![]() |
![]() |
|
![]() |
Mikro Alemin Habercisi IşıkIşık asırlardır insanoğlu için büyük bir gizem kaynağıdır. Makrodünya dediğimiz büyük alemden haber verdiği gibi küçük ölçekli varlıkların dünyası olan mikroalemden de haber verir. Işığın yapısı nasıldır sorusu bilim adamlarını yüzyıllardır uğraştırdı. Newton ışığın “corpuscle” adlı küçük parçacıklardan oluştuğunu düşünüyordu. Bu görüşe göre ışık küçük parçacıkların toplu hareketinden ibaretti. Bilim dünyası bir süre bu görüşün doğru olduğunu düşündü. Ancak beklenmeyen gelişmeler kapıdaydı. İlerleyen yıllarda Thomas Young adlı bilim adamı ışığın ne olduğunun gizemini çözdüğünü düşünüyordu. Yaptığı deneylerle Christian Huygens’ın geliştirdiği ışığın dalga teorisine destek çıktı. Buna göre ışık parçacık değil bir tür dalga hareketiydi. Bir göle küçük bir taş attığınızda gölde su moleküllerinin düzgün bir titreşmesi olur ve bu titreşme neticesinde dalga hareketi oluşur. Buna göre ışık da göldeki dalgalara benzemeliydi. 1
Young’ın ışığın bir tür dalga olduğu görüşünü ispatlamak için kullandığı düzenek çift yarık deneyleri olarak bilinir. Bu deneylerde Young, ışığı bir perde üzerine düşürüyordu. Ancak perde ile ışık kaynağını birbirinden ayıran bir engel koydu. Bu engelde ise ışığın geçebileceği küçük yarıklar oluşturdu. Perde bu yarıklardan geçen ışıkla aydınlanıyordu. Yarıklar arasındaki mesafe belli bir uzunluktan küçük olunca benzersiz bir neticeye şahit oldu. Işık gölde yayılan iki dalganın birbiriyle karışmasında olduğu gibi birbirine karışıyordu. Neticede yarıklar perdede girişim denilen bir şeklin oluşmasına sebep oluyordu.
Böylelikle önce parçacık olduğu öne sürülen ışık için bu kez ışık dalgadır görüşü dile getirildi. Bu görüş bilim dünyasında giderek yaygınlaştı. İlerleyen yıllarda ise ışığın ne olduğu sorusu elektrik ve manyetik alanındaki gelişmelerle yeni bir boyut kazandı. James Clerk Maxwell ve Heinrich Hertz’in çalışmaları neticesinde ışığın aslında bir tür elektromanyetik dalga olduğu bulundu. Işık ve Renkler
Günlük hayatta etrafımıza baktığımızda çeşit çeşit renkte ışık görürüz. Güneşin sarısı, denizden yansıyan mavi ışık, yanan ateşten gözümüze gelen kırmızı ışık arasında nasıl bir fark vardır? Farklı renkler aslında bir tür elektromanyetik dalga olan ışığın frekansındaki (yani saniyedeki titreşim sayısı) farklılıklardan ibarettir. Bu kuşkusuz büyük bir mucizedir. Yani aslında hiçbir rengin olmadığı bir dünyada yaşarız. Ne var ki, Allah bu renksiz dünyayı algımızda renklendirmiş ve hayatımıza olağanüstü zenginlik katmıştır. Işığın İletimindeki Sır
İlerleyen yıllarda yapılan bazı deneyler ve teorik çalışmalar fizik dünyasında büyük şaşkınlığa sebep oldu. Işığın hareketini bir tür enerji transferi olarak düşünebiliriz. Ancak bu transfer ne şekilde olur? Işığı normal bir dalga gibi düşünen fizikçiler bunun nehrin akışı gibi sürekli bir biçimde olduğunu zannediyorlardı. Günlük hayattaki ışığa dair izlenimiz de bu yöndedir. Ancak gerçek sanıldığından daha farklıdır. Enerji transferinin nasıl olabileceğine dair ilk ipucu termodinamikte kara cisim ışıması olarak bilinen o zaman için çözümü imkansız bir sorundan geldi. Bütün cisimler sıcaklıklarına bağlı olarak ışıma yaparlar. Kara cisim adlı bir cismin ışıması ile ilgili teorik hesaplarda açıklanması imkansız sonuçlar çıkıyordu. Zamanın meşhur fizikçisi Lord Kelvin bu konunun fizikte cevap bekleyen son iki sorudan biri olduğunu söylüyordu. Ona göre sözkonusu iki sorunun cevaplanmasıyla fizik tamamlanmış olacaktı. Ne var ki bunlardan birinden görelilik diğerinden de kuantum fiziği doğacaktı.
