Kuantum Teorisi Nedir?
Fizikte ışık, moleküller, atomlar ve atomaltı parçacıklar gibi kavramların bilimsel bir bütünlük içinde, tutarlı olarak tanımlanabilmesine imkan tanıyan matematiksel sisteme kuantum teorisi denir.
Newton’un klasik matematiği ile tanımlanamayan, atom ve atom altı düzeydeki tanecik ve ışıma olaylarını bilimsel bir temele oturtmaya yönelik olarak geliştiğinden kuantum mekaniği de denilmektedir.
Kuantum Teorisi Üzerine Çalışmalar
Bu konuya ilk olarak atom modelini açıklama çalışmaları sırasında Niels Bohr değinmiştir. Daha sonra ise Max Planck, Louis de Broglie ve E. Schrödinger geliştirmiştir.
h=6,626×10-34 Joule-saniye değerindeki Planck sabiti kuantum mekaniği denklemlerinde önemli bir rol oynar. Planck sabiti aynı zamanda bu teorinin odağını oluşturmaktadır.
Işığın bir enerji biçimi olduğu konusunda görüşler vardı. Fakat bu enerjinin dalgalar halinde mi yayıldığı yoksa küçük parçacıklardan (fotonlardan) mı oluştuğu üzerinde durulmaktaydı. Bu tartışmaların sonucu her iki durumun da var olduğunu ortaya koymuştur.
Birbiriyle çelişir gibi gözüken bu iki olayın açıklanması madde ve ışınım üzerindeki geleneksel görüşlerin büyük ölçüde değişmesine yol açtı.
Kuantum teorisinin gelişmesi şu evrelerden geçmiştir:
Kuantum Kavramının Ortaya Çıkışı
1900’lerde Planck’ın ortaya koyduğu, ısınmış metallerin ve üzerine ışık düşen kimi malzemenin ışık yayması, ışığın düzenli ve sürekli dalga hareketi ile açıklanamıyordu.
Oysa bu yayılmanın, ayrı ayrı miktarlarda, kesikli küçük kümeler yani kuantumlar ile yayıldığı kabul edilirse açıklama kolaylaşıyordu.
Bir enerji kuantumunun değeri, ışının titreşim değeri (frekansı) ile Planck sabitinin çarpımına eşittir.
Fotoelektrik Olay
1905’te Einstein, fotoelektrik olayı incelemekteydi. Elektron yayılmasını anlamak için, ışığın yayılmasında da kuantumların rolü olduğunu ortaya attı.
Zira bugün foton denilen şey ışığın kuantumudur.
Atomun Tanımı
Danimarkalı Fizikçi Niels Bohr atom içinde elektronların hareketlerini, konumlarını, kuantum teorisi ile açıkladı. Ayrıca atomlarla ilgili yeni modeller ortaya koydu.
Böylece, gaz halindeki elementlerin ya da saf bileşiklerin tayf (spektrum) çizgilerinin ve X ışınlarının açıklanması mümkün oldu (1911).
Dalga Mekaniği
Louis de Broglie’nin 1924, W. Heisenberg’in 1925, E. Schrödinger’in 1926, P. Dirac’ın 1928’deki çalışmalarıyla atom boyutlarındaki mekanik olayların incelenmesi kolaylaştı.
Bohr’un hidrojen atomu üzerinde yaptığı uygulama sonucunda hidrojenin her yörüngesinin çapının, elektronun dalga boylarının tam sayısına eşit olduğu ortaya çıktı.
Bu teori, o zaman dek bilinen ve daha sonra bulunacak elektronların bütün durumlarına bağlı olayları açıklayabiliyordu.
Buna göre elektronlar Bohr’un gösterdiği yörüngelerdeki bölgeleri dolduran dalgalar olarak kabul edilmektedir.
Böylece, elektronların bir durumunda diğer duruma geçtiklerinde ortaya çıkan elektromanyetik ışıma açıklanabilmekteydi.
Belirsizlik Bağlantıları
1927’de Heisenberg’in çalışmaları, elektron, foton gibi cisimciklerin, aynı zamanda, hem hızlarının, hem de konumlarının belirlenmesinin çok zor olduğunu ortaya koydu.
Bu durumda çeşitli mikro fizik ölçmelerde kesin bir belirsizlik söz konusudur. Hesaplar, istatistik sonuçlarına dayanılarak, olasılıklar işlemi göz önüne alınarak yapılacaktır.
Sonuç ve Değerlendirme
Kuantum teorisi Fizikte büyük bir devrim yapmış ve geleneksel matematikteki mutlakçılık kavramını bozmuştur. Bu sayede uygulamalı fizikte yeni gelişmeler sağlanmış oldu.
Kaynak:
Milliyet Büyük Ansiklopedi
