Elektronlar ve insan yaşamının Kuantum mekaniksel Teknikleri 5 5

low dose naltrexone buy

where can i buy naltrexone open

where to buy sertraline online

where to buy sertraline click here

imurel kemo

imurel uden recept

Elektronlar ve İnsan Yaşamının Kuantum Mekaniksel Temelleri Günlük yaşamımızda kendimiz veya başkaları tarafından kurgulanmış bir yaşam döngüsü içinde koşuşturup duruyoruz. Bazı anlar keyifli iken bazıları da can sıkıcı olabiliyor. Elbette tüm bu yaşananların kaynağı insandır ve insan davranışları toplumsal işleyişin rengini belirlemektedir. Eğer engel olmazsak ve kendimize yeni düşünsel sahalar açmazsak, tüm yaşamımız böyle sıradan bir şekilde akıp gidecek. Kuantum mekaniği sayesinde, yaşamımızı renklendirmek ve ona heyecan katmak mümkündür. Tam da bu noktada şu soruları sormakta fayda var: Maddenin görünen yüzünün altında neler gizlidir? Acaba biz insanların davranış biçimi, bizleri oluşturan kuantum mekaniksel parçacıkların davranış biçimine benziyor mu? Elektronlar yaşamımızın hangi alanlarında karşımıza çıkarlar? Atom-Elektron ilişkisi, Toplum-İnsan ilişkisine benzer mi? Elektron mutlu veya mutsuz olur mu? Sürpriz yapar mı? Daha da çoğaltılabilecek bu tür sorulara cevap aramak üzere, kuantum mekaniğinin harikalar diyarına küçük bir yolculuk yapalım. 

Tüm evreni oluşturan büyük patlama yaklaşık 15 milyar yıl önce gerçekleşti. Bu patlamadan  saniye sonra elektronlar, 3 dakika sonra da protonlar ve nötronlar oluşmuştur. En temel atom olan hidrojen atomu 300 bin yıl sonra, Güneş sistemimiz ve gezegenimiz Dünya ise yaklaşık 10 milyar yıl sonra oluşmuştur. Biz insanlar ise son iki milyon yıldır varız. Kuantum fiziğinin keşfiyle beraber, 20. yüzyıla kadar süre gelen “maddenin en küçük yapı taşı atomdur” fikrimizi rafa kaldırdık. Çünkü, son yüzyıl içinde atom altı pek çok parçacık bulundu ve bu keşif serüvenin nerede duracağını kimse bilmemektedir. Şimdi de bu atomik yapılarla insan vücudunu ilişkilendirelim. Ortalama bir insan vücudunda; çoğunluğu hidrojen, oksijen, karbon, azot, kalsiyum, fosfor ve potasyumdan oluşan yaklaşık   tane atom ve bu atomlara bağlı yaklaşık   tane elektron bulunur.

Makalemizin başrolünde olan “elektron” parçacığının ismi, kehribarın Antik Yunan’daki isminden gelmektedir. Eski Yunanda, kehribarın ovuşturulunca statik elektrikle yüklendiği biliniyordu. Elektronun büyüklüğünü daha iyi anlayabilmek için hidrojen atomunu mercek altına atalım. Bir hidrojen atomunun büyüklüğü  cm (1 cm’nin 100 milyonda biri) ölçeğindedir. Hidrojen atomundaki proton ve elektron arasındaki mesafe ise Bohr yarıçapı (1 cm’nin 1 milyarda biri) kadardır. Ayrıca elektronun kütlesi  gram mertebesindedir. Renklerin Efendisi Elektronlar Doğanın insana sunduğu en büyük armağan renkler olsa gerek. Yaprağın yeşili, denizin mavisi, elmanın kırmızısı, menekşenin moru ve daha nicesi. Üstelik bu renklerin ruh halimize ve algılarımıza etkisini de unutmamak gerekir.

Örnek olarak birkaç renge bakalım; Kırmızı: En uzun dalga boyuna sahip olan kırmızı renk, canlılık ve dinamizmle ilgili bir renktir, iştah açar. O yüzden dünyadaki gıda firmalarının çoğu logosunda kırmızıyı kullanır. Sarı: En parlak renktir, dikkat çekmek için çığlık atar. Mavi: Gökyüzünün ve geniş ufukların, denizin simgesidir. Sınırsızlığı ve uzak bakışlılığı simgeler. Huzuru temsil eder ve sakinleştirir. Duvarları mavi olan okullarda çocukların daha az yaramazlık yaptığı saptanmıştır.