Meşhur Alman fizikçisi Max Planck, bilim dünyasının sıkıntısını çektiği bu problemin enerjinin küçük paketçikler halinde taşındığının kabul edilmesi halinde çözüleceğini farketti. Planck’ın bu adımı kuantum fiziğinin doğuşu olarak kabul edilir. Kuanta adını verdiği paketçikler, dalganın frekansına bağlı olarak farklı miktarda enerji değerlerine sahipler.
Max Planck’ın öne sürdüğü kuanta kavramını Einstein ışık için kullandı. Böylece ışığın foton adını verdiği küçük enerji paketçikleri yoluyla taşındığını öne sürdü. Bunu kullanarak Fotoelektrik Efekt adlı deneyleri mükemmel bir doğrulukla açıkladı. Fotoelektrik Efekt Deneyleri
Fotoelektrik Efekt Deneyleri ışığın parçacık özelliğinin kanıtı olarak gösterilir. Bu deneylerde bir metal plakaya değişik frekanslarda elektromanyetik dalgalar düşürülerek elektronların kopması sağlanır. Metal plakadan kopan elektronlar karşıda bulunan bir başka plakaya ulaşırlar. Bu iki plaka ayrıca bir elektrik devresi ile birbirine bağlıdır. Kopup karşı plakaya geçen elektronlar, elektrik devresi yoluyla tekrar önceki plakaya gelirler. Fizikçiler bu sayede oluşan elektrik akımını incelediler. Oluşan akımın detaylı analizleri ışığın klasik dalga anlayışının doğru olmadığını gösteriyordu.
Einstein, Planck’ın fizik dünyasına tanıştırdığı kuanta kavramını kullanarak foton dediği ışık parçacıkları ile deney sonuçlarını mükemmel bir şekilde açıkladı. Neticede fotoelektrik efekt deneyleri ışığın parçacık özelliği gösterdiğini ortaya koyuyordu. Daha sonra 1923 yılında, Arthur H. Compton yüksek enerjili fotonların elektronların saçılmasına sebep olduğunu göstererek ışığın parçacık özelliği de gösterdiğini kesin olarak ispatladı. 2 , 3 , 4 Işığa bir tür dalgadır demek doğru bir cevap olmuyordu. Aynı şekilde ışık sadece bir tür parçacık demek de doğru değildi.
Burada kısaca gördüğümüz gibi ışığın ne olduğu sorusu bilim adamlarını yüzyıllar boyunca cevabını aradığı ve hayretler içinde bıraktığı bir soru olmuştur. Bu konuda otorite olan Richard Feynman araştırmaların tarihini şu şekilde özetler: Işığın foton adlı parçacıklar yoluyla ilerlemesinin çok ilginç neticeleri vardır. Günlük hayatta farkedemezsek de aslında ışık tıpkı yağmur tanelerinin yeryüzüne düşüşü gibi yayılır. Işığın bu özelliği Richard Feynman tarafından şu şekilde ifade edilir: Işığın Yapısı Atomdaki Süreksizliği Gösterir
Modern fiziğin en ilginç yanlarından biri, mikrodünyada çoğu fiziksel nitelik için belli değerlerin olduğunun görülmesi ile ortaya çıkmıştır. Bununla ilgili ilginç örneklerden biri atomun yaptığı ışıma ile ilgilidir. 20. Yüzyılın başlarında yapılan deneyler atomun da bir tür lamba özelliği gösterdiğini ortaya koymuştur. Lambalar ışığı düzenli bir şekilde yayarlar. Ancak atomlar ışığı özel şartlarda yayarlar. 17. Yüzyılda, Newton güneş ışığını bir prizmadan geçirerek güneş ışığının farklı ışıkların bir tür karışımı olduğunu keşfetti. Benzer şekilde, fizikçiler atomdan gelen ışığı incelediklerinde çok ilginç bir gerçekle karşılaştılar. Buna göre atomdan yayılan ışık belli dalgaboylarından oluşuyordu. Atomdan neden böyle kesikli dalgaboylarının yayıldığı fizikçiler için çözümü zor bir problem oldu. Klasik düşünce biçimleri bunu açıklamada yetersiz kaldı. Niels Bohr problemin çözümüne yönelik klasik dünya görüşüne dayalı en ileri modeli öne sürse de bu da bir yerden sonra yetersiz kaldı. Yeni fizik, materyalist düşünce şekillerinden esinlenen bütün görüşleri zorla bilimin dışına itiyordu. Atom bir tür küçük anten gibi çalışır. 8 Belli frekanslardaki ışığı yakalayıp, aynı frekanslarda da ışık yayabilir. Her atomun bu üstün özellikle yaratılması açık bir yaratılış mucizesidir. Stern-Gerlach Deneyi ve Atomun SüreksizliğiAtomdaki süreksiz yapıyla ilgili bir ilginç deney de 1922 yılında Stern ve Gerlach tarafından gerçekleştirildi. Bu deneyde bir kaynaktan çıkan elektron demeti manyetik bir alandan geçirildi. Bu deneyin neticesinde elektronların belirgin bir şekilde ikiye ayrıldığı görüldü. Halbuki klasik bakış açısından bu tür belirgin iki yol beklenmiyordu. 9 Bu durum bir sınıftaki öğrencilerin boylarını ölçtüğümüzde yalnızca iki tip boy uzunluğu olduğunun görülmesine benzer.
