Bardeen 1956 yılında yarıiletken teknolojisi konusundaki çalışmalarıyla Nobel Fizik Ödülünü kazanmıştır. Fakat Leon Neil Cooper (1930-  ) ve John Robert Schrieffer (1931- ) ile birlikte mikroskobik boyuttaki süper iletkenlik çalışmalarından dolayı 1972 yılında Nobel Fizik ödülünü 2.kez alarak tarih yazmıştır.

1974 yılına gelindiğinde NASA’nın bir başka uzay aracı Mariner 10 havalanmış ve Merkür gezegenine yaklaşıp yüzey topografyası hakkında bildi vermiştir. NASA 1975 yılında Mars’a Viking isimli başka bir araç daha göndermiştir. Mars`ın yüzey yapısını incelemek ve orada yaşam olup olmadığını araştırmak amacıyla 20 Ağustos 1975`te gönderilen Viking başarıyla inip incelemeler yapan ilk uzay aracıdır. 1976 yılında diğer uzay sondaları Voyager-1 ve Voyager-2 fırlatıldı. Güneş sisteminin dış bölümünü incelemek için kalkan bu sondalar gönderildikleri bölge ile ilgili öncesinde hiç bilinmeyen birçok bilgiye ulaşılmasını sağladı. 1981 yılında Amerika uzay mekiği programlarına başladı. İlk kez 1977 yılında uzay mekiği tasarlanmasına rağmen hiç kullanılamamıştır. Sonrasında ise Columbia 12 Nisan 1981’de yolculuğa başlayan ilk uzay mekiği olmuştur.

1984 yılı parçacık fiziği açısından önemli bir yıl olmuştur. Üst kuark (up kuark) parçacığının varlığı deneysel olarak ispatlanmıştır. Bu kuark öngörülerde olduğu gibi +2/3 gibi bir elektriksel yüke sahip iken bu kuarkın eşi niteliğinde olan alt kuarkın (down kuark) yükü ise -1/3’tü. Kütle değeri ise 30-50 GeV/c2 olarak öngörülmüştür.

1985 yılı doğa açısından oldukça önemli bir yıl olmuştur. Hollandalı Paul Jozef Crutzen (1933 – ), Meksikalı Mario Molina (1943 – ) ve Amerikalı bilim adamları F. Sherwood Rowland (1927-2012 ) ozon tabakasında delik olduğunu gözlemlediler. Güneş’ten gelen zararlı mor ötesi ışınları süzme özelliğine sahip ozon tabakasının delinme sebebi artan koloroflorokarbon gazı kullanımıdır. Bu gaz özellikle deodorant ve soğutma sistemlerinde sıkça kullanılan bir gazdır. Bu olayı gözlemleyen Crutzen, Molina ve Sherwood aynı ozon tabakasındaki deliğin düzeltilmesi konusundaki çalışmaları nedeniyle 1995 yılı Nobel Kimya Ödülünü almıştır.

1989 yılında Amerika bir uzay sondası cihazı olan Galileo’yu uzaya göndererek Jüpiter gezegeni konusunda bilgiler toplanmasını sağlamıştır. Bir yıl sonra, 1990 yılında, Hubble Uzay Teleskopu uzay mekiği Discovery tarafından yörüngesine yerleştirilmiştir. Edwin Hubble’ın anısına bu şekilde isimlendirilen teleskop Amerika Uzay ve Havacılık Dairesi NASA ve Avrupa Uzay Ajansı ESA’nın ortak projesidir. Bu teleskop yardımıyla 15 milyar ışık yılı ötesi gözlenebilmiştir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Zaman Üzerine

Zaman;

“bir eylemin yahut olayın içinde geçtiği, geçmekte olduğu ya da geçeceği süre”

olarak tanımlanabilirken

“ölçülmüş, ölçülebilen veya ölçülecek olan bir dönem”

olarak da tanımlanabilir.  Zamanın uzaysal boyutu yoktur. Zaman kavramı, tarih boyunca felsefenin ilgi alanlarından biri olmasının yanı sıra fizik çalışmalarının da önemli alanlarından biri olmuştur.

