Modern Fiziğe Giriş - Modern Fizik Hakkinda Bilgiler

'Diğer Mesleki Bilgiler' forumunda NeslisH tarafından 28 Aralık 2008 tarihinde açılan konu

  1. NeslisH

    NeslisH Özel Üye

    Sponsorlu Bağlantılar
    Modern Fiziğe Giriş - Modern Fizik Hakkinda Bilgiler konusu Modern fiziği oluşturan temel unsurlardan biri olan görelilik açıklanır, diğerlerinden ( ışığın yapısı, atomun yapısı ve elektromanyetik ışıma enerjisinin kesikli olması ) ise kısaca bahsedilerek ayrıntıları ilerleyen yıllarda verilir.

    Bilimde gözlenen hızlı gelişmelerin, insanların günlük yaşantıları üzerindeki etkileri son derece büyük olmasına rağmen pek çok insan bu gelişmelerin altında yatan bilimsel gerçekleri, en basit şekliyle dahi bilmemektedir. Bu durum, çoğu insanın yaşantısının, kendi denetimi dışında yönlendirildiği ve bilimsel ilerlemelerin doğurabileceği olası sorunların peşinen kabulü anlamına gelir. Bu da modern toplumlar için kabul edilir bir durum değildir. Bu durumu, A. Einstein “ Bilimsel bilgiyi küçük bir grubun tekeline bırakmak; bir toplumun düşünce gücünü zayıflatır, fikir üretiminden yoksun bırakır ve o toplumu geri kalmışlığa mahrum eder” sözleriyle özetlemektedir. Bu nedenle, bilimdeki gelişmelerin ve bu gelişmelere paralel olarak ortaya çıkan uygulamaların olumlu olumsuz yanları insanların eğitim düzeyleri ne olursa olsun sade bir şekilde anlatılması gerekir.
    Yirminci yüzyılın başlarında klasik fiziğin cevap veremediği sorulara cevap veren, uygulamaları ile bugün yaşantımızı yakından ilgilendiren pek çok gelişmeye zemin hazırlayan ve serüvenini henüz tamamlamamış olan “ Modern Fizik “ konularının sade bir şekilde anlatılması gerekmektedir.
    Modern Fiziğin Doğuşu
    Bilim tarihçileri, ondokuzuncu yüzyılı daha önceki yüzyıllardan ayıran pek çok özelliğin olduğunu vurgulamaktadırlar. Bu özelliklerden öneme sahip olanı; bilim ve endüstri arasında olması gereken ilişkinin bu yüzyıl içerisinde kurulmuş olmasıdır. O zamana kadar endüstri, teorik gelişmelerden çok az etkilenir ve kendi içerisinde gelişme yolları aramaktaydı. Fakat, ondokuzuncu yüzyıl içerisinde durum birdenbire değişti. Bunun en güzel örneğini, elektrik üzerine yapılan teorik çalışmaların endüstriye neler kazandırdığına bakınca görmek mümkündür.
    Ondokuzuncu yüzyılın sonlarına doğru gelindiğinde, pek çok bilim insanı özellikle fizikte büyük buluşların tamamının yapılmış olduğunu düşünüyordu. O zamana kadar, G. Galileo cisimlerin öteleme hareketini nasıl yaptığını anlamamıza yardımcı olurken, I. Newton kütle çekim kuvvetini ve hareketin temel prensiplerini ortaya koymuştur. Benzer şekilde, M. Faraday manyetizma konusunun anlaşılmasını sağlarken, J.C. Maxwell elektrik ve manyetizmanın temel yasalarını matematiksel olarak birleştirmeyi başarmıştır.
    Fiziğin her alanından bu ve buna benzer örnekleri artırmak mümkündür. Kısacası, doğada olup biten tüm olayların, insan deneyimine giren fiziksel problemlerin birkaç istisna dışında tamamının çözümü mümkündü. Dolayısıyla, çoğu bilim insanı için, fizik adına tüm taşların yerli yerine oturduğu gibi bir düşünce, o gün için pek te yanlış değildir.


