Fizik

Kopenhag Yorumu: Kuantum Mekaniğini Anlamlandırma Çabası

Bilim tarihindeki şüphesiz en başarılı teorilerden birisi atomun teorisi olarak bildiğimiz kuantum mekaniğidir. Ancak bu teori, bir sürü soru işaretini de beraberinde getirmiştir. Çünkü kuantum mekaniği bazı açılardan mantık dışı gibidir; günlük hayattaki deneyimlerimizle uyuşmamaktadır.

Tek sorunu bu da değildir! İçinde yaşadığımız evreni anlamamıza yardımcı olan klasik fiziğin temel ilkelerinin bazılarıyla çelişmektedir. Fakat kuantum mekaniği sayesinde fizikçiler ve kimyacılar çok sayıda deneyin sonuçlarını öngörebilmeye başlamış, hesaplamalar yapmaya başlamışlardır. Ayrıca kuantum mekaniği sayesinde atomik nesnelerin davranışlarından faydalanarak yeni teknolojiler geliştirilmiştir.

Kopenhag Yorumu Nasıl Ortaya Çıktı?

Klasik fizik deterministiktir. Yani fiziksel bir sistemin başlangıç durumunu, başlangıç anı olarak seçtiğimiz andaki özelliklerini ve sisteme etki eden tüm dış kuvvetleri gözlemlersek bir sistemin zaman içerisinde nasıl evrimleşebileceğini bilebiliriz. Dahası, sistemi gözlemleme eylemi, sistemin daha sonraki davranışını etkilemez.

Klasik fizikte sistem ile ölçüm cihazı arasında açık ve net bir ayrım vardır. Fiziksel bir sistemin tanımı nesneldir; daha sonra yapılan ölçümlere bağlı değildir. Ancak kuantum mekaniğinde işler tam tersidir diyebiliriz.

Bu nedenle fizikçiler ve filozoflar şunlar gibi birçok soruya yanıt aramaya çalışmıştır: Nesnel bir gerçeklik var mıdır? Fiziksel nesneler hakkındaki bilgimiz ne kadar doğru? Kuantum mekaniği ve klasik fizik arasındaki ilişki nedir?

Kopenhag Üniversitesi

Kopenhag yorumunu (ing: Copenhagen interpretation) Niels Bohr, Werner Heisenberg ve Max Born, Kopenhag Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü’ndeyken ortaya attılar. Bu yorumla, kuantum mekaniğinin tuhaflıklarını açıklamayı istiyorlardı.

Bohr’un yukarıda saydığımız sorulara çok pratik bir yaklaşımı vardı. Kuantum mekaniğinin klasik fiziğin doğal bir genellemesi olduğuna, klasik kavramların anlamlarını değiştirmediğine ancak uygulamalarının kısıtlandığına inanıyordu.

Kopenhag Yorumu
Kopenhag yorumunu ortaya atan bilim insanlarından Werner Heisenberg (solda) ile Niels Bohr (sağda)

Aslında Bohr ve Heisenberg hiçbir zaman kuantum mekaniğinin matematiksel formüllerinin nasıl anlaşılması gerektiği konusunda anlaşmaya varamamıştı. Aynı zamanda, her ikisi de “Kopenhag Yorumu” ismini fikirleri için ortak bir isim olarak kullanmamışlardır.

Terim, Bohr’un “tamamlayıcılık fikri” ne karşı çıkan insanlar tarafından, 1920’lerin sonlarında ortaya çıkan Bohr – Heisenberg yorumundaki ortak özellikleri tanımlamak için kullanılmıştır. Bugün Kopenhag yorumu çoğunlukla indeterminizm, Bohr’un yazışma ilkesi, Bohr’un dalga fonksiyonunun istatistiksel yorumu ve Bohr’un belirli atomik olayların tamamlayıcılık yorumu ile eş anlamlı kabul edilmektedir.

Tamamlayıcılık ilkesi; 1928 yılında Niesl Bohr’un formüle ettiği bir ilkedir. Tamamlayıcılık, de Broglie’un ikililik ilkesini yansıtmaktadır. Bu ilkeye göre fotonlar, elektronlar ve diğer atomik/atom altı nesneler bazen dalga bazen parçacık gibi davranırlar. Bazen de her iki davranış türünü de aynı anda sergilerler. Bu duruma örnek olarak çift yarık deneyini verebiliriz.

çift yarık deneyi
Fizikteki en ünlü deneylerden biri çift yarık deneyidir. Eşsiz bir tuhaflıkla bu deney bir parçacığı gözlemleme eyleminin onun davranışı üzerinde dramatik bir etkisi olduğunu öne sürer.

Kopenhag Yorumunun Kuantum Mekaniğinin Tuhaflıklarına Getirdiği Açıklamalar

Kopenhag yorumu, klasik fiziğin dayandığı temel ilkelerin ihlalini açıklamayı amaçlamaktadır. Bu ilkeler;

  • Nedensellik: Her olayın bir nedeni vardır.
  • Determinizm: Bir sistemin her bir sonraki durumu, daha önceki herhangi bir durum tarafından benzersiz bir şekilde belirlenir.
  • Süreklilik: Bir süreç başlangıçtan son duruma evrildiğinde araya giren tüm durumlardan geçmek zorundadır.
  • Enerjinin korunumu: Kapalı bir sistemin enerjisi çeşitli biçimlere dönüşebilir. Ancak asla kazanılmaz, kaybedilmez ya da yok edilemez.
  • Uzay ve zaman ilkesi: Fiziksel nesneler uzay ve zaman içerisinde ayrı ayrı var olurlar. Fiziksel nesnelerin evrimini tanımlayan süreçler uzay ve zamanda gerçekleşir.

Kopenhag yorumuna göre bir parçacık o veya bu durumda değil aynı anda tüm durumlarda bulunmaktadır. Ancak hiçbir durumda da bulunmamaktadır. Parçacığın sergilediği bu davranışa süperpozisyon denir. Sadece biz o parçacığı gözlemlediğimizde o veya bu durumda olduğunu görürüz. Böylece başlangıçta indeterministik olan evren, biz gözlem yaptığımızda deterministik hale gelir.

Yukarıdaki duruma örnek olarak Schrödinger’in kedisi deneyini verebiliriz. Detaylara göz atmak için: Schrödinger’in Kedisi Deneyi Neden Yapılmıştı? Schrödinger Denklemi Neyi Kanıtladı?

Sonuç olarak;

Kopenhag yorumu bilim camiasından genelde doğru kabul edilen bir yorumdur. Ama yine de bu yorumu kabul etmeyenler de olmuştur. Örneğin başka bir yazımızda bahsetmiş olduğumuz Eugene Wigner ve onun gibi düşünen bilim insanları, bilincin bu sorulara cevap verebileceğini düşünmüşlerdir. Yazımıza göz atmak için: Bilinç Kuantum Mekaniğinin Tuhaflıklarını Açıklayabilir mi?


Kaynaklar ve İleri Okumalar


Size Bir Mesajımız Var!

Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.

Matematiksel

Melike Üzücek

Ankara Fen Lisesi'nden mezun oldum. Erdemli insanların yetişmesinde en önemli unsurun eğitim olduğunu düşündüğüm için lisans eğitimime matematik eğitimi üzerinden devam ediyorum. Kitap okumayı yazarların zihinlerine, düşünce dünyalarına girmek olarak gördüğümden kitap okumak benim için boş zaman aktivitesinden çok daha farklı bir konumdadır. Araştırma yapmayı ve sorgulamayı seven biriyim. Matematik ve biyoloji başta olmak üzere felsefe, astronomi, modern fizik ile ilgileniyorum.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu