Hidrojen gazının en hafif atomlardan oluştuğu bulunmuştu, diğer özellikleri araştırılıyordu. Isıtılan demir gibi bazı katıların ışıması örneği, Hidrojen gazı da çok ısıtıldığında ışır mıydı acaba?
Evet, ışıyordu! Ama tuhaf olan, saldığı ışık her frekanstaki elektromanyetik dalgaları değil, sadece ayrık frekanslara (dalgaboyuna) sahip ışınları içeriyordu (‘spectrum’, tayf). Aynı şekilde, sadece bu frekanstaki ışık dalgalarını emiyor, soğuruyordu? Niçin acaba?
Özellikle Theodore Lyman, Johann Balmer, Friedrich Paschen, Frederick Sumner Brackett, August Herman Pfund ve Curtis Humphreys’in deneysel çalışmaları sonucunda pek çok basamaklı frekans (dalgaboyu) serileri keşfedilmiş oldu. Bu basamaklı yapı da 1888 yılında Johannes Rydberg tarafından şu formülle matematikselleştirildi. (#1)
Hemen üstteki formülde λ (metre cinsinden) dalgaboyudur ve λ = c/f formülünden ilgili frekans (f) hesaplanabilir.
Max Planck, Werner Heisenberg, Erwin Shroedinger ve Niels Bohr gibi pek çok fizikçinin katkılarıyla Dalga Mekaniği diye de bilinen Kuvantum Mekaniği (#2) kurulup geliştirilince, hem Rydberg Formülü’nün Hidrojen atomundaki elektronun (#3) enerji düzeylerini verdiği keşfedildi hem de Rydberg Sabiti c (ışık hızı), h (Planck sabiti), e (elektron yükü) gibi temel sabitler cinsinden ifade edilebildi. (#4) İlgili Pozitif Tam Sayılar da Temel (‘basic’, ‘fundamental’, ‘principal’) Kuvantum Sayıları olarak adlandırıldı.
Gel zaman git zaman, Kuvantum Mekaniği geliştikçe yeni kuvantum sayıları da sahneye çıktı. (#5) Demeye kalmadan, atom içindeki elektronun tanecikten ziyade dalga gibi davrandığı ortaya çıktı. Bu da fizikte yeni bir krize yol açtı. Elektron tanecik değilse nasıl oluyordu da Açısal Momentum’a sahip olabiliyordu? Daha da vahimi, ancak kendi ekseni çevresinde dönen oylumlu yani üç boyutlu kütleli nesnelerin sahip olabileceği Spin değerine sahip olabiliyordu?
Bu konunun en cilveli yanı da şuydu: Hemen yukarıda sözü edilen soruların yanıtları bilinmeden de ilgili Kuvantum Sayıları kullanılarak yapılan hesaplamalar ve öngörüler, deneyle gayet büyük uyum içindeki sonuçlar veriyordu.
Gelgelelim, Kuantum Elektro Dinamiği (QED) ve Kuantum Renk Dinamiği (Quantum Chromo Dynamics, QCD) (#6) icat edildikten sonra gayet tuhaf isimli Kuvantum Sayıları ortaya saçıldı.
En kolayından; her şey alan (‘field’) denen bir ortamda oluyordu ama isim babası Michael Faraday’dan bu yana açık seçik, berrak ve tam olarak tanımlanabilmiş değildir. QED’de, işin içine, bir de gerçekte etkili olan, asıl ve sanal sözcükleriye tercüme edebileceğimiz ‘virtual’ fotonlar karış_TIR_ılır. QED’de de Renk Yükleri (‘Colour Charges’) vardır. Atom çekirdeğindeki kuarkları birbirine Gluonlar bağlar. Dikkate şayandır, ‘gluon’ İngilizce’deki ‘glue’ zamk, tutkal anlamındaki sözcükten türetilmiştir.
Peki, nedir bunlar?
Bilen yok!
E, şu hâlde niçin kullanırlar? Yahut, eşdeğerlisi sayılabilecek şu soruya ne dersiniz? Onları kullanmak mutlak zorunluluk mudur?
Pekii, hemen üst satırdaki sorularla ilgilenen, onları umursayan fizikçi var mıdır? Olmayabilir.
Öte yandan denebilir ki, böylesi saçma sapan gerekçelere dayalı fizik kuramları da saçma sapan olsa gerektir.
