ODTÜ Teorik Kimyada yüksek lisansı bitireli 50 yıl oldu ama arada bir de olsa modern fiziğe olan merakım beni rahat bırakmaz. Belirteyim; teorik kimya modern fizik, matematik, kimya karışımı bir bilim dalıdır.
Eskiden beni dalga mekaniğinin (wave mechanics) nasıl bulunduğunu merak ederdim. Parçacık mekaniğinin (quantum mechanics) kurucusu iki kişidir: Werner Heisenberg (Alman) ve Erwin Schrödinger (Avusturyalı). Heisenberg’in belirsizlik ilkesini anlamak zor değildir. Bulunma tarihini de zorlanmadan öğrenebilirsiniz. Işık parçacıklardan oluştuğuna göre, ışık atom altı bir cisme çarpınca onun yerini değiştirir. Gözlem, çok küçükler dünyasında gözlenen cismin yerinin değişmesi demektir. Heisenberg bu buluşuyla „kesin sonuç“ anlayışını ortadan kaldırır.
Dalga mekaniğinin nasıl bulunduğunu ya da bunun nasıl düşünüldüğünü merak ederdim. Dalga mekaniğini hesaplarını anlamak sorun olmamakla birlikte, bunun nasıl düşünülebildiğini buradan öğrenemezsiniz. Küçük cisimlerin hem parçacık hem de dalga karakteri vardır.
Belki duymuşsunuzdur Schrödinger Kedisi adlı bir problem vardır. Çok sayıda fotondan oluşan bir ışık demetinin özelliklerini ve değişik alanlarda nasıl hareket edeceğini -mesela bir çekim alanında ne oranda büküleceğini- bilebilirsiniz. Ama tek fotonun nasıl hareket edeceğini bilemezsiniz.
Şöyle bir zihinsel deney tasarlanır: fotonla çalışan bir tüfek var. Tüfeğin ucunda da bir kedi duruyor. Işık kaynağıyla tüfek arasına 45 derecelik prizma konuyor. Foton sağa ya da sola sapacaktır. Çok sayıda foton gönderildiğinde bunların yarısı sağa yarısı sola sapar ama tek fotonun nereye sapacağını bilemezsiniz. Sağ veya sol ihtimali yüzde 50’dir. Bu nedenle tek foton gönderildiğinde kedinin ölüp ölmeyeceğini bilemezsiniz.
Aradaki boş günlerde okumak amacıyla Schrödinger’in hayat hikayesi ve görüşlerini anlatan kitabı aldım. Yetiştiği Viyana’daki üniversitede bulunan tanınmış bilim insanlarının -mesela Boltzmann- çalışmalarını da anlatıyor. Boltzmann istatistik mekaniği bulan kişidir. İstatistik mekanik küçük parçacıklarla onların çok sayıda oluşturduğu büyük kitle arasındaki ilişkiyi kurar. Tek tek her parçacığın ne yaptığını bilmeden -mesela gaz moleküleri gibi- gazın sıcaklık ve basıncını hesaplayabilirsiniz.
Bu ne işe yarar diye sorarsanız örnek vereyim: yıllar önce Basel’daki kimya fabrikasında patlama olur ve kimyasal maddeler Ren Nehri’ne karışır. Bu nehir Basel’den sonra Almanya’yı baştan aşağıya geçerek Hollanda’da denize dökülür. Kimyasal atıklar büyük bir leke olarak suyun yüzeyinde durur ve suyla birlikte hareket ederek ilerler.
Bu atıklar denize gidinceye kadar ne oranda suya karışacaktır?
Yoğunlukları farklı olan atık ve nehir suyu ne oranda karışacaktır?
Bunu istasitik mekanik hesaplar.
Kesin gerçek yoktur, istatistik gerçek vardır.
Konunun felsefi sonuçları da bulunuyor.
Bunu başka zaman yazarım.
