Kuantum fiziği, belirsizlik ilkesi, rastlantı .... Tanrı

1) Kuantum fiziğine ne gerek var; klasik fizik yetmiyor mu?

Evrim Kuramının iki ayağı, rastlantılar ve doğal seçilim.

"Rastlantı", "belirsizlik" gibi olayları Kuantum Fiziğine biraz olsun bulaşmadan tam olarak anlayamayız.


Kendi çapımızda gözlemleyebildiğimiz, ay'ın hareketi, yıldırım ... gibi olayları açıklayan yasalar var. Örneğin Ay ve Dünya, yerçekiminden ötürü birbirlerinin etrafında dönüyor (not 1); yıldırım sırasında + ve - elektrik yüklerinin birbirini çekmesinden ötürü yüklü parçacıklar bulutlarla yer arasında gidip geliyorlar; aynı şekilde + ve - elektrik yüklerinin birbirini çekmesinden ötürü elektronlar protonların etrafında dönerek (not 2) atomları oluşturuyor; vs vs.

Atom boyutlarda olup biten olaylar açıklanmaya çalışılırken bazı sorunlar çıkmış. Maddenin mikroskopik boyutlarda davranışları, insanın günlük yaşamında yaptığı gözlemlerden yola çıkarak bulduğu "klasik" fizik yasalarına uymuyor.

Örneğin, Dünyanın etrafında dönen bir göktaşı, yavaşlarsa dünyaya düşer. Bizim boyutlarımızda geçerli olan yasalara göre, hızının yönü değişen bir elektronun elektromanyetik ışınımla enerji kaybetmesi gerekir.
bkz: Synchrotron radiation; http://en.wikipedia.org/wiki/Synchrotron_radiation
Buna göre protonun etrafında dönen bir elektronun ışınımla enerji kaybetmesi ve protona "düşmesi" gerekir, ama nedense elektron bir türlü onu çeken + yüklü protona "düşmüyor" ve enerji kaybetmeden protonun etrafında "dönüyor".

Bu ve benzeri olaylardan çıkan sonuç, klasik fizik yasalarının mikroskopik boyutlarda (atom boyutlarında) geçerli olmadığıdır.

notlar:
not 1: Ay Dünyanın etrafında dönmez; ikisi, ortak kütle merkezinin etrafında dönerler. Dünya daha ağır olduğu için, bu merkez dünyaya yakındır.
not 2: Burada "dönme" bizim gezegenlere ve Güneşe bakarak söylediğimiz bir sözdür. Aslında, elektron, protonun etrafında bir nokta halinde dolaşmaz. Tam yeri pek belli olmayan garip bir oluşum şeklinde bulunur.

okuma:

http://www.zamandayolculuk.com/cetinbal/KUANTUMKURAMISAY.HTM

Enternette "kuantum fiziği" diye ararsanız, istemediğiniz kadar var.
.

Heisenberg'in belirsizlik ilkesi.

Atomun yapısını açıklamak için bilim adamları elektronun ne biçim bir şey olduğunu anlamak istemişler.

Önce, elektronların bir parçacık olduğunu sanmışlar. Sonra, bazı durumlarda elektronların bir dalga kümesi halinde davrandığını da bulmuşlar. Aynı şekilde, önce bir elektromanyetik dalga sandıkları ışığın, bazı durumlarda parçacık (foton) şeklinde davrandığını gözlemlemişler.

Kafalar iyice karışmış. Bu gözlemleri "klasik" fizikle açıklamaya imkan yok.
Boyutlar küçüldükçe, madde sapıtıyor. "Sert cisim" kavramı yok oluyor.

Fotonlar dalga mı parçacık mı diye araştırılırken yapılan gözlemler çok kafa karıştırıcı. Örneğin, fotonlar teker teker, yanyana duran iki deliğe doğru fırlatılınca, iki delikten aynı anda geçermiş gibi davranıyorlar. Elektronlarla yapılan gözlemler de dalga/parçacık karışımı bir yapıyı doğrulamış.


http://www.zamandayolculuk.com/Cetinbal/HTMLdosya1/YoungsToSlitExperiment.htm

Deney düzeneğine, fotonların hangi delikten geçtiğini saptayacak eklemeler yapılıp, fotonların hangisinden geçtiği saptanınca, tek delikten geçmiş gibi davranıyorlar.

Kafalarda o zaman yeni bir kavram belirmiş: bir şeyi ölçerken, gözlem yaparken, o şeye etki ediyoruz, ve ölçümler tam gerçek sonucu vermiyor. Ne kadar uğraşırsak uğraşalım, ölçü aletinden etkilenmeyen bir sistem yok. Bu olayı biraz daha bilimsel bir dille söylemişler: fotonların (ve diğer parçacıkların) nereden geçtiğini (belli bir anda nerede olduğunu) bulmak isteyince, hız vektörü (gittiği yer) değişiyor .

