1927 Solvay Konferansı Klasik ile Kuantum Fiziği Kavgası
Elektronlar ve Fotonlar konulu 1927 yılında gerçekleşen 5. Solvay Konferansı klasik fizik ile kuantum fiziğinin karşılaşmasına sahne olmuştur. 3 yılda bir fizik ve kimya alanında gerçekleşen gelişmelerin değerlendirildiği toplantıların beşincisi şampiyonlar ligi finali gibi gerçekleşmiştir. Modern dünyanın en önemli bilim insanlarının bir araya geldiği toplantı, bir çok yeni gelişmenin dünyaya yayılmasına vesile olmuştur. Bu yazımızda Kuantum Fiziğinin yayılmasında ve gelişmesinde büyük yeri olan toplantının detaylarına inelim.
Her Şeyin Başlangıcı Planck Sabiti
Kuantum mekaniğinin atası olarak kabul edilen Max Planck hayatının büyük bir bölümünü bir problemin çözümünü arayarak geçirdi. Bu problem ise termal radyasyondu. Bilim insanları bir maddenin sıcaklığını mutlak sıfıra indirmek için hala çalışmalar vermektedir ancak bunu hala başaramamıştır. Sıcaklığı bulunan bir maddenin enerjisi vardır, enerjisi olan bir madde ise ışık yayar. Bir maddenin belli bir dalga boyunda ışık üretebilmesi için bir fedakarlık yapması gerekiyordu, bu fedakarlık ise enerji harcamasıydı. Her dalga boyunda bir maddeden yayılacak enerjinin de belli bir limiti vardı. Planck Sabiti ile düşük frekansta ışık yayan bir maddenin düşük enerji, yüksek frekansta ışık yayan bir maddenin de yüksek enerji harcaması gerektiği anlaşılmış oldu. Bu sabit bize her dalga boyunda yayılan enerjinin minimum değerini hesaplamayı gösteriyordu. Ayrıca Max Planc’in keşfettiği en önemli şeylerden biri ise ışığın dalga değil bir parçacık olduğunun söylemesiydi. Foton adı verilen bu parçaların quanta adı verilen paketler halinde yayıldığını anlamasıydı.
Fotoelektrik Etki
Albert Einstein‘ın 1905 yılında bulduğu ve kendine 1921 yılında Nobel getiren çalışması, kuantum fiziğinin gelişmesinde büyük bir etkiye sahiptir. Foto elektrik etki, kısaca açıklarsak şöyle anlatılabilir. Bir metal yüzeye belli bir enerji düzeyine sahip bir ışık parçası gönderilir ve metalde bulunan elektronlar ile çarpıştığında elektronlar serbest kalıyordu. Bu serbest kalan parçalarda fotonlardan oluştuğundan dolayı bu fenomene fotoelektrik etki denmiştir. Her ne kadar Einstein’ın ortaya attığı görecelilik gibi teorileri olsa da bu etkiyi keşfetmesi kendisine nobel ödülünü getirmiştir.
Neils Bohr ve Atom Modeli
Einstein’dan 1 sene sonra Nobel ödülü kazanan kişi ise Neils Bohr‘du. Kimilerine göre kuantum devrimini başlatan en önemli kişi. Geliştirdiği Bohr Atom Modeli ile her şeyi kökünden değiştirdi. Bohr’un Atom modeline göre elektronlar güneş sistemi modeline olduğu gibi çekirdeğin etrafında dönüyordu. Bu sebeple bir atoma enerji yüklendiğinde atom kararsız hale geliyordu. Tekrar kararlı hale gelebilmek için dışarı foton fırlatıyordu. Daha kolay anlamak için bir örnek verebiliriz. Atom çekirdeğini dünya, elektronu da ay olarak kabul edelim. Ayrıca Dünya’nın etrafında Ay’ın dönebileceği çeşitli yörüngeler olsun. Bu atoma enerji yüklendiği takdirde elektronun farklı yörüngelere rastgele sıçradığını düşünün. İşte bu anlaşılmaz ve rastgele gerçekleşen olaya kuantum sıçraması deniyor. Klasik fizik ile kuantum fiziğinin anlaşamadığı yer de tam olarak burada başlıyor.
1927 5. Solvay Konferansı
17 tanesi Nobel Ödülü kazanmış 22 adet bilim insanın toplandığı konferans adeta dünyanın en zeki insanlarından oluşan bir yıldızlar karmasıydı. Neredeyse kuantum fiziğini başlatan Einstein ile bunu sağlam temellere oturtan Bohr arasında bir çeşit münazaraya dönmüştü. Konferansta, Einstein çeşitli argümanlar ve düşünce deneyleri ile kuantum fikrini alaşağı etmeye çalışıyordu. Neils Bohr ise bütün bunları cevaplamaya çalışarak kuantumu savunuyordu. Bu münazaradan bizlere kalan en önemli cümle ise “Tanrı Zar Atmaz!” oldu. Kuantumun belirsizliği üzerine söylenmiş bu söze karşılık ise yine Bohr tarafından verildi:
” Albert, Tanrı’ya ne yapacağını söylemeyi bırak!”