EINSTEIN ve BOHR TARTIŞMALARI

YİRMİNCİ YÜZYIL, İki büyük fizikçinin yıllar süren tartışmasına sahne oldu. Bu fizikçilerden biri Albert Einstein. Einstein'ın kim olduğunu bilmeyen herhalde yoktur. Özel ve genel görelilik kuramları ve fiziğe yapmış olduğu diğer çok önemli katkılarıyla Einstein gelmiş geçmiş en iyi fizikçilerden biri olarak kabul edilir. Ötekiyse fizik dışında Einstein kadar tanınmasa da fizikçiler arasında en az onun kadar saygıyla anılan Niels Bohr.

Niels Bohr, kuantum kuramının gelişmesinde en önemli rollerden birinin oynamış bir fizikçi. Einstein ve Bohr, uzun yıllar birbirlerine karşı sevgi ve saygılarını hiçbir zaman yitirmeden kuantum mekaniğinin temel kavramları üzerine tartıştılar. Kuantum mekaniğinin ilk ortaya çıktığı yıllarda fotoelektrik olayını açıklayarak kuantum kuramına çok önemli bir katkı sağlamış olan Einstein, daha sonraları kuantum kuramının geliştiği yönden hiç memnun kalmamıştı.

1927 Ekim'inde Brüksel'de yapılan beşinci Solvay konferansı ile başlayarak Einstein önceleri Heisenberg'in belirsizlik ilkesinin ve kuantum kuramının getirdiği olasılık kavramının yanlış olduğunu, dolayısıyla kuantum kuramının tutarsız olduğunu göstermeye çalıştı. Her defasında öne sürdüğü fikirleri ve örnekleri Bohr tarafından çürütülen Einstein, daha sonraları kuantum kuramını reddedilemeyecek bir olgu olduğunu ve doğanın gerçeklerini açıklamada önemli bir rolü olduğunu istemeyerek de olsa kabullendi. Bundan sonra Einstein çabalarını kuantum kuramının eksikleri olduğunu göstermeye

yoğunlaştırdı. 1935 yılında Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile birlikte yazmış olduğu ünlü makalede, günümüzde EPR paradoksu olarak adlandırılan paradoksu ilk olarak ortaya koydu.

 

İlk Raund: Beşinci Solvay Konferansı

Bohr 1927 yılında Brüksel'de yapılan beşinci Solvay konferansında 'Kuantum Postulatı ve Atom Kuramında Yeni Gelişmeler' başlıklı bir konuşma sundu. Bu konuşmada yeni geliştirmiş olduğu tamamlayıcılık (complementarity) prensibinin ana hatlarını anlattı.

   Einstein, Bohr'un fikirlerini çürütmek amacıyla şöyle bir düşünce deneyi önerdi: bir 


elektron demeti, üzerinde ince bir yarık bulunan bir perdeye çarpsın. Yarık çok ince olduğu 


için, yarıktan geçen elektronlar kırınıma uğrarlar ve olası her yönde hareket edebilirler. 


Birinci perdenin arkasında ikinci bir perde daha olsun. Bu durumda kırınıma uğrayan 


elektronlar ikinci perdenin herhangi bir yerine çarpabilirler. Kuantum mekaniği elektronların 


yarıktan geçtikten sonra ikinci perdeye doğru olan hareketlerini küresel bir dalga olarak 


açıklıyor. Bu dalga fonksiyonun karesinin ikinci perde üzerindeki herhangi bir yerdeki 


değeri, elektronun o noktaya çarpma olasılığını verir. Buna göre elektron, perdeye 


varmadan hemen önce potansiyel olarak perdenin her yerinde bulunur fakat perdeye tek bir 


noktada çarpar. Einstein'e göre bunun anlamı, dalga fonksiyonunun perdenin iki farklı 


yerinde aynı andaki davranışının birbiriyle bağlantılı olduğudur.

                                    Bu da görelilik kuramına aykırıdır. Ayrıca kuantum kuramı, elektronun neden B noktasına değil de, A

noktasına çarptığını açıklamıyordu. Einstein'a göre bu, kuantum kuramının eksik olduğunun bir göstergesiydi. Einstein bunun çözümünün olasılıkların tek bir elektron için değil çok sayıda elektronun istatistiksel bir özelliği olduğunu öne sürdü. Bohr diğer fizikçiler bunun bazı elektronların negatif kinetik enerjiye sahip olmasına neden olacağını göstererek Einstein’ın fikir-lerini bir ölçüde çürüttüler. Ancak ilk raund bir çözüme ulaşamadan bitti.

Yusuf İpekoğlu-TÜBİTAK

Kaynaklar

Honner, J., The Description of Nature, Clarendon Press Oxford 1987

Whitaker, A., Einstein Bohr and the Quantum Dilemma, Cambridge

Universty Press 1996

Ekim 2000

Elektronikte Devrim Yaratacak Buluş

Max Planck Esititüsü Kuantum Optik Bölümü ve Lawrence Berkly Ulusal Labratuvarı işbirliği ile fizilçiler bir atomun değerlik/en dış elektronlarının gerçek zamanda hareketliliğini ilk kez yoğun laser pulsu tarafından atomdan çıkan elektronun incelenmesiyle gözlemlediler.

Deneylerde Kripton atomundaki bir elektronu dört femtosaniyeden (bir femtosaniye bir saniyenin milyarda birinin milyonda birisir) daha az bir süre sonunda bir laser pulsuyla söktüler.Bu süreç atomun ardında değerlik kabuğunda titreşen pozitif yüklü bir deşik(hole) bırakıyor.

Aşırı ultraviyole ışık pulsu kullanan bilim insanları ilk kez değerlik elektronunun hareketini 150 attosaniye (bir attosaniye bir saniyenin milyarda birinin milyonda biridir) süresinde yakaladılar ve fotoğrafladılar.

Bu araştırma yüksek hızlı elektroniği ve karbon içermeyen enerji kaynaklarını geliştirecek malzemelerin ve daha iyi kontrol süreçlerinin elde edilmesinde bilim insanlarına olanaklar sunuyor.

Bir femtosaiyede karmaşık bir katıda veya kimyasal reaksiyonlar sırasında elektronların hareketi ve kimyasal reaksiyonlardaki moleküler bağların değiştirilmesi üzerine yapılan çalışmalar,yüksek hızlı elektroniğin geliştirilmesine katkıda bulunuyor.Böylece bu alanda yapılacak yeni çalışmalar,daha verimli güneş hücrelerinin yapımında ya da çok yüksek seviyelerde elektronik veri işlenmesinde elektron kayıp süreçlerinin indirgenmesi ve anlaşılmasına yardımcı olacak