Yeşil: Doğanın ve baharın rengidir, güven verir, yaratıcılığı körükler. Hastanelerde de yeşil renk rahatlatıcı özelliği nedeniyle kullanılır. Yeşil alanda insanların daha az mide rahatsızlığı çektiği saptanmıştır. Bilimsel anlamda renk, ışığın göz retinasına ulaşması ile ortaya çıkan bir algılamadır. Bu algılama, ışığın maddeler üzerine çarpması ve kısmen soğurulup kısmen yansıması nedeniyle çeşitlilik gösterir. Bizim renk olarak gördüğümüz işte bu yansıyan ışıklardır. Yani nesnelerin gördüğümüz renkleri, aslında onların kabul ettikleri değil, tam tersine reddettikleridir.

İnsan gözü 400nm ile 700nm arasındaki (1nm= metre) dalga boylarını algılayabilir, bu sebepten dolayı elektromanyetik dalgaların bu bölümüne görünen ışık denir. Buraya kadar renk ile ilgili söylediklerimiz gayet olağan şeyler. Fakat renk olayına bir de mikro dünyadan (kuantum mekaniksel olarak) baktığımızda karşımıza yine elektronlar çıkmaktadır. Zira, bir maddeye çarpan ışığın bir kısmı maddenin atomları tarafından soğurulurken bir kısmı da maddenin dış yörüngesindeki elektronları üst yörüngelere çıkarır. Daha sonra, üst yörüngedeki elektronlar kendi alt yörüngelerine dönerken, maddenin kimyasal özelliğine göre bir foton (ışık) salar ve bu da o maddenin rengi olarak algılanır. Yani, elektronlar sayesinde çileği kırmızı görürüz. Elektronların renk adına yaptıkları bunlarla sınırlı değil. İzlediğimiz televizyon, bilgisayar ve cep telefonu ekranlarında da görüntünün oluşması yine uyarılmış elektronlar sayesinde gerçekleşir. Dahası, floresan lambaların ışık vermesi de elektronlar sayesindedir. Güzel bir örnek daha verelim; Güneş’ten gelen elektronlar, Dünya’nın manyetik alanı ile atmosferin üst katmanlarında etkileşerek kuzey kutbuna yakın bölgelerde, geceleri muhteşem renk cümbüşlerine sahip kuzey ışıklarını (aurora) oluştururlar.   Belirsizlik İlkesi ve Elektronların Garip Doğası Öylece sessiz sessiz duran bir cisme, örneğin çay kaşığına, atomik ölçekleri gören gözlerle bakabilseydik orada çılgınca hareket eden atomik yapılar görebilirdik. Örneğin elektronların atom çekirdeği etrafında saniyede yaklaşık 2000 km yol aldığını görecektik. Acaba hızını belirlediğimiz bu elektronun aynı anda yerini de kesin olarak tespit edebilir miyiz? Maalesef Hayır. Werner Heisenberg (1901-1976) tarafından 1927 yılında ortaya konan “Heisenberg Belirsizlik İlkesi” uyarınca, elektronun konumu ve hızı aynı anda kesin bir duyarlılıkla ölçülemez. Elektronların bir başka garip özelliği de çift karakterli olmasıdır. Yani, hem parçacık hem de dalga özelliklerine sahip olmasıdır.