 

Zaman, rölatif bir kavramdır. Zaman içinde olduğumuz üç mekân ve bir zaman boyutlu olarak ifade edilen uzayzamanın (bu terim birleşik yazılır) soyut olan boyutu olarak da kabul edilir. Zaman olgusu fizikte Latince zaman anlamına gelen tempus kelimesinin baş harfinden gelen “t” harfiyle tanımlanır. Zamanın nesnel  olarak var olup olmadığı, fiziğin en önemli ve çözülemeyen konularının başında gelir.

 

Zamanın akıp akmadığı veya hangi yönde aktığı da aynı şekilde fiziğin en tartışmalı konulardan olup uzayda oluşan her şey zamanın içindedir. Sebep-sonuç ilişkisi  olarak tanımlanan olgu, felsefi olarak, zaman akış oku ile ilgilidir.

 

Zaman, ışık hızı ile de dolaysız bir ilişki içinde olup maddenin ışık hızına yaklaşması durumunda zamanının yavaş akması, ışık hızında durması ve ışık hızı ötesinde de tersine akması gibi hipotezleri de modern fiziğin ve Rölativite Teorisi’nin temelini oluşturan konulardandır.

 

Zamanın tanımı konusunda tam bir uzlaşmaya varılamasa da ölçülmesi konusunda anlaşmazlık yoktur. Zaman, fizikte en hassas ölçülebilen niceliklerden biridir. Bu ölçüm sürecinde herhangi bir zamana ya da zamansal aralığa rakamsal bir değer atanır. Bu atamada sürekli değişikliğe uğrayan herhangi bir fenomen kullanılabilir. Bunlar iki tanedir ve bağımsız ölçeklerdir:

 

“Atomik ölçüm; atomların içsel enerji durumları ve aralarındaki kuantum değişimiyle gerçekşelen elektromanyetik radyasyonun karakteristik frekansıyla ilgilidir.”

“Dinamik ölçüm; gök cisimlerinin çekimsel hareketlerini kullanır ve bu tip hesap ve ölçümler sonucu ay ve güneş takvimleri ortaya çıkmıştır.”

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Kuantum Dolanıklık (Quantum Entanglement) Üzerine

Kuantum Dolanıklık yahut Quantum Entanglement, 1935 yılında Einstein, Podolsky ve Rosen tarafından yayınlanan makaleleriyle (Makale: A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen, 1935, Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? Phys. Rev., 47, 777) bilim dünyasına giren bir kuantum mekaniksel bir ilkedir.

En anlaşılabilir haliyle kuantum dolanıklık; iki veya daha fazla sayıdaki atomaltı taneciğin birbirlerinden uzakta olmasına bağlı olmaksızın birbirleriyle eşzamanlı olarak etkileşebileceğini başka bir deyişle haberleşebileceğini ifade eder.

1935 yılında ortaya atılan bu teorik öngörü artık bilimsel bir gerçek olarak karşımızda durmaktadır. 2008 yılındaki çalışmada Salart ve arkadaşları İsviçre Telekom fiber hatlarını kullanarak Cenevre civarında ve aralarında yaklaşık 18 kilometre mesafe bulunan ve aynı kaynaktan gelen fotonların Kuantum Dolanıklık hızlarını ölçmüşlerdir (Makale: Testing the speed of ‘spooky action at a distance, Daniel Salart, Augustin Baas, Cyril Branciard, Nicolas Gisin & Hugo Zbinden, Vol 454, 14 August 2008, doi:10.1038/nature07121).

Basit bir anlatımla;

Dolanıklık konusu,bilesik kuantum sistemlerin holistik (bütünlükçü) bir özelliği olan dolanıklık altsistemler arasında yerel-olmayan (non local) korelasyonları inceler. Bu korelasyon ve etkileşim sayesinde kuantum bilişim yani kuantum bilgisayarları kuramında önemli bir aşama aşılmış olmaktadır.

Bu sayede kuantum teleportasyon, kodlama ve kuantum kriptografi gibi birçok kuantum süreçlerinin daha hızlı başarılması kaçınılmazdır artık. Elbette bu konunun son kullanıcı açısından kullanılır hale gelmesi biraz zamana ihtiyacı olduğu gibi anlaşılması/algılanması da güçtür.

Bileşik sistem tanımlaması birbirlerinden ayırtedilebilir ve ayrılabilir altsistemlerden (iki veya daha fazla) oluşan sistemleri tanımlamak için kullanılır.

