- Konbuyu başlatan
- #1
Fizikte Devrim
max planck tarafından ortaya konulan kuantum yalnızca newton fiziğinin çözümsüz bıraktığı olguları açıklamakla kalmıyor. XX. yüzyıl fiziğinin dayanacağı kuramsal temeli de oluşturuyordu.
max planck, 14 aralık 1900 tarihinde "alman fizik derneği"ne "normal bir prizmada enerjinin dağılışı" başlıklı bildirisini sunduğunda belki kendisi de çalışmasının "devrimci" öneminin, fizikte yepyeni bir dönem açacağının bilincinde değildi. aslında planck ın kuramı ilkin büyük bir gürültü koparmadı. 1905 yılında albert einstein ın o zamana kadar gizi çözülememiş bir konunun, atomdan daha küçük taneciklerin hareketlerinin açıklanmasında planck ın "kuanta kuramı"na başvurması ve böylece gizin çözülmesi ilk başarılı sınav oldu. kuanta kuramının başka sorunların çözümünde de başarılı olması üzerine planck a 1918 yılında nobel ödülü verildi. danimarkalı fizikçi niels bohr un 1913 yılında, avusturyalı fizikçi erwin schrödinger in 1927 de atomun yapısına ilişkin olarak kuanta kuramı sayesinde gerçekleştirdikleri buluşlar çok önemli sonuçlar doğurdu.
kuantum kuramını açıklamak üzere geçen yüzyılın ortalarına kadar geriye gitmek ve yine bir alman fizikçisi olan gustav robert kirchhoff un çalışmasına değinmek gerekir.
sorun, ışık ve renk ilişkisiydi. 1840 larda "her fiziksel ve kimyasal özelliğine göre ışık verdiği, bu ışığın da bize renk olarak göründüğü" bulunmuştu. bir başka deyişle, örneğin, bir cisim akkor haline gelinceye değin ısıtıldığında bir ışık yayıyordu. bu ışık ise değişik dalga boylarındaydı ve her bir dalga uzunluğunun göz üzerindeki etkisi değişik bir renk görmeye neden oluyordu. üstelik bu farklı dalga uzunlukları elementler için bir çeşit "parmak izi" gibiydi. nasıl birbirinin aynı parmak izlerine sahip iki insan yoksa birbirinin aynı dalga uzunluğunda ışık yayan iki element de yoktu. ışığın değişik dalga uzunluklarında yayılması ve renklere kaynaklık etmesi kirchhoff un alman kimyacısı robert wilhelm von bunsen le birlikte yaptığı ve "spektroskop" adını verdikleri bir aygıt aracılığıyla ışığın çözümlemesini gerçekleştirmeleri üzerine açıklığa kavuşmuştu.
spektroskop bir prizmadır, yani birbirleriyle üç boyutlu bir üçgen oluşturacak şekilde birleşmiş, camdan bir nesne. dar bir yarıktan geçirilerek prizma üzerine odaklaştırılan ışık, dalga uzunluklarına göre değişen açılarda sapar; böylece ortaya değişik renklerden oluşan bir görüntü çıkar. farklı dalga uzunluklarına göre belirlenen bu görüntünün biçimi bir elementten bir başkasına değişir. bu özellikten ötürü daha önce tanınmayan elementleri bulmak mümkün olmuştur. asıl önemlisi, bir elementin ışık yayıncaya kadar kızdırıldığında oluşan dalga uzunluklarını soğumaya başlar başlamaz yeniden içine almasının, yani soğurmasının saptanmış olmasıdır.
