Elektronlar Kuantum Fiziğine Geçti

Basit bir ifadeyle “Dönme”, büzülmüş güneş sistemindeki bir gezegen gibi, kendi ekseni etrafında hızla dönen küçük bir küre görüntüsüne neden olan elektron gibi temel parçacıkların temel bir niteliğidir.

Bir yandan, elektronlar madde küre biçiminde değil, olasılık matematik tarafından tanımlanan noktalardır. Bununla birlikte, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nden fizik filozofu Charles T. Sebens, en doğru fizik teorilerinden birine bu tür parçacık temelli bir yaklaşımın bizi yanıltabileceğini aktarmaktadır.

Maddenin temellerini öncelikle alanlar açısından tanımlayarak, parçacık merkezli bir bakış açısından ortaya çıkan bazı tuhaflıklar ve paradoksları bertaraf eder. Sebens, “Filozoflar, uzun süredir çözülmeden bırakılan sorunlara daha çok ilgi duyuyor. Kuantum mekaniğinde, elektronlar için çok iyi çalışan ve devinimi gösteren deneylerin sonuçlarını tahmin etmenin yollarına sahibiz. Ancak önemli temel sorular yanıtsız kalıyor: bu yöntemler neden işe yarıyor ve atomun içinde neler oluyor?”

Yaklaşık bir asırdır fizikçiler, gerçekliğin en küçük parçacıklarının günlük hayatımızda nesneler gibi görünmediğini öne süren deneylerin sonuçlarıyla mücadele etmektedir. Devinim bu niteliklerden biridir. Bilardo masasının iç duvarına çarpan dönen bir bilardo topu gibi, açısal momentuma sahip, hareket eden parçacığın yönünü etkilemektedir. Bununla birlikte, isteka topun aksine, bir parçacığın dönüşü asla hızlanamaz veya yavaşlayamaz, parçacık her zaman belirli bir hızla sınırlıdır.

Elektronlar Kendi Alanında Devinim Halinde

Maddenin temel doğasının anlaşılmasını daha da karmaşık hale getirmek için, elektronun küçük olduğu ve neredeyse hacimsiz olduğu gerçeğini de hesaba katmak gerekir. Hacmi olacak kadar büyük olsaydı, bu boşlukta yayılan negatif yük, elektronu parçalayarak kendini iter, var olan hacmi kullanmaya yönelirdi.

Elektronun bir parçacık olarak deneylerin izin verdiği en büyük yarıçapa sahip olsa bile, dönüş hızı ışık hızını aşacaktır. Birçok fizikçi devinim sergileyen elektronları gündeme getirmekten vazgeçmiştir. Temel fizik yasasının görüntüsünü basitleştirmenin başka bir yoludur. Maddenin parçacık alanın dokusuna gömülü eylemler olarak tanımlamak ve sonra bu eylemleri parçacıklar olarak yorumlamaktır.

Kuantum alan teorisi (KAT), Einstein’ın özel görelilik teorisi, klasik alan teorisi ve kuantum fiziğinin parçacıklar hakkındaki varsayımlarını birleştirerek bu görevin üstesinden başarıyla gelir. Bu bize önemsiz bir fark gibi gelebilir. Ancak Sebens gibi filozoflar için çıkarımlar araştırılmaya değer. Serpens bir makalesinde açıkladığı gibi, “Bazen fizikteki ilerlemeler, halihazırda sahip olduğumuz teorileri yeniden gözden geçirmek, yeniden yorumlamak için önce bir yedeğe ihtiyaç duyar.” Elektronları davranışlarını daha iyi anlamamıza izin verecek şekilde yeniden düşünen bir model de dahil olmak üzere parçacık merkezli bir yaklaşımla ilerlemek gerekir. Sebens, “Bir atomda, elektronlar genellikle nerede olabileceğini gösteren bir bulut olarak tasvir edilebilir. Ancak bence aslında elektron fiziksel olarak bu bulut boyunca dağılmıştır” şeklinde açıklama yapmaktadır. Elektronun fiziksel olarak alana dağılmış olması ve tek bir noktayla sınırlı kalmaması sayesinde, aslında matematiksel bir yapıdan çok fiziksel bir tanımlamaya benzeyen şekillerde dönebilir.

Fizik Yasalarına Dönüş

Güneş sisteminde hâlâ küçücük bir gezegen olmayacak olsa da, bu dönen elektronlar tasvir edilemeyecek kadar büyük hızda hareket etmektedir. Negatif yüklü maddenin bu dağınık dağılımının patlamaya nasıl direndiği ise Sebens’in yanıtlayamadığı bir soru olarak karşımıza çıkmaktadır. Ancak yayılan elektronun alan özelliklerine odaklanarak, tüm çözümlerin sonsuz sınırlı parçacıklardan kaynaklanandan daha anlamlı olduğuna inanılıyor. Görüntülerin ve metaforların saf matematiğin esrarengiz kesinliğiyle rekabet edemediği kuantum dünyasının fantastik manzarasıyla eşanlamlı hale geldi. Bununla birlikte, zaman zaman hesaplamalarımıza ara vermek ve birkaç eski varsayımı sorgulamak ve hatta belki de fiziğin temellerine yeni bir bakış açısı getirmek önemlidir. Halihazırda üretilen teoriler açısından bakıldığında ise bir gereklilik arz etmektedir.