İlk Kuantum Fizikçileri

Yeni kuantum kuramının fiziği, yerini aldığı eski Newton fiziği ile kıyaslanabilir. Newton?un yasaları, taşların düşüşü, gezegenlerin hareketi, ırmakların akışı ve gel-gitler gibi sıradan nesneler ve olayların görünebilir dünyasına bir düzen getirdi. Newton dünya görüşünün temel özelliği determinizm ve nesnellik idi.

Kuantum kuramında dünyanın bu sağduyuya dayanan yorumları (determinizm ve nesnellik gibi) korunamaz. Kuantum dünyası rasyonel olarak kavranabilirse de, Newton dünyası gibi gözde canlandırılamaz. Ve bu, yalnız kuantum atomik ve atomaltı dünyasının çok küçük olması nedeniyle değil, sıradan nesnelerin dünyasından benimsemiş olduğumuz görsel alışkanlıkların kuantum nesnelerine uygulanamaz olması nedeniyledir.

Kuantum kuramı standart nesnellik fikrini reddetmekle kalmamış, aynı zamanda deterministlik dünya görüşünü yıkmıştır. kuantum kuramına göre, elektronların atomların etrafında sıçraması gibi olaylar rasgele oluşur. Bir elektronun ne zaman sıçrayacağını söyleyen bir fizik yasası yoktur; yapabileceğimiz en fazla şey, bir sıçramanın olasılığını vermektir.

Kuantum kuramının mucitleri, Newton dünya görüşü ile çelişen bir başka özellik bulmuşlardır- gözlemcinin yarattığı gerçeklik. Onlar, kuantum kuramına göre bir gözlemcinin ölçmeye karar verdiği şeyin ölçümü etkilemesi gerektiğini buldular. Kuantum dünyasında gerçekten ne olup bittiği, onu nasıl gözlemlemeye karar verdiğimize bağlıdır. Dünya basitçe bizim gözlemimizden bağımız olarak var değildir, neyin var olduğu, kısmen, neyi görmeyi seçtiğimize bağlıdır.

Kuantum dünyasının kendisini duygularımızla kavradığımız sıradan dünyadan ayıran bu özelliklerini nesnellik eksikliği, önceden belirlenir olmaması ve gözlemciliğin yarattığı gerçekliğini ?kuantum tekinsizliği? olarak adlandırıyoruz. Einstein kuantum tekinsizliğine, özellikle gözlemcinin yarattığı gerçekliğe karşı çıkmıştır. Bir gözlemcinin ölçümlerin sonucu ile doğrudan ilgili olduğu gerçeği onun doğanın insanın seçileri karşısında kayıtsız olduğunu belirten determinist dünya görüşüne ters düşüyordu.

Zekamızla kuantum kuramını kabul ederiz, çünkü matematiksel olarak tutarlıdır ve deney sonuçlarıyla uygundur.

Atomların, elektronların ve temel parçacıkların mikro dünyasının, klasik dünyadan, saf gerçekçilik dünyasından tamamen farklı olmadığını kavramak önemlidir. Tek bir atom bir kutuda izole edilebilir; elektronlar ve diğer parçacıklar fotoğraf emülsiyonunda veya bulut odalarında iz bırakırlar. Elektrik ve manyetik alanları kullanarak onları hareket ettirebiliriz. Deneyciler bu minik nesnelerin kütleleri, elektrik yükleri, açısal momentleri ve manyetizasyonları gibi belli özelliklerini ölçebilirler. Pek çok insan gibi, fizikçiler mikro dünya parçalarını tam bu şekilde düşünürler. Bunlar yalnızca çok küçük şeylerdir. Onlardan parçacık ışınları yapabiliriz, onları birbiri üzerine atabiliriz ve müziğimize uygun olarak dansetmelerini sağlayabiliriz.

Kuantum tekinsizliği, atomlar, elektronlar ve fotonlar konusunda belli türde sorular sorulmaya başlandığı ve bu tür sorular sorulup onları cevaplandırmaya çalışmak üzere deneyler hazırlandığında gündeme gelir. Örneğin, yinelenen ölçümlerle bir elektronun hem konumu hem de hızı ölçülmek istenirse, bunun yapılamayacağı sonucuna varılır. Konumu her ölçüldüğünde hız değişir, ve tersi olur; elektronda bir tür kuantum kayganlığı vardır. Elektron sıradan bir nesne olsaydı, aynı anda hem konumunun hem de hızının belirlenmesi olanaklıydı. Fakat elektron bir kuantum parçacığıdır ve sıradan nesnellik fikri başarısız kalır.

Kişi bir kere mikro dünyanın kuantum tekinsizliğinin kaçınılmaz olduğunu kavradıktan sonra, iki tavır takınabilir: ilki, onu unutmak ve kuantum kuramının matematiğine bağlanmaktır. Bu şekilde doğru yanıtları bulacaktır ve mikro dünyanın yasalarınu keşfetmede ilerleyecektir. Yeni kuantum kuramının matematiksel temellerini kuran Paul Dirac ve Werner Heisenberg?in önderliğinde pek çok kuramsal fizikçi bu tavrı almaktadır. İkinci tavır, mikro dünyanın kuantum tekinsizliğini fiziksel gerçeklik terimleriyle yorumlamaya çalışan felsefeci yaklaşımıdır. Felsefeciler kuantum dünyasının anlaşılabilir ve aynı zamanda matematiksel olarak tutarlı bir kavramsal resmini geliştirmekle ilgilenirler. Niels Bohr modern fizikte bu tavrı kurdu ve gerçekliğin yorumu konusunda söyleyeceği çok şey vardı.