Dense de, hemen hiçbir şey değişmez. Çünkü, anımsayalım, Dünya’nın yuvarlak olduğu ve hem kendi ekseni çevresinde hem de Güneş çevresinde döndüğü fikri de işin başında saçma sapan görülmemiş miydi? “— Dünya yuvarlak olsa alttakiler düşer!” denmemiş miydi? “—Dünya kendi ve Güneş çevresinde dönüyor olsa, her şey savrulup boşluğa saçılmaz mı?” diye itiraz edilmemiş miydi?
Şimdi ben bir soru koyayım ortaya: Hemen herkesin bildiği ve internetten falan kolayca erişilebilecek yukarıdaki bilgiyi niçin oraya koydum acaba?
Unutmadan, yeni olayları anlamakta ve anlatmakta dara düşen fizikçilerin pek sevdiği işlerdendir, yepyeni kavram(lar) ileri sürmek ve kuramlarını bu yeni kavram(lar)a dayandırmak.
Fizikteki bu kavramların fotoğrafını çekmek mümkün değil elbette. Ama bir sonraki yazımız sadece benzer fotoğraflara ayrılmıştır. O fotolara göz gezdirirken şunu akıldan uzak tutmamalı; nasıl ki, mutfakta o bıçakla et kesilirken şu bıçakla maydanoz doğranıyor, nasıl ki, atölyede falanca inçlik kurbağacık İngiliz Anahtarı ile şu somun sökülürken filanca inçlik kurbağacık İngiliz Anahtarı bu somunu sökmekte kullanılıyor; nasıl ki, kaportacı da şu numara bijon anahtarı otomobil için ama bu maralı bijon anahtarı da kamyon jantları için kullanılıyor. Bkz., https://blog.metu.edu.tr/caglart/2026/04/11/ivir-zivir/
İşte aynısı şöyle çıkıyor karşımıza: Fizikte şu kavram işe yaramazsa bu kavram kullanılıyor; olmazsa yepyeni bir başka kavram ileri sürülüyor.
Fizikçinin her yere zırt pırt (!) sokuşturduğu bir kavram da sonsuz, ∞. Örneğin Einstein’ın Isı Sığası formülü elde edilirken katının kuvantum enerji düzeyleri nhf olasılık dağılımı exponential(-nhf/kT) olarak verilir ve toplam enerji bunların toplamı cinsinden tanımlanır. Sonra da T sıcaklığının bir birim, örneğin 1 derece Celcius yani eşdeğeri 1 Kelvin artırmak için gerek enerji değeri Isı Sığası (Özgül Isı #7) olarak tanımlanır. İşin eğlenceli yanı şuradadır; herhangi bir T sıcaklığındaki toplam enerjiyi hesaplayış için n→∞ yapılır. Her şeyden önce ∞ sayı değildir. Dolayısı ile n gibi sayılar, sayı olmayan bir şeye(!) nasıl yakınsar? Tam bir muammadır, ama umursayan pek olmaz. ‘Nema problema!’ denir, geçilir. Ayrıca, Pozitif Tek Tam Sayıların limiti olan ∞ ile Pozitif Çift Tam Sayıların Limiti olan ∞ aynı mıdır?
Benzeri eğlenceli hata QED’de de yapılır. QED’de, elektron kütlesi iki tane ∞ farkı olarak alınır. (#8) Ama Hangi ∞? (#9) İlgili PDF dosyayı indirmek için lütfen tıklayın ⇒ Hangi Sonsuz
(#1) Atomların saldığı veya soğurduğu ışık hakkında deneysel yoldan elde edilen bu sonuçlar Matris Mekaniği adı verilen bir bilim disiplinin doğmasına yol açmıştı. Bkz., https://www.google.com/search?q=heisenberg+matris+mekani%C4%9Fi&rlz=1C1CHBF_enTR866TR866&oq=matris+mekani%C4%9Fi&gs_lcrp=EgZjaHJvbWUqCggCEAAYExgWGB4yBggAEEUYOTIKCAEQABgTGBYYHjIKCAIQABgTGBYYHjIHCAMQABjvBTIHCAQQABjvBTIHCAUQABjvBTIKCAYQABiABBiiBDIHCAcQABjvBdIBCDk0MTZqMGo5qAIGsAIB8QVnkqirOEsx4w&sourceid=chrome&ie=UTF-8
(#2) ‘Quantum’ ve çoğulu ‘quanta’ sözcükleri ilk kez Max Planck tarafından önerilip kullanılmıştı. Bkz., https://www.google.com/search?q=kuantum+kelime+anlam%C4%B1+nedir&rlz=1C1CHBF_enTR866TR866&oq=kuantum+kelime+anlam%C4%B1+nedir&gs_lcrp=EgZjaHJvbWUyBggAEEUYOTIICAEQABgWGB4yBwgCEAAY7wUyCggDEAAYgAQYogQyCggEEAAYgAQYogQyBwgFEAAY7wUyCggGEAAYgAQYogTSAQgxODg5ajBqN6gCALACAA&sourceid=chrome&ie=UTF-8
(#3) Güneş çevresinde dönen gezegenlerden esinlenerek Bohr’un önerdiği Gezegensel Model’e dayalı olarak. Bu modelde Hidrojen elektronu, odaklarından birinde çekirdeğin olduğu eliptik yörüngeler izlemekteydi, tıpkı Kepler Yasaları’ndaki gibi. Anımsa(t)makta yarar var; Kütleçekim Kuvveti gibi Elektriksel Çekim (Coulomb) Kuvveti de aradaki mesafenin karesi ile azalır.
