Teorik fiziğin tarihinde, sıra dışı kişiliklere sahip tuhaf karakterlerle dolu bir galeri vardır. Zihni zorlayan matematiksel yapıları ve evrensel soruları takip edebilmek için, insanın biraz “çılgın” olması gerekir zaten. Bu karakterlerden biri de Avusturyalı teorik fizikçi Wolfgang Pauli’ydi.
Gerçekliğe dair temel anlayışımıza önemli katkılar sunan Pauli, 1930 yılında nötrinonun varlığını öngördü. Bu parçacık, tam 26 yıl sonra deneysel olarak keşfedildi. Pauli ayrıca, daha sonra kendi adıyla anılacak olan Pauli dışlama ilkesini formüle etti. Bu çalışmasıyla Nobel Fizik Ödülü’ne aday gösterildi; adaylığını sunan kişi ise bizzat Albert Einstein’dı. Pauli bu ödülü 1945 yılında kazandı.
Wolfgang Pauli Kimdir?
Wolfgang Pauli, 1900 yılında Viyana’da doğdu. Bu, aynı zamanda kuantum mekaniğinin doğduğu yıldı; çünkü Max Planck, enerji kuantası fikrini o yıl ortaya koymuştu. Pauli’nin babası Viyana Üniversitesi’nde hekim ve kimya profesörüydü. Vaftiz babası ise ünlü düşünür Ernst Mach’tı.
Henüz genç yaşta bir dâhi olan Pauli, derslerde sıkıldığında Einstein’ın görelilik kuramıyla ilgili makalelerini okurdu. 20 yaşına geldiğinde, Münih Üniversitesi’nde Arnold Sommerfeld’in öğrencisiyken, görelilik üzerine makaleler yayımlamış ve konu hakkında bir ansiklopedi maddesi yazmıştı. Bu yazı, Albert Einstein da dahil olmak üzere pek çok fizikçiyi etkilemişti.
Muhtemelen zekâsının etkisiyle, Pauli’nin bazı sinir bozucu alışkanlıklarına hocaları ve meslektaşları göz yumuyordu. Örneğin, çok geç saatlere kadar uyuması ve öğleden önce hiçbir derse katılmaması neredeyse alışkanlık haline gelmişti.
Aynı zamanda son derece eleştireldi ve tutarsız bulduğu çalışmalara “yanlış bile değil” diyerek alaycı bir şekilde yaklaşmasıyla tanınırdı. Ancak bu keskin eleştirileri çoğu zaman meslektaşlarını düşüncelerini daha net ifade etmeye zorlardı.
Pauli’nin bir başka özelliği de kazalara neden olma konusundaki olağanüstü “yeteneğiydi.” Öyle ki, bazı bilim insanları onun laboratuvarlarına sadece yaklaşmasının bile deneyin bozulmasına yol açacağına inanmaya başlamıştı.
Pauli, 1921’de doktorasını aldıktan sonra önce Göttingen’de, ardından Kopenhag’da bir süre çalıştı. 1923’te Hamburg Üniversitesi’nde akademik bir görev üstlendi. Buradaki ilk dersini elementlerin periyodik tablosu üzerine verdi. Ancak tabloyu açıklamak onu tatmin etmedi; çünkü atom kabuklarının yapısı hâlâ anlaşılmış değildi.
Bohr, 1913 yılında, elektronların yalnızca belirli kuantum yörüngelerinde bulunabileceğini öne sürmüştü. Ama o dönemde hâlâ şu soru yanıtsızdı: Neden tüm elektronlar, bir atomun en düşük enerjili durumuna çöküp bir araya gelmiyordu? Periyodik tablonun yapısını mantıklı ve tutarlı şekilde açıklayan bir teori ortada yoktu.
Pauli Dışlama İlkesi Nedir?
Pauli aynı dönemde, elektron spininden kaynaklanan anomal Zeeman etkisini açıklamaya çalışıyordu. Bu iki problemin — yani elektronların yörünge yapısı ve manyetik davranışı — bir şekilde birbiriyle bağlantılı olduğunu düşünüyordu.
