Heisenberg Belirsizlik İlkesi nedir?

Belirsizlik ilkesi hakkında kısa bilgi

Kısa Bilgi

Heisenberg Belirsizlik İlkesi nedir?
Heisenberg Belirsizlik ne zaman ortaya atılmıştır?
Heisenberg Belirsizlik İlkesinin özellikleri nelerdir?
Belirsizlik hakkında ilginç bilgiler

Heisenberg Belirsizlik İlkesi nedir?

M.Ö. 5. Yüzyılda, Delphi kahini Sokrates’e dünyadaki en bilge kişinin kendisi olduğunu söylediğinde Sokrates hayrete düşmüş. Çünkü Sokrates kendisinin bilgili biri olmadığından eminmiş. Neden en bilge kişi olduğunun cevabını bulmak için araştırmalara başlamış. Çıkmış diyar diyar gezmiş. Kendisinden daha bilgili ve makam sahibi olduğunu düşündüğü herkesle görüşüp onlara sorular sormuş. Bu sayede kendisinin hiç bilmediği şeyleri de bilen birinin olduğunu kanıtlayacağını düşünmüş. Fakat Sokrates’in yaşadığı dönemde Atina Devleti halkı sakin tutmak ve kontrolü altına almak için bilgiye karşı bir tavır sergiliyormuş. Soru sormak ve sorgulamak halkı meraklandırıyor ve devleti zor durumda bırakıyormuş. Tam da bu noktada Sokrates aklındaki düşünceyi kanıtlamak için durmadan sorular soruyor, sorguluyor ve istemeden de olsa halkı düşünmeye yönlendiriyormuş. Devlet ve halkın bazı kesimleri bundan rahatsızlık duyunca Sokrates, Atina gençlerini yoldan çıkarmakla suçlanmış. Suçlamalar mahkemeye taşınmış ama Sokrates suçlamalardaki tezatları ustaca ortaya çıkarmış. Sonra Sokrates bakmış ki soru sorduğu kişiler makam sahibi olmanın verdiği ego ile hiç bilgi sahibi olmadıkları konularda bile bilgi sahibi olduğunu iddia ediyorlarmış. Konu hakkında bilgi sahibi olmadıkları gün yüzüne çıkınca da Sokrates’e kin beslemeye başlamışlar. Sokrates sonunda kendisinin neden en bilge kişi olduğunu anlamış. Çünkü bu kişilerden farklı olarak, bilmediğini biliyormuş; tam da bu noktada o kişilerden daha bilgeymiş. Yani Sokrates kendi cehaletinin farkında olmak gibi bir insani bilgeliğe sahipmiş. Şimdi bu hikayeyi nereye bağlayacağımı merak ettiniz değil mi? Diyorsunuz ki bunun Heisenberg’in belirsizlik ilkesi ile ne alakası var. Az önce anlattığım hikaye belki de sizleri bambaşka yerlere götürdü. Hepinizin beyninde farklı nöronlar farklı bağlantılar kurdu. Aynı kuantum dünyasındaki parçacıkların süperpozisyonda olması gibi. Aynı anda birden çok yerde oldunuz. Peki mekânsal olarak neredesiniz? Şimdi size bir soru daha. Elimde gelişmiş bir gps ölçüm cihazı kullandığımı düşünün. Bu cihaz ile otobüsteki arkadaşın hızını ve konumunu aynı anda tespit edebilir miyim? Elbette edebilirim. Ancak atom altı dünyada parçacıklar bu soruya hayır cevabını veriyor. Aynı anda hem konumumu hem de momentumu mu yani dolayısıyla hızımı tespit edemezsin. Ama nasıl? Yine kuantum dünyasına bir yolculuk yapalım sizinle. Werner Heisenberg’in belirsizlik ilkesi ile. Karl Werner Heisenberg. 20. Yüzyıla damgasını vurmuş Alman fizikçilerden biri. Atomun yapısı hakkında yaptığı çalışmalar ile 1932 yılında Nobel Fizik Ödülü kazandı.

Heisenberg Belirsizlik ne zaman ortaya atılmıştır?

