öncelikle başlık kuantum mekaniği olarak değiştirilmelidir.

1910’ların başında neih bohr’un atomun asıl modelini yarattığında karşılaştığı matematiksel çıkmazın sonucun max born, werner heisenberg ve pascual jordan tarafından yorumlanması ve yeniden dizayn edilmesiyle oluşmaya başlayan, sadece 5-10 yıl içerisinde bilimin gözdesi olmakla kalmayıp aynı zamanda evrene karşı bakış açımızı komple değiştiren fiziğin iki ana kolundan birisidir.
kuantum mekaniği ile ilgili çok şey söylenmesinin yazılıp çizilmesinin nedeni galilei galileo’dan beri (aristo fiziği'de başlangıç alınabilir)büyük cisimler üzerine odaklanmış olmamız ve hareketlerinin temel mantığımızla örtüşmesidir. her ne kadar 17.yy’da isaac newton, leonhard euler, joseph-louis lagrange gibi bilim insanları klasik mekaniği doğru ve temel formuna kavuşturmuş, hatta newton least action principle (en az aksiyon teoremi) gibi günümüz kuantum fiziğininde etrafında var olan (richard p. feynman tarafından uyarlaması doktora tezinde verilmiştir.) inanılmaz kuramları ortaya atsada, insan zihnini kurcalamasının zorluğu ve objelerin davranışlarının göz önüne alınması yüzünden bir müddet sonra kalıplaşmasına ve dayatılma sıkıcılığının yansımasına yol açtı. keza 2008’de odtü ve gazi işbirliğinde geliştirilen lise fizik eğitim müfredatına konulana dek, üniversite’de ikinci sınıf derslerini alana kadar insanların pek haberi olmadığı bir alandı. (aslında yaptıkları müfredat ne kadar sorunluda olsa, modern fiziğin ve rölativite gibi konuların lisede gençlere öğretilip ileriye yönelik düşüncelerinin değiştirilmesini hep takdir etmişimdir)

buraya parantez açmak isterim, klasik fizik bildiğimiz newton, hamilton ve lagrange’ın kuramlarını donattığı fizik, aslında kuantum mekaniği kadar zor ve karmaşık olsada, hem 1800 yıl boyunca elde edilen bilgi ve kültür birikimi hem de bu insanların üstün başarıları sayesinde 12 yaşında ki bir çocuğun evrenin içgüdüsel davranışlarını anlamasını sağlayabilecek kadar kolay öğrenilebilen bir dal. işte sıkıntı burada, 1920’de heisenberg ve bohr atom’un asıl modelini keşfedip, kimyayı yeniden diriltip, evrenin küçüldükçe bilindik ve görüldük boyuttaki mekaniğini kaybettiğini söylediğinde, daha önce hiç kimse böyle bir şey yapmamıştı. kuantum mekaniği, klasik mekanik gibi arkasında yığınlarca deney, tez ve matematik bulunan ve üzerine konulacak temel doğrulara sahip olan bir alan değildi. sıfır noktasından başlanmıştı ve bilinenlerin aksine her şey farklıydı. bu yüzden hem anlatması hem de anlaması çok zordur. çünkü kuantum mekaniği yeni yaratılan bir dil gibidir.

