Parçacık fiziği ile görülüyor ki doğa; mikro seviyede verilen aynı iki deneydeki sonuçların benzer olacağını kesin biçimde söylemeyi temelden olanaksızlaştırıyor. Bu şaşırtıcı bir şey; aslında daha önceleri filozoflar, ayni koşullar sağlandığı takdirde, mutlaka ayni şeyin meydana gelmesi bilimin temel gereklerinden biridir diyorlardı. Oysa günümüzde bu bilimin temel bir koşulu olmaktan çıkmış durumda. Sadece ne olacağı konusundaki sonucu istatistiksel bir ortalama olarak bulmaktayız.
Bu belirsizliklerin üzerine düşmeden önce yardımı olacak kavramları tekrar hatırlamakta fayda var.
I-Titreşim
Bir su havuzunun içinde olduğumuzu ve yakınımızda yüzen bir mantar parçası bulunduğunu varsayalım; suyu başka bir mantar parçasıyla iterek ilk mantarı “doğrudan doğruya” hareket ettirebiliriz. Sadece bu iki mantara bakarsak, görebileceğimiz tek şey, bir mantarın hareketine yanıt olarak diğerinin hareket etmiş olmasıdır; iki mantar arasında bir tür “etkileşme” vardır. Kuşkusuz gerçekte yaptığımız şey, suyu karıştırmaktır; sonra su da diğer mantarı tedirgin eder. Buradan, suyu birazcık itersek, yakında yüzen bir cisim de tabi ki hareket eder şeklinde bir yorum oluşturabiliriz. Kuşkusuz mantar çok uzakta olsaydı, hemen hemen hiç hareket etmezdi; çünkü suyu yerel olarak hareket ettirmiştik.
Diğer yandan, mantarı hızla titretirsek, yeni bir olay ortaya çıkar; suyun hareketi biraz ötedeki suyu da hareket ettirir ve böylece uzaklaşan dalgalar oluştururduk. Demek ki suyu titreterek çok daha ötelerde bir etki oluşturulabilmek mümkün. Havuz örneğindeki suyun varlığını, elektromanyetik alan ile aynı anlamda düşünebiliriz. Elektromanyetik alan, dalgaları taşıyabilir. Evimizdeki elektrik akımının frekansı 50 devir/saniyedir. Frekansı saniyede 1000 devire çıkarırsak yayındayız demektir, çünkü bu radyo yayıncılığında kullanılan frekans bölgesidir. Biraz daha yükseltirsek, FM ve TV bölgesine gireriz daha da ileri gittiğimizde ise belli kısa dalgalara varırız (örneğin radar dalgaları). Frekansı daha da yükseltirsek artık eşyaları görmek için herhangi bir alete gerek duymayız onları yani bu dalgaları kendi gözlerimizle de görebiliriz.
Örneğin yüklü tarağımızı saniyede 5x devirden 5x devire kadar olan frekans aralığında sallayabilseydik, bu yüklü tarağın titreşimini gözlerimizle frekansa bağlı olarak kırmızı, mavi ya da mor olarak görürdük.
Daha da yüksek frekanslara bakarsak, X ışınları ve sırasıyla gamma ışınlarına ulaşmış oluyoruz. Eğer iyice yükseklere çıkarsak, artık bu bölge bizim için apayrı bir önem arz etmeye başlıyor. Bu konuyu R.Feynman şöyle açıklıyor: “Çünkü elektromanyetik alanı ve bu alanın dalgaları taşıyabildiğini anladıktan sonra, bu dalgaların aslında hiç de dalgaya benzemeyen acayip bir tarzda davrandıklarını gözlemleyebiliyoruz. Yüksek frekanslarda daha çok parçacık gibi davranmaya başlamaları ile belirsizlik ilkesinin ilk adımı atılıyor“.