Niels Bohr, atom modelini ilk ortaya koyduğunda, bu model son derece basit ama etkiliydi. Ancak Bohr’un modeli, nihayetinde sadece bir modeldi. Gözlemlenen olguları başarıyla tarif ediyordu, ama bu kuralların neden var olduğunu açıklamıyordu.
1924’ün sonlarında Pauli büyük bir adım attı. O dönem bir elektronun kuantum durumunu tanımlamak için kullanılan üç kuantum sayısına dördüncü bir kuantum sayısının eklenmesi gerektiğini öne sürdü. İlk üç kuantum sayısı fiziksel olarak anlamlıydı, çünkü elektronun çekirdek etrafındaki hareketiyle ilgiliydi.
Ocak 1925’te ise dışlama ilkesini resmen açıkladı. Bir atom içinde bulunan iki elektron, dört kuantum sayısının tamamı bakımından aynı durumu paylaşamaz. Yani her elektron benzersiz bir kuantum durumunda olmalıdır.
Wolfgang Pauli’nin öne sürdüğü dördüncü kuantum sayısı, dönemin fizikçilerini oldukça şaşırttı. Çünkü kimse bu özelliğin fiziksel anlamını açıklayamıyordu. Pauli’nin kendisi de bu fikirden rahatsızdı. Dışlama ilkesini başka kuantum yasalarından türetememesi onu hep huzursuz etti. Buna rağmen ilke işe yarıyordu. Periyodik tablonun yapısını açıklıyordu.
1925’in ilerleyen aylarında, Samuel Goudsmit ve George Uhlenbeck, Pauli’nin çalışmasından ilham alarak bu dördüncü kuantum sayısını elektronun spini olarak yorumladılar. Pauli dışlama ilkesini ilk başta yalnızca atom içindeki elektronlara uygulamıştı. Ancak bu ilke daha sonra yarım spinli tüm parçacılara — yani fermiyonlara — genişletildi. Bu durum tam sayılı spine sahip olan bozonlar için geçerli değildi.
Sonuç olarak
Pauli’nin dışlama ilkesini duyurmasından sonraki iki yıl içinde kuantum mekaniği büyük bir sıçrama yaptı. Heisenberg matris mekaniğini geliştirdi, Schrödinger ise de Broglie’nin madde dalgaları fikrini temel alarak dalga mekaniğini ortaya koydu.
Pauli’nin dışlama ilkesini duyurmasından sonraki iki yıl içinde kuantum mekaniği büyük bir sıçrama yaptı. Heisenberg matris mekaniğini geliştirdi, Schrödinger ise de Broglie’nin madde dalgaları fikrini temel alarak dalga mekaniğini ortaya koydu.
Pauli her zaman olayların açık ve tutarlı bir açıklamasını aradı. Hem deneylerin sezgisel olarak anlaşılmasını hem de matematiksel olarak sağlam temellere oturmasını savundu. Max Born onun için şöyle demişti. “Onun bir deha olduğunu biliyordum; yalnızca Einstein’la kıyaslanabilecek biri. Ama tamamen farklı bir insandı. Benim gözümde Einstein’ın büyüklüğüne ulaşamadı.”
Pauli, dışlama ilkesini keşfetmesi nedeniyle 1945 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü aldı. 1958 yılında hayatını kaybetti. Kuantum belirsizliği ve dalga-parçacık ikiliği kuantum fiziğinin büyük özellikleridir. Ancak Pauli kuralı olmadan Evrenimiz var olmazdı.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Wolfgang Pauli’s quantum rule makes existence possible. Yayınlanma tarihi: Kaynak site: Bağlantı: Wolfgang Pauli’s quantum rule makes existence possible
- The “sharp-tongued” physicist who everyone was scared of. Yayınlanma tarihi: 10 Şubat 2022. Kaynak site: Real Clear Science.The “sharp-tongued” physicist who everyone was scared of
- Bonolis, Luisa. (2013). International Scientific Cooperation During the 1930s. Bruno Rossi and the Development of the Status of Cosmic Rays into a. Branch of Physics. Annals of Science. 71. 10.1080/00033790.2013.827074.
- Freire O Jr, Hartz T. The ‘quantum’ principle that says why atoms are as they are. Nature. 2025 Mar;639(8054):296-299. doi: 10.1038/d41586-025-00731-x. PMID: 40065159.
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 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 da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
