Kuantumu anlamak-6: Belirsizlik: Bilmemek değil, olmamak
1927 yılının şubat ayında, Kopenhag'da yirmi beş yaşında bir Alman fizikçi gece yarısı sokaklarda yürüyordu. Adı Werner Heisenberg'di. Aylardır bir hesabın içinden çıkamıyordu ve hocası Bohr'la tartışmaları onu iyice sıkmıştı.
O yürüyüş sırasında aklına gelen fikir, doğa hakkındaki en temel kabullerimizden birini bitirdi.
Fikir şuydu: bir parçacığın konumunu ve momentumunu — yani nerede olduğunu ve nereye ne hızla gittiğini — aynı anda kesin olarak bilmek mümkün değildir. Birini ne kadar iyi belirlerseniz, öteki o kadar belirsizleşir.
Buna belirsizlik ilkesi dendi. Ve muhtemelen fizik tarihinde en çok yanlış anlaşılan cümledir.
Yaygın ve yanlış açıklama
Kitaplarda, videolarda, sohbetlerde şu açıklamayı sık duyarsınız:
"Bir elektronun yerini görmek için ona ışık tutmanız gerekir. Ama foton elektrona çarpınca onu iter, hızını değiştirir. Yani ölçerken bozarsınız. Bu yüzden ikisini birden bilemezsiniz."
Bu açıklama güzeldir, akılda kalır ve yanlıştır.
Daha doğrusu, doğru olan tarafı vardır ama söylediği şey ilkenin kendisi değildir. Bu anlatım şunu ima eder: elektronun aslında kesin bir konumu ve kesin bir hızı vardır, biz sadece beceriksizliğimizden ikisini birden ölçemiyoruzdur. Yeterince ince bir alet yapsak öğrenirdik.
Heisenberg'in söylediği bu değil.
Söylediği şu: elektronun aynı anda kesin bir konumu ve kesin bir hızı yoktur. Ölçemediğimiz için değil, böyle bir şey mevcut olmadığı için.
Bu, bilgi eksikliği değil. Doğanın yapısı.
Aradaki fark, bütün meselenin kendisidir. Biri "bilmiyoruz" der, öteki "yok" der.
Peki neden yok?
Bunun sebebini anlamak için geçen yazıların bilgisine dönelim: elektron aynı zamanda bir dalgadır.
Şimdi kendinize sorun. Bir dalganın konumu neresidir?
Okyanusa bakıyorsunuz ve düzenli dalgalar geliyor. "Bu dalga tam olarak nerede?" diye sorulsa ne dersiniz? Soru anlamsızdır. Dalga yayılmıştır; bir noktaya ait değildir.
Ama aynı dalganın frekansını rahatça söylersiniz. Tepeleri sayarsınız, düzenlidir.
Şimdi tersini düşünün. Denizde tek bir ani kabarma olsun; kısacık bir tümsek, sonra düzlük. Bunun yerini kolayca gösterirsiniz: işte şurada.
Peki frekansı nedir? Bu soru anlamsızdır. Frekans, tekrar eden tepelerden okunur; tek bir tümsekte okunacak tekrar yoktur.
İşte belirsizlik ilkesi budur. Dalga dediğiniz şeyde, "yer" ile "frekans" birbirinin zıddıdır. Biri netleştikçe öteki bulanır. Ve elektronda frekans,........
