KuantumMekaniği

Erwin Schrödinger, kuantum mekaniğine olan katkıları ve Schrödinger Denklemi'ni bulması nedeniyle 1933 yılında Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.

Roger Penrose birçok önemli bilimsel katkı sağlamıştır: 1. Kara Delikler: 1960'larda, genel görelilik teorisi çerçevesinde kara deliklerin oluşumunu açıklayan matematiksel modeller geliştirdi. 2. Penrose Diyagramı: Uzay-zamanın bölgelerini haritalamak için kullanılan Penrose diyagramını oluşturdu. 3. Penrose Karoları: 1974'te, periyodik olarak tekrar etmeyen bir desenle düzlemi kaplayabilen geometrik şekiller olan Penrose karolarını keşfetti. 4. Bilinç ve Kuantum Mekaniği: "The Emperor’s New Mind" ve "Shadows of the Mind" gibi kitaplarında, bilinç olgusunu açıklamak için kuantum mekaniğinin gerekliliğini savundu. 5. Konform Döngüsel Kozmoloji: 2010 yılında, Büyük Patlama'yı sonsuz kez tekrarlayan bir olay olarak gören konform döngüsel kozmoloji teorisini önerdi.

Kara delikler, mevcut teknolojimizle yok edilemez çünkü onları zarar verebilecek hiçbir şey fırlatamayız. Ancak, Stephen Hawking'in teorisine göre kara delikler, Hawking radyasyonu sayesinde yavaş yavaş kütlelerini kaybederek yok olabilirler.

Born-Oppenheimer yaklaşımı, kuantum kimyasında ve moleküler fizikte, bir moleküldeki atom çekirdeği ve elektronun hareketinin ayrı ayrı ele alınabileceği varsayımıdır. Bu yaklaşım, adını 1927 yılında kuantum mekaniğinin erken döneminde bu yaklaşımı öneren Max Born ve J. Robert Oppenheimer'dan almıştır. Bu yaklaşım, moleküler dalga fonksiyonlarının ve büyük moleküller için diğer özelliklerin hesaplanmasını hızlandırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tüm temel kuvvetlerin birleşmesi, evrenin yönetimini tek bir birleşik kuvvette toplaması anlamına gelir. Ancak, bu tür bir birleşmenin gerçekleşmesi için yerçekimi teorilerinin kuantum mekaniği ile birleştirilmesi gerekmektedir. Şu anda bu konuda kesin bir sonuca varılmış değildir.

Spin ve manyetik kuantum sayıları aynı değildir. Spin kuantum sayısı (ms), elektronun kendi ekseni etrafında dönmesi sırasında oluşturduğu manyetik alanı ve bu alanın dış manyetik alanla etkileşimini ifade eder. Manyetik kuantum sayısı (mℓ) ise elektronun bulunduğu orbitalin uzaydaki yönelimini ve alt enerji düzeylerinde kaç tane orbital olduğunu gösterir.

Griffiths'in "Kuantum Mekaniğine Giriş" kitabı üç cilt olarak yayımlanmıştır.

Kuantum mekaniksel dünya görüşü, maddenin ve enerjinin mikroskobik ölçekteki davranışını açıklayan kuantum mekaniği çerçevesinde şekillenir. Bu görüş, klasik fizikten farklı bazı temel prensipleri içerir: 1. Dalga-parçacık ikiliği: Parçacıklar hem dalga benzeri hem de parçacık benzeri özellikler sergiler. 2. Süperpozisyon: Kuantum sistemleri, birden fazla olası durumda aynı anda bulunabilir. 3. Belirsizlik ilkesi: Konum ve momentum gibi tamamlayıcı özelliklerin aynı anda kesin olarak bilinemeyeceği sınırlamaları vardır. 4. Dolanıklık: Uzak mesafelerdeki parçacıklar, birbirleriyle anında bağlantılı olabilir ve birinin durumu diğerini etkiler. Kuantum mekaniği, kuantum hesaplama, kuantum kriptografi, malzeme bilimi ve kuantum optik gibi alanlarda geniş kapsamlı uygulamalara sahiptir.

Ψ sembolü, Yunan alfabesinin 23. harfi olan psi'yi temsil eder. Farklı alanlarda farklı anlamlara gelebilir: - Matematik ve bilimde: Kuantum mekaniğinde dalga fonksiyonunu, akışkan dinamiğinde akış fonksiyonunu veya gerinim enerjisi yoğunluk fonksiyonunu temsil eder. - Psikolojide: Parapsikoloji ve psişik fenomenlerle ilişkilidir. - Genel kullanımda: Psikoloji biliminin sembolü olarak kabul edilir.

Schrödinger'in kedisi düşünce deneyinde, dalga denklemi, kutunun açılması ve gözlemcinin devreye girmesiyle çözülür. Bu durumda: 1. Olasılıklardan biri gerçekleşir ve kedinin canlı ya da ölü olma olasılığı tek bir olasılığa indirgenir. 2. Dalga fonksiyonu çöker ve sistemin dalga fonksiyonu, ölçülebilir ve gözlenebilir bir özellik için tek bir olasılık durumuna evrilir.

Fermiyonsal dışlama ilkesi, kuantum mekaniğinde, iki özdeş fermiyonun (yarım spine sahip parçacıklar) aynı anda aynı kuantum durumunu işgal edemeyeceğini belirten bir kuraldır. Bu ilke, İsviçreli fizikçi Wolfgang Pauli tarafından 1925 yılında ortaya atılmıştır.

