‘Kuantum mekaniği’ maddenin ve ışığın tüm ayrıntılarıyla, özellikle atomik ölçekteki davranışının betimlenişidir. Çok küçük ölçekteki nesneler, herhangi bir doğrudan deneyime sahip olduğumuz şeyler gibi davranmazlar. Dalgalar gibi davranmazlar, parçacıklar gibi de davranmazlar; bulutlar gibi ya da bilardo topları gibi veya yayların uçlarındaki ağırlıklar gibi de davranmazlar; şu ana kadar gördüğünüz hiçbir şey gibi davranmazlar.
Newton ışığın parçacıklardan oluştuğunu düşünmüştü; fakat sonra, kuantum mekaniğinde olduğu gibi, onun bir dalga gibi davrandığı keşfedildi. Bununla birlikte, daha sonra ışığın zaman zaman gerçekten bir parçacık gibi de davrandığı bulundu. Artık vazgeçiyoruz ve diyoruz ki ‘elektron bunların hiçbiri gibi değildir.’
Atomik davranış günlük deneyimden o kadar farklıdır ki, ona alışmak aşırı derece zordur ve herkese, acemi çaylaklara da deneyimli fizikçilere de, tuhaf ve gizemli görünür. Uzmanlar bile onu istedikleri biçimde anlayamazlar ve bunu anlayamamaları mutlak surette akla yakındır, çünkü insan deneyimleri ve insan sezgilerinin tümü büyük cisimlere yöneliktir.
Kuantum mekaniğinin temel ilkeleri
Bir ideal deney, başlangıç ve bitiş koşulları tümüyle belirtilmiş bir deneydir. Bir ‘olay’ diye adlandıracağımız şey, genelde, belirli başlangıç ve bitiş koşulları cümlesidir.
(1) Bir ideal deneyde, bir olayın olasılığı, olasılık genliği denen bir Φ karmaşık sayısının mutlak değerinin karesiyle verilir.
P = olasılık
Φ = olasılık genliği
P = |Φ|2
(2) Bir olay birkaç değişik yoldan meydana gelebiliyorsa, bu olayın olasılık genliği, her yol ayrı ayrı ele alınarak yazılan olasılık genliklerinin toplamıdır. Bu durumda girişim vardır.
Φ = Φ1 + Φ2
P = |Φ1 + Φ2|2
(3) Değişik yollardan hangisinin gerçekten izlediğinin belirtilebildiği bir deney yapılırsa, olayın olasılığı, her yol için yazılan olasılıkların toplamıdır. Bu durumda girişim kaybedilir.
P = P1 + P2
Klasik mekanik ve kuantum mekaniği arasındaki çok önemli bir ayrımı vurgulamak istiyoruz. Bir elektronun verilen duruma ulaşma olasılığı hakkında yukarıda belirttiğim üzere, deneysel düzlemimizde tam olarak ne olacağını öngörmemiz olanaksızdır. Öngörebileceğimiz tek şey, farklı olayların olasılığıdır. Bunun, doğayı anlama idealimizde bir kısıtlama olduğunu anlamalıyız. Bu bir geri adım olabilir, fakat hiç kimse bundan kaçmanın br yolunu bulamamıştır. Öyleyse, şimdilik kendimizi olasılıkları hesaplamaya sınırlamak zorundayız. ‘Şimdilik’ diyoruz, ama bunun sonsuza kadar bizimle olacağını, bu bilmeceyi çözmenin olanaksızlığını, doğanın gerçekten bu yolda olduğunu çok kuvvetli bir şekilde sezinliyoruz.