Bu makale, “kuantum” kavramının incelenmesine ilişkin görüşlerin gelişimini tartışmaktadır. Kuantum teorisi, dört temel etkileşim türünden üçünü tanımlar – elektromanyetik, güçlü ve zayıf. Günümüzde fizik alanında aktif çalışması devam etmektedir. Bununla birlikte çalışma, “kuantum” kavramının keşif tarihinin anlatımına dayanmaktadır.
Kuantum fiziği tahmin edilen, gözlemlenen ayrı madde ve enerji birimlerini ifade eder. Bu kavrama göre, son derece sürekli gibi görünen uzay ve zaman bile mümkün olan en küçük değerlere sahiptir.
Kuantum fiziğinin doğuşu, Max Planck’ın siyah cisim ışıması üzerine 1900 çalışmasına atfedilmiştir. Alan Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Richard Feynman, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger ve bu alandaki diğer bilim adamları tarafından geliştirilmiştir.
Kuantum fiziği alanında, meydana gelen fiziksel süreçleri gerçekten etkileyen ana yöntem “gözlem” dir. Örneğin, ışık dalgalarındaki parçacıkların’da dalgalar gibi davrandığını saptamayı mümkün kılabilmesiydi. Madde, ara boşlukta hareket etmeden bir noktadan diğerine hareket edebilirken, bilgi anında büyük mesafeler boyunca hareket edebilmekteydi.
1925 yılında Werner Heisenberg kuantum mekaniği teorisini formüle etti. Heisenberg’in yöntemi metriklerle çalışmayı gerektiriyordu. Heisenberg’in yaklaşımı iki bileşen içeriyordu. Bunlar;
- Kuantum sıçraması nedeniyle bir atomun yaydığı frekansların tamamı,
- Sıçramaların gerçekleşme olasılıkları.
Matris mekaniği fikri, bir parçacığı karakterize eden fiziksel niceliklerin zamanla değişen metriklerle tanımlanmasıydı.
Erwin Schrödinger tarafından dalga mekaniği teorisini öneren tamamen farklı bir yaklaşım önerilmektedir. Buna göre herhangi bir maddenin dalga şeklinde var olduğunu söyledi.
Schrödinger tarafından formüle edilen dalga denklemi, gözlemlenemeyen bir niceliği ifade eder. Bu niceliğin modülünün karesi, bir parçacığın uzayda farklı noktalarda tespit edilmesinin olasılık dağılımını gösterir. Yani tek bir parçacık, uzay boyunca dağılmış bir dalga olarak temsil edilebilmektedir. Onun yöntemini kullanarak maddenin tanımını istatistiksel, yani olasılıksal hale getirebilmektedir.
Kuantum mekaniğinde evren bir dizi olasılıktır. Bununla birlikte, bu teori, Schrödinger’in bir kediyle yaptığı düşünce deneyinde gösterildiği gibi, büyük nesnelerle çalışırken bozulabilmektedir. Deneyin özü aşağıdaki gibidir:
En ünlü deneylerden biri olan “Schrödinger’in Kedisi”, Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger tarafından gerçekleştirilmiştir. Bilim adamı, onun yardımıyla atom altı sistemlerden makroskopik sistemlere geçişte kuantum mekaniğinin eksikliğini göstermek istedi. Kuantum mekaniğinin temellerini takip ederek, bir atomun çekirdeği üzerinde herhangi bir gözlem yapılmazsa iki durumun karıştırılmasıyla tanımlanır kavramını ortaya sundu. Örneğin çürümüş bir çekirdek ve çürümemiş bir çekirdek arasındaki fark bunu göstermektedir. Kutuya yerleştirilen kediyi atomun çekirdeğinin kişileştirdiği sonucuna varılabilmektedir. Aynı anda hem canlı hem de çekirdek ölüdür. Kutuyu açtıktan sonra, deneyci belirli bir durum görecektir. – “çekirdek parçalandı, kedi öldü” veya “çekirdek parçalanmadı, kedi yaşıyor”. Bu deneyim, kuantum mekaniğindeki bazı önemli kusurları ortaya çıkarmayı mümkün kıldı.
Schrödinger’in araştırmasının sonuçları bugüne kadar aktif olarak kullanılmaktadır. Örneğin, bir fiber optik kablo üzerinden gönderilen iki durumun süperpozisyonunda bir ışık sinyali, kuantum kriptografisinde uygulama bulmuştur. Saldırganların kablonun ortasındaki sinyale dokunduğu bir durumu düşünün (bilgiyi gizlice dinlemek için). Aynı anda dalga fonksiyonu çöker ve ışık durumlardan birine geçer. Bu eylem, ışığın hala bir durumların süperpozisyonunda olup olmadığını veya başka bir hedefe transfer etmek amacıyla zaten onun üzerinde gözlemlenip gözlemlenmediğini belirlemeye yardımcı olur. Böyle bir çözüm, sinyal yakalamanın görünmezliğini dışlayan iletişim araçları oluşturmanıza olanak tanır.