Moleküler fizik ve kuantum mekaniği arasındaki farklar şunlardır: 1. Çalışma Ölçeği: Moleküler fizik, moleküllerin oluşumunu ve davranışını araştırırken, kuantum mekaniği atomların ve atom altı parçacıkların davranışını inceler. 2. Teorik Temeller: Kuantum mekaniği, maddenin nicelenmiş veya ayrık doğasını açıklayan ilkeler dizisidir. 3. Hesaplama Yöntemleri: Kuantum mekaniği, süperpozisyon, dolaşıklık ve kuantum girişimi gibi benzersiz hesaplama yöntemleri sunar.

Kuantum mekaniğinin kurucusu olarak kabul edilen Griffiths iki farklı kişiye atıfta bulunabilir: 1. David J. Griffiths: Amerikalı fizikçi ve eğitimci, kuantum mekaniğine giriş adlı popüler ders kitabının yazarıdır. 2. Robert B. Griffiths: Amerikalı fizikçi, tutarlı geçmişler yaklaşımının yaratıcısıdır ve kuantum mekaniği alanında önemli katkılarda bulunmuştur.

Elektromanyetizma ve kuantum mekaniği birleştirilebilir, bu disiplinlerarası yaklaşım "kuantum elektrodinamiği" (QED) olarak adlandırılır. QED, elektromanyetik alanı kuantum mekaniği çerçevesinde ele alarak, ışık ve maddenin nasıl etkileşime girdiğini açıklar. Bu birleşme, lazerler, kuantum sensörler ve diğer gelişen teknolojilerin tasarımına rehberlik eder.

Kopenhag yorumlaması, kuantum mekaniğinin temel ilkelerini açıklamaya çalışan iki ana yorumdan biridir. Kopenhag yorumlamasının temel prensipleri: 1. Dalga Fonksiyonu Çöküşü: Kuantum parçacıklarının, ölçülene kadar kesin özelliklere sahip olmadığını öne sürer. 2. Gözlemcinin Rolü: Gözlemcinin, incelenen kuantum sisteminin sonucunu etkilediğini kabul eder. 3. Gerçekçilik Karşıtlığı: Parçacıkların özelliklerinin, ölçümden bağımsız olarak var olmadığını ileri sürer. Bu yorum, kuantum mekaniğinin daha sınırlı ve gözlemciye bağlı bir gerçeklik anlayışını yansıtır.

Rüyalarda paralel benliklerin görülmesinin nedeni, bilinçdışının sembolik dili ve kuantum mekaniğinin çoklu evrenler teorisi gibi farklı yaklaşımlarla açıklanabilir. Bilinçdışı yaklaşımı, rüyaların, gerçek yaşamdaki kaygıları, korkuları ve arzuları sembolik olarak yansıttığını öne sürer. Kuantum mekaniği teorisi ise, bilincin veya ruhun her gece uyku esnasında farklı evrenlerden birine bağlanabileceğini savunur. Bu tür yorumlar bilimsel olarak kanıtlanmamış spekülasyonlar olup, rüyaların kesin anlamı hala gizemini korumaktadır.

Kuantumun temelleri şu kavramlara dayanır: 1. Dalga-Parçacık İkiliği: Kuantum mekaniğinde parçacıklar hem dalga hem de parçacık benzeri özellikler sergiler. 2. Belirsizlik İlkesi: Werner Heisenberg tarafından ortaya konan bu ilke, bir parçacığın aynı anda hem konumunu hem de momentumunu kesin olarak bilmenin imkansız olduğunu ifade eder. 3. Süperpozisyon: Kuantum sistemleri aynı anda birden fazla durumda bulunabilir. 4. Dolanıklık: İki veya daha fazla parçacık, birbirlerinden uzakta olsalar bile, özelliklerinin anında birbirine bağlı olması durumu. 5. Kuantum Fotonları: Albert Einstein'ın ışığın hem dalga hem de parçacık olduğunu öne sürdüğü fotonlar. Bu temel ilkeler, kuantum mekaniğinin matematiksel formülasyonları olan matris mekaniği ve Schrödinger denklemi ile desteklenir.

Türkiye'nin ilk kuantum bilgisayarı QuanT sergisi, 21 Kasım 2024 tarihinde gerçekleştirilmiştir.

Kuantum ışınlanma ve moleküler ışınlanmanın birleşmesi, kuantum mekaniği ve kimya alanlarında önemli gelişmelere yol açabilir. Kuantum ışınlanma, kuantum durumlarının bir konumdan diğerine fiziksel parçacık transferi olmadan iletilmesini sağlar. Moleküler ışınlanma ise, kuantum ışınlanmanın moleküler yapılar ve bağlarla ilgili uygulamalarda kullanılmasını içerir. Bu iki teknolojinin birleşimi, gelişmiş malzemeler, ilaçlar ve katalitik süreçlerin geliştirilmesine katkıda bulunabilir.

Sturm-Liouville problemi, kısmi diferansiyel denklemlerin, sınır değerleri olarak bilinen ek kısıtlamalarla ele alınmasını ifade eder. Bu tür denklemler, hem klasik fizikte (örneğin, ısı iletimi) hem de kuantum mekaniğinde (örneğin, Schrödinger denklemi), sistemin ilgilendiği dış bir değerin sabit tutulduğu ve sistemin bir tür enerjiyi ilettiği süreçleri tanımlamak için kullanılır. Genel Sturm-Liouville denklemi, θ(x) ve ω(x) verilen fonksiyonlar olmak üzere, θ < x < β aralığında tanımlı y fonksiyonları için şu şekilde tanımlanır: ∂²y/∂x² + (θ(x) + ω(x))y = 0. Bu denklemde, y bazı fiziksel nicelikleri veya kuantum mekaniksel dalga fonksiyonunu, λ ise denklemi sınır değerlerine uygun hale getiren bir parametre veya özdeğerdir.