Bunu yasa şeklinde ifade etmişler:

Ölçüm yaparken, Δp.Δx sıfır olamaz (not1)

p: etmen (momentum = kütle.hız = m.v)
x: konum, bulunduğu yer
Δp: etmendeki sapma, belirsizlik
Δx: konumdaki belirsizlik.

Sonra, sivri zekalı bilim adamları (Bohr, Pauli, Heisenberg ... ), olaya şöyle yaklaşmışlar: biz olmasak ta doğada elektron var, proton var vsvs, bunlar birbirlerine etki ediyorlar. Bu etkilerin, bizim ölçü aletlerinin etkisinden bir farkı yok.

Yani, biz ölçmesek te, doğada Δp.Δx sıfır olamaz. Kısaca:

Δp.Δx sıfır olamaz.

Bu yaklaşım, Fizikte bir devrim. "Momentum değişmez; enerji yoktan var olmaz, yok olmaz." diyen klasik Fiziğin temel yasasına aykırı.

Heisenberg'in belirsizlik ilkesine göre, bir cismin konumu ne kadar çok kesin olursa, etmeni (momentumu) o kadar değişken olmak zorunda.

Atom boyutlarında madde tamamen sapıtmış durumda. Bizim kafamızda oluşan madde/enerji kavramı yok.

Deneylerle bu "sıfır olmayan" sayıyı saptamışlar:

yaklaşık 0,6 / 10³³

(Δp.Δx > 0,6 / 10³³)

Bu formülün bir yazılışı daha var.

ΔE.Δt > 0,6 / 10³³ (not2)

ΔE: herhangi bir sistemde enerji sapmaları
Δt: sözkonusu zaman süresi.

Açıklamaya çalışalım: "şu saniyede, sistemin enerjisi şu" derken, sözkonusu süre çok kısa ise (örneğin saniyenin 100 milyarda biri kadar), enerjide, sürenin kısalığına göre değişme olabilir; tersine, uzun bir zamanda enerji ortalamasından bahsediliyorsa, ortalama enerjide daha az sapma var.

Bu ilke'ye göre, boşlukta, çok kısa zaman sürelerinde, parçacıklar var olup yok olabilirler. (enerji<-->madde: E = mc²)

Bu, normal algılama sınırlarımızın ötesinde olan sayının ne demek olduğuna bir bakalım.

1/10³³ = 0,000...01 ( virgülden sonra 33 tane sıfır) demek.

Güneşi ele alalım. Güneş yaklaşık 2x10³º kg.

Einstein'ın buluşu: kütle = enerji (E = mc² ; c = ışığın hızı).

Yukarıdaki formüle göre, Güneş büyüklüğünde bir kütlenin, 1 saniyelik bir zaman süresindeki ortalama kütlesi 0,001 kg, yani 1 gram kadar değişebilir.
Bu arada, bir saniyede güneş'ten 4 milyon ton kütlenin de enerji olup gittiğini unutmayalım. 1 gramın lafı mı olur.

Şunu da söylemeden geçmeyelim.
Einstein, bu belirsizlik ilkesini önce kabul etmemiş, herşeyin kesin olarak bilinebileceğini söylemiş ("tanrı zar atmaz"), sonra yanıldığını kabul etmiştir.
Burada materializmin (ateizmin) bilime katkısı çok açık. Kuantum Fiziğini geliştiren bilim adamları, Evreni yöneten, herşeyi bilen (öngören) bir tanrı'nın varlığı önyargısını dikkate almamışlar. Evrendeki düzeni "tanrısallaştıran" Einstein ise, kuantum fiziğine karşı çıkanların başında. Gene de Einstein, gerçek bir bilim adamı olduğu ve düşüncelerini dogma şekline sokmadığı için, hatasını kabul edebilmiş. Herkes böyle davranamaz.

Dinlerin ne şekilde bilimi engelledikleri çok açık: kavramları dogma, tartışılamaz şekle sokuyorlar. "Güneş dünyanın etrafında dönüyor dediysek öyledir, Tanrı söylemiştir, tartışılmaz" dememiş miydi papazlar?


not 1: "." işareti çarpma demek. Formülleri okumak daha kolay

not 2: ΔE.Δt = Δp.Δx eşitliği:

momentum: p = m.v
Δp = Δ(m.v) = m.Δv (türev hesabı)

hız: v = Δx/Δt (yol / süre)

Enerji: E = ½ m.v² (kinetik enerji)
ΔE = m.v.Δv (türev hesabı)

formülleri açalım.