(#4) https://tr.wikipedia.org/wiki/Rydberg_sabiti
(#5) https://www.google.com/search?q=kuvantum+say%C4%B1lar%C4%B1&rlz=1C1CHBF_enTR866TR866&oq=kuvantum+say%C4%B1lar%C4%B1&gs_lcrp=EgZjaHJvbWUyBggAEEUYOTIJCAEQABgNGIAEMgkIAhAAGA0YgAQyCAgDEAAYDRgeMggIBBAAGA0YHjIICAUQABgNGB4yCAgGEAAYDRgeMggIBxAAGA0YHjIICAgQABgNGB4yCAgJEAAYDRge0gEIMjMxNGowajeoAgCwAgA&sourceid=chrome&ie=UTF-8
(#6) chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://ndl.ethernet.edu.et/bitstream/123456789/67133/1/19.pdf
chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://cds.cern.ch/record/281332/files/9505231.pdf
(#7) https://tr.wikipedia.org/wiki/%C3%96zg%C3%BCl_%C4%B1s%C4%B1
(#8) Feynman’ın teorisi, elektronun manyetik momenti gibi kuantum değerlerini deneysel gözlemlerle neredeyse tam bir doğrulukla (10 milyarda bir hassasiyet) hesaplamıştır. “New York ile Los Angeles arasındaki mesafede bir saç teli kalınlığı kadar” hata ile… Bkz., https://tr.wikipedia.org/wiki/
Kuantum_renk_dinami%C4%9Fi#:~:text=Kuantum%20renk%20dinami%C4%9Fi%20veya%20kuantum,hadronlar%C4%B1%20olu%C5%9Fturan%2C%20temel%20par%C3%A7ac%C4%B1klar%C4%B1n%20teorisidir.&text=ayar%20kuram%C4%B1%20ile%20g%C3%B6sterilen%20%C3%B6zel%20bir%20kuantum%20alanlar%20kuram%C4%B1d%C4%B1r.
Ayrıca bkz., https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_electrodynamics’den alıntı: “A first indication of a possible solution was given by Hans Bethe in 1947.[14][15] He made the first non-relativistic computation of the shift of the lines of the hydrogen atom as measured by Willis Lamb and Robert Retherford.[14] Despite limitations of the computation, agreement was excellent. The idea was simply to attach infinities to corrections of mass and charge that were actually fixed to a finite value by experiments. In this way, the infinities get absorbed in those constants and yield a finite result with good experimental agreement. This procedure was named renormalization.”
‘Renormalization’ için: https://www.google.com/search?q=electron+mass+in+QED&rlz=1C1CHBF_enTR866TR866&oq=electron+mass+in+QED&gs_lcrp=EgZjaHJvbWUyBggAEEUYOTIKCAEQABiABBiiBDIKCAIQABiABBiiBDIKCAMQABiABBiiBNIBCDc1NThqMGo3qAIAsAIA&sourceid=chrome&ie=UTF-8
‘electron mass in QED’ için: https://www.google.com/search?q=electron+mass+in+QED&rlz=1C1CHBF_enTR866TR866&oq=electron+mass+in+QED&gs_lcrp=EgZjaHJvbWUyBggAEEUYOTIKCAEQABiABBiiBDIKCAIQABiABBiiBDIKCAMQABiABBiiBNIBCDc1NThqMGo3qAIAsAIA&sourceid=chrome&ie=UTF-8
(#9) https://blog.metu.edu.tr/caglart/2024/10/06/1-2-3-sonsuz/
SON NOT: Ek kaynak olarak https://arxiv.org/ ve https://www.jstor.org yararlı olabilir.