Kuantum Dünyası

Sayı 104 - Mayıs - Haziran 2022

 

 

Max Planck Alman bilim adamı ve Kuantum Kuramı’nın kurucusudur. Termodinamik yasaları üzerine de çalışmış olan Planck,  kendi adıyla bilinen “Planck Sabitini ve “Planck Işınım Yasası”nı bulmuştur. 1918’de kuantum enerjisi keşfi nedeniyle Nobel almıştır.

 

 

1818’de doğan Planck, 1947’de vefat eder. Üç çocuğunu ve eşini kaybettikten sonra bir oğlu da Hitler’e suikast girişiminden dolayı idam edilmiş olan ve savaş sırasında evi yerle bir edilen Planck, çektiği tüm acılara rağmen bilimde öncülük eden yeni fikirleri üretmeye devam etmiş ve tarihe geçen sabitesi, mezar taşına kaydedilmiştir:

Planck sabitesi                                    h= 6.626176 × 10−27 Erg-saniye

Kuantum, Planck’ın devrim yaratan fikri ve klasik fizikte radikal bir dönüm noktasıdır.

Einstein der ki: “Planck’ın bu keşfi 20. yüzyıl fizik araştırmalarına temel oluşturacaktır. Bu keşif olmadan moleküller, atomlar ve onların dönüşümlerini yöneten enerji süreçleri ile ilgili doğru bir teori oturtulamayacaktı.”

Planck, 1914 yılında Einstein’ı ve Max von Laue’yi Berlin’deki Enstitü’ye gelmeye ikna etmesi ile de çağın en büyük çığır açan gelişmelerine önayak olmuştur.

Fiziğin temeli olan kuantum kavramı farklı içeriklerde karşımıza çıkmaktadır:

Genel kavram olarak:
Kuantum (isim) – belirli bir miktar
Kuantum (sıfat) – ani ve belirgin

Fizikte:
Işınım enerjisinin en küçük birimi,
Kuantize (parçalı) fiziksel büyüklüğün temel birimi.

 

Kara Cisim Işıması

Kuantum ölçeğinde, “kara cisim ışıması” kara deliğe benzer. Planck’ın kara cisim ile ilgili kuramsal çalışması 1900’de yayımlandığında henüz kara delik teorisi ortada yoktur. Çalışmanın temelinde madde, her biri kendine özgü titreşim frekansına sahip ve bu frekansla radyasyon salan bir vibratör (titreştirici) olarak düşünülür.

Planck’ın “kuantum” dediği bir enerji paketi ile bir dalga frekansı arasındaki ilişkiyi belirleyen denklemi, E= hν[1] bilimde yeni bir devrimin temel taşı niteliğindedir.

Planck enerjiyi ölçülmesi zor sürekli akan bir nehir olarak düşünür ve onu küçük parçalara (bit) ayırır. Planck’ın enerji paketi kuramı radikal olarak değerlendirilmiştir. Yüksek frekanslarda kuantum-enerji gereksinimleri öyle büyüktür ki ışınım çok zor gerçekleşir. Böylelikle Planck neden kara cisimlerin tüm frekanslarda eşit olarak ışımadığını göstermiş olur.

Einstein öncesinde ışık, kimi bilim adamları tarafından tanecikler akımı, kimileri tarafından da dalga devinimi olarak nitelendirilmişti.19. yüzyılın başlarında Young’la başlayan, Fresnel ve daha sonra Faraday ve Maxwell’in çalışmalarıyla pekişen deneyler, dalga kuramına belirgin bir üstünlük sağlamıştı. Einstein’ın fotoelektrik çalışması, bu gelişmeyi tersine çevirmiş, hem de Planck’ın 1900’de ortaya sürdüğü kuantum teorisini de çarpıcı bir biçimde doğrulamıştır.

Einstein, çalışmalarının olağanüstü verimli yılı olan “Mucizevi Yıl”  (Annus Mirabillis) 1905’te Özel Görelilik de dahil 4 makale yayınlamıştır. Bunlardan ilki Planck’in keşfinin fotoelektrik etkisini açıklamada kullandığı makaledir. Planck’ın “Kara Cisim Işıması” çıkmazına çözüm olarak önerdiği, radyasyonun kuantalardan (parça) oluştuğu tezinin ışık için de geçerli olduğunu önerir ve böylece kuantum kuramının temellerinin atılmasına önemli bir katkı sağlar. Einstein, ışığın sadece dalgalardan değil, kendisinin foton adını verdiği parçacıklardan oluştuğunu ortaya atar. Fotonun deneysel olarak ispatlandığı 1921 yılında ise (çoğumuzun tahmin ettiği gibi görelilik teorisi ile ilgili olmayan) Nobel ödülünü alır.

