Kuantum

Lord Kelvin, 19 yüzyılın sonuna doğru William Thomson (Lord Kelvin) 26 Haziran 1824 Belfast'ta (İrlanda) doğdu, 17 Kasım 1907 Nethergall'da (Largs, İskoçya) öldü İskoçyalı fizikçi

fiziğin hemen hemen tamamlandığı görüşündedir O'na göre yalnızca ısı ve ışık kuramı üzerine bazı bilinmeyenler vardı Fakat Fizik, gözlenebilir evrenin temel bileşenleri arasındaki etkileşmelere ve maddenin yapısına ilişkin temel sorunlarla ilgilenen bilim Fizik sözcüğü, Eski Yunancada "doğa" anlamına gelen physis'ten türemiştir Uzun süre doğa felsefesi olarak anılan fizik, doğanın makroskopik ve mikroskopik tüm görünümlerini inceleme konusu olarak seçmiştir

H Hertz'in 1887'de keşfettiği "fotoelektrik etki ve ısı kuramı" ile, gerçekleştirilen deneyler arasında garip uyumsuzluklar baş gösteriyordu İşin ilginç yanı, bilim adamlarının; pek önemsemediği bir konunun, tüm detaylarının önceden açıklandığı bir kuramın başlarına çorap örmeye başlamasıydı


Alman Ağırlıklar ve Ölçüler Enstitüsü, yeni elektrik lambaları için bir ölçek ararken, fizikçi Elektrik bir enerji şeklidir Bir atomun elektrik yükleri kaybolduğu zaman, negatif yükler serbest kalır ve bu elektronların serbest hareketiyle madde içinde bir elektrik akımı meydana gelir

W Wien'den bir "kara cisim'in sıcaklığıyla, onun yaydığı ışınlar arasındaki bağıntıyı belirlemesini istedi Bilindiği üzere ısıtılan cisimler ısırdı Sözgelimi bir bakır parçası morötesi ışınları yaymadan önce İlkin kızaracak, sonra akkor hale gelecektir Bu aşamada cismin yaydığı maksirnurn ışınlar mora kayacaktır


1900'da Berlin Üniversitesi profesörlerinden M Planck bu problemi kuram yoluyla çözmeye çalışırken olanlar oldu Planck'a göre kara cisim füzerine gelen bütün ışık, elektromagnetik dalgaları yutarak büyük enerjilere sahip olabilen cisim) ışıması-soğurması denen bu problem, gözlem ve deneylerle ancak şu şartta uyuşuyordu: Kara cisme ulaşan ya da ondan yayılan ışınların sürekli değil; aralıklı, kesik kesik enerji paketleri şeklinde olması gerekir


Bu ifade açıkçası, klasik fizikte hep sürekli bir büyüklük olarak algılanan ve böylece işlemlere sokulan enerjinin aslında parçalı da olabileceğini söylüyordu Bundan dolayı yeni bulguya "miktar parça" anlamında "kuantum1' denildi


Doğrusunu söylemek gerekirse, bunu kabul etmek için klasik bilim anlayışını bir tarafa bırakmak gerekliydi' Bu nedenle, Planck bu varsayımı gönülsüz olarak ortaya koydu ve hesap hatasının söz konusu olabileceğini vurguladı Teorinin tarihsel gelişimi Planck'ın bulgusundan 5 yıl sonra A Einstein fotoelektrik etki olarak bilinen fizik olayını açıkladı ve Nobel ödülünü almaya da hak kazandı Einstein'e göre ışıklı parçacıklar, frekanslarıyla orantılı olarak enerji taşır ve bu enerji metallerin elektronlarına aktarılabilirdi Böylece vakum ortamda, ışık yoluyla metalden kolayca elektron sökülebilir, elektrik akımı iletilebilirdi Işığın CHuygens'den beri bilinen dalga yapısı bu olayı açıklayamazdı Çünkü çok kısa bir sürede, ışığın frekansının büyüklüğüne bağlı olarak metalden elektron sökülmesi ancak ışığın tanecik şeklinde düşünülmesiyle mümkündü Planck haklı çıkmıştı, kesikli büyüklükler (kuantlar) görüşü anlam kazanıyor, bilim adamları mikroskobik olayları düşünürken bu çözüm ihtimalini de göz önünde tutuyorlardı


1906'da, E Einstein 14 Mart 1879 tarihinde, Almanya'nin Ulm kentinde, baba Hermann ile anne Pauline'nin bir çocukları olarak dünyaya geldi