Az önce söylediğimiz gibi, bileşik sistemin bütünlükçü (bütünleştirici) bir özelligi olan dolanıklık kavramı; bir bilesik sistemin, tek tek alt sistemlerinin durumlarından yararlanılarak yazılamayan durumlarının oldugunu vurgular. İşte bu dolanıklık durumunda altsistemler arasında klasik olmayan (yani kuantum teorisi ile açıklanmaya muhtaç) korelasyonlar vardır. Bu korelasyonlar (yani etkileşimler sayesinde) klasik süreçlerde olmayan amaçları gerçekleştirmek için kullanılabilecek kontrol edilebilir  kaynaklar oluştururlar.

Yukarıda da söylendiği gibi kuantum dolanıklık kavramının ortaya çıkısına öncülük eden çalışma  Einstein-Podolsky-Rosen 1935  makalesidir. Mesela iki farklı sistemden oluşmuş bir bilesik sistemin sahip oldugu kuantum durumlarında, altsistemlerin durumları arasında korelasyon varsa iki sistemin dolanıktır.

Dolanık durumlar daha çok elektronlar ve fotonlarla elde edilmeleri yanında atomlar, çekirdekler ve diger iyonlar da bu amaçla kullanılmaktadır. Örnek vermek gerekirse, aynı orbitali paylasan elektronlar dolanıktır.

Atomaltı süreçler ile ilgili olan dolanıklık mevzuunda  yanlış anlaşılmaması gereken noktayı da bahsetmeden geçmemek lazım. Exacere edilerek bir örnek vermek gerekirse Ankara’daki bir atomaltı parçacık İzmir’deki atom altı parçacıkla haberleşmeye/iletişime geçer/geçecek gibi bir algı oluşmamalıdır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Rezonans Nedir ve Nasıl Oluşur?

Mühendislikte genliğin sonsuza gitmesi olarak da bilinen rezonans kavramı, en az iki bileşenden oluşan bir sistemin belli frekansta daha yüksek genlikde salınması olarak bilinir. Frekansların uyumu olarak da tanımlanabilmektedir. Uyumlu bu frekansa ise rezonans frekansı denir.

Yukarıda bahsi geçen genlik kavramını açıklamak gerekirse; salınmalar esnasında sistemin belirli bir denge durumuna göre yaptığı değişme miktarına genlik denir. Sistemde farklı sebeplerden oluşabilecek bu salınmalar sistemi rezonansa ulaştırabilirse salınım genliği çok artacak (teorik olarak sonsuz) ve sistem rezonansa girecektir. Genliğin bu şekilde büyümesi ise yıkıcı sonuçlar oluşturabilmektedir.

Bu kavram çoğunlukla mekanik, akustik, elektrik, elektronik ve elektromanyetik gibi çalışma alanlarında karşımıza çıkarken nükleer manyetik (NMR ), elektron spin (ESR) ve kuantum gibi zamansal ve periyodik değişimlerin var olduğu çalışma konularında da karşımıza çıkmaktadır.

Örnek olarak; ses sistemlerinde ayar yaparken anlık olarak çıkan rahatsız edici yüksek ses gösterilebilir. Yapılan bu ayar esnasında minimuma düşen empedans nedeniyle rezonansa ulaşan ses sinyalinin genliğinde anlık bir artış olur ve çok yüksek bir ses çıkar.

İkinci bir örnek olarak ise asma köprüden uygun adım yürüyüşle geçen askerlerin köprüyü çok sallaması gösterilebilir. Uygun adım yürüyüşteki  askeler aynı frekansta yürürler. Bu yürüyüş esnasına çok yüksek genliğe sahip bir ses çıkar. Çünkü askeri gruptaki askerlerin yürüyüşleri arasında bir rezonans oluşmuştur. Köprü sisteme dahil edildiğinde ise iki olasılık vardır. Bunlardan ilki; eğer oluşan askerlerin yürüyüş frekansı köprünün doğal titreşim frekansına eşit ise köprü ile askeri grup arasında bir rezonans oluşur ve köprü daha çok sallanır. Şayet köprünün dayanımı az yani buna karşı koyamayacak kadar küçük ise köprü yıkılabilir. İkinci olasılık ise askeri grubun frekansı ile köprünün doğal titreşim frekansı arasında uyumun yani rezonansın olmadığı durumdur. İlk olasılıkla aynı dayanıma sahip köprünün yıkılması daha zor olacaktır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Kuantumla Aldatma

