Werner Heisenberg

Son Güncelleme 4 ay önce

Nobel fizik ödülü 1932 yılında, bilim tarihinin en önemli aşamalarından biri olan kuantum mekaniğinin yaratılmasındaki rolünden dolayı, Alman fizikçi Werner Karl Heisenberg’e verilmişti. Mekanik; kendisi de ana bilim dallarından biri olan fiziğin, cisimlerin hareketlerini yönlendiren genel kanunları inceleyen ana bilim dalıdır.

Yirminci yüzyılın başlarında, mekaniğin o günlerde geçerli olan kanunlarının; atom ve atomun alt bileşenleri gibi çok küçük parçacıkların davranışlarını tanımlamaya yetmedikleri yavaş yavaş anlaşılmaya başlanmıştı. Bu hem endişe verici hem de şaşırtıcı bir durumdu, zira geçerli kanunlar makroskopik (yani atomlardan çok daha büyük olan) cisimlere uygulandıklarında tutuyorlardı.

1925’te Werner Heisenberger, temel kavramları bakımından Newton’un klasik formüllerinden tamamen farklı olan yeni bir formülü önerdi. Bu yeni kuram, Heisenberg’in ardından gelen bilim adamlarının üzerinde yaptığı bazı düzeltmelerden sonra parlak bir başarı kazanmıştır ve bugün, tipi ve büyüklüğü ne olursa bütün fizik sistemlerine uygulanabilirliği kabul görmüştür.

Sadece makroskopik sistemlerin söz konusu olduğu durumlarda kuantum mekaniği esas alınarak yapılan tahminlerin, klasik mekanik kurallarına göre yapılan tahminlerden ölçülemeyecek kakar küçük farklılıklar gösterdiğinin matematiksel olarak kanıtlanması mümkündür. ( Bu nedenle, matematiksel açıdan kuantum mekaniğinden çok daha basit olan, klasik mekanik, bilimsel hesaplamaların çoğunda hâlâ kullanılabilmektedir.) Ancak, atomsal boyutlarda sistemler işin içine girdiğinde, kuantum mekaniğinin öngörüleri klasik mekaniğin öngörülerinden önemli ölçüde farklılaşmaktadır. Deneyler, bu durumlarda kuantum mekaniğine dayanan tahminlerin doğru olduğunu göstermektedir.

Heisenberg kuramının çıkarsamalarından bir tanesi, 1927 yılında kendisinin formüle ettiği (belirsizlik ilkesi’dir.) Bu ilke, tüm bilim dallarının en derin ve kapsamlı ilkelerinden biri sayılmaktadır. Belirsizlik ilkesinin yaptığı, bilimsel ölçüm yapabilme yeteneğimiz konusunda belli kuramsal sınırlar tanımlamaktır. Bu ilkenin kapsamına giren durumların sayısı çok fazladır.

Fiziğin temel kanunları bir fizikçinin, en ideal koşullarda bile, incelemeye çalıştığı sistem hakkında tam bir bilgi edinmesini engelliyorsa, bu sistemin ileriye yönelik davranışları hakkında kesin bir tahmin yürütülemeyeceği açıktır. Belirsizlik ilkesine göre, ölçüm cihazlarımızdaki hiçbir gelişme güçlüğü aşmamıza izin vermeyecektir.

Belirsizlik ilkesi; fiziğin eşyanın tabiatından dolayı istatistiksel tahminlerin ötesinde bir tahmin yapamamasını öne sağlar. Örneğin, radyo aktivite üzerinde çalışan bir bilim adamının, bir trilyon radyum atomundan iki milyonun ertesi gün gama ışını yayacağını tahmin etmesi mümkündür. Ancak bu bilim adamı, hangi   atomların bu yayınımı yapacağını tahmin edemez.)

Uygulama koşulları altında bu pek de ciddi bir kısıtlama değildir. Çok yüksek sayılarla uğraşıldığında, istatistiksel yöntemler, harekete geçmek için güvenilir bir dayanak oluştururlar; ama küçük sayılar söz konusu olduğunda istatistiksel tahminler güvenilir olmaktan çıkar. Hatta, küçük sistemler söz konusu olduğunda, belirsizlik ilkesi bizi fiziksel tesadüfler üzerindeki düşüncelerimizden vazgeçmeye zorlar. Bu, bilimin temel felsefesinde çok derin değişim demektir; o kadar derin bir değişimdir ki Einstein gibi büyük bir bilim adamı bile kabule yanaşmamıştır.

Kuramsal açıdan bakıldığında, kuantum teorisinin, fiziksel dünyayı temelde algılayışımızı belki de görelilik teorisinden çok daha fazla değiştirmiş olduğu açıktır. Ancak, bu kuramın sonuçları sadece felsefi olmakla kalmaz.

Günlük hayata uygulanan yanları arasında; elektron mikroskopları, lazer ve transistör gibi modern aygıtlar bulunmaktadır. Kuantum teorisinin nükleer fizik ve atom enerjisi alanlarında geniş uygulamaları vardır. Spektroskopi ile ilgili bilgilerimizin metini oluşturur, astronomi ve kimya alanlarında da bu teoriye yaygın olarak başvurulur. Ayrıca; sıvı helyumun özellikleri, yıldızların iç oluşumu, ferromanyetizma ve radyoaktivite gibi konuların kuramsal olarak incelenmesinde de kullanılır.

Werner Heisenberg 1901’de Almanya’da doğdu. 1923 yılında, Münih Üniversitesinden teorik fizik dalında doktora aldı. 1927 yılları arasında Kopenhag’da büyük Danimarkalı fizikçi Neils Bohr ile çalıştı. Kuantum mekaniği ile ilgili ilk önemli çalışması 1925’te yayımlandı ve 1927’de de belirsizlik ilkesinin formülü ortaya çıktı. Heisenberg 1976 yılında, yetmiş dört yaşında, arkasında bir eş ve yedi çocuk bırakarak öldü.

Heisenberg kuantum mekaniğinin gelişmesini sağlayan tek önemli bilim adamı değildi. O’ndan önce yaşamış olan Max Planck, Albert Einstein, Neils Bohr ve Fransız bilim adamı Louis de Broglie, konuya önemli katkılarda bulunmuşlardır. alarak, aralarında Avusturyalı Erwin Schrödinger ve İngiliz M Dirac’ın da yer aldığı birçok bilim adamı, Heisenberg’in gelecekteki gelişmelere temel oluşturan çalışmasının yayımlanmasının hemen ardından gelen yıllarda kuantum teorisine önemli katkılar yapmışlardır.