temel ortaya çıkışına geleyim, çoğu kişi paralel evrenler, belirsizlik ilkesi, ışığın dalga-parçacık doğası, tanrı parçacığı gibi kuantum mekaniği ile alakasız şeylerle başlasada iş böyle değildir. kuantum teorisi (aslen kuantum mekaniğin başlangıcı da denebilir) ve ludwing boltzman’ın enerjinin moneküler düzey de sadece kuantize (sadece kesin ve belirli olan sayılar gibi düşünün) olması gerektiğini bulmasıyla başlamıştır.( ultraviolet catastrophe yasasının bir sonucu) bunun anlamı şu moneküler düzeyde her şeyin belirli kalıpları var, bir elektron, en alt düzeyde (ground state) sadece 13,6mev olabilir. aynı seviye de başka bir elektron bulamazsınız. bu mantıklı gelebilir ama biraz düşündüğünüzde birden şunu farkedersiniz, e bu seviye dışında gezenler? evet, bu seviye dışında ki elektronlar da belirli seviyelere ait, belirli kuantize enerjilere sahiptirler ve bu seviyelerin arasında başka bir enerji yok. normal hayatta bu mümkün değil! zaten fizik dünyası ilk şoku burada yaşadı ve açıklayamadı, ta ki max planck’ın varsayımlardan yürüye yürüye kendini tarihe yazdırana kadar.
max planck (-ki kendisi komiktir, dahi bir öğrenci olmasına rağmen hem kariyerinde büyük sorunlar yaşamış, hem de fizikte keşfedilecek bişey kalmadığını düşünüp matematiksel ve deneysel fiziğe yönelmiş bir adamdır) kuantize enerji fikrini bir harmonik yay ( harmonic oscillator olarak geçen temel bir düzenek) gurubunu kullanarak buldu. yaptığı temel varsayım, boltzman’ın bulduğu belirli seviyeler olayından yola çıkarak eğer sistem titreşim yapıyorsa maksimum enerjisi en uzak iki uçta olacak ve frekansı kadar bir enerjiye sahip olmak zorunda. planck bu enerjilerin eğer belirli seviyelerde ise h’ın (planck sabiti) katları şeklinde ilerlemesi gerektiğini düşünmüş.(hv, 2hv, 3hv....) ve kendisinden önce boltzman’ın bulduğu durumu bu titreşimin frekansıne bir üst limit koyarak, enerjiyi de sınırlandırmış oldu. bunu yaparken de tüm sistemi tek bir harmonik yay gibi düşünerek toplam enerjinin hv kadar olabileceğini düşündü. eğer bir harmonik yay 2hv kadar enerji yayıyorsa, bu sefer de frekansının e/2h kadar olması gerekiyordu. biliyorum okunduğunda yavan geliyor ama planck’ın bu varsayımı kendisi tarafında matematiksel olarak müthiş bir şekilde ispatlanmakla kalmadı, boltzman’ın deneyinden bulduğu yasayla örtüşüp, o yasanın da eksiklerini giderdi ve 1905 yılında (einstein’ın altın çağı) albert einstein tarafından fotoelektrik efekt için kullanılarak bir kez daha ispatlandı.(planck’da iki sene sonra nobel aldı.) ama büyük bir soruna yol açtı, mikroevren’de istediğiniz gibi hareket edemiyordunuz.

bunu 1910’larda niels bohr’un(einstein ile atışmalarını kesin okuyun, bohr farklı bir zihin yapısına sahip ve inanılmaz dehalar arasında çok flaş buluşları olmasa da, bu gelişmelere kendi enstitüsünde hem imkan hem de müthiş bir rehberlik sağlayan kişi) hidrojen atomunda ki elektronları tam da planck’ın söylediği enerji seviyelerinde gözlemlemesi takip etti. fakat asıl olay, 1920lerin ortasında niels bohr’un atom modeliyle(bohr atom modeli) patlak verdi. bohr hidrojen atomunu hem matematiksel hem de fiziksel olarak incelediğinde atom sahip olduğu toplam momentumun, takip ettiği patikaya (yani aldığı yola) eşit olamacayacağını söyledi. (aslında müthiş şeyler keşfettiler ama bu bir eksik gibi kaldı) bu şu demek tamamen sallıyorum elektron birinci yörünge için 1m lik bir çember etrafında dolanmalı, fakat toplam momentumu atomun o enerjide 1.2m lik çembersel bir tur atması gerektiğini söylüyor. yani elektron kendi hareketine uygun bir enerjiye sahip olamıyor. bu sadece ilk adım asıl görünen yüzü, arka planda işi tamamen değiştiren ve göz ardı edilen bir denek ve çalışma da var, bir şeyler kesin seviyelere sahip olmak zorundayken, parçacık kendi verilerine uygun hareket edemiyordu. zaten kuantum mekaniği terimini bir parça da bu şekilde elde ettiler, parçacıkların mekaniği, teoriyle örtüşmüyordu bu yüzden bu soru 1925’e kadar ortada kaldı, hatta einstein tarafında bi çok kez tanrıya bağlandı vs vs.

