İsmail Yiğit

Kısacası kâinat, tıkır tıkır işleyen bir saat gibidir ve böyle bir kâinatta Tanrı olsa olsa sadece bir ‘ilk hareket’ vermiş olabilir. Tanrı’nın bu yaratılış sürecinin sonrasında herhangi bir amaç ve vizyonu yoktur. Bu anlayışın modernite düşüncesi kapsamında din-insan-siyaset ilişkileri bağlamında çeşitli yansımaları olmuştur.

Newton gibi kendisini 30 yıl boyunca Tevrat’ın sırlarını çözmeye adamış birisi bu sonuçtan pek hoşnut olmasa gerek. Aslında Newton için her şey oldukça masum bir soruyla başlamıştı:

Ay’ı Yörüngesinde Tutan Şey Nedir?

 Maxwell denklemlerine göre, elektrik ve manyetik aslında birbiri cinsinden ifade edilebilen, birbirine dönüşebilen etkilerdir. Örneğin yağmurlu bir havada yüksek bir tepede bulunuyorsanız ve yanınızda bir pusula varsa, her şimşek çakışında (yük boşalması=elektriksel olay) pusulanın ibresinin saptığını (manyetik olay) gözlemleyebilirsiniz. Bu basit deney bize, aslında elektrik ve manyetiğin aynı şeyin iki farklı yönü olduğunu ispatlar. Maxwell aynı şekilde, ışığın da aslında bir elektro-manyetik dalga olduğunu denklemleriyle göstermişti. Böylece Maxwell sayesinde o dönemin üç fenomeni daha, elektrik, manyetik ve optik, açıklanabilir ve anlaşılabilir olmuştu. Tabiatın bütün sırlarına vakıftı artık insanlar ve işte bu özgüvenle artık fiziğin, yolun sonuna geldiğini düşünüyorlardı. Tabi ‘son’ dediklerinin aslında ‘başlangıç’ olduğunu, yeni kuantum bulgularıyla anlayacaklardı.

EM Dalgalar

Maxwell denklemleri boş uzay-vakum- için çözüldüğünde ( yük ve akım yerine sıfır koyarak), karşımıza bir dalga denklemi çıkar. Bu denklemdeki dalganın hızının, önceden ışık için deneyler yoluyla bulunan bilindik hızla (saniyede 300.000 km.) aynı olduğunun görülmesi, ışığın da aslında bir EM dalga olduğunu ispatlamıştır. Renkler olarak algıladığımız görünür ışık bölgesi, dalga boyu 400-700 nm (1 nm= metrenin milyarda biri) arasında olan EM dalgalardır. (Her bir renk de farklı bir dalga boyuna denk gelmektedir.) Böylece optik etkiler, ışığın dalga kuramıyla tutarlı şekilde açıklanmaya başlanmıştı. Işık, bir elektro-manyetik dalgaydı ve dalgalara has özellikler gösteriyordu. Bu dalga etkilerinden biri olan ‘girişim’e, sonraki kuantum bulgularını anlamamıza yardımcı olacağı için değinmemiz gerekmekte:

Çift Yarık Deneyi

Çift Yarık Deneyi, dalgalarda girişim etkilerini göstermek için tasarlanmış bir deneydir.

Bir dalga kaynağından gelen düz dalgaların önü kesilip sadece çok ufak bir aralıktan ilerlemelerine izin verildiğinde, dalga noktasal bir kaynaktan geliyormuş gibi davranır. Bu dalganın da önü bu kez çift aralıktan geçecek şekilde kesildiğinde, dalga iki eşzamanlı kaynaktan yayılıyormuşçasına ilerlemeye devam eder. Karşıya koyulmuş bir ekrana bakıldığında sırasıyla aydınlık ve karanlık desenler gözükür. Bunun sebebi, iki kaynaktan ilerleyen dalgaların ekran üzerinde kimi noktalarda iki tepe noktasının üst üste gelmesi (yapıcı girişim=aydınlık desen), kimi noktalarda ise tepe ve çukur noktalarının üst üste gelmesi (yıkıcı girişim=karanlık desen)dir. Bir kaynaktan çıkan şeyin dalga mı yoksa parçacık yapısında mı olduğunu anlamak için bu çift yarık deneyi tatbik edilebilir. Aydınlık-karanlık desenler gözüküyorsa kaynaktan çıkan şey dalga özelliği göstermektedir. İki kaynaktan atılan mermiler-yani parçacıklar- durumunu düşünelim. Böyle bir durumda ekranda sıralı aydınlık-karanlık desenler yerine sadece düz aydınlık bir desen görmemiz gerekirdi.