Fakat onu tanımamıza asıl neden olan şey ise 1927 yılında ortaya koyduğu meşhur belirsizlik ilkesiydi.Peki nedir bu belirsizlik ilkesi? Işığın hem dalga hem de parçacık özellikleri göstermesi gibi elektronun da parçacık özelliklerinin yanında dalga özellikleri olabileceğini ilk ifade eden Louis de Broglie’dur. Ardından 1906 yılında John Thomson elektronun bir parçacık olduğunu göstererek nobel ödülü kazandı. Daha ilginci ise 1937 yılında oğlu George Thomson da elektronun bir dalga olduğunu keşfedip o da nobel ödülü kazandı. Atom altı fiziğindeki gelişmeler işte hep böyle ilginç gerçekleri gözler önüne serdi. Bu ilginç gelişmelerin en önemlilerinden biri de Heisenberg’in Belirsizlik ilkesini ortaya koymasıydı. Schrödinger atomu, çekirdeğin etrafında madde dalgalarının döndüğü bir sistem olarak yorumlarken, Bohr ise parçacık ve dalga olmayı aynı varlığın iki ayrı görünümü olarak yorumladı. Sonra Heisenberg dedi ki; ikinizin yorumu da kısmen doğru ancak eksik. Ben bir belirsizlik ilkesi ortaya koyuyorum böylece çelişkiler ortadan kalkacak. Heisenberg’in belirsizlik ilkesi der ki: Atom altı düzeyde parçacıkların hem konumunu hem de momentumunu aynı anda tam olarak hesaplayamazsınız. Peki momentum nedir? Hani şu sokaklarda yumruk vurarak yüksek puan almaya çalıştığımız boks makineleri varya onu düşünün. Teknik olarak daha yüksek puan alabilmenizin iki yolu vardır. Ya topa daha sert vurarak hızını artırırsınız. Ya da vurduğunuz topun kütlesini artırarak etki eden kuvvet miktarını artırırsınız. Yani kısacası ne kadar yüksek puan almak istiyorsanız topun momentumunu o kadar artırmalısınız. Dolayısıyla, momentum = kütle çarpı hızdır. Belirsizlik ilkesine göre bir parçacığın konumunu ne kadar doğru olarak belirlersek, momentumu yani dolayısıyla hızı o kadar belirsizleşir. Parçacığın hızını tamamen doğru olarak belirlersek, bu kez de konumu tamamen belirsizleşir. İşte bu ilke klasik fizik açısından kabul edilemeyecek nitelikteydi. Çünkü klasik fizikte herhangi bir nesnenin konumunu ve momentumunu net bir şekilde hesaplayabiliriz ve bunu bildiğimizde, birazdan tam olarak nerede olacağını da rahatlıkla bulabiliriz. İşte Heisenberg’in belirsizlik ilkesi bu özelliği ile determinizmin “her şeyi kesin olarak belirleyebilme” önermesini tamamen yıkmış gibi görünüyordu. Ama neden? Fransız matematikçi Pierre-Simon Laplace’ın 1814’te yayımlanan makalesinde sözünü ettiği Laplace Şeytanı düşünsel deneyinden bir örnek vermek istiyorum size. Elimde bulunan bu parayı havaya attığımda paranın yazı ya da tura gelmesi ihtimali bana göre %50’dir. Fakat Laplace’a göre ise sonucu değiştirmek bizim elimizdedir ve aslında şans diye bir şey yoktur. Şans olarak tanımlanan olayların gerçekleşeceği önceden bellidir. Çünkü bu olaylar bazı fizik kurallarının sonucu olarak oluşur. Örneğin parayı attığımda yazı ya da tura gelmesi parayı tutma açıma, paranın atıldığı ortama, sıcaklığa, paranın yapıldığı maddeye, paranın büyüklüğüne, paraya uygulanan kuvvete ve daha binlerce farklı değişkene bağlıdır. Ancak insan beyni bunu yapabilecek kapasiteye sahip değildir. İşte hiçbir şeyin belirsiz olmadığı, her şeyin bilinen veya bilinmeyen bir sebebinin olduğunu savunan bu düşünce sistemine determinizm deniyor. Yani Laplace’a göre evrenin şimdiki hali, geçmişin sonucu ve geleceğin nedenidir Heisenberg, belirsizlik ilkesi ile işte bu teoriyi kökünden yıkmıştı. Onun teorisi, evrende determinist bir yapının değil de ontolojik olasılıklar’ın, belirsizliğin ve indeterminizmin var olduğunu söylüyordu. Belirsizlik İlkesi’ni, bütün bilim insanları ve felsefeciler aynı şekilde yorumlamadılar ve temelde 3’e bölündüler. İçerisinde Schrödinger, Dirac, Planck ve Penrose gibi büyük bilim insanlarının bulunduğu ilk grup dedi ki CEHALETİMİZDEN KAYNAKLANAN BİR BELİRSİZLİK VARDIR: “Yani bize göre evren deterministtir. Atom altı dünyada belirsizlikler ontolojik değildir. Kuantum dünyasına ait teorilerimiz eksiktir. Belirsizliklerin sebebi cehaletimizdir. Kuantum teorisinin olasılıklarla ifade edilmesi, gerçek dünyaya olasılıkçı yasaların hakim olmasından kaynaklanmaz. Gerçek dünyada olaylar kesin olarak belirlenebilir.” Kısacası bu düşünceye sahip bilim insanları ve filozoflar atom altı dünyayı belirsizliklerden kurtaracak matematiksel formüllerin bir gün bulunacağını düşünüyorlar. Gelelim ikinci gruba: Bu gruptaki bilim insanları ise DENEYSEL ve KAVRAMSAL SINIRLILIKLARIMIZDAN DOLAYI BİR BELİRSİZLİK OLDUĞUNU İDDİA ETTİLER ve şöyle devam ettiler: “Aslında belirsizlik diye bir şey yoktur. Bizim cehaletimizden veya atom-altı seviyede bulunan gizli değişkenlerin varlığından da kaynaklanan bir durum değildir. Ama deneysel ve kavramsal sınırlılıklarımızdan dolayı bir belirsizlik söz konusudur. Günümüz bilimi ve teknolojisi atoma ve atom-altı dünyaya erişmemizi nispeten kısıtlıyor bu durumda belirsizlik ilkesinin geçerliliği ya da geçersizliği konusunda bir yargıda bulunamayız.” Bu görüşe göre bir gün kuantum teorisiyle ilgili gizemler çözümlenecek ama nasıl gerçekleşecek ve bizi çevreleyen sınırlardan nasıl kurtulacağız bilmiyoruz.