II-Konum
Otoparkta duran bir aracın yeri ve hızı bellidir, otopark referans alındığında izafi olarak neresinde olduğu ve hızının sıfır olduğu kesindir. Heisenberg kuantum varlıklarının otoparkta duran araçlardan farklı olduğu görüşündeydi. Bu varlıklar elektron foton vb. gibi varlıklardır. Yapılan deneyler sonucunda maddelerin yerlerinin belirlenmesinde hızlarının daha da belirsizleştiğini öngörmekteydi.
Doğa belirsizliklerle vardır ve belirsizlikler doğanın bir parçasıdır. Kuantum mekaniğinin pek çok cephesi var. Bir parçacığın belirli bir konuma ve belirli bir hıza sahip olma düşüncesi artık geçerli değildir; bu yanlıştır.
Klasik fiziğin ne denli yanlış olduğuna dair okul hayatımızdaki müfredattan bir örnek verelim: Elimize güçlü bir ışık kaynağı alalım ve bu ışığı bir yüzeye tutalım. Işık kaynağı ile yüzey arasına daraltılabilir şekilde ayarlanabilecek iki yarık koyalım. Yarıktan geçen ışık arka plandaki yüzeyde ızgara desenlerine benzer bir girişim oluşturduğunu göreceğiz. Bu şaşırtıcı çünkü sadece 2 adet yarığımız varken 2’den fazla desenimiz oluşuyor.
Bu şaşırtıcılığı anlamak için yarıktan önce bir elektron detektörü kullanıldığında ise yüzey üzerinde sadece 2 adet ızgara deseni oluştuğu görülüyor. Sanki oluşan bir karışıklığı anlamaya çalışırken daha da karmaşıklaşıyor tüm deney.
Kuantum mekaniğini tamda burada işliyor. Bir nesnenin hem nerede olduğunu ve hem de hangi hızla gittiği bilemiyoruz. Tenis kortunda raketi ile yer arasında tenis topu sektiren bir çocuğa arkanızı döndüğünüzde yerini tam olarak bilemezsiniz, sadece kaba bir tahmine dayalı olasılık hesabı yapabilirsiniz.
Çift yarık deneyi de gösteriyor ki momentumun belirsizliği ile konumun belirsizliği birbirini tamamlar bu ikisinin çarpımı, küçük bir sabitle sınırlanıyor. Sabitin ismi ise ilk olarak bunu ortaya çıkaran ünlü fizikçi Werner HEISENBERG’den alıyor.
Belirsizlik ilkesi olmasaydı elektronlar tam çekirdeğe girselerdi, onların konumlarını tam olarak bilebilirdik. Bir kristal mutlak sıfıra kadar soğutulduğunda atomların durmadığı hala titreştikleri gözlenebiliyor. Niçin? Çünkü dursalardı, nerede olduklarını ve hareketlerinin sıfıra indiğini bilirdik; bu da belirsizlik ilkesine aykırı olurdu. Nerede olduklarını ve ne kadar hızlı hareket ettiklerini bilmediğimize göre, oralarda sürekli kıpırdamaya devam etmekteler.
Bilimsel Dilde Kısmet;
Belirsizlik ilkesinin düşüncelerde ve bilim felsefesinde meydana getirdiği bir diğer ilginç değişim de şudur: Herhangi bir durumda ne olacağını önceden tam olarak kestirmek mümkün değildir. “Örneğin bir gaz molekülünün yaptığı düzensiz hareketleri belirlemenin ya da belirli bir anda ve yerde olmuş bir orman yangının tüm ayrıntılarını önceden bilemeyişin, bu tarz olguların var olmadığı sonucunun çıkarılmasına dair bir yoruma yol açtığı görülmemişti.
Bu tutum yalnızca bilimin değil akılcı düşüncenin de yadsınmasıdır. Eğer neden ve sonuç yoksa yalnızca herhangi bir şeyi önceden kestirmek değil, bir olayı açıklamak da mümkün değildir. Kendimizin olan şeyi tanımlamakla yetinebiliriz; ki bunun felsefi literatürdeki adı pozitivizmdir. Ama gerçekte bunu bile yapamayız“, Heisenberg.
Kaynak;
Richard Feynman: Altı Kolay Parça
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/uncer.html