Karl Werner Heisenberg

WERNER HEISENBERG (1901-1976)

Karl Werner Heisenberg, 5 aralık 1901'de Würzburg'da doğmutur. Heisenberg'ün yaşadığı tarihler devrimsel atılımların birbirini izlediği fırtınalı bir dönemdir. Planck'ın kuvantum, Einstein'ın görelilik kuramları, Rutherford'un atom modeli gibi başlıcaları bulunduğu bir dönemdir.

Heisenberg okuldayken, fizikçi arakadaşları O'nun sezgi gücünün çok yüksek olduğu söylemektedir. O kitaplarda yer alan görsel modellere bile hep kuşuyla bakmıştır. Bohr'un bulduğu atom modelleri gösterildiği gibi karmaşık değil daha basit bir yapıda olduğuna inanmaktadır.

Heisenberg'ün eline bir fırsat geçer ve okumakta olduğu Münih Üniversitesin'deki eğitimine ara verir ve Göttingen'e gider. Bohr bir sömestr için Göttingen Üniversitesi'ne konuk öğretim üyesi olarak katılmıştır. Atom fiziğinin önde gelen bir kurucusuyla tanışabilmek Heisenberg için kaçırılacak bir fırsat değildir.

Heisenberg, Bohr'la tanışır ve Bohr Heisenberg'ün olağanüstü yetenek ve coşkusunu fark ederek O'nu sömestr sonunda Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsü'ne katılmaya davet etmiştir. Heisenberg üniversiteyi bitirince katıldığı enstitüde, Bohr modelinde öngörüldüğü gibi elektron devindiği yörüngeyi nasıl seçmekte olduğunu araştırmaktadır.

Heisenberg varsayımlar ve görsel modeller yerine, doğrudan deneysel verilere dayanan matematiksel bir dizge arayışı içindedir. Kimi saptamaların göz önünde tutulması gerektiğine inanmıştır. Elekronun radyo antenindeki iniş-çıkış deviniminin frekansının salınan radyasyon frekansıyla aynı olması buna gösterilebilecek bir örnektir.

Elektronun atom içinde de ivmeli devinen bir elektrik yükü olduğu koşuluyla, radyasyon saldığı, salınan radyasyon frekansının, devinimin yineleme frekansıyla aynı olduğu söylenebilirdir. Fakat, elektronun bir yörüngede devindiği varsayımına göre hesaplandığında bu beklenti doğrulanmamaktadır. Bu türden kimi olumsuz sonuçlar Bohr'u yörüngeler arasında “sıçrama” hipotezine götürmüştür.

Sıçramada yiten enerji, salınan radyasyonun frekansını belirlemektedir. Fakat, “sıçrama” düşüncesi yörünge varsayımını içeriyordur. Oysa,ortada yörüngelerin varlığını gösteren hiçbir kanıt yoktur.

Bohr “karşılık” dediği yöntemiyle atom dışından atom içi spekruma gidilebileceğini göstermiştir. Heisenberg yeterince ussal bulmamıştır. Bu yöntem yerine bu gidişi daha mantıksal bir yöntemle gerçekleştirmeyi önermektedir. Ona göre spektral kod ancak böyle çözünebilirdir.

Heisenberg'ün frekanslarla ilişkin ortaya koyduğu simgelerin kullanımı değişik bir kullnım tablosu içermektedir. Heisenberg farkında olmaksızın “matris cebir” denen bir sistemin kurallarını yeniden keşfetmiştir. Matris cebir, klasik mekaniğin yetersiz kaldığı atomik problemlerin çözümüne elveren bir yöntemdir.

Fakat başlangıçta Heisenberg hayal kırıklığına uğramıştır, yeni yöntemle hidrojen spektrumunu hesaplamada başarısız kalmaktadır. Çok geçmeden heisenberg, fizikçi arkadaşının bulduğu “dışlama” ilkesini fark eder. İlke şuydu; Herangi bir elementler parçacıklar sisteminde, hiçbir iki parçacıkaynı biçimde devinmez ya da aynı enerji durumunda olmamaktadır.

