Elektronlara yörüngeyi kim tayin ediyor
Elektronlara yörüngeyi kim tayin ediyor
Sefa Saygılı
Fizikçi Werner Heisenberg, atom parçacığı sırlarını çözdüğü zaman 23 yaşındaydı. Büyük buluş anını hatırladığında, “Atom parçacıklarının hareketleri beni derinden sarsmıştı.” demişti. Atomun içinde “hayret uyandırıcı bir iç güzellik” gördü.
Kuantum fiziğinin keşfi üzerinden 100 yıl geçti. Klasik fizik anlayışını derinden sarsan ve başlangıçta bilinmezlerle dolu olan “kuantum fiziği” bugün günlük hayatımızı doldurdu. Mailler, mesajlar, filmler, videolar gönderiliyor. Günün önemli bir bölümü telefon ve ekran başında geçiyor, uydular dünyayı kuşatıyor.
Parçacık fiziğinin temellerini atmak uzun zaman aldı. Saman nezlesine tutulduğu için poleni daha az olan Helgoland adasında Fizikçi Heisenberg, rahatsız edilmeden tefekkür iklimine dalacak, düşüncelerini derleyip toparlayacak; “Atomun mini minnacık parçacıklarının sırlarını”çözecekti.
Gece yarısına kadar denklemleri inceledi, atom parçacıklarının hareketlerine kafa yordu. O gece yoğun ilhamlar kapısını çaldı, gecenin saat 01’inde parçacıkların görüntüleri gözünün önüne serildi. Tabiatın sırları gözü önündeydi.
O an kuantum mekaniğinin doğum saatiydi. Prof. Heisenberg 8 sene sonra Nobel ödülü aldı.
Gerçek, Helgoland adası hikâyesinden daha karmaşık hatta daha mucizevî. Kuantum mekaniği tek bir ilim adamının buluşu değil, birçok bilim adamının zihin teri.
Yeni fiziğin öncüleri, bilinen atom dünyası resminin yanlışlığını gördüler. Kuantum mekaniğinde gerçek, olabilirliğe indirgenir. Her şey Allah’ın tabiata koyduğu kanunlarla belirlenmiştir. Kuantum fiziğinde bilinen fizik kanunları bir tarafa bırakılır, her şeyin bir sebebi olduğu kuralı geçersizdir. Her ne kadar makro âlemde İsac Newton’un ifade ettiği determinizim prensibi (belli sebepler altında belli sonuçlar elde edilir) geçerliyse de mikro âlemde belirsizlik sığınağı söz konusudur.
Bu, anlaşılması zor bir sonuç. Buna rağmen tarihi kuantum fiziği yazıyor. Kuantum fizikçileri araştırma ve tartışmaları uzun zaman sürdürdüler. Kimsenin bilmediği düşünceler ortaya attılar. Sonraki 20 sene içinde atom bombasından transistora kadar yeni buluşlar yapıldı.
Yeni fiziğin mimarları hiçbir şeyden şüphelenmediler, siyaset konusunda çok naif idiler, buluşlarının kötüye kullanılabileceğini düşünmediler. Bir grup genç yeni teoriler üzerine çalıştı.
Werner Heisenberg müzisyendi, Platon okuyordu, mükemmeliyetçiydi, yaptığı işin en güzel olmasını isterdi.
Kuantum mekaniği ile ilgili çalışmalarını yoğun bir şekilde paylaştığı arkadaşı Wolfgang Pauli, matematik dâhisiydi.
Keskin dilli, keskin zekâlı Pauli, nötrino parçacığının varlığını öngördü, atom veya moleküllerde birden fazla elektron aynı kuantum durumu veya dört kuantum sayısını paylaşamadığını keşfetti. Nobel ödülü aldı.
Kuantum fiziğinin gelişmesinde İngiliz Paul Dirac, önemli rol oynar. Elektronların dalga fonksiyonlarının göreli bir hareket olduğunu, elektronun antiparçacığı olan pozitronun varlığını öngördü ve bunları Dirac Denklemi ile ifade etti.
“Tanrı, evreni yaratırken ileri seviyede matematik kullanmıştır.” der Prof. Dirac, inançlı bir ilim adamı.(Yanılmışım Tanrı Varmış, s.103)
Kimileri müzik ve güzel resimler görünce heyecanlanır. Prof. Dirac, formüllerin güzelliği karşısında heyecanlanırdı, kuantum mekaniğini mükemmelleştirdi. Fizikçiler Dirac Denkleminin kuantum fiziğindeki en güzel formül olduğunu kabul ederler.
Genç fizikçiler, nefes kesen ve hızla geçen iki yıl içinde fizik kurallarını alt üst ettiler. Birçok buluş ve keşfin yolunu açtılar. Araştırmalar, klasik fizik kuralları ile açıklanamayan birçok fenomeni açıklığa kavuşturdu.
Kuantum fizikçileri genç insanlardı. En yaşlıları Prof. Niels Bohr 1925’lerde 40, Albert Einstein 46 yaşındaydı. Kuantum fiziğinin gelişmesine önemli katkıda bulundular.
Einstein, 1921 yılında “fizikteki etkileyici hizmetleri ve foto elektrik etki” kanununu keşfetti, Nobel ödülü kazandı. Işık önce bir dalgadır düşüncesi kabul gördüğünde Einstein, belli şartlarda parçacığın nasıl hareket ettiğini keşfetti.
Prof. Niels Bohr, ortaya koyduğu atom modeli ile 1922’de Nobel ödülü aldı. Atomun içyapısını açıklayan bir model geliştirdi, elektronların belli bir yörüngede dolaştığını fark etti.
Elektronlar bir yörüngeden ötekine sıçrayacağı zaman ışık yayar.––
Bu model ile Prof. Bohr, atom dünyasındaki birçok hareketi açıkladı, birçok varsayımı kabul ediyordu.
“Elektronlara yörüngeyi kim tayin etti, hangi gizli güç elektronları yörüngede dönmeye mecbur ediyor? Niçin böyle bir sistem kuruldu? Atom neden ışık yayıyor?” sorularını sordu.
Atomlar kimsenin anlamadığı bambaşka bir dili konuşuyordu.