Sözgelimi,Galileo’nun serbest düsme deneyini yapmak için,kütleleri farkli iki nesneyi yere birakmak yeterli. Böyleyken bu deneyleri ilk kez akil edip uygulayan beyinlere hayran kalmamak;dahasi,yüzyillar boyunca,böylesine basit deneylerle çürütülebilecek fikirlere bagli yasayanlara sasmamak elde degil...

Bu gibi deneylerin birden bire gerçeklestirilmediklerini,bir çig gibi büyüyen tarihsek bir ön hazirlik ve hummali beyin jimnastikleri sonucunda ortaya çiktiklarini kabul edebiliriz.Acaba,tüm bu birikimden yola çikarak,bazi bilimsel devrimler,keskin mantiksal çikarsamalarla,deney bile yapmaya gerek duymadan gerçeklestirilebilirmiydi?Bu soruya kesinlikle “evet” yanitini verebiliyoruz.Insan aklindan baska bir düzenege gereksinim duymayan “Düsünce deneyleri”,düs gücünün en güzel örnekleriyle dolu uçsuz bucaksiz bir hareket alani sunuyor.

Bu alan Maxwell’in cini,Schrödinger’in kedisi(anasayfadaki),Einstein-Podolsky-Rosen’in Alice ve Bob’u gibi düssel yaratiklarin cirit attiklari,bir fotona binip isik hiziyla gidebildigimiz,ya da,evrenin sinirlarina mizrak atabildigimiz bir dünyanin görebildigimiz bölümü...

Gelin biraz düsünce deneylerine takilalim bakalim bizi nereye götürecek.

STEViN’IN ZINCIRI
Düsünce deneylerinin güzellik ve essizlikleri,basitlik ve herkesçe anlasilabilir olmalariyla orantili.Simon Stevin’in 16.yüzyilda,çetrefil bir mekanik problemini çözmek için önerdigi zihin jimnastigi,tarihi en çok alkislanan zihin deneylerinden biri oldu.

Sorun kabaca söyleydi:Üçüncü kenariyla  A ve 2A açisi yapan bir üçgen kesiti ve bu üçgenin üzerine 2A açisi yapan kenara 2 tane A açisi yapan kenara 4 tane bilye gelecek sekilde birakilmis bir zincir parçasi var.Zincir tirnak makaslarinin ucundaki zincirler gibi,küresel halkalardan olusuyor.Zincirle blogun arasindaki yüzeyin neredeyse sürtünmesiz oldugunu kabul edersek,acaba zincir ne tarafa dogru kayar?

Stevin zincirin,bosluktaki ucunun uzunca bir zincir parçasiyla uzatilipalttan birlestirildigini varsaymamizi istiyor.Bu uzatilmis kisim,düsey eksene göre simetrik bir sekil alacak ve kendi izinde dengeli hale gelecektir.Bu durumda,eger üstte kalan parça bir yöne dogru kayma egilimindeyse,tüm zincir blogun çevresinde sonsuza kadar döner.

Termodinamik yasalari geregi,sürekli hareketin olanaksiz oldugunu bildigimize göre,üstte kalan parçanin da dengede oldugunu,kendi basinayken bile kaymayacagini kabul etmemiz gerekiyor.Ayni sonuca geleneksel matematiksel yöntemle ulasmamiz çok daha uzun sürecekti...

MAXWELL’IN CINI
Termodinamigin ikinci yasasinin bir sonucu olarak,yüksek sicakliktaki cisimler,iliski halinde olduklari düsük sicakliktaki cisimleri isitabilirler;ama düsük sicakliktaki cisimler,kendilerinden daha düsük sicakliktaki cisimleri isitamazlar.Es sicakliktaki cisimlerde,bu dengelerini dis bir etken olmadikça,sonsuza degin korurlar.Söz gelimi masanin üzerine biraktiginiz bir fincan ilik kahvenin kendi kendine kaynamasini bekleyemezsiniz.