Kuantum ve dalga mekaniği kavramlarının anlamları ve gelişimleri http://www.huseyincavus.com.tr/web/kuantum-mekanigi-ve-dalga-mekanigi-nedir/ adresinde verilmişti. Bu yazımda kuantum hakkında kuantum adı kullanılarak oluşturulan yanılgılar ile ilgili düşüncelerimi paylaşmak istiyorum.

Üzerinde en çok aldatmaca çıkartılan, yanılgı oluşturulan ve hatta örselenen kavram, kuantum kavramıdır dersek yanlış olmaz. Kuantum kavramının yanına düşünme/düşünce/olumlama/sıçrama (kuantum beslenme bile var) gibi kelimelerin eklendiğini sıkça görmekteyiz. Yukarıda linki verilen yazıda da söylediğim gibi kuantum İngilizcesi quantity  olan ve anlamı da miktar, zerre olan kelimeden türemiş bir kelimedir. Kullanım olarak ise zerrecik/tanecik/paketçik anlamındadır. Hatta hep kullandığımız ve nicel ve ölçülebilen anlamına gelen kantitatif kelimesi de bu kökten türemiştir.

Herşeyden önce bilinmesi gereken nokta kuantum kuramı bir fizik kuramıdır. Felsefe, ahlak ya da psikoloji kuramı değildir. Bu durumda “kuantumun özü, sürekli pozitif olmaktır” ya da “olumlu düşünmek hep olumlu sonuçlar getiriyor” gibisinden cümlelerin kuantum fiziği ile hiçmi hiç ilgisi yoktur.

Kuantum olumlama/düşünme/sıçrama ile ilgili olarak ise insan beynindeki süreçler mikro-dünyaya (nöronlar, atomlar, atom altı parçacıklar) ait süreçlerdir. Kuantum fiziğinin ilgi alanına girmesi açısından düşüncenin ve bilincin açıklamasında mutlaka kuantum kuramı kullanılmak zorundadır demek yanlış olmaz. Bu böyleyken, atomlardaki (örneğin beynimizdeki atomlar) elektronların enerji seviyelerini değiştirmesi (yukarıdaki verdiğim linkte sunulan Bohr Atom modelinde anlatıldığı gibi atomdaki elektronlar seviye değiştirirken; üst enerji seviyesinden daha az enerjili alt enerji seviyesine geçerken foton yani enerji seviyeleri arasındaki fark kadar enerji yayarken tam tersi için yayılan enerji kadar foton soğurması gerekir) düşüncemizde bir “sıçramaya” yol açacak ve biz hayatta bir sıçrama yapacağız diye bir şey yoktur. Böyle birşey olmaz.  Atomlarda gerçekleşen olaylar mikro-dünya ile ilgilidir ama düşüncenin oluştuğu boyut artık makro-dünyadır ve burada kuantum kuralları geçerli değildir.

Fikrime göre, yukarıda kısaca vermeye çalıştığım örseleme ile ilgili olarak iki adet senaryo vardır Bunlardan ilki (daha iyi niyetli olanı) pozitif bilim olan kuantum fiziği konusunun iyi anlaşılamamasıdır denebilir. İkincisi ise ürettikleri ve aslında pozitif bilimler açısından çok da doğru olmayan ve karşılığı da olmayan düşüncelerine pozitif bilimlerden bir arkalık bulma gayreti olsa gerek. İşte bu iki nedenden dolayı aslında ilgisi olmayan kavramların önüne “kuantum” kelimesi koyuluveriliyor (ekleniveriliyor).