bu saptama, kuramsal olarak bir "kara cisim" kavramının ortaya atılmasına neden olmuştur. çünkü kuramsal olarak, bir cisim kendine gelen bütün ışığı içine çektiğinde geriye yansıtacak bir şey kalmazdı ve böylece bir "kara cisim" oluşurdu. ve yine kuramsal olarak, bu kara cisim akkorlanıncaya kadar ısıtıldığında, soğurmuş olduğu bütün mümkün dalga uzunluklarını içeren bir ışın yayması gerekirdi. ancak bu bir kuram olarak kaldı ve çeşitli tarihlerde değişik bilim adamlarının denemelerine karşın bir türlü tam anlamıyla uygulanamadı. çünkü anlaşıldığı kadarıyla hiçbir cisim kendisine gelen ışığın bütününü soğurmamakta, dolayısıyla gerçek bir kara cisim ortaya çıkmamaktaydı. böylece maddenin iç yapısına ilişkin bir çok soru yanıtlanmadan kalmış oluyordu. örneğin mikroskopik cisimlerin sahip olduğu yoğunluğun neden bu değerleri aldığı, neden bir cismin belirli bir derecede eridiği ya da donduğu, sodyum buharının neden sarı ışık yaydığı, kırılgan cisimlerin belirli bir gerilim noktasından sonra neden kırıldığı, neden bazı elementlerin elektriği iletip bazılarının iletmediği gibi pek çok soru klasik fiziğin ele aldığı halde çözemediği bilmecelerdi.
1899 yılında max planck bu sorunu incelemeye koyuldu. ilk düşüncesi ışığın sabit nicelikler halinde ışıldadığı idi. bu niceliklerin ölçüsünü bilmediği için latince de "ne kadar" anlamına gelen "quanta" adını verdi bunlara. oysa o güne kadar benimsenmiş olan kurama göre, ışık da içinde olmak üzere tüm enerji biçimleri istenildiği kadar küçük sayılara bölünebilirdi. max planck ise tersine enerjinin olsun, maddenin olsun ancak belli bir niceliğe sahip tanecikler halinde var olabildiğini, daha alt düzeyde yani kendisinin kuanta adını verdiği bir düzeyin altında daha az, daha küçük enerji olamayacağını ileri sürdü. bir başka deyişle, kuanta "enerji demetleri" anlamına geliyordu. planck a göre enerji gibi maddede de kuantumlardan söz etmek gerekirdi. maddenin kuantumları atom ve moleküllerdi. bir enerji biçimi olarak ışık ve öteki elektromanyetik dalgaların sürekli dalgalar olmayıp "foton" denilen kesikli, küçük enerji demetlerinden olduğunu savundu. bu varsayımla ışık o güne kadar sanıldığı gibi "dalga" değil "foton sağanağı" idi.
yine kuantum kuramı gereğince max planck bir kuantum enerjinin ışığın dalga uzunluğuna göre değiştiğini ve dalga boyu ne kadar kısa ise kuantumun o kadar uzun olacağını varsaydı. bir kara cismin ışıldamasını kuanta olarak hesaplamayı sağlayacak bir formül geliştirdi. sonuç olarak belli bir ölçünün üstünde büyüklükte kuantum elde etmenin mümkün olmadığı o halde dalga boyunun da belli bir kısalığın altına inemeyeceği gösterilmiş oldu. böylece planck kirchhoff un yaklaşık altmış yıl önce temelini atmış olduğu siyah cisim ışıldaması yasasını tamamlamış ve bu yasanın temel kuramsal ilkelerini belirlemişti. bu, "planck sabiti" (deneysel ve sayısal olarak saptanmış değişmez veri) denen verinin bulunmasıyla gerçekleşmişti. bu sabitin bulunması bir çok fizik probleminin çözümüne olanak vermesinin yanı sıra yeni fizik yasalarının da bulunmasına öncülük etmiştir. einstein ın 1905 yılında "fotoelektrik etki"nin gizini kuantum kuramından yararlanarak çözüşü, ardından bohr un aynı kuramı atomun yapısına uygulayarak "atom çekirdeği" ile onun çevresinde dönen "elektronlar" arasındaki yörüngesel ilişkiyi açıklaması böylece emilen, soğurulan ışığın neden salınan ışıldamaya eşit olduğunun gösterilmesi o zamana kadar kabul edilen pek çok fizik kuralının bir yana bırakılmasına yol açtı.
