banner5

banner29

Çift Yarık Deneyi (Young Deneyi) nedir? Mantıksal olarak mümkün müdür? Aynı zamanda iki farklı yerde olabilir miyiz?

Kuantum mekaniği, tüm bilimlerdeki en başarılı teorilerden biridir; aynı zamanda, anlaşılması en zor olanlardan biri ve hakkında çok fazla saçmalık yazılmış. Çift Yarık Deneyi olarak da bilinen Young Deneyi, ışığın hem dalga, hem parçacık olarak davrandığını ortaya çıkarması bakımından bilim için büyük öneme sahip olan bir deneydir. Dahası, bu deneyden sonra, sadece ışığın değil, elektronların da dalga özelliklerine sahip oldukları kanıtlanmıştır. Ancak deney, aynı zamanda sıra dışı bazı kuantum özellikleri de ortaya çıkararak, bilim insanları ve bilimseverler arasında oldukça popüler bir konuma gelmiştir.

Bilim, Teknoloji 23.09.2020, 16:18 23.09.2020, 16:57
Çift Yarık Deneyi (Young Deneyi) nedir? Mantıksal olarak mümkün müdür? Aynı zamanda iki farklı yerde olabilir miyiz?

Kuantum mekaniğinin ne kadar karmaşık olduğunu abartmak kolaydır: Sonuçta, bilim tarihindeki en başarılı teorilerden biridir, bir miktar kavrayış olmadan mümkün olmayacak bir şey. Yine de birçok yönden anlaşılması en zor deney en basitlerinden biridir: Deneycinin içinde iki dar açıklık bulunan bir bariyere ışık tuttuğu ve girişimi incelediği "çift yarık" denen deney bir ekranda üretir.

Işığın iki doğası vardır: Dalga gibidir, su dalgalarının birbiriyle kesişmesi gibi müdahale eder; aynı zamanda parçacık benzeri, enerjisini fotonlar olarak bilinen ayrı demetler halinde taşırDeney yeterince duyarlıysa, gösterilen simüle edilmiş projeksiyon modelinde görebileceğiniz gibi, girişim deseni grenli görünür ve ekranda tek bir fotonun göründüğü yerde. Başka bir deyişle, tek fotonlar diğer fotonlara müdahale ediyormuş gibi hareket ederler, ancak kendisi bölünemezdir. Madde de bu ikili karaktere sahiptir; deneysel olarak elektronların ve atomların girişimi gözlemlenmiştir. Bütün bunlar yıllarca süren çalışmalarla destekleniyor.

Kuantum mekaniğindeki en büyük zorluk, yorumlanmasıdırStandart Kopenhag yorumu (adını ilk formüle eden memleketi Niels Bohr'un onuruna verildi) basit bir duruş sergiliyor: fotonların bazen parçacıklar, bazen de dalgalar gibi görünmesinin nedeni, deneylerimizin gördüklerimizi dikte etmesidir. Bu görüşe göre, fotonlar, bağımsız gerçeklik olmadan deneylerimizin ürünleridir, bu yüzden eğer görünüşte çelişkili dalga ve parçacık özellikleri kavramlarından rahatsız olursak, bunun nedeni evrenden mantıksız bir şey beklememizdir.

Kopenhag yorumu, günün önde gelen birkaç fizikçisi için (elbette Einstein en ünlü muhalifti) ve gerçekten de şu anda bu alanda çalışan birçok kişi için son derece yetersizdi. Yıllar içinde, diğer bilim adamları, bazıları diğerlerinden daha geçerli olan birçok alternatif yorum önerdiler; birçoğu Occam'ın tıraş bıçağı testinde Kopenhag yorumundan ampirik bir farklılık göstermeyerek başarısız oluyor, ancak bununla birlikte çalışmak daha zor.

Bohr (ing) Öğeleri Olmadan Kuantum Mekaniği

Kuantum mekaniği, insanların zihinlerini karıştırmasıyla ünlüdür. Sorunun bir kısmı karmaşık matematiksel formülasyonda yatıyor: tipik bir Amerikan fizik müfredatında, kuantum mekaniğinin ciddi bir çalışması üçüncü veya dördüncü yılda ortaya çıkıyor ve hem fizik hem de matematik bölümlerinde çok sayıda önkoşul var. Richard Feynman gibi ünlü fizikçiler, hiç kimsenin kuantum mekaniğini gerçekten anlamadığını söyleyecek kadar ileri gittiler ve konuyu öğretirken pek çok profesör, yorum onları kaçırsa bile, öğrencilerinin işe yaradığına dair güvence verecek.

Pek çok (belki de çoğu) fizikçi, tüm teoriyi kara kutu olarak görür, çok iyi tahminler sağlayan bir şey, ancak neden böyle çalıştığını anlamaya çalışırsanız, bu deliliğe yol açacaktır. Ancak, en son deneyin neden potansiyel olarak çok önemli olduğunu görmek için kuantum mekaniğinin yapısını gözden geçirmeye değer.