Bu eklenivermenin en önemli nedenlerden biri verdiğim linkte de anlatılan Heisenberg Belirsizlik ilkesidir. Bu ilke, aslında, kimyada herkesin bildiği elektronların bulunması olasılığı olan bölge anlamında kullanılan elektron bulutu ve orbital kavramlarına kadar gitmektedir. İşte bu ekleniverme sürecinde şu şekilde düşünüldüğünü zannetmekteyim.Yani madem bir belirsizlik, bilinmezlik ve kompleks bir mevzu var, zaten kuantum olumlama/düşünce/düşünme/sıçrama dediğimiz olay da oldukça kompleks ve bilinmez.  O halde bizimkisi de kuantumdur sonucuna varılıp ekleniveriyor kuantum sözcüğü. Halbuki kuantum sözcüğü ile yapılmaya çalışılan sadece atom altı olayları açıklamaya çalışmaktır. Yukarıda verdiğimiz örneklerden biri olan “kuantum yemek yeme” hikayesi küçük porsiyonlarla yemek yemedir (kuantumda küçük ya !!!) bir pozitif bilim olan kuantumla hiç mi hiç ilgisi yoktur.

Kuantum mekaniği herşeyden önce bir bilimsel kuram olup bütün kuramlar gibi gözlemleri açıklamak için geliştirilmiştir. Günlük hayatta gözlediğimiz basit doğa olaylarından, kontrollü laboratuvar ortamlarında geliştirilen hassas deneylere kadar her türlü gözlem kuantum kuramı ile açıklanabilmektedir.

Mesela üzerinde en çok spekülasyon yapılan Heisenberg Belirsizlik ilkesi bir şeyin olup olmaması noktasında yazı tura atar gibi olasılıklı olması anlamına gelmemektedir. Olasılık düşüncesi kuantum fiziğinin nesneleri olan atomların, atom altı parçacıkların birbirlerine özdeş olmalarından ve parçacık türüne bağlı olarak Bose-Einstein istatistiğine veya Fermi-Dirac istatistiğine tabii olmalarından kaynaklanır.

Özet olarak, klasik fizik ile kuantum fiziğinin nesneleri farklıdır ama ikisi de aynı kesinlikte bilimsel yasalar tarafından şekillenir. Hatta insan yaşamında birçok uygulaması ve faydası da bulunan kuantum fiziğindeki kesinlik şimdiye kadar insanlık tarihindeki bilimsel kuramlar arasında en yüksek kesinlik düzeyindedir bile denebilir.

Son söz olarak kuantum kavramının yanına konulan düşünme/düşünce/olumlam/sıçrama (kuantum beslenme bile var) gibi kelimelerle oluşturulan türedi kavramların bir pozitif bilim olan fizikle ve kuantum fiziği ile hiç mi hiç ilgisi yoktur.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Schrodinger Dalga Denklemi ve Dalga Fonksiyonu

Schrodinger Dalga Denklemi ve Dalga Fonksiyonu

Kuantum mekaniğinin 1. postülasına göre herhangi bir gözlemlenebilir (fiziksel çokluk) bir operatör cinsinden yazılabilir. Bu fiziksel parametrenin ölçümü ise özdeğer denklemi ile bulunur.

Fiziksel parametre olarak toplam enerjiyi ele alalım. Toplam enerji Hamiltoniyen operatörü ile gösterilir. Bilindiği gibi korunumlu sistemlerde toplam enerji korunur.

Korunumlu sistemlerde yazılan Hamilton operatörünün özdeğer denklemine kısaca Schrodinger dalga denklemi denir.

Schrodinger dalga denklemi sayesinde bulunan dalga fonksiyonu kuantum mekaniğinin temel büyüklüklerinden biridir.

Dalga fonksiyonları aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır.

-Normları sonlu olmalıdır yani normlanabilmedirler.

-Sürekli, tek değerli olmalılar ve ıraksak olmamalıdırlar.

-Hem kendisi (parçacık korunumu) hem de türevi (momentumun korunumu) sürekli olmalıdır.

Bilindiği gibi kuantum mekaniğinin özel olan yanı bir sistemin gelecek davranışlarını değil de davranış serilerinin özelliklerini vermesidir. Bu da dalga fonksiyonu ile sağlanır.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Elektromanyetik Dalgaların Enerjisi ve Foton

Elektromanyetik Dalgaların Enerjisi ve Foton

Elektromanyetik dalgaların enerjisi foton adı verilen ışık parçacıkları (veya paketçikleri) sayesinde taşınırlar.

