Termodinamiğin ikinci yasasının bir sonucu olarak,yuksek sıcaklıktaki cisimler,ilişki halinde oldukları duşuk sıcaklıktaki cisimleri ısıtabilirler;ama duşuk sıcaklıktaki cisimler,kendilerinden daha duşuk sıcaklıktaki cisimleri ısıtamazlar.Eş sıcaklıktaki cisimlerde,bu dengelerini dış bir etken olmadıkca,sonsuza değin korurlar.Soz gelimi masanın uzerine bıraktığınız bir fincan ılık kahvenin kendi kendine kaynamasını bekleyemezsiniz.
James Clerk Maxwell bu yasayla ilgili tartışmaları boyut kazandırmak icin bir duşunce deneyi onermiş
eneyinde dış dunyayla ısı alışverişi tamamen kesilmiş,birbirlerinden de yalıtkan bir duvarla ayrılmış iki oda duşlememizi istiyor.Odaların sıcaklıkları başlangıcta eşit.Duşunce deneyimize gore,aradaki duvarın ortasında minik bir kapı var ve bu kapıya bekcilik yapan minik birde cin:”Maxwell’in cini”...Cin kapıyı surekli acık tutacak olsaydı odaların sıcaklıkları hic değişmeyecekti.Ancak Maxwell’in cini ortamdaki hava molekullerini inceleyerek hızlarını surekli karşılaştırıyor.Soldaki odadan kapıya doğru gelen hızlı bir molekul gorduğunde kapıyı aniden acıp kapayarak,sağdaki odaya gecmesine izin veriyor.Cin bu işi surdurecek olursa,sağ taraf gitgide ısınacak sol tarafta soğuyacaktır.
Maxwell’in cinini termodinamiğin 2.yasasını ciğnediği ortada.Cinin cok kucuk olduğunu ve işini,hareket icin neredeyse hic enerji harcamadan yaptığını duşunursek,bunu nasıl başarıyor?Maxwell deneyini tartışmaya yol acacak şekilde tasarlamıştı ve cini bugune değin farklı yerlerde farklı bicimlerde tartışıldı da.
İki oda ve ortadaki cini bir sistem olarak ele alabiliriz.Termodinamik acısından bu sistemin tuhaflığı,giderek daha duzenli hale geliyormuş gibi gorunduğudur.Teknik ifadesiyle”bu sistem entropi uretmiyor.”gibi gorunuyor.Bu sonuca sadece molekullerin dağılımına bakarak varıyoruz.Sorunun yegane cozumu,cinimizin sistemin geri kalanının aksine cok fazla entropi urettiği sonucuna varmaktır.Bunun bir acıklaması cinin,tum molekullerin hızlarını aklında tutup ortalamanın uzerinde hıza sahip olanlarla diğerlerini ayırdetmeye calışırken beyninin cok fazla calıştığı ve bu sırada cok fazla entropi urettiğidir.O kadar fazla ki,sonuşta,sistemin butunude entropi uretiyor duruma geliyor.
GAMA IŞINI MİKROSKOBU
Belirsizlik ilkesi,modern fiziğin en onemli yapıtaşlarında biridir.Heisenberg,ortaya attığı belirsizlik ilkesini savunmak icin 1927’de,en az desteklediği ilke kadar un kazanacak olan Gama-ışını Mikroskobu duşunce deneyini kurgulamıştı.
Heisenberg’in belirsizlik ilkesinin curutulebilmesi icin bir parcacığın,sozgelimi elektronun yer ve momentumunun aynı anda tam olarak saptanabilmesi gerekiyor.Heisenberg duşunce deneyinde,bu amacı gercekleştirebilecek duşsel bir mikroskop kurguluyor.
Bir parcacığın yerinin saptanabilmesi icin,kullanılacak ışının dalga boyunun,parcacığın boyutlarından daha kucuk olması gerekir.Bu nedenle,gorunur ışıkla calışan mikroskoplar(1/1000000 ) metreden daha kucuk şeyleri gosteremezler.