James Clerk Maxwell bu yasayla ilgili tartismalari boyut kazandirmak için bir düsünce deneyi önermis:Deneyinde dis dünyayla isi alisverisi tamamen kesilmis,birbirlerinden de yalitkan bir duvarla ayrilmis iki oda düslememizi istiyor.Odalarin sicakliklari baslangiçta esit.

Düsünce deneyimize göre,aradaki duvarin ortasinda minik bir kapi var ve bu kapiya bekçilik yapan minik birde cin:”Maxwell’in cini”...Cin kapiyi sürekli açik tutacak olsaydi odalarin sicakliklari hiç degismeyecekti.Ancak Maxwell’in cini ortamdaki hava moleküllerini inceleyerek hizlarini sürekli karsilastiriyor.Soldaki odadan kapiya dogru gelen hizli bir molekül gördügünde kapiyi aniden açip kapayarak,sagdaki odaya geçmesine izin veriyor.Cin bu isi sürdürecek olursa,sag taraf gitgide isinacak sol tarafta soguyacaktir.

Maxwell’in cinini termodinamigin 2.yasasini çignedigi ortada.Cinin çok küçük oldugunu ve isini,hareket için neredeyse hiç enerji harcamadan yaptigini düsünürsek,bunu nasil basariyor?Maxwell deneyini tartismaya yol açacak sekilde tasarlamisti ve cini bugüne degin farkli yerlerde farkli biçimlerde tartisildi da.

Iki oda ve ortadaki cini bir sistem olarak ele alabiliriz.Termodinamik açisindan bu sistemin tuhafligi,giderek daha düzenli hale geliyormus gibi göründügüdür.Teknik ifadesiyle”bu sistem entropi üretmiyor.”gibi görünüyor.Bu sonuca sadece moleküllerin dagilimina bakarak variyoruz.Sorunun yegane çözümü,cinimizin sistemin geri kalaninin aksine çok fazla entropi ürettigi sonucuna varmaktir.Bunun bir açiklamasi cinin,tüm moleküllerin hizlarini aklinda tutup ortalamanin üzerinde hiza sahip olanlarla digerlerini ayirdetmeye çalisirken beyninin çok fazla çalistigi ve bu sirada çok fazla entropi ürettigidir.O kadar fazla ki,sonusta,sistemin bütünüde entropi üretiyor duruma geliyor.  

GAMA ISINI MIKROSKOBU
Belirsizlik ilkesi,modern fizigin en önemli yapitaslarinda biridir.Heisenberg,ortaya attigi belirsizlik ilkesini savunmak için 1927’de,en az destekledigi ilke kadar ün kazanacak olan Gama-isini Mikroskobu düsünce deneyini kurgulamisti.

Heisenberg’in belirsizlik ilkesinin çürütülebilmesi için bir parçacigin,sözgelimi elektronun yer ve momentumunun ayni anda tam olarak saptanabilmesi gerekiyor.Heisenberg düsünce deneyinde,bu amaci gerçeklestirebilecek düssel bir mikroskop kurguluyor.

Bir parçacigin yerinin saptanabilmesi için,kullanilacak isinin dalga boyunun,parçacigin boyutlarindan daha küçük olmasi gerekir.Bu nedenle,görünür isikla çalisan mikroskoplar(1/1000000 ) metreden daha küçük seyleri gösteremezler.

Heisenberg,bir elektrona mikroskopta bakmak için dalga boyu (1/10000000000)dan daha küçük olan gama isinlarini kullanmayi önermisti.Ne var ki,bir parçacigin momentumu dalga boyuyla ters orantili oldugu için bu seferde gama parçaciginin momentumu elektronunkinden çok daha yüksek olacakti.Bir elektrona bir gama parçacigi çarpacak olursa,elektron önceden kestirilemeyek bir yöne firlayip gider.Bu yüzden,mikroskobun çalismasi,en uygunmus gibi görünen gama parçacigi kullaniliyor olsa bile olanaksizdir.       