Kuantum mekaniğinin merkezi denklemi, Schrödinger denklemi olarak bilinen bir dalga denklemidir (adını keşfeden Erwin Schrödinger, ünlü kedi ile bilinir ). Fizikle ilgili diğer matematiksel denklemlerde olduğu gibi, belirli bir fiziksel durumu karakterize etmek ve çözmek için farklı parametreler koyarsınız; bu durumda çözümler dalga fonksiyonları olarak bilinir. Belirli bir dalga fonksiyonu, bir veya daha fazla foton, elektron, atom veya herhangi bir sayıda başka varlık olabilen bir sistemin durumunu temsil eder. Durumun kendisi, bir sistemin belirli bir konuma, momentuma, dönüşe vb. Sahip olma olasılığını tanımlar.

Kuantum mekaniğinin dışında, istatistikler ve olasılıklar genellikle çok sayıda şeyi açıklarken en yararlıdır: Pokerde belirli bir elin ortaya çıkma olasılığı nedir veya demografik bilgilere dayanarak başkan adayı için kaç kişinin oy kullanacağı. Tek bir kişi, belirsizlik olmadan belirli bir şekilde oy kullanır (2000 yılı başkanlık seçimi bir yana), bu nedenle anket verilerinde gördüğünüz istatistikler büyük bir nüfusa dayanmaktadır. Dalga fonksiyonu, tek bir sisteme istatistiksel bilgi atar: Deney tek bir foton üzerinde gerçekleştirilse bile, bir ölçümün olası sonuçlarının ne olacağı.

Bir yönü belirsizliktir. Hiçbir ekipman mükemmel olmadığı için tüm deneylere belirsizlik eklenir. Kuantum mekaniğinin farklılaştığı nokta, mükemmel ekipmanla bile, bir ölçümün ne kadar iyi yapılabileceğine dair temel bir sınır olacağını söylemektir. Bu belirsizlik, maddenin ve ışığın dalga benzeri karakteriyle doğrudan bağlantılıdır: Okyanusta seyahat eden bir su dalganız varsa, dalganın kesin konumu nedir? Ne kadar hızlı hareket ediyor?

Cevap o kadar net değil, çünkü dalga sınırlı miktarda alan kaplıyor ve hangi dalganın çok zor olduğunu ayıracak şekilde diğer dalgalarla örtüşüyor; ayrıca dalganın farklı bölümleri farklı hızlarda hareket ediyor olabilir. Bu nedenle, konum ve momentum en iyi, belirsizlik adını taşıyan - şüphe anlamında değil, belirsizlik anlamında - ortalama ve bu ortalamanın etrafındaki değerlerin yayılmasıyla tanımlanır. Bilim adamlarının ruh arayışına ihtiyaç duymadan, bu fiziksel büyüklükleri tanımlama yeteneğimizin içsel bir sınırı vardır.

Heisenberg belirsizlik ilkesi, bize kuantum dalgaları için minimum belirsizliğin ne olması gerektiğini söyler: konumdaki belirsizlik ne kadar küçükse, momentumdaki belirsizlik o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Çift yarık deneyine dönersek, dalga boyu (başka bir deyişle dalganın boyutu) momentuma bağlıdır, dolayısıyla tüm girişim modeli aslında bir momentum ölçümüdür.

Ancak bu, fotonun hangi yarıktan geçtiğinin belirlenmesi - ki bu bir konum ölçümüdür - belirsizliğin arttığı anlamına gelir. Girişim modelinin grenliliği, tek bir fotonun nereye düştüğünü göstermesine rağmen, o noktaya ulaşmak için hangi yoldan gittiğini belirlemek genellikle mümkün değildir.

Öyleyse, Hepsi Ne Anlama Geliyor?

Kocsis ve arkadaşlarının deneyine bakalım: Ölçümlerin çözünürlüğünü düşürerek, deneyciler momentumdaki belirsizliği artırdı ve bir fotonlar grubunun yörüngelerini belirlemede daha iyi bir şans sağladı. Başka bir deyişle, Heisenberg belirsizlik ilkesi hala duruyor ve bu deneyin önemli bir parçası (bazı manşetlerde ne derse desin).

Bu ölçümün zorluğu abartılmamalıdır! Sonuçta, kuantum mekaniği yaklaşık 100 yıldır etrafta dolaşıyor ve Kopenhag yorumunu çevreleyen tartışmalara dayanıyor, kolay olsaydı, şimdiye kadar kesinlikle birileri bunu denerdi.

Deney, bir kuantum noktasından tek tek fotonlar üretmeyi ve momentumlarını dolaylı olarak her bir fotonun polarizasyonu yoluyla ölçmeyi içerir. Kutuplaşma momentumla ilişkili olduğundan, ancak tam olarak aynı miktar olmadığından, birinin ölçümü diğerini güçlü bir şekilde etkilemez ve sistemin durumunu oldukça iyi korur. Fotonun son konumu, sıradan dijital kameralarda veya teleskopla görüntüleme cihazlarında bulduğunuza benzer şekilde, yüke bağlı bir cihaz (CCD) kullanılarak ölçülür.