klasik fiziğin yerini kuantum fiziğinin alışı aynı zamanda "mekanikçi" ve "gerekirci" (determinist) görüşün de terk edilip yerine "olasılıkçı" görüşün geçirilmesini amaçlayan bir akım başlattı. özellikle werner heisenberg "kuantum kuramının fizik ilkeleri" adlı kitabında "gerekircilik" kuramının ya da "nedensellik ilkesi"nin karşısına "belirsizlik ilkesi"ni çıkarttı. bu ilkeye göre, atomlar evreninde ancak olaşılıklardan söz edilebilirdi, olması gerekenlerden değil. buna karşılık, gerek einstein, hatta gerekse max planck kuantum kuramına dayatılmaya çalışılan belirsizlik ilkesi adına nedenselliğin boşlanmasına katılmamışlardır. bu iki ilkenin birbirini dışlamadığını tersine uygulandığı alanların farklılığına göre birbirlerini tamamladığını belirtmişlerdir.
max planck: tam adı, max karl ernst ludwig planck olan ünlü alman fizikçisi 1858 yılında doğmuştur. münih ve berlin üniversitelerinde okuduktan sonra 1879 yılında "termodinamiğin ikinci yasası" başlıklı çalışmasıyla münih üniversitesinde doktorasını vermiştir. bir süre kiel üniversitesinde öğretim üyeliği yaptıktan sonra 1889 yılında ünlü alman fizikçisi kirchhoff tan boşalan yeri almak üzere berlin üniversitesine çağrılmıştır. 1928 yılına dek bu üniversitede çalışan planck, tam da kirchhoff un başlattığı fakat çözemeden bıraktığı "kara cisim ışıma yasası" üstüne eğilmiş, bunu sonuçlandırmayı başararak kuantum kuramı adıyla bilinen bir kuram önermiştir. 1900 yılında ilk kez ortaya atılan bu kuram büyük bir başarıyla fiziğin pek çok çözülmemiş sorusuna cevap getirince 1918 yılında planck a nobel fizik ödülü verilmiştir. hitler döneminde nazilere karşı çıkması üzerine çok baskı görmüş, oğullarından biri faşistler tarafından kurşuna dizilmiştir. ancak almanya da kalmayı bir görev sayan max planck ın evi savaş sırasında bombardımandan yıkılmıştır. 1928 de yetmiş yaşında emekliye ayrılmış olan planck 3 ekim 1947 de 89 yaşında iken göttingen de ölmüştür.
Zeynep Akıllı (Alıntıdır)
max planck tarafından ortaya konulan kuantum yalnızca newton fiziğinin çözümsüz bıraktığı olguları açıklamakla kalmıyor. XX. yüzyıl fiziğinin dayanacağı kuramsal temeli de oluşturuyordu.
max planck, 14 aralık 1900 tarihinde "alman fizik derneği"ne "normal bir prizmada enerjinin dağılışı" başlıklı bildirisini sunduğunda belki kendisi de çalışmasının "devrimci" öneminin, fizikte yepyeni bir dönem açacağının bilincinde değildi. aslında planck ın kuramı ilkin büyük bir gürültü koparmadı. 1905 yılında albert einstein ın o zamana kadar gizi çözülememiş bir konunun, atomdan daha küçük taneciklerin hareketlerinin açıklanmasında planck ın "kuanta kuramı"na başvurması ve böylece gizin çözülmesi ilk başarılı sınav oldu. kuanta kuramının başka sorunların çözümünde de başarılı olması üzerine planck a 1918 yılında nobel ödülü verildi. danimarkalı fizikçi niels bohr un 1913 yılında, avusturyalı fizikçi erwin schrödinger in 1927 de atomun yapısına ilişkin olarak kuanta kuramı sayesinde gerçekleştirdikleri buluşlar çok önemli sonuçlar doğurdu.
kuantum kuramını açıklamak üzere geçen yüzyılın ortalarına kadar geriye gitmek ve yine bir alman fizikçisi olan gustav robert kirchhoff un çalışmasına değinmek gerekir.
