Heisenberg Belirsizlik İlkesi!
Heisenberg belirsizlik ilkesi
kuantum fiziğinin temel taşlarından birisidir. İsminden de anlaşıldığı gibi bu ilke, doğanın en temel olgularının belirsizliğini kesin bir şekilde tanımlar. Bu belirsizlik çok zorlu bir yol ile gösterilir ve bu yüzden günlük hayatımızda etkileri yoktur. Sadece titiz biçimde düzenlenmiş deneylerle ortaya çıkarılır.
Heisenberg Belirsizlik İlkesi 1927'de Alman fizikçi Werner Heisenberg tarafından ileri sürülmüştür. Kuantum fiziğinin
sezgisel bir modeli kurulmaya çalışılırken Heisenberg, belirli nicelikleri ne kadar net şekilde bilebilir olduğumuz üzerinde birtakım kısıtlamalar olduğunu düşündü. Spesifik olarak Belirsizlik ilkesinin en açık uygulaması şu şekildedir: "Bir parçacığın konumunu ne kadar büyük kesinlikte bilirsek aynı anda aynı parçacığın
momentumunu o kadar düşük kesinlikte bilebiliriz."
Heisenberg Belirsizlik İlişkileri!
Heisenberg Belirsizlik İlkesi kuantum sistemin doğası hakkında ortaya konmuş oldukça kusursuz matematiksel bir ifadedir. Bu fiziksel ve matematiksel terimler her zaman bir sistem hakkında bahsedeceğimiz kesinlik derecesini sınırlandırır. Aşağıdaki iki denklem bu konuda en sık kullanılan denklemlerdir;
- Denklem 1: Δx . Δp h-bar ile orantılıdır.
- Denklem 2: ΔE . Δt h-bar ile orantılıdır.
Sembollerin Açıklaması!
- h-bar: İndirgenmiş Planck sabiti olarak adlandırılır. Planck sabitinin 2π'ye bölünmesiyle elde edilir.
- Δx (delta-x olarak okunur): Verilen parçacığın konumundaki belirsizliktir.
- Δp: Parçacığın momentumundaki belirsizliktir.
- ΔE: Parçacığın Enerji belirsizliğidir.
- Δt: Parçacığın zaman ölçümündeki belirsizliktir.
Bu denklemlerden ölçümünü yaptığımız sistemlerin kesinlik derecesinin mükemmel olamayacağını görüyoruz. Eğer bu ölçümlerden birindeki belirsizlik çok küçük olursa buna karşılık gelen aşırı kesin bir değer ölçümü mevcuttur. Bu ilişki bize orantıyı korumak için belirsizliğin düşmesi gerektiğini söyler.
Diğer deyişle bir denklemde asla iki değeri aynı anda sınırsız kesinlikle ölçemeyiz. Konumu ne kadar büyük kesinlikle ölçersek, momentumunu da o kadar az kesinlikte ölçebiliriz, veya tam tersi. Zamanı ne kadar mükemmel kesinlikte ölçersek aynı andaki enerjiyi o kadar az kesinlikte ölçeriz, veya tersi.
Bir Düşünce Deneyi!
Bu tuhaf konuya açıklık getirmek için, gerçek hayatta tasarlayacağımız benzetme bir örnek verebiliriz. Bir yarış arabası olsun ve varış çizgisini geçerken aynı anda hem varış çizgisini ne zaman geçtiğini hem de bu andaki hızını ölçmek isteyelim. Bir kronometre tuşuna basarak varış çizgisine değdiği anda, süreyi kronometreye kaydederiz (kronometrenin elimizde olduğunu farzederek) ve hemen sonra varış çizgisini geçme anında, süreyi kaydetmek için tekrar basarız.
Bu klasik örnekte açıkça belirsizliğin bir derecesi mevcuttur, çünkü bu eylemlerimiz (özellikle tuşa basma eylemi) fiziksel bir zaman almıştır. Arabanın varış çizgisine değdiğini göreceğiz, kronometre düğmesine basacağız, çizgiden çıktığını göreceğiz, tekrar basacağız. Bu yollarla, sistemin fiziksel doğası tüm bunların nasıl bir kesinlikte olacağına belirli bir
sınır koyar.Bu tarz birçok benzer klasik örnekle
kuantum fiziksel davranışı sergileme çabaları vardır. Bu benzetmede olduğu gibi tüm bunlarda da çeşitli noksanlıklar bulunur. Fakat yine de fiziksel gerçeklik bir dereceye kadar kuantum alanıyla ilişkilendirilebilmektedir.
Belirsizlik İlkesi ve Kuantum Fiziği!
Kuantum fiziğinde belirsizlik ilkesiyle birlikte kafaları karıştıran diğer şey
Schrödinger'in Kedisi deneyinde ortaya konulan
"gözlemci etkisi" durumudur. Bunlar kuantum fiziğinde gerçekte birbirinden tümüyle farklı iki problemdir ve klasik düşüncelerimizi zorlamaktadırlar. Belirsizlik ilkesi, gözlem yapıp yapmadığımıza bakmadan, bir kuantum sistemin davranışının kesin olarak yorumlanmasına temel sınırlamalar getirir. Gözlemci etkisi ise biz gözlem yaptığımız zaman sistemin, gözlem yapmadan önceki davranışından farklı davranacağını ifade eder.
Kaynak: Fizik Makaleleri