ΔE = m.Δv.v
ΔE = Δp.v
ΔE = Δp.Δx/Δt
ΔE.Δt = Δp.Δx

=============

Aslında Einstein, daha önce Ömer Hayyam okusaydı belki kuantum fiziğinin babası olabilirdi.
Güzel insan, sevgili Fazıl Say'ın müziğinin eşliğinde Serenad Bağcan'ın söylediği Ömer Hayyamın dizelerindeki dünya "Ben düşündükçe var Dünya ... ben yok, o da yok" ....... kuantum fiziğinin dünyasına benziyor ... herşey birbirine bağlı. Bir şey yoksa, öbürü de "değişik".
.

3) Atom'da, elektron nasıl proton'a "düşmüyor"?

Heisenberg'in belirsizlik formülü'nden yola çıkıyoruz.

Δp.Δx > 0,6 / 10³³

"Bu kadar küçük bir sayının, cisimler üstünde ne etkisi olabilir ki" demeyin. Atom boyutlarında bu sayı önemli (Δx çok küçük olduğu için Δp büyük).

Bir atom çekirdeğinin etrafında dönen bir elektronu ele alalım.

Δp.Δx sıfır olamadığı için, elektron protona düşemiyor. Devamlı olarak protonun etrafında dolaşmak zorunda.

Bu kadar basit.

Bu basit formülden yola çıkarak, hidrojen atomunun boyunun yaklaşık 1 Angström (1/10¹º m ) olması gerektiği bulunuyor. Ölçümler de bunu doğruluyor.

Çekirdekteki protonun ortada (daha ufak bir yerde) olması da Δp.Δx > 0,6/10³³ formülüne uyuyor. Protonun kütlesi elektronun kütlesinden 1836 kere daha büyük olduğundan, proton 1836 kere daha ufak bir yere "sıkışabilir".


Not:

Anlattıklarım çok kısa, üstünkörü;

En basit şekilde, olayların nasıl olduğunu anlatmaya çalıştım. Daha ayrıntılı açıklamaya çalışmak biraz boş gibi geliyor bana çünkü neden böyle olduğunu, belirsizlik ilkesinin arkasında, dalga/parçacık olayının arkasında ne olduğunu kimse bilmiyor.

Feynman: "I think I can safely say that no one understands quantum mechanics".
"Kuantum fiziğini hiç kimsenin anlamadığını güvenle söyleyebilirim."

Ya da

Kuantum Fiziğini anladığını iddia eden birisi varsa, belli ki bir şey anlamamıştır.

.

4) Kuantum fiziği ve Tanrı.

Kuantum fiziği, her şeyi öngörebilen Tanrı, herşeyi idare eden Tanrı ... kavramlarının Evrenimize uygun olmadığını bilimsel olarak kanıtlıyor.

Kuantum fiziği, atom boyutlarındaki olayların (örneğin kimyasal tepkimelerin), rastlantılardan, olasılık hesaplarından ayrı tutulamayacağını söylüyor.

Basit bir kimyasal tepkime'yi ele alalım:
H2 + ½O2 -----> H2O
Bu basit yazılış bile yanlış.
Aslında şöyle olacak:
H2 + ½O2 <-----> H2O

Açıklama: su molekülleri, çok az bir olasılıkla iyonize olur, ve suyun içinde H+ ve OH- iyonları şeklinde bulunur.
Bu olasılık 1/10^14
Saf suyun pH ölçüsü olan 7 buradan gelir (14/2). pH, saf suyun içindeki H iyonu sayısını (asitlik derecesini) gösterir.

Herhangi bir su molekülü ortalama belli bir süre sonunda H+ ve OH- iyonlarına ayrılır, ayrılır ama örneğin, izini sürdüğümüz bir molekülün ne zaman ayrılacağı belli değildir, hiçbir şekilde önceden bilinemez. Belki bir saniye, belki bir yıl ... sürer. İşte bu, "belirsizlik"tir, "rastlantı" dır.
İyonlaşan su molekülü sayısı için sadece ortalama bir sayı (1/10^14) verilebilir. 1 sm³ suda (yaklaşık 10²³ molekül), ortalama 10^9 H iyonu bulunur. İyonlaşan atomların hangileri olacağı önceden belirlenemez.

Bunun ne önemi var?
Büyük önemi var.
"Milyar kere milyar molekül"den oluşan cisimlerin ortalama konumlarını, ortalama hızlarını belirleyen yasaları anladığımız, kimyasal tepkimelerin sadece ortalama sonuçlarını öngörebildiğimiz bir evrendeyiz.

Bu "ortalama" olaylardan bundan farklı olarak, atom boyutlarına olup biten olayların "büyük boyutlarda" etkilerinin olduğu bir olay var:

Yaşam.

Hareketlerimizi, beynimizde ufacık tek bir hücrede olup biten elektro-kimyasal değişimler tetikliyor.

