Kuantum Fiziği, atomlar ve atom yörüngesinde dolanan elektronlar arasındaki ilişkileri matematiksel yöntemlerle izah etmeye çalışan bir çalışma alanıdır.
Esasen Fizikteki Atom ve Molekül Fiziği ana dalının bir alt parçası olarak incelenir.
“Şunun not olarak belirtilmesi gerekir ki piyasada kuantum düşünce veya kuantum isteme konuları ile uzaktan yakından alakası yoktur. Bu gibi çalışmalar, kuantum isminin gizemli tarafını kullanarak bunu insanları bir şekilde motive etmek veya bir şeylere inandırmak için kullanılırlar.”
Peki kuantum gerçekte nedir?
Kuantum; atom çekirdeklerinin etrafında, elektronların hareket ettiği yörüngeleri temsil etmek için katman anlamına gelen “kuanta” kelimesinden türetilerek bu yörüngeleri ve yörüngelerdeki elektronlar ile bu elektronlar arası etkileşimi ve yörüngeler arası geçişleri incelemek üzere oluşturulmuştur.
Peki kuantum kelimesindeki bu gizemli kısım nereden geliyor? İşte tüm konu burada başlıyor. Geleneksel Fizik olarak bilinen ve temellerini Newton’un keşfettiği matematiksel temsillere dayanan 16.yy bilimi 20.yy ‘a kadar adeta değişmez bir bütün olarak gelmiş ve çok büyük oranda kabul görmüş bir çok matematiksel ve fiziksel teori ve ispatlardan ibaretti. Hatta öyle ki 19.yy civarında bilim insanları, bilinen herşeyin keşfedilip izah edildiğini düşünüyor ve bunu dile getiriyorlardı.
Ancak durum farklıydı! Evrenin doğasını anlamaya çalışan bazı bilim adamları çok temel seviyede yaptıkları bazı bir kaç deneyde karşılaştıkları şeyleri bilinen fizik teorileri ile izah edememeye başladılar. Özellikle siyah renkli maddelerin aldıkları enerjiyi ışık olarak yansıtmak yerine büyük oranda kendi içlerinde ısıya dönüştürmeleri ışığın o dönemde bilinen ve kabul gören çalışma şekli ile anlamlandırılamıyordu. Benzer şekilde bir ışık parçasının metal bir malzemeden elektron koparması gibi durumlar o günün izah edilemeyen konuları arasına girmişti. Bununla birlikte aynı dönemlerde bazı konular hakkındaki kesinlik kavramı da ufak ufak tartışmalara açılmaya başlanmıştı.
Işığın sahip olduğu renkler, bunların gizemleri ve parçacıkların ışığın sahip olduğu dalga doğasına benzer hareket yaptıklarının gözlemlenmesi derken izah edilemeyen konular artmaya başladı.
Bu dönemde Max Planck, Einstein, Heisenberg, Dirac gibi bilim insanlarının bu anlaşılamayan öğeleri izah etmeye çalışması kuantum fiziğinin temellerini atmaya yardımcı oldu.
Einstein gibi bir çok beyin sanki bu döneme özel olarak gönderilmişcesine üstelik savaşların, kovalamacaların arasında bilinen Newton fiziğinin yetersiz kaldığı yerlerin sadece buralar olmadığını, konuların daha derinlere inildikçe farklı dünyalar ile karşılaşılacağını insanlara duyurdular.
Burada ayrı bir not olarak söylenmesi gerekir ki Einstein doğrudan kuantum teorilerini izah etmek üzere çalışmak yerine büyük resmi görmek adına hem kuantum fiziğine hem de diğer bazı fizik alanlarına çok ciddi katkılar sağlamıştır. Özellikle çocukluğundan itibaren kendisinde merak uyandıran ışığın doğasını anlama isteği sayesinde hem Fotoelektrik Olay’ı izah ederek (daha sonra bu izah kendisine Nobel kazandırmıştır) hem de Görelilik teorisi gibi doğanın temeli sayılan zamana olan bakışımızı değiştirmemizi sağlamıştır.
İşte Kuantum Fiziği esasen temelde Newton kanunları ile izah edilemeyen bazı teorileri izah etmek üzere oluşturulan bir teoridir. Bu teori kesinlik belirtmek yerine elektron gibi parçacıkların atomdaki bulundukları yerleri tespit edebilmek ve onlara ilişkin karakteristik özellikleri söyleyebilmek için bazı olasılık teorileri ile birleşerek Kuantum İstatistik Fiziği’ni doğurmuştur. Yani bilinen Kuantum Fiziği aslında belirli tahminler ile atom ve atom ile ilişkili dünyayı istatistiksel yöntemlerle izah etmeye çalışır.