Kuantum fiziği, moleküler, atomik, nükleer ve hatta çok daha küçük mikroskopik düzeyde madde ve enerji davranışları üzerine kurulu çalışmalardır. 20. yüzyılın başlarında, makroskopik nesneleri yöneten yasaların, mikro boyutlarda aynı işleve sahip olmadığı tespit edilmiştir.
Kuantum Nedir?
“Kuantum” kelimesi Latincede “Miktar” anlamına gelir. Bu kelimeyle Kuantum fiziğinin uğraş alanına giren, tahmin edilen ve gözlemlenen farklı birimlerdeki madde ve enerjilere gönderme yapılır. Uzay ve zaman dahi görünürde son derece kesintisiz ve sürekli olduğu halde, gerçekte birbiri ardına dizilmiş çok küçük değerlerde boşluklara sahiptir. Uzay, zaman, enerji vb.’nin bu durumu, kavram olarak “kesikli” terimiyle ifade edilir. Kuantum kelimesi de aslında bu kesikli değerleri temsil eder.
Kuantum Fiziğinin Öyküsü ve Gelişimi
Bilimciler son derece hassas ölçümler için artık yeterli teknolojiye ulaştıklarını düşündüklerinde tekrar garip bir durum Karacisim Işıması’nda yaşandı. Klasik fizik kurallarıyla karacisim ışıması açıklanamamaktaydı. Bu yüzden Kuantum Fiziği’nin doğuşu Max Planck’in 1900’de karacisim ışıması üzerine yaptığı incelemeyle ilişkilendirilir. Daha sonraları Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger gibi bilimciler bu alanın gelişmesini sağladı. Bu bilim insanlarını kuantum fiziğinin kurucuları olarak kabul edebiliriz. İronik bir şekilde, daha sonraları Albert Einstein kuantum mekaniğini benimsememiş, yıllarca çürütmeye veya değiştirmeye çalışmıştır.
Kuantum Fiziğinin Temel İlkeleri
Kuantum Fiziği alanında, bir şeyi gözlemlemek, o şeyin bulunduğu alandaki gidişatına etki eder. Gözlenen her şey gözlemciden etkilenir ve belli oranlarda belirsizlikler ortaya çıkar. (Heisenberg Belirsizlik İlkesi) (Schrödinger’in Kedisi adlı düşünce deneyi)
Işık dalgaları parçacık gibi davranabilir ya da parçacıklar dalga gibi davranabilir. (dalga-parçacık ikiliği)
Madde bir noktadan başka bir noktaya uzay içinde hareket etmeksizin geçebilir.
Gerçekte kuantum mekaniği bize evrenin tümünün bir seri olasılıklar bütünü olduğunu keşfettirmiştir. Ne yazık ki bu durum büyük cisimlerle ilgilendiğimizde geçerliliğini yitirir.
Kuantum Dolaşıklık
Kuantum dolaşıklığa dair bir durumu açıklayan anahtar görüşlerden birisi, çok parçacıklı sistemlerin içinde yer alan ve diğerlerinin ölçümünü belirleyen herhangi bir tek parçacığın kuantum durumunun ölçümünün, sistemin tamamını betimlemesidir. EPR Paradoksu bu durumu örnekleyen en önemli veridir. EPR Paradoksu, düşünce kökenli olmasına rağmen, Bell Teoremi olarak bilinen birtakım testlerle deneysel olarak doğrulanmıştır.
Kuantum Optik
Kuantum Optik, Kuantum Fiziğinin öncelikli olarak ışığın davranışına odaklanan bir dalıdır. Kuantum Optik düzeyinde, Isaac Newton’ın geliştirdiği klasik optiğe karşıt olarak, bir ışık hüzmesindeki fotonların bireysel davranışlarının toplamı o ışığın toptan durumunu belirler. Lazer bilimi de kuantum optiğin bir ürünüdür.
Kuantum Elektrodinamiği (QED)
Foton ve elektronların etkileşimini araştıran alandır. 1940 ların sonunda Richard Feynman, Julian Schwinger, Sinitro Tomonage ve diğer bazı bilimciler tarafından geliştirilmiştir. QED öngörüleri foton ve elektronların saçılmalarının 11 ayrı ondalık değerle ilişkili olduğunu belirtir.
Birleşik Alan Kuramı
Bu kuram Einstein’in Genel Görelilik Kuramı ile ilişkilendirilmeye çalışılan araştırmalarından oluşur. Fizikte tanımlanan Temel kuvvetleri birleştirmeye çalışır. Birleşik kuramın merkezinde Kuantum Gravitasyon ve Sicim Teorisibulunmaktadır.
Kuantum fiziği bazen Kuantum mekaniği ya da kuantum alan teorisi olarak anılır. Görüldüğü üzere çok çeşitli alt dalları var olduğu için bu dalların isimleri bazen kuantum fiziği yerine kullanılabilir ve aslında kuantum fiziği hepsine verilen genel isimdir.