Daha anlaşılır olması açısından elektromanyetik spektrumun görünür bölgesinde yer alan kırmızı ve mavi ışıkları ele alalım. Bilindiği gibi kırmızı ışık yüksek dalga boylu yani düşük frekanslı (düşük enerjili) iken mavi ışık ise daha düşük dalga boylu yani yüksek frekanslıdır ( yüksek enerjili). Bildiğimiz gibi foton enerjisi planck sabiti h ile frekansın çarpımıdır.

Az önce söylediğimiz enerjinin fotonlarla taşınması  ve örneğini bu iki renk için canlandırmak istersek; bir fotonun içine kırmızı renkte daha az sayıda dalga girerken (tekrarlanma sayısı yani frekansı az)mavi renk içine ise daha fazla dalga girmektedir ( tekrarlanma sayısı yani frekansı yüksektir) diyebiliriz. Çünkü belli bir uzunluk içinde daha fazla dalga girmiş ise başka bir deyişle dalga boyu düşükse frekans ve dolayısıyle enerjisi yüksektir denilebilir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Elektromanyetik Spektrum

Elektromanyetik Spektrum

Elektromanyetik tayf (spektrum) hangi dalga boyu için hangi frekans ve hangi enerjinin denk geleceğinin tahmin edildiği bir çizelgedir.

Her biri farklı yollarla elde edilmiş elektromanyetik radyasyonlar değişik dalga boylarını (frekansları) kapsamaktadır.

Elektromanyetik spektrum üzerinde yüksek frekanslı (dolayısıyla yüksek enerjili) kozmik ışınlar ve gamma ışınlarından, düşük frekanslı (düşük enerjili) radyo dalgalarına kadar farklı frekanslardaki tüm elektromanyetik ışımaları içermektedir.

Elektromanyetik spektrumda; görünür bölge olarak isimlendirilen bölge kırmızı (daha düşük frekans) ve mor (daha yüksek frekans) ışık arası bölgedir.

Görünür ışınlardan daha yüksek frekanslı olan kozmik, gamma, X ve mor ötesi (ultraviyole) gibi ışınlar daha yüksek enerjiye sahiptirler ve bu nedenle tehlikelidirler.

Benzer şekilde görünür ışıktan daha düşük frekanslı olan radyo, mikrodalga ve kızıl ötesi (infrared) gibi ışınlar ise görünür ışınlara göre daha düşük enerjilidirler.

Elektromanyetik spektrumda yer alan bu ışınları yüksek enerjiliden başlayıp düşük enerjili olana doğru bölge bölge tanıtmak gerekirse:

Mor Ötesi Bölge Işımaları

Bu ışımalar sırasıyla aşağıdaki gibidir.

Kozmik Işınlar: Bu ışınlar dış uzaydan gelen radyasyonlardır ve spektrumda en kısa dalga boyuna yani en yüksek frekansa (enerjiye) sahip ışınlardır.

Gama Işınları: Bu ışıma türü atom çekirdeğinde radyoaktivite yoluyla oluşmaktadır Gamma ışınlar bir atom çekirdeğinin çapından daha küçük dalga boylu dalgalar içermektedirler.

X-Işınları: Bu ışımalar özel lambalar, X ışın tüpleri ve metal bir hedefe çarpan hızlı elektronlar gibi mekanizmalar sayesinde oluşturulabilirler. X ışınları (Röntgen ışınları) yumuşak maddelerin içine nüfuz edebilme kabiliyetine sahiptirler.

Mor Ötesi (Ultraviyole) Işınlar: Bu türdeki ışımalar tıpkı X ışınlarında olduğu gibi özel lambalarda, gaz deşarjlarında ve de yıldızların içlerinde üretilirler.

Yukarıda kısaca tanıttığımız spektrumun kısa dalga boylu (yani yüksek frekanslı) bölgesindeki bu tip morötesi bölge ışımaları zararlı olabilirler.

Görünür Bölge Işımaları

Işık diye hitap ettiğimiz elektromanyetik spektrumun bu küçük bölümünü insan gözü görebilir yani insan gözünün gördüğü renkler bu bölgededir. İsimlendirmek gerekirse mor ile başlayan ve kırmızıyla biten renkler vardır.

Kızıl Ötesi Bölge Işımaları

Bu ışımalar sırasıyla aşağıdaki gibidir.