Foton, Yunancada photos=ışık kelimesinden alınmıştır ve ışık kuantumu anlamına gelir. Elektromanyetik ışınımın en küçük enerji paketidir. Fotonun enerjisi ışınımın frekansına bağlıdır. Yüksek enerjili gama ışınlarından düşük enerjili kızıl ötesi ışınlara kadar tümü, ışık hızıyla hareket eden foton içerir.

Kara cisim ışıması kuantum teorisinin Planck ilişkisinin ve nihayet fotonun ortaya atılmasına neden olur. Sonunda Planck yarıçapının kara delik şartlarına uyduğu anlaşılır. Gözlenebilen evren, şimdiki öngörülen kütlesiyle kara delik şartlarına uygundur. Bunun da ötesi, evrenimizdeki arka plan ışıması evrenimizin de mükemmel bir kara beden olduğu gerçeğini desteklemektedir.

 

Kuantum Mekaniği

 

Niels Bohr , Danimarka’lı fizikçi 1885-1962

1913’de ilk atomik kuantum teorisini geliştirerek Planck’ın teorisini çok ileri taşır.

1922’de Nobel ödülünü kazanır.

Bohr  magnetonu ve Bohr yarıçapı sabiteleri ona aittir.

Atom çekirdeğinin “sıvı damlacığı modeli” ni geliştirir.

 

Thomson ve Rutherford’dan sonra geliştirdiği atom modeli gezegensel yapıdadır. Negatif yüklü bir elektron, pozitif yüklü bir çekirdeğin yörüngesinde dolaşır. Farklı elementlerde elektron ve yörünge sayıları değişiktir. Yörüngeler arasında kuantum sıçraması olduğunda yayılan veya emilen miktarda elektromanyetik radyasyon görülür.İkinci Dünya savaşında ABD’ye kaçmış olan Bohr, Einstein gibi Atom Enerjisi projesinde çalışmış savaş sonrası ise atomun barışçıl amaçlarla kullanılması gerektiği fikri ile çeşitli girişimlerde bulunmuştur. Bunlardan biri de 1950 yılında Birleşmiş Milletlere gönderdiği açık mektuptur.

Bohr’un  son çalışması olan “Işık ve Yeniden Değerlendirilen Yaşam” adlı makalesi 1963’de öldükten sonra yayınlanır. İçeriğinde yaşamın başlangıç ve gelişmesi, kuantum mekaniği, yaşam, beyin, akıl, bilinç ve irade konuları ile birlikte ışığın biyoloji için bir araç olarak kullanımı da yer alır. Planck’ın atomik osilatörleri gibi, atomların yalnızca belli durumlarda oluşabileceğini öne sürer. Bu kuantum durumları belli enerji değerleri ve yörüngelerine karşılık gelir ve bu durumda kalan atomlar ışıma yapmamalıdır. Sonunda Planck’ın kuantum kavramı yeni bir teorinin, kuantum mekaniğinin ortaya atılmasına yol açar.

Kuantum mekaniğinin standart modelinde fotonların kütle veya büyüklüğü olduğu düşünülmez. Onlar nokta parçacıklardır. Bunun sebebi aksi halde ışık hızıyla hareket edemeyecekleri ya da sonsuz kütle ve enerjiye sahip olacaklarıdır.

Oysaki birleşik fizik bakış açısından ışık hareket etmeyebilir. Einstein’ın çalışmasından göreceğimiz gibi ışık hızında zaman yoktur. Bunun anlamı belki de ışığın zaten evrende sürekli dalgalar halinde dağıtılmış olduğu ve bizim de yalnızca onun frekansının yerel salınımlarını gözlüyor olduğumuzdur. Gerçekte bu, kuantum boşluk salınımlarının ne olduğunu gösteriyor olabilir.