Araştırmacılar, deneyi çok sayıda bireysel foton için tekrarlayarak ve yörüngeler boyunca çeşitli noktalardaki kutuplaşmayı ölçmek için cihazı hareket ettirerek, tek tek fotonların değil, tüm fotonların tümünün yollarını yeniden oluşturabildiler - buna rağmen kuantum mekaniğinin istatistiksel doğası, sistem içindeki tek tek fotonlar hakkındaki bilgiler hala çıkarılabilir.

Deneyin olası bir yorumu, Louis de Broglie tarafından daha sonra David Bohm'un eklemeleriyle formüle edilen pilot dalga modeline uygundur. Bu görüşe göre, dalga fonksiyonu, nokta benzeri parçacığın hangi fiziksel özelliklere sahip olabileceğini söyleyen istatistiksel bir dağılımı tanımlarken, parçacıkların kendileri de izlemesi çok zor olsa bile kesin yörüngeleri takip edebilir. Bu, dedektörlerde gördüğümüzle kesinlikle tutarlıdır, ancak pilot dalgalarının kendilerinin doğrudan gözlemlenip gözlemlenemeyeceği sorulabilir - ve eğer yapamazlarsa, "gerçek" oldukları söylenebilir mi?

Açıkçası bu fikrin ayrıntılı bir tartışması bir gönderi için çok fazla, bu yüzden denemeyeceğim. Bununla birlikte, bir fotonun tam yörüngesi bir şekilde gözlemlenebiliyorsa ve onun girişim modeli hala mevcutsa, kuantum fiziğinin gerçekçilerin perspektifiyle tutarlı bir görüşünün gerçekten mümkün olduğunu gösterir (kayaların tekmelenmesi tamamen isteğe bağlıdır).

Yorumlar (0)
18
açık
Günün Anketi Tümü
Koronavirüs yasakları arttırılmalı mı?
Koronavirüs yasakları arttırılmalı mı?
Namaz Vakti 27 Ekim 2020
İmsak 05:57
Güneş 07:22
Öğle 12:53
İkindi 15:45
Akşam 18:14
Yatsı 19:34
Günün Karikatürü Tümü
Puan Durumu
Takımlar O P
1. Alanyaspor 6 16
2. Fenerbahçe 6 14
3. Galatasaray 6 10
4. Karagümrük 6 8
5. Çaykur Rizespor 6 8
6. Kasımpaşa 6 8
7. Antalyaspor 6 8
8. Malatyaspor 6 8
9. Göztepe 6 7
10. Erzurumspor 5 7
11. Başakşehir 6 7
12. Beşiktaş 5 7
13. Gaziantep FK 6 7
14. Sivasspor 5 7
15. Hatayspor 4 7
16. Konyaspor 5 6
17. Kayserispor 5 6
18. Trabzonspor 6 5
19. Denizlispor 6 5
20. Gençlerbirliği 5 4
21. Ankaragücü 4 1
Takımlar O P
1. Tuzlaspor 7 17
2. İstanbulspor 7 16
3. Adana Demirspor 7 14
4. Samsunspor 7 14
5. Ankara Keçiörengücü 7 13
6. Altınordu 7 13
7. Giresunspor 6 11
8. Altay 6 10
9. Balıkesirspor 7 10
10. Adanaspor 7 9
11. Akhisar Bld.Spor 7 9
12. Bursaspor 7 7
13. Menemen Belediyespor 7 6
14. Bandırmaspor 7 5
15. Ümraniye 7 5
16. Ankaraspor 7 4
17. Boluspor 7 3
18. Eskişehirspor 7 3
Takımlar O P
1. Everton 6 13
2. Liverpool 6 13
3. Aston Villa 5 12
4. Leicester City 6 12
5. Leeds United 6 10
6. Southampton 6 10
7. Crystal Palace 6 10
8. Wolverhampton 6 10
9. Chelsea 6 9
10. Arsenal 6 9
11. Tottenham 5 8
12. West Ham 6 8
13. Man City 5 8
14. Newcastle 6 8
15. M. United 5 7
16. Brighton 6 5
17. West Bromwich 6 3
18. Burnley 4 1
19. Sheffield United 6 1
20. Fulham 6 1
Takımlar O P
1. Real Sociedad 7 14
2. Real Madrid 6 13
3. Granada 6 13
4. Villarreal 7 12
5. Atletico Madrid 5 11
6. Cádiz 7 11
7. Osasuna 6 10
8. Elche 5 10
9. Getafe 6 10
10. Real Betis 7 9
11. Eibar 7 8
12. Barcelona 5 7
13. Sevilla 5 7
14. Valencia 7 7
15. Deportivo Alaves 7 7
16. Athletic Bilbao 6 6
17. Huesca 7 5
18. Celta de Vigo 6 5
19. Levante 5 3
20. Real Valladolid 7 3