Rutherford atomun yapısının araştırılması amacıyla yaptığı deneylerde,

atomun Güneş Sistemi benzeri bir yapıda olduğunu ve merkezde (+) artı yüklü bir çekirdekle bu çekirdeği çevreleyen (-) eksi yüklü elektronlardan oluştuğunu ortaya koydu Fakat bu şekilde açıklanmış bir atomda elektronların hareketi, klasik hareket denklemleriyle incelendiğinde ortaya çelişki çıkıyordu Çünkü, bu durumda çekirdeğin çevresinde dolanan bir elektron, eninde sonunda çekirdeğe düşmeliydi Bu doğruysa ne dünyanın ne de evrenin varolmaması gerekiyordu Ortada, atom kalmıyordu Bu sorunun üstesinden Danimarkalı genç bilim adamı N Bohr geldiBohr elektronlar için atom çekirdeği etrafında belirli çembersel yörüngeler öngörüyordu Bundan hareketle, açısal momentumun kuantalı, büyüklük olduğunu belirtiyor; Planck sabitinin (h), 2n'ye bölümünün tam katları şeklinde yörüngeler düşünüyordu Kararlı yörüngedeki elektron bu yörüngeyi ancak enerji vererek ya da enerji alarak terkedebirdi Bu geçişlerde enerjisi "hf" ile verilen fotonlar ısınıyor ya da soğuruluyordu Bu ifade de fotoelektrik olaydaki gibi kuantalı enerjiyi Ön görüyordu, (h: planck sabiti; f: ışığın frekansı) Okullarımızda, geçerli atom teorisi olarak işlenen, Bohr'un bu bulgusu da kuantumluluk tezini destekliyordu


Bohr'un atom teorisinin sonraları hidrojen ve hidrojen benzeri (son yörüngesinde bir elektron taşıyan) sistemler için geçerli olduğu gözlendi Fizikçiler artık atomik düzeydeki yapılan açıklayabilmek için tek çıkar yol olarak kuantum teorisini kullanmaya devam ettiler Dolayısıyla teorinin ana çatısı atomik yapıların gün ışığına çıkmasıyla oluşuyordu


Atom teorisiyle alakalı bu gelişmeler sürerken 1922'de Amerikalı fizikçi HComptom, X ışınları üzerine yaptığı incelemelerde; "hf" enerjili olarak düşünülen fotonların serbest elektronlara çarptırılmasıyla bu ışınların "hf/c momentumlu olarak elektronlarla etkileştiğini gözlemledi Bununla da kalmayarak, çarpışmadan sonra açığa çıkan ışının frekansının daha küçük olduğunu tesbit etti Bu deney şunu kesin bir şekilde belirtiyordu ki mikroskobik sistemlerde kesikli paketçik yapıda çizgisel momentum öngörülebiliyordu Bu da kuantumluluk hipotezine bir doğrulama getirmiş, teorinin tanımı genişlemiştir


Almanya'da Göttingen Üniversitesi'nde araştırmacı olan W Heissenberg, hocası M Born ve arkadaşı P Jordan ile birlikte çok elektronlu atomların açıklanması bağlamında "matris mekaniği" teorisini ortaya attı Yine, 1923'de Paris Üniversitesi'ne verdiği doktora teziyle L de Broglie, Heissenberg'in fikirlerini de destekleyerek yeni bir atom anlayışı gündeme getirdi: Elektronlar bir tanecik olarak değil fakat dalga olarak yorumlanmalıydı Böylece, çekirdeğin çevresinde dolanan her tam dalga ancak belli bir yörüngeye rastgeliyor ve neden elektronların belirli yörüngelerde dolandığı bütünüyle açığa çıkıyordu Bohr'un farkında olmadan, sezgisiyle teorisinde söz ettiği belirli yörüngeler çıkarımı böylece doğrulanmış oluyordu Bu durumda enerjinin kuantumlu olmasına ek olarak çizgisel momentum gibi açısal momentumun da kuantumlu bir büyüklük olabileceği resmen ispatlanıyordu


1926'da ESchrödinger, de Broglie tarafından yorumlanan dalga teorisini tanımlayan dalga denklemini makaleler halinde açıkladı Fizikte, bir kuramın anlaşılabilirliği, gözlenebilirliği ve uygulanabilirliği çok önemlidir Bu nitelikleri taşıyan dalga denklemi ve dalga görüşü fizikçiler arasında çok çabuk kabul gördü Fakat bir yandan da nasıl olup bu dalgaların tanecik gibi, Geiger sayacında tıklamalar oluşturduğu bir sorundu Bohr, bu problemi elektronların dalga şeklinde nitelendirilmesinin ancak soyut olarak geçerli olabileceği fikrini ortaya atarak, çalışmalarda gerektiğinde dalga Özelliğinin gerektiğinde de tanecik özelliğinin kullanılması gerektiğinin altını çizerek çözümledi

Ayrıca bakınız
Kuantum Kuramı
Kuantum mekaniği
Kuantum Teorisinin felsefesi