Bu bize Hegel’in, Felsefe Tarihi kitabında Plotin’den yaptığı şu alıntıyı hatırlatır:

“Uzay, ışığın etkinliğinin mutlak, arı sürekliliğidir. Etkinliğin kendisi değil, onun kesintisizliğinin formudur. (madde değil, arı form)”

 

Kuantum Mekaniği ve Kopenhag Yorumu

Kuantum mekaniği atom ve atom altı dünyanın tüm görüngülerini ortaya çıkaran bir teoridir ve 20. yüzyıl fiziği onun üzerine kurulmuştur.

Modern fiziğin atom yapısı ve kuantum mekaniğinin doğası hakkındaki görüşleri 1920’lerde Niels Bohr başkanlığında Heisenberg ve Pauli’nin Kopenhag Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü’nde toplanmalarıyla oluşturulmuştur. Deney sonuçlarına getirdikleri yorumlar (ışığın hem dalga hem de parçacık olması vb) günümüz bilimine temel teşkil etmiştir.

Bohr ve aralarında Heisenberg, Pauli, Gamow, Landau gibi ileride çok ün yapacak genç öğrencilerine ait çalışmaların kuantum mekaniğine getirdiği yaklaşım 1950’lerde, “Kopenhag Yorumu” diye adlandırılacaktır.

 

Kopenhag Yorumunun Temel Prensipleri:

  • Bohr’un Bütünleyicilik Prensibi: Deneyler maddenin ya parça, ya da dalga özelliklerini ortaya koyar; ikisini bir arada değil. Sonuçları açıklamak için her iki açıyı da tek bir gerçekliğin bütünleyici yönü olarak ele almalıyız. 

 

  • Born Kuralı (Max Born): Madde ve fotonlar dalga değil, olasılık dalgaları olarak ele alınmalıdır. Bu, Schrodinger’in meşhur formülünde çoklu durumlardan tek bir durumun oluşma olasılığı olarak belirtilmiştir.

Buna karşılık Einstein’ın meşhur “Tanrı’nın zar attığına beni ikna edemezsiniz,” sözü Born’a yazdığı eleştiri mektubunda yer alır.

 

  • Heisenberg’in Belirsizlik Prensibi: Bir sistemin tüm özellikleri aynı anda bilinemez ve bu da olasılık olarak tanımlanır. Heisenberg’in, çıkardığı bir makalede uzay zaman denklemlerinde Newton’dan beri değişmeyen yapıtaşlarını çıkartması devrim niteliğindedir.

1927’deki 5. yılında Solvay Konferansı’nda  Heisenberg ve Bohr, yeni bir çağın başladığını açıklarlar:

    • Bir parçacık ya da sistemin ya pozisyonu ya da momentumu hakkında daha fazla bilgi edinilebilir. Birini daha fazla bilen, ötekini daha az bilir.

 

    • Sistemin durumu ölçülene kadar dalga fonksiyonu olarak tanımlanır. Ölçüldüğünde, ölçülen durum ne ise ona çöker. 

 

 

Temel Sabiteler:  Planck Birimi

Birleşik fiziğin temel birimi olan “Planck Birimi”, Max Planck’ın modern fiziğe en önemli katkılarından biridir. Kimileri onu “Tanrı Birimi” diye adlandırırken kimileri de dünya dışı akıllı varlıklarla haberleşmede buna benzer birimler sistemine gereksinimimiz olduğunu düşünür. 

Planck 1899’da, temel fizik teorilerinin özelliklerine dayalı bir dizi tümüyle doğal birimler ortaya attı. Bu doğal birimler, yalnızca evrenin gözlenen özelliklerine dayalı evrensel sabitlerdi. İnsan eliyle yaratılmış ölçüm standartları kullanmak yerine Planck birimleri doğrudan ışık hızı (C), kütle çekimi sabitesi (G), ve Planck sabitesi (h) olan evrensel fizik sabitelerinden hesaplanıyordu.

Planck sabitesi                                    h= 6.626176 × 10−27 Erg-saniye

Parçacık ve dalgaların atom ölçeğindeki davranışlarına ve ışığın parçacık niteliğine ilişkin temel fizik sabiti.