FOTON TARTISI
Einstein,Heisenberg’in belirsizlik ilkesini akla yatkin bulmuyordu.Belirsizlik ilkesini çürütecek tartisma götürmez bir düsünce deneyi kurgulayabilmek için çok ugrasmisti.Bu süre zarfinda belirsizlik ilkesinin savunucusu Bohr’la defalarca karsi karsiya gelmislerdi.

1930 yilinda Einstein katildigi bir kongrede belirsizlik ilkesini çürütüyormus gibi görünen bir düsünce deneyi önerdi.Bir yayin ucuna asilip sarkitilmis kapali bir kutu kurgulamisti.Kutunun yüksekligi yüksek duyarlilikla ölçülebiliyor,böylece agirligi kolayca hesaplanabiliyor olacakti.Einstein’in tasarladigi kutunun içi disari kaçmaya çalisan fotonlarla doluydu.Kutunun bir ucundaki,tek bir fotonun kaçmasina izin verecek kadar küçük bir deligi kapatan duyarli bir zamanlama düzenegi düslemisti.Saat belli bir anda kapiyi ancak tek bir fotonun kaçmasina izin verecek hizda açip hemen kapayacakti.Bu islemin sonucunda kutunun yüksekligi degisecek,böylece kaçan fotonun enerjisi ve tam olarak hangi anda kaçtigi ölçülmüs olacakti.Einstein’in kendi formülü =m.c^2 buna olanak taniyordu.

Düsünce deneyi görünüste inandiriciydi.O gecenin Bohr’un en endiseli gecesi oldugu anlatiliyor...Ne var ki ertesi gün Bohr,Einstein’in kurgusunda bir hata yakalamis olmanin gururuyla,mutlu bir yüz ifadesiyle söz aldi.Einstein’i kendi görelilik kuramiyla çürütecekti.

Bohr,düzenegin bir fotonun agirligini ölçebilmesi için çok esnek bir yaya asilmis olmasi gerektigini açikladi.Bununda ötesinde yay olaganüstü bir uzunluga sahip olmaliydi ki,makro ölçekte ve duyarlilikta ölçebilecek kadar hizli bir harekette bulunacakti.Böyle bir hareket,kutunun fotonun haricinde kalan kütlesinin ve saatin dogrulugunu Einstein’in kuramlarina göre tehlikeye sokacak ve kaçinilmaya çalisilan belirsizligi bizzat doguracakti.Einstein bu elestiriyi kabullendi ve düzenegindeki kusuru düzeltecek yeni bir çesitleme bulamadi.

SCHRÖDINGER’IN KEDISI
Kuantum fizigi tarihinin belki de en ünlü düsünce deneyi,Schrödinger’in kedi paradoksudur.Schrödinger,paradoksunda,kuantum mekaniksel bir parçacigin iki farkli durumu ayni anda esit olasilikla tasiyabilme yetenegini kullaniyor.”Iki halin üst üste gelmesi”makro dünyaya yansitildiginda içinden çikilmaz bir sorun meydana getiriyor.

Düsünce deneyinde,bozulup bozunmadigi disaridan bilinemeyecek,uyarilmis bir atom ile bir kedi ayni kutuya kapatiliyor.Atom bozunacak olursa bir tetikleme mekanizmasi araciligiyla bir siyanür sisesini kiracak ve kediyi öldürecektir.Kuantum mekanigin kapsaminda son derece siradan diye nitelendirilecek biçimde,atom,hem bozunmus,hem de bozunmamis sayilabiliyor.Bundan yola çikarak kendiside atomlardan olusan kediyi de hem canli hem ölü kabul edebilir miyiz?Henüz kimse bu soruya herkesi tatmin edecek bir cevap bulamadi.

Yorum (0)

RSS yorumları

İsim

Başlık

Yorum

Gönder