Kızılötesi (İnfrared) Işınlar: Bu ışımalar sıcak ve soğuk maddeler tarafından oluşturulurlar ve bu ışımalar atomlar tarafından emildiklerinde ise maddeyi ısıtırlar. Bu nedenle ısı radyasyonu olarak da isimlendirilirler.

Mikrodalgalar: Radar sistemlerinde kullanılan çok uzun dalgaboyuna sahip düşük enerjili dalgalardır. Bu ışımalar aynı zamanda evlerimizde kullandığımız mikrodalga fırınlarında ve kablo gerektirmeyen (wireless) uzak mesafe iletişimlerde kullanılmaktadırlar.

Radyo Dalgaları: Bu ışımalar elektrik osilasyonları tarafından oluşturulur ve telefon, televizyon ve radyoda bağlantı kablosu gerektirmeden kullanılmaktadırlar.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Higgs Parçacığı ve 2013 Nobel Fizik Ödülü

Higgs Parçacığı ve 2013 Nobel Fizik Ödülü

Teorisi yaklaşık 50 yıl öncesine dayanan Higgs bozonunun deneysel olarak da gözlenmesiyle ile  parçacık fiziğinin standart modelinde önemli bir boşluk doldurulmuş oldu. Bu boşluğun dolması sayesinde maddeyi oluşturan temel parçacıkların nasıl kütle kazandığı açıklanmış oldu.  Yani kuarklar ve leptonlar gibi temel parçacıkların kütle kazanması sürecinde aracı parçacık görevi gören Higgs parçacığı gözlenmiş oldu.

Bu bahsettiğimiz atom altı parçacıkların kütle kazanmasının açıklanmasıyla kuarklardan oluşan proton, nötron dolayısıyla atom çekirdeği ve atomlara oradan da maddeye kadar uzanan kütle kazanım silsilesindeki büyük bir boşluk dolmuş oldu.

Burada kütle kazanmak derken, şöyle bir soru sorulabilir: Bundan önce kütle kazanmıyor muydu? Elbette ki kazanıyordu. Şu an olan ise kütle kazanmayı sağlayan ve teorik olarak ön görülmesine karşın fakat şu ana kadarda gözlenemeyen parçacığın bulunmasıdır.

Bu parçaçcığın gözlenmesi sayesinde Newton’un 1687 yılında Principia (Doğa Felsefesinin Matematik İlkeleri) kitabında yazdığı evrensel çekim yasasında önemli yer tutan “kütle” kavramı da açıklanmış oldu.
İşte bu açıklamaya çalıştığım nedenler bu parçacığın ve Higgs’in önerdiği kütle kazanım mekanizmasının ne kadar önemli olduğunu göstermektedir.

Higgs parçacığından söz edipte Tanrı parçacığı hikayesinden söz etmemek olmaz. Bu ifade ilk olarak 1988 yılı Nobel Fizik ödüllünü almış fizikçi profesör Leon Lederman’ın 1993 yılından verdiği  bir röportajda Goddamn particle (Lanet olası particle) demesinden sonra bilim yazarı Dick Teresi tarafından üretilmiş ve God Particle (Tanrı parçacığı) denmiştir.

2013 Yılı Nobel Fizik Ödülü bu parçacığın teorisi ve CERN’deki LHC’de (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) yapılan ATLAS ve CMS deneyleriyle  kanıtlanmış olmaları nedeniyle Peter W. Higgs ve François Englert’e verilmiştir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail

Kuantum Mekaniği ve Dalga Mekaniği Nedir?

Kuantum ve Kuantum Mekaniği Nedir?

Kuantum sözcüğü kelime anlamı olarak paketçikli veya tanecikli yapı demektir. Literatürde ilk kez, bu çalışmasıyla 1918 Nobel Fizik Ödülü sahibi olan, Planck’ın 1800 yıllıların sonu – 1900 yılların başında kara cisimden çıkan ışımaların klasik fiziğin beklentilerinden dışında yani aslında sürekli değil de kesikli yani belli dalga boylarında olduğunu ortaya koymasıyla hayatımıza girmiştir.