    4.2. Yirminci yüzyılın başlarına kadar fiziğin daha çok – görece kütlesi büyük ve hızı küçük olan – makro evrendeki olayları açıklamaya çalıştığı ve bu alanın “ Klasik Fizik ” olarak adlandırılabileceği; günümüzde ise mikro evrendeki ( atom ve atom altı parçacıklar ) ve ışık hızına yakın hızlarda hareket eden cisimlerin hareketini açıklamaya odaklandığını ve bu alanın ise “ Modern Fizik “ olarak adlandırılabileceği vurgulanır.

    Ondokuzuncu yüzyılın sonlarına doğru yapılan bazı deneysel çalışmalar, o güne kadar bilinen ve prestijinin en üst düzeyinde olan fizik yasalarıyla açıklanamayınca, bir takım yeni arayışlar içerisine girilmeye başlanmıştır. Çok geçmeden bu deneysel veriler doğrultusunda, Newton fiziğinin ancak belirli hız limitleri içerisinde geçerli olduğu ve ışık hızına yakın hızlarda hareket eden parçacıklar için bu yasaların geçerli olmadığı ortaya çıkmıştır. Burada kullanılan “ ışık hızına yakın “ sözcüğü, birçok kişi tarafından farklı algılanabilir. Işık hızına yakınlıktan kastedilen seviye, parçacığın hızının, c ışık hızı olmak üzere, ( c/100 ) olduğu durumlardır.
    Newton fiziğinin belirli hız limitlerinde geçerli olduğunu bir örnek üzerinde göstermeye çalışalım. İki iletken paralel levha arasına konulan ve belirli bir potansiyel farkı altında harekete zorlanan bir elektronun hareketini göz önüne alalım. Elektrona, birkaç milyon elektron voltluk ( e V ) potansiyel enerji verilerek hızlandırılması durumunda, deneysel olarak 0.9988c’lik bir hız değerine ulaştığı gözlenmiştir. Newton mekaniği geçerli ise, potansiyel farkı veya buna karşılık gelen enerji dört kat arttırıldığında, elektronların hızının 1,9976c olması gerekir. Bu hız değerine bakılarak, Newton mekaniğinde bir parçacığın ulaşabileceği bir üst hız limiti olmadığı gibi bir sonuç karşımıza çıkar. ( Enerjiyi ne kadar artırırsanız, parçacığın hızı, ışık hızından, buna bağlı olarak büyük olabilir gibi..) Denesel ölçümlerden ise, bu hızın çok küçük bir artmayla 0.999c değerine ulaştığı gözlenmiştir. Dolayısıyla, bu örnekten de açıkça görüldüğü gibi, teorik beklentiler ile deneysel sonuçlar arasında uyum görülmemektedir. Böyle bir durum, “ Işık hızına yakın hızlarda hareket eden parçacıklarda, sisteme sağlanan enerji artışı parçacıklar üzerinde beklenen hız artışını sağlamıyorsa, bu enerji artışının parçacıklar üzerinde etkisi ne olabilir?” gibi zor bir soruyu akla getirmektedir. Böyle bir soru, Newton mekaniği verileri ile cevaplanamamaktadır. Benzer şekilde, yapılan deneysel araştırmalarla, atom altı boyutlar içinde bilinen fizik yasalarının çoğunun geçerli olmadığı sonucuna varılır.
    Yirminci yüzyılın başlarında, o güne kadarki yaygın anlayışın açıklayamadığı durumları açıklayan ve fizikte bir devrim niteliği taşıyan iki teori ortaya çıkmıştır. Bunlardan birincisi; madde ve enerjinin temel birimlerini konu alan ve 1900 yılında M. Planck ile temeli atılan ve daha sonraki yıllarda, P. Dirac, E. Schrödinger, W. Heisenberg gibi bilim insanlarının çalışmalarıyla ortaya çıkan “ Kuantum Teorisi “ dir. İkinci teori ise, 1905 yılında A. Einstein tarafından ileri sürülen, özellikle ışık hızına yakın hızlarda uzay-zaman, kütle-enerji arasındaki ilişkiyi kurmayı amaçlayan ve ölçülenlerin ölçülere bağlı olduğu kadar gözlemciye göre nasıl değiştiği sorularına cevap arayan “ Rölativite Teorisi” dir.



