Kuantum fiziği, atom içindeki “quanta” denilen parçacıkların davranış ve etkileşimlerini inceliyor. Başka bir bakışla, “kuantum fiziği”ne “atom fiziği” de diyebiliriz. Atom içi parçacıklar, klasik fiziğin öngördüğü ultraviyole patlamasından kaçınarak, titreşim frekanslarına bağlı olarak enerji emebiliyorlar. Kuantum teorisi ilk kez 1900 yılında Max Planck tarafından geliştirildi.
Kuantum fiziği ortaya çıkmadan önce, atomların da Güneş Sistemi gibi makro hareketliliklere benzer biçimde hareket ettiği zannedilirdi. Kuantum teorisi sayesinde lazer, transistor, emar (MR) tarayıcılar, elektron mikroskobu, süper kondüktörler gibi aygıt ve uygulamalar mümkün olabildi.
Gelişimi
Planck, enerjinin “quanta”lar tarafından emildiğini ve salındığını görmüştü. Einstein ise, ışığın “foton” adını verdiği enerji “quanta”larından oluştuğunu ortaya çıkardı. Bohr, fotonların emdiği enerjiyle atom yapısının nasıl istikrar kazandığını modelledi. De Broglie, “quanta”ların dalgalar halinde birbiriyle ilişki içinde bulunduğunu anlattı.
1905 yılında Einstein, metal yüzeylerden çıkan/yansıyan elektronların ışığı ortaya çıkardığını gösterdi ve buna “foto elektrik etkisi” dedi. Daha sonra, ışığın hem dalgalı hem de düz parçacıklardan oluştuğu ortaya konuldu. Kuantum fizikçileri, atom içi parçacıkların sert objelere çarpıp yeni parçacıklar oluşturması ve bu oluşum sonrası yeniden ışığın elde edilmesiyle birlikte, bu işlemin çok süratle ve ters yönlü akımlarla gerçekleştirilmesi sayesinde, kâinatın başlangıcındaki ortamı yaratmaya çalışıyorlar. İşte, CERN’de yapılan deney bu ortamı sağlamaya çalışıyor.
Tenis topu gibi
“Kuantum çarkı” bize mıknatısların çalışma prensibini izah ediyor. “Kuantum mekaniği” bir belirsizlik içindeki “matrix”i (iletişim yumağını), izah etmeye çalışır. Bu durum, önce süratle sıçrayan, sonra gittikçe yavaşlayan ama hareketi tam olarak kestirilemeyen bir tenis topunun hareketine benzer.
Heisenberg ve Schrödinger bu hareketin matematiğini hesaplarken, “quanta”ların içinde bulunduğu dalgalar konusunda olasılık hesabı yaptılar ve açılımlarda bulundular. Heisenberg’in 1927 yılında açıkladığına göre, atom içi parçacıklar, aynı politikacılar gibi hareket ederler ve tam onları sıkıştırayım derken, süratli biçimde pozisyonlarını değiştirirler. “Pauli Prensibi”ne göre, atom içi parçacıklar, en az enerji harcayabildikleri yörüngelerde kalmak yerine, sürekli değişen yörüngeleri takip ederler.
Elekromanyetizma
Paul Dirac, “elektromanyetizma”yı kuantum fiziğine dâhil etmiş olan kişidir. Birçok bilim adamı atom içindeki parçacıkların bu denli karmaşık bir hareket içinde bulunduktan sonra, yeniden istikrarlı bir rotaya döneceklerini düşünseler de, bu konu henüz ispat edilebilmiş değil.
İşte bu kontrol dışılık, dördüncü boyut olan zamanı devreye soktu. Kuantum fiziğine göre, zaman iki yönlü bir sokak gibidir. Zaman boyutu, hem ilerleyen hem de gerileyen yapıdadır. Ancak şimdiye kadar, zamanın sadece ilerleyen yapısı keşfedilebildi.
Öte yandan, kuantum parçacıklarının hareketinin, zannedildiği gibi ışık hızında değil, ışıktan daha hızlı olduğu ve bu yönüyle de hiçbir “zaman boyutu” taşımağı anlaşıldı. Sonuç olarak, ölçülemeyen bir boyuttan da bahsedebiliyor. Paralel kâinatlar görüşü de 1957 yılında bu fikirden yola çıkılarak ortaya atıldı. Amerikan fizikçileri Hugh Everett III ve Bryce Dewitt, aynı anda hem ölü hem de yaşayan kâinatların var olabileceğinden bahsetti.