sorun, ışık ve renk ilişkisiydi. 1840 larda "her fiziksel ve kimyasal özelliğine göre ışık verdiği, bu ışığın da bize renk olarak göründüğü" bulunmuştu. bir başka deyişle, örneğin, bir cisim akkor haline gelinceye değin ısıtıldığında bir ışık yayıyordu. bu ışık ise değişik dalga boylarındaydı ve her bir dalga uzunluğunun göz üzerindeki etkisi değişik bir renk görmeye neden oluyordu. üstelik bu farklı dalga uzunlukları elementler için bir çeşit "parmak izi" gibiydi. nasıl birbirinin aynı parmak izlerine sahip iki insan yoksa birbirinin aynı dalga uzunluğunda ışık yayan iki element de yoktu. ışığın değişik dalga uzunluklarında yayılması ve renklere kaynaklık etmesi kirchhoff un alman kimyacısı robert wilhelm von bunsen le birlikte yaptığı ve "spektroskop" adını verdikleri bir aygıt aracılığıyla ışığın çözümlemesini gerçekleştirmeleri üzerine açıklığa kavuşmuştu.
spektroskop bir prizmadır, yani birbirleriyle üç boyutlu bir üçgen oluşturacak şekilde birleşmiş, camdan bir nesne. dar bir yarıktan geçirilerek prizma üzerine odaklaştırılan ışık, dalga uzunluklarına göre değişen açılarda sapar; böylece ortaya değişik renklerden oluşan bir görüntü çıkar. farklı dalga uzunluklarına göre belirlenen bu görüntünün biçimi bir elementten bir başkasına değişir. bu özellikten ötürü daha önce tanınmayan elementleri bulmak mümkün olmuştur. asıl önemlisi, bir elementin ışık yayıncaya kadar kızdırıldığında oluşan dalga uzunluklarını soğumaya başlar başlamaz yeniden içine almasının, yani soğurmasının saptanmış olmasıdır.
bu saptama, kuramsal olarak bir "kara cisim" kavramının ortaya atılmasına neden olmuştur. çünkü kuramsal olarak, bir cisim kendine gelen bütün ışığı içine çektiğinde geriye yansıtacak bir şey kalmazdı ve böylece bir "kara cisim" oluşurdu. ve yine kuramsal olarak, bu kara cisim akkorlanıncaya kadar ısıtıldığında, soğurmuş olduğu bütün mümkün dalga uzunluklarını içeren bir ışın yayması gerekirdi. ancak bu bir kuram olarak kaldı ve çeşitli tarihlerde değişik bilim adamlarının denemelerine karşın bir türlü tam anlamıyla uygulanamadı. çünkü anlaşıldığı kadarıyla hiçbir cisim kendisine gelen ışığın bütününü soğurmamakta, dolayısıyla gerçek bir kara cisim ortaya çıkmamaktaydı. böylece maddenin iç yapısına ilişkin bir çok soru yanıtlanmadan kalmış oluyordu. örneğin mikroskopik cisimlerin sahip olduğu yoğunluğun neden bu değerleri aldığı, neden bir cismin belirli bir derecede eridiği ya da donduğu, sodyum buharının neden sarı ışık yaydığı, kırılgan cisimlerin belirli bir gerilim noktasından sonra neden kırıldığı, neden bazı elementlerin elektriği iletip bazılarının iletmediği gibi pek çok soru klasik fiziğin ele aldığı halde çözemediği bilmecelerdi.
1899 yılında max planck bu sorunu incelemeye koyuldu. ilk düşüncesi ışığın sabit nicelikler halinde ışıldadığı idi. bu niceliklerin ölçüsünü bilmediği için latince de "ne kadar" anlamına gelen "quanta" adını verdi bunlara. oysa o güne kadar benimsenmiş olan kurama göre, ışık da içinde olmak üzere tüm enerji biçimleri istenildiği kadar küçük sayılara bölünebilirdi. max planck ise tersine enerjinin olsun, maddenin olsun ancak belli bir niceliğe sahip tanecikler halinde var olabildiğini, daha alt düzeyde yani kendisinin kuanta adını verdiği bir düzeyin altında daha az, daha küçük enerji olamayacağını ileri sürdü. bir başka deyişle, kuanta "enerji demetleri" anlamına geliyordu. planck a göre enerji gibi maddede de kuantumlardan söz etmek gerekirdi. maddenin kuantumları atom ve moleküllerdi. bir enerji biçimi olarak ışık ve öteki elektromanyetik dalgaların sürekli dalgalar olmayıp "foton" denilen kesikli, küçük enerji demetlerinden olduğunu savundu. bu varsayımla ışık o güne kadar sanıldığı gibi "dalga" değil "foton sağanağı" idi.