Kuantum Devriminin Ayak Sesleri

Buraya kadar, kuantum bulguları öncesi fiziğin genel karakteristiğine ve bu fizik anlayışının getirdiği felsefî dünya görüşüne genel bir atıfta bulunduk. Özetlemek gerekirse:

Herhangi bir sistemin çözümlenmesi, onun başlangıç şartlarının belirlenip daha sonra da bu başlangıç şartlarının sistemin matematiksel modelinde girdi olarak alınıp modelin matematiğini çözmekle mümkündü. Gerisi sadece bir hesap meselesiydi. Peki, gerçekten öyle miydi? Bazı şeyleri temelden yanlış alıyor olabilir miydik?

Kuantum Devrimi, insanlık atom altı dünyanın kapısına dayandığında ilk emarelerini vermeye başlamıştı. Bu noktada, ‘atom’ kavramı üzerinde bir müddet durmalıyız.

Atoma dair ilk fikirlerin kökeninin Eski Yunan olduğu söylenegelir. M.Ö. 500’li yıllarda filozof Demokritos, tüm maddelerin ‘atom’ adı verilen, daha küçük parçalara bölünemeyecek özdeş yapılardan oluştuğunu öne sürdü. (Bu noktada elbette, diğer Medeniyetlerin de maddenin temel yapısı hakkındaki düşüncelerinin araştırılmasında fayda görmekteyim.) Demokritos sonrası yıllarda bu devrine göre hayli ileri olan düşünce, Aristo’nun 4 ana element fikriyle gölgede kaldı. Çok daha sonra, Galileo ve Newton, önsezileriyle atomların varlığına inandılar fakat atomların varlığına dair ortada bir ‘matematiksel’ ya da gözleme dayalı kanıt yoktu. Ancak 19. yy’da, İngiliz kimyacı Dalton’un gazlar üzerinde yaptığı deneyler sayesinde atomların var olduğu kanıtlandı. Şöyle ki, Dalton’un yaptığı deneylerin sonuçları, ancak her gazın atomlardan oluşması ve değişik gaz atomlarının da farklı kütlelere sahip olabilmesiyle açıklanabiliyordu. Kısa süre sonra, sadece gazların değil, tüm elementlerin atomlardan oluştuğu anlaşıldı.

Bu keşif, beraberinde yeni soru ve sorunları getirdi. Atom, tanımı itibariyle maddenin yapı taşıydı. Peki, atomun kendisinin yapısı nasıl bir şeydi? Atomun kendine ait bir yapısı olması gerekmez miydi? Atom da muhtemelen daha başka parçacıklardan oluşuyordu. Daha önce Faraday, yaptığı deneylerde pozitif yüklü parçacıklar olduğunu göstermişti. Bu parçacıklar neredeydi?

1895 yılında Röntgen’in X Işınlarını keşfi,  Modern Fiziğin de başlangıcı kabul ediliyor. X Işınlarının, yüksek enerjili EM dalga olduğu anlaşılıyor. Radyoaktivitenin keşfi de devrimin önemli ayak seslerindendir.

Thomson’un, negatif yüklü ‘elektron’u keşfi ile bu parçacığın da atomun yapısı içinde yer alması gerektiği düşünüldü.

Tüm bu keşiflerden gelen bulgular doğrultusunda, atomun nasıl bir şey olabileceğine dair çeşitli ‘atom modelleri’ geliştirildi. Bunlar arasında en çok rağbet görenleri, Thomson’un üzümlü kek modeli ile o dönem Güneş Sistemi’nin yapısından etkilenerek oluşturulan ‘gezegensel atom modeli’ idi.

Daha sonra Rutherford da deneyleriyle gezegensel atom modeline yakın sonuçlar elde etmiştir. Rutherford’un deney sonuçlarına göre, merkezde kütlenin çok büyük bir kısmı toplanmalıydı ve yörüngedeki elektronların bu merkeze mesafesi atom boyutları ölçeğinde çok büyüktü. Benzetme için, atomu bir futbol sahası büyüklüğünde düşündüğümüzde neredeyse çekirdek dediğimiz yapı sahanın ortasındaki fasülyeler gibiyken elektronlar da tribünler mertebesinde sahanın etrafında dönmekteydi!

Bu gezegensel modelin en zayıf noktası, hareket eden bir elektronun radyasyon -yani enerji- yayacağından, hesaplandığında saniyenin milyonda biri bir sürede çekirdeğe düşmesi gerekmekteydi. Fakat böyle bir şey olmuyordu. Neden? Bu sorunun cevabını Bohr verecekti. Ama önce, devrimi başlatan iki önemli olayı anlatmalıyız: Kara cisim ışıması ve foto-elektrik etki.