çözümü bulan altın üçlü ilk başta bahsettiğim born, heisenberg ve jordan üçlüsünün en yaşlısı heisenberg tarafından geldi. kendisi bir tür matris mekaniği (kompleks işlemler ve çevirilen için ideal teknik) geliştirdi ve bunu klasik fiziğin artık işlememeye başladığı alanlar için kullandı. heisenberg zaten elektronların kesin yörüngelerde olmadığını hidrojen atomunu belirli seviyelerde uyayarak farketmişti, kesin çizgilerin yerine hep belirli alanlarda elektron hareketi gözlemledi. bunun üzerine zaten uyguladığı matris’e zaman değişkenini ekledi (fourier transformasyonu diye’de geçer, üniversitede öğrencilerin en çok kaçırdığı konu) ve bunun sonucunda hem pozisyonun hemde momentumun aralığının çarpımının planck sabitinin iki pi kadarından büyük olması gerektiğini buldu. (uncertainity principle) bunu ilk başta anlamlandıramasa da o sene içerisinde ki gözlemlerinde bunu doğruladı, daha sonra bunu matematiksel olarak ispatlayabildi.(bu bi kaç defa soruldu ölçmeyi nası matematiksel ispatlıyoruz diye, ingilizce’de cannonical commutation olarak geçen bir prensip sayesinde ispatlayabiliyoruz, aynı zaman da bu bir parçacığın kuantum mekaniğinde var olduğunu anlamak içinde kullanılabiliyor.) heisenberg’in bulduğu şeyin anlamı tam olarak şudur, her hangi bir mikro parçacığın momentumu sadece belirli bir aralıkta ölçebilirsiniz. yani bir parçacık için asla burada diyemezsiniz, sadece bu arada bir yerde diyebilirsiniz. keza enerji için de geçerli (heisenberg tarafından değil max born tarafından geliştirilen denklemi), her hangi kesin bir zamanda parçacık belirli bir enerji aralığına sahiptir.

artık alfabe hazırdı, sıra kelimeleri oluşturmaya gelmişti.

hemen toparlayayım biraz fazla uzatmışım, bundan sonra herşey çorap söküğüne döndü. önce bu üçlü jordan’ın müthiş matematiği ve max born’un deliliği sayesinde bu matris mekaniğini alıp kuantum mekaniği olarak gelişmiş formatta yayımladı. artık kelimeler de hazırdı, bundan sonrası sanattı.

tüm bu olan bitenin solvay kongrelerinde daha ilk kez tartışılmasının hemen ardından, hayatta en çok tanınan fizikçilerden erwin schrödinger ışığın dalga-parçacık davranışından, dalga kısmını ayırıp bunu parçacığa çevirdi ve parçacığın dalga denklemi gibi ilk duyduğunuzda ne alaka dedirdecek denklemiyle ortaya çıktı.( herkese tavsiyem schrödinger ve onun notları, dersleri gibi şeylerinden yüksek lisans düzeyine gelmediğiniz sürece uzak durun) schrödinger bu üçlünün çalışması yerine gözlemlere dayanarak parçacığın aslında dalga formatında (relativiteyi hesaba katmayan bir formatta bulması ilk başta sıkıntı yarattı aslında) hareket ettiğini ve bu hareketin içerinin nasıl olması gerektiğini bir satır ve 4 bileşene ayırdı. zaten bundan sonra yapılması gereken tek bir olay kaldı. parçacığın hareketinin relativiteye uyarlaması gerekiyordu ki bunuda 1920’lerin sonunda nobeli kucağına atacak şekilde paul dirac gibi deli-dahi arasında kalmış bir fizikçi yaptı.(schrödinger için ne dediysem dirac için tam tersi geçerlidir.) dirac 1926’da einstein’ın görecelik kanunlarını alıp yüksek hızlarda gerçekleşen tepkimeler ve hareketler için mikroevrene uyarladı ve schrödinger’in eksiği de çözülmüş oldu.

aslında yazılması gereken 100 yıla yakın bir gelişme var ama 1930’a girildiğinde kuantum teorisi, kuantum mekaniği olarak değiştirilmiş ve şu an ki dilin temelleri çoktan atılmıştı. artık o dilin yarattığı sanatın şokunu atlatıp yeni çalışmalar üretmeye odaklanmış bir bilim dünyası var. ve kuantum mekaniğini temelde anlamak istiyorsanız şu güzel bir ip ucu verebilir. artık bişey aradığımızda onun ne olduğunu sormuyoruz, hangi enerjiye baktığımızı soruyoruz.