Heisenberg'in Belirsizlik İlkesi
Heisenberg'in Çağdaş Fizikte Doğa adıyla Orhan Duru ve Vedat Günyol -ki bu insanlar edebiyatçıdır- tarafından Türkçe'ye çevrilmiş olan altmış-yetmiş sayfalık bir kitabı var. (Yalnız bu kitabın şu an basımı yok sanırım, bu yüzden ancak eski kitapçılarda bulabilirsiniz benim gibi.) Bu kitapta Heisenberg, kendi ileri sürdüğü belirsizlik ilkesini temel alarak kuantum fiziğinin, doğa ve evren anlayışımıza getirdiği yenilikleri anlatıyor daha çok. Kitabın kuramsal karmaşıklıklar içermeyip 'anlam' üzerinde durması ise onu daha bir çekici hale getirmiş diye düşünüyorum..
O halde gelelim bu adı sıkça geçen belirsizlik ilkesine.. Belirsizlik İlkesi der ki, bir elektronun momentumunu -dolayısıyla hızını- ve konumu aynı anda tam doğru olarak ölçemeyiz, her iki niceliğin ölçümünde de bir miktar belirsizlik vardır ve bu belirsizliklerin çarpımı bir minimum değere sahiptir. Mesela konumunu doğru belirlemek istersek momentumundaki belirsizlik sonsuza yaklaşır. Tabi bunun tersi de doğrudur. Peki bu nereden kaynaklanır?
Herhangi bir maddeyi ve dolayısıyla elektronu gözleyebilmemiz için ona bir ışığın gitmesi ve bu ışığın oradan gözümüze gelmesi gerekir. Işık hem dalga hem de parçacık özelliğine sahiptir ve bu gözlem sırasında elektronun konumundaki belirsizliği azaltmak için kısa dalga boylu bir ışık kullanmamız lazımdır. Lakin kısa dalga boyu görece yüksek bir enerji demektir ve bu, ışık elektrona çarptığında onun momentumunu ciddi bir şekilde etkileyecek ve bir miktar belirsizliğe yol açacak anlamına gelir.
Buraya kadar çok sıkıcıydı biliyorum, ama burdan itibaren gayet ilginç... Tüm bunların anlamı nedir, bize ne kazandırır? diye sorabilirsiniz. Aslında tüm bunlar bizim, bir gözlemci olarak bir elektron hakkındaki bilgimizin sınırlı olduğu ve onunla ilgili bilgilerin tümüne erişemeyeceğimiz anlamına gelir. Çevremizdeki görebildiğimiz, makro büyüklükteki nesneler için de aynı şey söz konusudur aslında, ama kütlelerinin epey büyük olması, onlara çarpan fotonlardan pek etkilenmemelerine neden olur. Mesela hareket halindeki bir kamyona çarpan bir foton onun momentumunu ne kadar değiştirebilir ki? Ama elektron gibi çok küçük parçacıklar için aynı şey söz konusu değildir, artık fotonla kıyaslanabilir düzeye inilmiştir. Böyle bir sistemi inceleyebilmek için bir foton gönderdiğimizde de fotonun etkisiyle sistem bozulacak, bundan böyle incelediğimiz sistem 'esas' sistem değil bizim etkimizle 'değişmiş' sistem olacaktır. Artık gözlemleyenden bağımsız, nesnel bir doğa değil de bizimle ilişkiye giren bir doğadır söz konusu olan. Bulduğumuz matematik formülleri de doğanın formülleri değil, bizimle ilişkiye giren doğanın formülleridir. Biraz garip ve sarsıcı, değil mi?