    4.3. Modern fiziğin; kuantum, atom ve çekirdek fiziği, katıhal/yoğun madde fiziği gibi alt isimler altında da incelenebildiği belirtilir.



    [​IMG]


    Bilim tarihine baktığımız zaman, burada olduğu gibi, bilimsel gelişmelerin çoğu tek bir kişinin ismi altında açıklanmaktadır. Fakat, tüm bu gelişmelerin ismi geçen kişiler tarafından tek başına yapıldığı gibi bir genelleme yapmak doğru değildir. Çünkü, bilim tarihçileri, söz konusu buluşların her birinin pek çok kişi tarafından uzun yıllar süren çalışmaların ortak ürünü olduğunu göstermişlerdir.

    Rölativite Teorisi ve Kuantum Teorisine dayalı olarak yapılan çalışmalar “ Modern Fizik “ olarak adlandırılırken, o güne kadar bilinen fizik yasalarıyla yapılan çalışmalar “ Klasik Fizik “ olarak adlandırılır. Fiziğin bu şekilde ikiye ayrılmasından, hiçbir zaman bugün için bile klasik fiziğin önemini yitirdiği ve geçersiz kaldığı gibi bir anlam çıkarılmamalıdır. Burada, “ klasik “ sözcüğü sadece bu iki teori ile başlayan bilimsel araştırma serüveni sonucunda ortaya çıkan ve bugün atom fiziği, çekirdek fiziği başta olmak üzere pek çok alanda yeni gelişmelere esin kaynağı olan çalışmalardan ayırt etmek için kullanılmaktadır.

    4.4. “ Modern fizik ve klasik fizik yasaları farklıdır.”, “ Klasik fizik yasalarının yerini modern fizik yasaları almıştır.” Kavram hatalarının verilmemesine ve düzeltilmesine dikkat edilecek.

    Her yeni teorinin doğaya belirli bir bakış açısı getirdiği bilinmektedir. Fakat ileri sürülen yeni teoriler, kendisinden önceki teorilerin bakış açıları olanağını ortadan kaldırmaz. Teorilerin başarısında ve benimsenmiş olmalarında, karşılaşılan zorlukları aşma güçleri rol oynamaktadır. Aynı zamanda, iki teoriyi karşılaştırırken temel kriter N. Bohr tarafından ileri sürülen “ uygunluk ilkesi “dir. Bu ilke “ Eski teori başarılı bir şekilde birçok fiziksel kavramı açıklıyorsa, her yeni teoride eski teorinin geçerlilik bölgesinde aynı kavramları açıklayabilmelidir “ şeklinde özetlenebilir. Bu anlamda, düşük hız sınırında Rölativite Teorisi, klasik fizik sonuçlarını vermektedir. Benzer şekilde, atomik boyutlardan çıkıldığında Kuantum Teorisi içerisinde elde edilen sonuçlar yine klasik fizik sonuçlarını sağlamaktadır.

    Temelleri bakımından farklı olan bu iki teorinin ortak yanı; evreni klasik kavramları ile değil, soyut matematiksel kavramlar ile açıklamam yolunu seçmiş olmalarıdır. Her ne kadar bu teorilerin temelini oluşturan kavramlar sağ duyumuza aykırı gelse de, fizik yasalarına yeni ve daha derin bir görüş açısı ile bakmamızı sağlamaktadır. Aksi takdirde, alışık olduğumuz düşünce biçimleri dışına çıkmadıkça bu teorilerin anlaşılmış olması güçtür.

    Yirminci yüzyıl boyunca gelişen ve içerisinde bulunduğumuz bu günlerde bile gelişmelerini sürdüren Modern Fizik, yapılan çalışmalarla her yeni gün bizleri yeni uygulamalara ***ürmektedir. Kısacası, hala serüvenini tamamlamış değildir ve yakın bir zaman içerisinde de tamamlayacak gibi gözükmemektedir.

    Modern fizik teorilerinin ve uygulamalarının anlaşılmış olması, çevremizde olup biten olayları daha iyi anlamamıza ve bilimin olumlu gelişmelerin yanı sıra çıkarabileceği muhtemel olumsuzlukları da görmemiz konusunda bizlere yardımcı olacaktır.
     

Bu Sayfayı Paylaş