Heisenberg Belirsizlik İlkesinin özellikleri nelerdir?

Üçüncü gruptaki bilim insanları ise dediler ki: BELİRSİZLİK İLKESİ GERÇEKTİR ve EVREN İNDETERMİNİSTTİR: “Bizim bakış açımıza göre kuantum dünyasına dair belirsizliklerin, bizim cehaletimiz ya da deneysel, kavramsal yetersizliklerimiz gibi eksiklikler ve sorunlar ile alakası yoktur; belirsizlikler, doğanın ontolojik bir gerçekliği olarak ortadadır.” “Daha açıklayıcı bir şekilde anlatmak gerekirse doğada bilgisizliğimizden ya da yetersizliğimizden kaynaklanan sahte veya geçici bir belirsizlik ilkesi yoktur. Belirsizlik ilkesi buz gibi bir gerçektir.” İşte bu iddia bilim ve felsefe alanında deprem oluşturacak nitelikteydi. Çünkü, 20. Yüzyıl öncesi bilimsel anlayışa hakim olan Newton fiziğinden, 20. yüzyılda makro fizikteki egemen görüş olan Einstein fiziğine kadar bilinen tüm fiziğe aykırıydı. Newton evreni bir saat gibi tasvir etmişti. Zamanın başlangıcından itibaren çalışan ve hareket kanunlarına göre işleyen bir saat. Ama öyle bir saat ki her şey belli. Evrenin geçmişi, geleceği. Mesela bundan 1 milyon yıl sonra ne olacak? Dünya’ya bir asteroid mi çarpacak. Çok uzaklarda iki kara delik mi çarpışacak? Ya da Mars benzeri yeni bir gezegen Güneş Sistemimiz’e mi girecek? Hepsi şimdiden belli. Hatta öyle ki 1 saat sonra ne yapacağınız ya da 10 yıl sonra bir Cuma akşamı ne yiyeceğiniz. Daha şimdiden sipariş verilmiş bile. Böyle bir evren. Einstein’da evreni böyle resmediyordu. Eğer tüm değişkenleri bilirseniz her şeyi kesin olarak belirleyebilirsiniz. Fakat sonra Heisenberg diye bir adam geldi ve belirsizlik ilkesini öne sürdü. Yanılıyorsunuz dedi. Gerçekliğin temelinde belirsizlik yatıyor. Bir elektronun nerede olduğunu hesaplayamazsınız. 1 yıl sonra yiyeceğiniz yemek şimdiden belli değil. Tamamen sizin özgür iradenize bağlı. Cuma akşamı geldiğinde kararı siz vereceksiniz. Sizce de bilim çok güzel değil mi? Bilim dünyası böyle işte, insanı hayrete düşüren gerçekliklerle dolu. Her yeni gelen bilim insanı kendinden önceki bilim insanlarının teorilerini geliştiriyor ve insanlığın ilerlemesine katkıda bulunuyor. Bu yüzden her yeni teoride akıllara farklı sorular geliyor. Heisenberg’in belirsizlik ilkesi de bilim ve felsefe dünyasının şu soruyu sormasına neden oldu. Eğer her şeyin temelinde bir belirsizlik yatıyorsa bu özgür irade açısından ne demek olabilir? Demek ki hepimiz özgür irade sahibiyiz. Yani bir gün bilim ve teknoloji çok ilerlese bile bir bilgisayar çıkıp geçmişim Hani şu diyar diyar gezipte çok şey bildiğini sanan insanlara rastlayan Sokrates. Kendisi de bir şey bilmediği halde neden onlardan daha bilge olduğunu anlamaya çalışan Sokrates. Eğer maddenin yapıtaşı olan atomlar ve atom-altı parçacıkların gerçekliği bile bir belirsizlikten ibaretse ve en gelişmiş teknolojiye sahip olsak bile bazı şeyleri öngöremeyeceksek biz kim oluyoruz ki her şeyi bildiğimizi zannedebiliyoruz. Sanırım toplumsal gelişmişliğimiz adına Heisenberg ve Sokrates’ten güzel bir ders çıkardık. O da şu: “Entelektüel tevazu.” Yani bilgimizin sınırlarının farkında olmamız. Ancak bunu yaparsak yeni fikirlere açık oluruz, çok katı olan görüşlerimizi esnetiriz. Bu sayede daha iyi öğrenen, hatalarından ders çıkaran, değişime açık bireyler olabiliriz. Bilmiyorum demek, diyebilmek bir şuç değil aksine bir erdemdir. Sokrates’in de dediği gibi “Bildiğim tek şey hiçbir şey bilmediğimdir.”