Hücrelerin belleği, her atomun yerinin, durumunun çok önemli olduğu DNA denilen moleküller şeklinde.
DNA molekülünde bulunan bir tane atomun bile kimyasal tepkimeye girmesi, DNA kodunu değiştiriyor (mütasyonlar oluyor), türler değişiyor, canlılar yaşlanıyor, ölüyor. Bu "belirsizlik" olmasa, değişik DNA kodları oluşmaz, doğal seçilim sonucunda ilkel hücrelerden bu günkü türler evrilmezdi.
İnsan varsa, bu hatalar olduğu için var.

İnsanlar zaten, "canlılık" olayını bildikleri, anladıkları yasalarla açıklayamasalar da, bunun özel bir şey olduğunu anlamışlar. Açıklamak için de tanrılar, ruhlar, gizemli güçler uydurmuşlar.

Kuantum fiziği (belirsizlik ilkesi), Evrim, yaşam, yaşlanma ve ölüm, özgür irâde birbirlerinden ayrılamaz.

Notlar:

1) Mutlak determinizm.

Tesadüfler (kuantum belirsizlik) olmasa idi, her şey önceden kesin olarak belli olsaydı, bugün olan herşey BigBang zamanında belli olmuş olurdu. Yani bugünün bilgisi o gün var olmuş olmalıydı. Bu yazdığım yazı bile 13.5 milyar yıl önceden belli olmalıydı ... ve ben arada bir "dbegffbHGgfSVWpk" gibi saçmalamalıydım - saçmaladım -

Mutlak determinizm, herseyi önceden bilen bir Tanrı fikrine götürür. Mutlak determinizm'in olduğu bir evrende doğa olayları, yaşam, Tanrı'dan bağımsız bir şekilde açıklanamaz.

Tanrıcıların mutlak determinizmin üstünde bu kadar durmaları bundandır. Dindarlar, genelde bunu anlayacak kadar düşünemeseler de, kültürlü, zeki olan dinci düşünürler (koyun insanları güden çobanlar), bu mutlak determinizmi arada bir, bu böyledir, evrende tesadüf yoktur diye sokuştururlar.

2) Akıllı! Tasarımın çöküşü.

Akıllı! Tasarım bilimcisi Michael Behe, en son, Evrimi tanrının yönettiğini, yani Evrimin, Tanrının belirlediği yararlı mütasyonlar aracılığıyla yönlendirildiğini ileri sürmüştür (Tanrı = Büyük Mütasyoncu, The Great Mutator).
Tabii zararlı mütasyonların sonucunda sakat doğan çocukların da sorumlusudur o Tanrı ...

Zavallı M.Behe, ateist, evrimci bilim adamları karşısında bozguna uğramış, bir bok anlamadığı Kuantum Fiziğine sığınmıştır.
Bunlar Akıllı Tasarımcıların son, faydasız çabalarıdır. Atom boyutlarında zaten "önceden bilinebilirlik" gibi bir kavram yoktur, olamaz.

3) Düşünce mekanizması, "özgür irâde".

Beynin işleyişinde, düşüncelerimizin kökeninde tek bir hücrede oluşan elektro-kimyasal olaylar var. Bu olaylar kuantum fiziğin alanına giriyor ... ve rastlantıların büyük etkisi var.
Determist olmayan "özgür irade" ancak ve ancak bu şekilde açıklanabilir.

Bilincimiz, özgür irâdemiz varsa, MEKANİK BİR ROBOT DEĞİLSEK, bunu evrendeki belirsizliğe borçluyuz.
.

Yeni bir kavram: Kuantum bağdaşıklık (Quantum Coherence)

not: coherence kelimesine bu olayda "bağdaşıklık" çevirisini uygun buldum. Değişik seçenekler var, uyum, koherans filan da deniyor. Türk milleti kafa kılı örtmekle uğraşmaktan vakit bulduğunda bu kelimelerden biri belki kesin kabul görür.

Bu konuda son zamanlarda ilginç buluşlar var. Bazı olaylar "zaman"ı takmıyor gibi. Örneğin fotonda, bazı durumlarda sanki sonsuz hızda bir bilgi akışı var. Fizikçiler bunu "kuantum bağdaşıklık"la açıklıyorlar.

Foton'un (fotonun kuantum alanının) mümkün olan her yoldan birden geçer gibi yapıp, "bir sürü yolu aynı anda deneyip" en kısa yoldan gitmesine (zaman olarak en kısa), başka bir deyişle "foton'un kuantum alanının sanki bir kaç durumda birden aynı anda olmasına" kuantum bağdaşıklık deniyor.

Fotonun bu özelliğini aslında her gün kullanıyoruz. Elimizdeki fotoğraf makinelerinde ışığın merceklerden geçerken kırılması olayı, fotonların iki nokta arasındaki en kısa(hızlı) yoldan gitmeyi tercih etmesinin sonucu.
.