“Pauli dışlama ilkesi” Heisenberg'e teorisini tamamlama yolunu açmıştır. Artık Bohr'un “karşılık” yönetimini yetkin mantıksal bir dizeye dönüştürebilirdir. Spektral kod çözüm aşamasına ulaşmış, kuvantım mekanik doğmuş demektir.

Bu sırada, Avusturalyalı fizikçi Erwin Schrödinger matris cebrine başvurmaksızın atomik spektrayı, dalga olayına uygulamaya elveren bir diferansiyel denklemle çözümler. Böylece, klasik fizik yasalarıylaçelişkiye yol açan kuvantum kurallarına gerek kalmadan atomun kesintili enerjisi açıklanabilmektedir.

Heisenberg'ün yanıtlaması gerekn soru şuydu; dalga mekaniği gerçekten fiziği eski bütünlüğüne kavuşturuyor muydu? Heisenberg'e göre buna olanak yoktur.

Öte yandan başta Max Planck, de Broglie olmak üzere kimi fizikçiler Schrödinger'i desteklemektedir. Fizik dünyası bir ikilemle karşı karşıyadır. Bir yanda parçacık kavramına dayanan kuvantum mekaniği, öte yanda parçacık kavramını hiç değilse, dışlayan dalga mekaniği.

Belki de doğru olan, iki teorinin de sınırlı bir geçerliliğe sahip olduğunu söylemektir. Heisenberg iki teori arasında bir uzlaşmaya olanak tanımıyordur. Ona göre atomun dalga yapısını gösteren herhangi deneysel bir kanıt yoktur.

Heisenberg, önerdiği matris mekaniğin bu nitelikte bir dizge olduğu savındaydı. Belli fiziksel bir olgu ya parçacık ya da dalga kavramıyla açıklanabilirdir, ikisiyle birlikte değil!

Sıkıntı bir ölçüde gene Heisenberg'in ortaya koyduğu bir ilkeyle “Belirsizlik İlkesi”yle giderilir. Bu ilke; Belli bir anda, konum ve momentin birlikte ölçümünün en az Planck sabiti kadar bir belirsizlik taşıması kaçınılmazdır. Yani, konum ve moment birbirinden bağımsız değişkenler değildir; Birini tam belirleme diğerini belirsiz bırakır.Heisenberg'in belirsizlik ilkesi kuvantum mekaniğinin genel bir dizge niteliği kazanmasında anahtar işlevi görür.

Heisenberg 24 yaşında iken oluşturduğu matris mekanik ve kendi adıyla bilinen belirsizlik ilkesiyle atom fiziğine yeni bir kimlik kazandırır, 1932'de Nobel Ödülünü alır.

Atom fiziğinde, Heisenberg gibi, görsel model yaklaşımının karşısına çıkan bir başka genç fizikçi de Paul A. M. Dirac'tı. Heisenberg ile Schrödinger'in birbirinden bağımsız atılımlarına bir üçüncüsünü Dirac ekler. Kuvantum mekanikte, klasik mekaniğinin t ve p ile simgelediği konum ve momentum nicelikleri yerine frekans çöküşleri konmuştur. Çarpımda çarpan ile çarpılanın sırası sonucu değiştirmekteydi.

Şöyle ki; pxq ile qxp çarpımları arasındaki farkı biliyorsak, ayrıca bu farkın tüm gözlemlerde değişmediği doğruysa, o zaman, klasik mekanikteki herhangi bir denklemi atomik bir denkleme kolayca dönüştürülebilir.

Heisenberg ve Schrödinger mekanikleri üzerindeki tartışmalarla çalkalanan fizik dünyası bir üçüncü mekanikle yüzyüze gelir.

Giderek yoğunlaşan deneysel çalışmalarla toplanan verilerin daha tutarlı ve kapsamlı bir teori gerektirdiği açıktır. Dirac'ın son konuşmalarından birinde belirttiği üzere, o çapta kuramsal bir atılım için yeni bir Heisenberg'in gelmesini bekleyeceğiz.

Please be aware that the free essay that you were just reading was not written by us. This essay, and all of the others available to view on the website, were provided to us by students in exchange for services that we offer. This relationship helps our students to get an even better deal while also contributing to the biggest free essay resource in the UK!