yine kuantum kuramı gereğince max planck bir kuantum enerjinin ışığın dalga uzunluğuna göre değiştiğini ve dalga boyu ne kadar kısa ise kuantumun o kadar uzun olacağını varsaydı. bir kara cismin ışıldamasını kuanta olarak hesaplamayı sağlayacak bir formül geliştirdi. sonuç olarak belli bir ölçünün üstünde büyüklükte kuantum elde etmenin mümkün olmadığı o halde dalga boyunun da belli bir kısalığın altına inemeyeceği gösterilmiş oldu. böylece planck kirchhoff un yaklaşık altmış yıl önce temelini atmış olduğu siyah cisim ışıldaması yasasını tamamlamış ve bu yasanın temel kuramsal ilkelerini belirlemişti. bu, "planck sabiti" (deneysel ve sayısal olarak saptanmış değişmez veri) denen verinin bulunmasıyla gerçekleşmişti. bu sabitin bulunması bir çok fizik probleminin çözümüne olanak vermesinin yanı sıra yeni fizik yasalarının da bulunmasına öncülük etmiştir. einstein ın 1905 yılında "fotoelektrik etki"nin gizini kuantum kuramından yararlanarak çözüşü, ardından bohr un aynı kuramı atomun yapısına uygulayarak "atom çekirdeği" ile onun çevresinde dönen "elektronlar" arasındaki yörüngesel ilişkiyi açıklaması böylece emilen, soğurulan ışığın neden salınan ışıldamaya eşit olduğunun gösterilmesi o zamana kadar kabul edilen pek çok fizik kuralının bir yana bırakılmasına yol açtı.
klasik fiziğin yerini kuantum fiziğinin alışı aynı zamanda "mekanikçi" ve "gerekirci" (determinist) görüşün de terk edilip yerine "olasılıkçı" görüşün geçirilmesini amaçlayan bir akım başlattı. özellikle werner heisenberg "kuantum kuramının fizik ilkeleri" adlı kitabında "gerekircilik" kuramının ya da "nedensellik ilkesi"nin karşısına "belirsizlik ilkesi"ni çıkarttı. bu ilkeye göre, atomlar evreninde ancak olaşılıklardan söz edilebilirdi, olması gerekenlerden değil. buna karşılık, gerek einstein, hatta gerekse max planck kuantum kuramına dayatılmaya çalışılan belirsizlik ilkesi adına nedenselliğin boşlanmasına katılmamışlardır. bu iki ilkenin birbirini dışlamadığını tersine uygulandığı alanların farklılığına göre birbirlerini tamamladığını belirtmişlerdir.
max planck: tam adı, max karl ernst ludwig planck olan ünlü alman fizikçisi 1858 yılında doğmuştur. münih ve berlin üniversitelerinde okuduktan sonra 1879 yılında "termodinamiğin ikinci yasası" başlıklı çalışmasıyla münih üniversitesinde doktorasını vermiştir. bir süre kiel üniversitesinde öğretim üyeliği yaptıktan sonra 1889 yılında ünlü alman fizikçisi kirchhoff tan boşalan yeri almak üzere berlin üniversitesine çağrılmıştır. 1928 yılına dek bu üniversitede çalışan planck, tam da kirchhoff un başlattığı fakat çözemeden bıraktığı "kara cisim ışıma yasası" üstüne eğilmiş, bunu sonuçlandırmayı başararak kuantum kuramı adıyla bilinen bir kuram önermiştir. 1900 yılında ilk kez ortaya atılan bu kuram büyük bir başarıyla fiziğin pek çok çözülmemiş sorusuna cevap getirince 1918 yılında planck a nobel fizik ödülü verilmiştir. hitler döneminde nazilere karşı çıkması üzerine çok baskı görmüş, oğullarından biri faşistler tarafından kurşuna dizilmiştir. ancak almanya da kalmayı bir görev sayan max planck ın evi savaş sırasında bombardımandan yıkılmıştır. 1928 de yetmiş yaşında emekliye ayrılmış olan planck 3 ekim 1947 de 89 yaşında iken göttingen de ölmüştür.
Zeynep Akıllı (Alıntıdır)