1927 yılına kadar elektronun sadece parçacık özelliği biliniyordu. Fakat, 1927 yılında yapılan Davidson-Germer deneyinde, elektronlar Nikel kristaline çarptırılmış ve sadece dalgaların oluşturabileceği bir kırınım deseni elde edilmiştir. Böylelikle, o zamandan beri elektron hem dalga hem de parçacık olarak anıla gelmiştir. Buraya kadar her şey tamam. O halde elektronun dalga özelliğini göz önünde bulundurup, elektronu bir başka dalga deneyinde kullanırsak dalga gibi davranış göstermesini bekleriz. Ama hayır elektron yine sürprizini yapıyor! Çift yarık deneyinde kullanılan elektronlar izlenmediği zaman dalga gibi davranış gösteriyorlar. Ancak deney, gözlem araçları ile izlendiğinde elektronlar sanki izlendiklerini anlıyorlarmış gibi,  dalga değil de parçacık gibi davranıyorlar. Pauli Dışarlama İlkesi ve İnsanın Dokunma Hissi  Avusturya asıllı İsviçreli fizikçi, Wolfgang Pauli (1900-1958), 1925 yılında “Pauli Dışarlama İlkesi” de denilen ünlü ilkesini ortaya attı. Bu ilkeye göre, bir atomda iki elektron hiçbir zaman aynı kuantum durumunda bulunamaz. Bu hipotez çok daha sonraları deneysel yoldan ispatlanabildi. Pauli 1945 yılında Nobel Fizik Ödülüne layık görüldü. Pauli ilkesine göre, aynı kuantum sayılı elektronlar (özdeş elektronlar) aynı enerji seviyesinde bulunamaz. Ya da başka bir söylemle, aynı atom yörüngesinde aynı kuantum sayılı elektronlar bulunamazlar. Yani, kararlı bir yörüngeye dışarıdan zorla yeni bir elektron ekleyemezsiniz. Kararlı kuantum mekaniksel sistem, zorlama yolu ile eklenmek istenen elektronu dışlar (veya dışarlar). Doğadaki hiçbir güç bunu dayatamaz ve kararlı yörüngeye bu istemsiz misafiri (ilave elektronu) yerleştiremez. 

Pauli ilkesine uyan elektronları günlük yaşamımızda nerelerde görmekteyiz? Elektronların davranışları insanlarınkinebenzer mi? Cevaplamaya çalışalım: 1) Bu cevap oldukça ilginçtir. Pauli ilkesi gereğince ve elektronların birbirilerini elektriksel olarak itmesinden dolayı hiçbir madde birbirine değmez. Aslında dokunduğumuzu zannettiğimiz hiçbir maddeye değmiyoruz. Dokunma olarak hissettiğimiz şey gerçekte, bizim ve o maddenin dış elektronlarının Pauli dışarlama ilkesine uyması ve birbirilerini itmesiyle oluşan kuvvetten başka bir şey değildir. Bizler aslında bu itme kuvvetlerini dokunma olarak algılarız. 2) Atomdaki her elektron değerlidir ve yeri başka hiçbir şey ile doldurulamaz. Elektrona üst yörüngelerde daha yüksek enerjili durumlar teklif etseniz bile, elektron bunu kabul etmeyip sadece kendi yerine veya ona eşdeğer bir yere geçmek istemektedir. Dış bir etkiyle atoma bağlı elektron yörüngesinden koparılıp üst yörüngelere çıkartılırsa (uyarılırsa) atom enerji bakımından kararsız duruma geçer. Çünkü uyarılan elektron istemediği bir duruma mahkûm edilmiştir. Elektronun kendisini en rahat hissettiği yer alışkın olduğu yörüngesi olduğu için amacı hemen oraya geri dönmektir. Elektron en kısa sürede (saniyenin on milyonda biri kadar bir sürede) ışıma yaparak, ya doğrudan doğruya ya da basamak basamak temel enerji seviyesine geri döner. İnsanlarda da durum böyle değil midir? Değerlerini, yaratıcılıklarını, kültürünü ve tercihlerini yaşayamayan insan kendisini bu durumdan kurtarıp mutlu hissedeceği yerde olmak ister. Eğer böyle bir yeri ve durumu yoksa, tüm ömrünü bunu gerçekleştirmek için harcar. “Bülbülü altın kafese koymuşlar, ah vatan demiş” Son Söz Gerçekten de kuantum fiziği devrimci çıkışıyla ve felsefesiyle son yüzyıla damgasını vurmuştur. Anlaşılması çok zor olan bu yeni fizik teorisi her geçen gün yeni kavramlar üretmekte ve gelişmektedir.

Şüphesiz kuantum fiziğindeki tüm bu gelişmeler beraberinde insan yaşamını, kavrayışını ve davranışlarını da değiştirmektedir. Aslında kuantum mekaniği, bir çocuğun hayal gücüyle ve delinin cesaretiyle sorular sorarak, doğanın görünen yüzünün ardındaki sırları birer birer ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenle kuantum mekaniğini anlamaya çalışmak bile büyük heyecan veriyor. Makalemizi, 1922 yılı Nobel Fizik ödülü sahibi ve kuantum mekaniğinin öncülerinden Niels Bohr’un (1885-1962) bir sözüyle bitirelim: “Kuantum mekaniği üzerine düşünürken kendini kaybetmeyen kişi, kuantum mekaniğini hiç anlamamıştır”.

Yazar : Niyazi YÜKÇÜ

Facebookda Paylaş

Diğer Tema Dışı Konuları