Page 269 - BİLSEM FİZİK ALANI YARDIMCI DERS MATERYALİ

ÖYG-2 - Modern Fizik
nerelerde olacağını tahmin etmemiz mümkün olabilir mi? Kuantum dünyasında rastlanabilecek bu tür garipliklerin nedeni her şeyin dalga ve olasılıklar üzerinden tanımlanmasından kaynaklanıyor (Üna- lan, 2011). Kuantum fiziğinin kurucularından biri olan Niels Bohr bunu şöyle ifade eder; “Kuantum fiziğini düşünürken kafanız karışmamışsa onu yeterince anlamamışsınız demektir.”.
Kuantum mekaniğinde parçacık-dalga ikiliğini matematiksel olarak ifade eden Erwin Schödinger, olasılık dalga fonksiyonunu geliştirmiş, değerli bir bilim insanıdır. Ama ününü aslında hiç yapmadığı bir şeye borçludur: Bir kediyle ilgili olan düşünce deneyine...
Schödinger’in Kedisi Düşünce Deneyi:
Bu deneyde Schödinger, bir kediyi kapalı bir kutuya koyduğunu hayal etmektedir. Kutuda kediyi 1 saat içinde öldürme olasılığı %50 olan bir düzenek bulunmaktadır. Bu düşünce deneyinde kediyle birlikte kutuya bir şişe zehir, ucunda çekiç olan bir mekanizma ve bir saat içinde ışıma ihtimali %50 olan radyo- aktif bir kaynak konulur. Eğer bir saat içinde radyoaktif kaynak ışıma yaparsa mekanizma bunu algıla- yacak ve çekici hareket ettirecektir. Mekanizma, çekicin zehir şişesini kıracağı şekilde ayarlanmıştır. Zehir şişesi kırılırsa kedi zehirlenerek ölecektir. Radyoaktif madde ışıma yapmazsa kedi yaşamaya devam eder.
Schödinger deneyinde, “1 saatin sonunda kendinin hangi durumda olduğunu” sorar. Deneyimleri- miz bize kedinin ya ölü ya da canlı olacağını söyler, değil mi? Ama sıkı durun! Kuantumun gariplikler dünyasına girmek üzeresiniz!
Kuantum mekaniğine göre dalga fonksiyonu, hem dalga hem de parçacık karakteri gösteren mate- matiksel bir nesnedir. Buna göre; kuantum parçacıklarının evrende alabileceği bütün olasılık durumla- rının toplamı 1’e eşit olmalıdır. Yani matematiksel olarak bir parçacık bütün olasılık durumlarına aynı anda sahip olmalıdır. Kedinin bir kuantum parçacığı olmadığını iddia ederek düşünce deneyinden vaz- geçmeye çalışanlar için söyleyelim, deneyin detayları araştırılırsa yaşamının radyoaktif bir maddenin salınıp salınmamasına yani bir kuantum parçacığına bağlı olduğu öğrenilecektir.
Kuantum mekaniksel olarak kutu açılmadan hemen öncesine kadar kedinin olabileceği üç olasılık bulunmaktadır: Kedi canlı, ölü veya hem ölü hem de canlı olabilir. Ancak bu olasılıkların gerçeklik ka- zanması sadece gözlemle mümkün olacaktır. Kedinin akıbetini bilebilmek için kutunun açılıp gözlem yapılması gereklidir. Kutu açıldığı anda tek bir durum gözlenir (ya ölü ya da canlı). O zamana kadar kedinin durumu çoklu bir olasılıktan ibarettir oysa! Kuantum mekaniğinde bu durum “çoklu durumla- rın süperpozisyonu” olarak adlandırılmaktadır. Oysa kutu açıldığında tek bir olasılık durumuyla kar- şılaşılmaktadır. Bu garip durum, kuantum fizikçileri tarafından “çökme” olarak adlandırılmaktadır (Ronde, 2017).
Schödinger, bu düşünce deneyini denkleminin doğruluğunu test etmek için 1935 yılında geliştirmiş- ti. Dalga fonksiyonuna göre kedi hem ölü hem de diri olmalı. Peki neden gözlemci kutuyu açtığında bü- tün olasılıklar bire iniyor? Bu durum felsefi açıdan ona bile çok garip geldiği için kendi geliştirdiği denk- lemden şüphe etti ve sonraki akademik yaşantısında biyolojik çalışmalara odaklandı (Ünalan, 2011).
O, kendi geliştirdiği denklemden şüphelenmiş olsa da, daha sonraki bilimsel gelişmeler Schödinger’i doğruladı. Günümüze geldiğimizde kuantum mekaniğinin sadece atom altı parçacıklarda değil, biz insanoğlunun gözleyebileceği makroskobik ortamlarda da çalıştığı çeşitli deneysel çalışmalarla karşılaş- maktayız (Blatter, 2000).
267