Devamında ise Einstein’ın kendisine 1921 Nobel Fizik ödülünü kazandıran fotoelektrik etki deneyi sayesinde iyice perçinlenen kesikli/paketçikli yapıya ait bir inceleme biçimidir.  Bu meşhur deneyde Einstein metal yüzeye (kolayca elektron verebilme yeteneğinden dolayı elektronegatifliği çok yüksek olan 1 A grubu elementleri seçilmektedir) ışık göndermiş ve gönderdiği bu ışığın metal yüzeyden elektron söktüğünü yani sistemde elektrik akımı oluştuğunu gözlemlemiştir. Bu gözlediği elektrik akımından yani elektron hareketinden sonra gerçekten ışığın paketçikli/tanecikli yapıda olması gerektiğini ve bundan dolayı da metal yüzeydeki elektronları sökebildiğinden bahsetmiştir. İşte Einstein tarafından bahsedilen bu tanecik aynı Planck’ın kara cisminden de çıkan kesikli yapıya sahip dediği “foton” yani ışık taneciğidir.

Devamında 1922 yılı Nobel Fizik ödülü sahibi Bohr, atomda bulunan elektronların döndüğü varsaydığı kararlı yörüngeler arasındaki geçiş yapan elektronlar yalnızca belirli dalga boylarında (frekanslarda veya enerjide yahut görünür bölge için değişik renkte) paketçikler halinde ışık başka bir deyişle foton yayacağının bulunmasıyla iyice taçlanmıştır.

Yukarıda sıralanan ve her biri ayrı bir köşe taşı olan deneyler ve gözlemler gibi bir çok çalışmada ışığın aslında hem dalga hem de parçacık gibi davranması keşfedilmiş ve kuantum mekaniği ortaya çıkmıştır.

Bu sayede “klasik mekaniğin açıklamakta yetersiz kaldığı atom/atomaltı seviyelerde madde ve ışığın dual yapısını kullanarak madde ve ışığın etkileşmelerini/davranışlarını inceleyen bilim dalıdır” biçiminde bir kuantum mekaniği tanımı yapılabilir.

Dalga Mekaniği nedir? Nasıl Ortaya Çıkmıştır?
Kuantum mekaniği ile ilgili olarak birçok çalışmanın, gözlemin ve deneyin yapıldığı yıllarda 1929 yılı Nobel Fizik ödülü sahibi Luis de Broglie doktora tezinde tıpkı ışığın dual yapısı gibi parçacıklara da bir dalga eşlik edebileceğini önermiştir. Buna madde dalgası adını vermiş ve atomik ölçekte çığır açan dalga mekaniği konusunun doğmasına ön ayak olmuştur.

Devamında 1933 yılı Nobel Fizik Ödülü sahibi Erwin Schrodinger atomik ölçekte elektronun (yani bir parçacığın) davranışını De Broglie’nin çalışmasında adı geçen madde dalgasını ifade eden meşhur dalga denklemiyle incelemiş ve dalga mekaniği kurulmuştur.

De Broglie ve Schrodinger ile aynı yıllarda 1932 yılı Nobel Fizik ödülü sahibi Heisenberg madem elektronların davranışları için meşhur belirsizlik ilkesini ortaya atmıştır. Belirsizlik ilkesine göre atomik ölçekteki bir incelemede hızı kesin olarak tespit edilen elektronun konumu aynı kesinlikle tespit edilememektedir. Elbette ki tespit edilemezlikten bahsedilirken aslında elektronun orada olduğunu fakat nokta atışı bir şekilde yeri tespit edilemediğini söylemekte fayda var.

Heisenberg tarafından yapılan bu belirsizlik tanımından sonra elektronun olma olasılığının bulunduğu yani bulunabileceği konuma için kullanılan orbital kavramına da değinmek de fayda var. Bu konu 1966 yılında Mulliken’e 1966 yılı Nobel Kimya ödülünü kazandırmıştır.

Devamında elektronların spinin (spin Stern ve Gerlach tarafından keşfedilmiştir – 1943 Nobel Fizik Ödülü) keşfiyle modern atom kuramı yani kuantumu da içeren atom kuramı ortaya atılmıştır.

Günümüzde Dalga mekaniği ve kuantum mekaniği kavramları iç içe girmiş iki kavram olup bu nedenle sanki aynı kavramlarmış gibi düşünülmektedir.

Facebooktwitterredditpinterestlinkedinmail