Heisenberg,bir elektrona mikroskopta bakmak icin dalga boyu (1/10000000000)dan daha kucuk olan gama ışınlarını kullanmayı onermişti.Ne var ki,bir parcacığın momentumu dalga boyuyla ters orantılı olduğu icin bu seferde gama parcacığının momentumu elektronunkinden cok daha yuksek olacaktı.Bir elektrona bir gama parcacığı carpacak olursa,elektron onceden kestirilemeyek bir yone fırlayıp gider.Bu yuzden,mikroskobun calışması,en uygunmuş gibi gorunen gama parcacığı kullanılıyor olsa bile olanaksızdır.
FOTON TARTISI
Einstein,Heisenberg’in belirsizlik ilkesini akla yatkın bulmuyordu.Belirsizlik ilkesini curutecek tartışma goturmez bir duşunce deneyi kurgulayabilmek icin cok uğraşmıştı.Bu sure zarfında belirsizlik ilkesinin savunucusu Bohr’la defalarca karşı karşıya gelmişlerdi.
1930 yılında Einstein katıldığı bir kongrede belirsizlik ilkesini curutuyormuş gibi gorunen bir duşunce deneyi onerdi.Bir yayın ucuna asılıp sarkıtılmış kapalı bir kutu kurgulamıştı.Kutunun yuksekliği yuksek duyarlılıkla olculebiliyor,boylece ağırlığı kolayca hesaplanabiliyor olacaktı.Einstein’in tasarladığı kutunun ici dışarı kacmaya calışan fotonlarla doluydu.Kutunun bir ucundaki,tek bir fotonun kacmasına izin verecek kadar kucuk bir deliği kapatan duyarlı bir zamanlama duzeneği duşlemişti.Saat belli bir anda kapıyı ancak tek bir fotonun kacmasına izin verecek hızda acıp hemen kapayacaktı.Bu işlemin sonucunda kutunun yuksekliği değişecek,boylece kacan fotonun enerjisi ve tam olarak hangi anda kactığı olculmuş olacaktı.Einstein’in kendi formulu =m.c^2 buna olanak tanıyordu.
Duşunce deneyi gorunuşte inandırıcıydı.O gecenin Bohr’un en endişeli gecesi olduğu anlatılıyor...Ne var ki ertesi gun Bohr,Einstein’in kurgusunda bir hata yakalamış olmanın gururuyla,mutlu bir yuz ifadesiyle soz aldı.Einstein’i kendi gorelilik kuramıyla curutecekti.
Bohr,duzeneğin bir fotonun ağırlığını olcebilmesi icin cok esnek bir yaya asılmış olması gerektiğini acıkladı.Bununda otesinde yay olağanustu bir uzunluğa sahip olmalıydı ki,makro olcekte ve duyarlılıkta olcebilecek kadar hızlı bir harekette bulunacaktı.Boyle bir hareket,kutunun fotonun haricinde kalan kutlesinin ve saatin doğruluğunu Einstein’in kuramlarına gore tehlikeye sokacak ve kacınılmaya calışılan belirsizliği bizzat doğuracaktı.Einstein bu eleştiriyi kabullendi ve duzeneğindeki kusuru duzeltecek yeni bir ceşitleme bulamadı.
SCHRODİNGER’İN KEDİSİ
Kuantum fiziği tarihinin belki de en unlu duşunce deneyi,Schrodinger’in kedi paradoksudur.Schrodinger,paradoksunda,kuantum mekaniksel bir parcacığın iki farklı durumu aynı anda eşit olasılıkla taşıyabilme yeteneğini kullanıyor.”İki halin ust uste gelmesi”makro dunyaya yansıtıldığında icinden cıkılmaz bir sorun meydana getiriyor.
Duşunce deneyinde,bozulup bozunmadığı dışarıdan bilinemeyecek,uyarılmış bir atom ile bir kedi aynı kutuya kapatılıyor.Atom bozunacak olursa bir tetikleme mekanizması aracılığıyla bir siyanur şişesini kıracak ve kediyi oldurecektir.Kuantum mekaniğin kapsamında son derece sıradan diye nitelendirilecek bicimde,atom,hem bozunmuş,hem de bozunmamış sayılabiliyor.Bundan yola cıkarak kendiside atomlardan oluşan kediyi de hem canlı hem olu kabul edebilir miyiz?Henuz kimse bu soruya herkesi tatmin edecek bir cevap bulamadı.
alıntı fizikdosyası.com
__________________