Einstein’ın, kütle ve enerjiyi eşitleyen (E=mc2) formülü ve genel görelilik kuramı bize göstermiştir ki kütle veya enerji kütle çekim dalgaları oluşturabilir. Buradan yola çıkarak bir fotonun kendi üzerine çökecek ve kendi ışığını yutacak enerjiye sahip olabileceğini düşünebilirsiniz.

Bir fotonun kendi üzerine çökmeden sahip olabileceği en yüksek enerji Planck Enerjisi olarak bilinir. Bu seviyedeki bir fotonun dalga boyu da yaklaşık Planck uzunluğudur.[2]

 

Bir Temel Oran: Phi

“Tanrılardan insanlara, dünyalardan atomlara, biçim ve varlık dünyası birbiriyle bağlı dev bir zincirdir. Benzerlik kanunu, dünya probleminin ilk anahtarıdır.”[3]

Resonance Project, Pi sayısı benzeri yeni bir sabit keşfetti. Fizik ve mühendislik alanında çığır açacak bir yenilik olan bu sabit, (Phi) kısaca kütle oranı diye adlandırılır. Nassim Haramein, 2013’de yayınlanan Holografik Kütle Çözümü/ Kuantum Gravitesi & Holografik Kütle”[4] adlı makalesinde evrenin matematik yerine orantılama ve ilişkilendirme yaptığından söz eder.

Holografik çözümde hacmin içindeki ve yüzeydeki bilgi onun kütlesini (evreni yapan) oluşturur. Ve atom çekirdeğindeki “güçlü kuvvet” onları bir arada tutar. Burada ilişkilendirilen kuvvetler, ölçüm, yoğunluk, dalga formları, faz ilişkileri, faz açılarıdır. Bununla Einstein’ın alan problemi çözülebilir, protonun yeni yarıçapı öngörülür, bu bize güçlü kuvvetin aslında çekim kuvveti olduğunu gösterir.

Birliği gösteren ilişki hacim ve yüzey oranıdır ve bu oran, mikrokozmostan makrokozmosa her boyutta karşımıza çıkmaktadır. Bu keşif sonucunda her ölçekte ilişkiler daha açık hale gelmektedir. Bu şablon ile Planck ölçeğinden yola çıkarak evrendeki kozmolojik yapıyı büyük bir doğrulukla hesaplayabiliriz. Dört kuvvetin (güçlü, zayıf, nükleer, çekim kuvveti) ilişkisi, onların her ölçekte nasıl etkileştiği, yoğunlukların, elektromanyetik alanların ilişkisini ve farklı ölçeklerdeki kuvvetleri ve temel sabiteleri verir.

Haramein, 2013 yılında yayınlanan makalesinde bu temel ilişkiyi kullanarak hesapladığı protonun yarıçapını yayınlar. Bu değer, birkaç ay sonra CERN’de deney sonucu bulunan yarıçapa çok yakındır. Akademik bir geçmişi olmayan teorik fizikçi Haramein ancak bu tarihten sonra bilim çevreleri tarafından ciddiye alınır ve çeşitli konferanslara çağırılır.

 

Hesaplanan                              r = 0,841236 * 10^-13 cm

CERN’de ölçülen                      r = 0,000366 * 10^-13 cm

 

Haramein.şöyle der: “Proton ve evrenin salınımları arasında harmonik bir ilişki var. Hepsinin bir olduğu bir zamandan, tekillikten (singularity) geliyorlar. Açık bir ilişki var aralarında.”

Haramein, Michael Hyson ve Dr. Elizabeth Rauscher, 2013 yılında yayınladıkları (Scaling Law) “Ölçekleme Kanunu”[5] adlı makalede enerji (f) ve yarıçap (r) arasındaki ilişkiyi ortaya koyarlar.

Evren, kara delik (Planck düzeyi) ve biyolojik alan, bunların hepsi lineer şekilde aynı ölçekleme kanununa uymaktadırlar.

[1] E: En küçük ışın enerjisi

   h: Planck sabitesi

  ν /f: Işınımın frekansı

 

[2] Planck uzunluğunu algılayabilmek için video:

https://www.youtube.com/watch?v=SVu7iT0iIL0

 

[3] H.P. Blavatsky Gizli Öğreti 1.kitap/647

[4] https://www.researchgate.net/publication/302941651_Quantum_Gravity_and_the_Holographic_Mass

[5] https://hiup.org/wp-content/uploads/2013/05/scalinglaw_paper.pdf