Atomların dünyasında belli değerlerin oluşuna Kuran’da da işaret edilir. Bir ayette Allah, "... her şeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir. " buyurmaktadır. (Furkan Suresi, 2) Kuantum fiziğinin en ilgi çeken yanlarından biri, Allah’ın belli ölçüyle takdir ettiği şeyleri, bizi de şahit etmesidir. Örneğin, atomlardan yayılan fotonların frekansları belli değerler alabilir, elektronların enerjileri belli değerler olabilir, açısal momentleri gibi çeşitli fiziksel özellikleri belli değerler olabilir. Bu kesikli hal, yeni fiziğin temel bir özelliğidir. Fizik tarihini incelediğimizde ışık için başta parçacık dendiğini gördük. Sonra fizikçiler ışığın dalga özelliği yönündeki delilleri görmelerinin ardından ışığın bir tür dalga olduğunu söylediler. Daha sonra bu dalganın bir tür elektromanyetik dalga olduğu anlaşıldı. Planck’ın keşfi ile bu dalgaların belli enerji paketçikleri yoluyla taşındığı görüldü ve son olarak da atomdan yayılan ışınlar incelenerek bu ışının belli dalgaboylarından oluştuğu ortaya çıktı. Ancak özellikle bir deney vardı ki bütün bilim dünyasının kafasını karıştırdı. Işığın ne olduğu sorusu o tarihten itibaren yerini çok ilginç bir cevaba bırakacaktı. Bu deneye göre ışığın hem dalga özelliği gösterdiği hem de parçacık özelliği gösterdiği durumlar vardı. Bu, fizikçileri hayrete düşüren bir konu oldu. Kuantum fiziğinin barındırdığı pek çok gizem, meşhur çift yarık deneyini daha yakından tanımakla daha iyi anlaşılır. Bu deney fizikçilerce o kadar önemsenmektedir ki bu deneye daha yakından bakmak, deneyin batıl felsefeleri nasıl geçersiz kıldığını anlamak açısından faydalı olacaktır. Kaynak: 2 Particle or Wave, The Evolution Of The Concept Of Matter In Modern Physics, Charis Anastopoulos, Princeton University Press, 2008, Sayfa 153 3 Understanding Quantum Physics, A User’s Manual, Michael A Morrison, Prentice-Hall Inc. , Sayfa 25 4 Six Roads From Newton, Great Discoveries In Physics, Edward Speyer, Wiley Popular Science, John Wiley & Sons Inc. 1994, Sayfa 98 5 Richard Feynman, The Character of Physical Law, Türkçe baskı: Fizik Yasaları Üzerine, TÜBİTAK Yayınları, s. 149 6 QED The Strange Theory of Light and Matter, Richard P. Feynman, 1985, Türkçe Basım Kuantum Elektrodinamiği: KEDİ Işığın ve Maddenin Tuhaf Kuramı, Richard P. Feynman, Nar Yayınları, 2. Baskı, Ağustos 1997, Sayfa 23 7 QED The Strange Theory of Light and Matter, Richard P. Feynman, 1985, Türkçe Basım Kuantum Elektrodinamiği: KEDİ Işığın ve Maddenin Tuhaf Kuramı, Richard P. Feynman, Nar Yayınları, 2. Baskı, Ağustos 1997, Sayfa 23 |