Planck Sabiti kuantum teosine giriştir! Makro evrende yani astronomide mesafeler ölçümler o kadar önemlidir ki, bir cismin uzaydaki yerini belirleyerek, onun yaşını geleceğini ve geçmişini tahmin edebilirken
mikro evrende yani kuantum dünyasında da ölçmekle başlar her şey…
metre
mili metre
mikro metre
nano metre
piko metre
femtometre
atto metre
yokto metre
…
planck uzunluğuna ulaşıyoruz…
Bir hayal kuracak olursak, elinize aldığınız bir cismi sürekli ikiye bölseniz, en sonunda en en sonunda planck uzunluğunda kalırsınız. Bir madde planck sabitinin kat etmesini sağladığı yoldan –ki bu yola planck uzunluğu denir– daha azını kat edemez.
Madde 0(sıfır) noktasıyla planck uzunluğu arasında bir noktada var olamaz. Yani hareket dediğimiz şey maddenin 0 noktasında kaybolup planck uzunluğu kadar ileride ortaya çıkmasıyla olur. Tabi bu bir hayal, kuantum teorisinin hayal dünyasına adım adım giriyoruz…
Planck sabiti, ışık hızı ve mutlak sıfır gibi aşılmazdır. Avogadro sayısı, ya da pi sayısı gibi bildiğimiz sayılar kadar da önemlidir.
Işık Hızı : 299.792 km/sn
Mutlak Sıfır : –273,15 santigrat
Avogadro Sayısı : 6.02 x 10 üzeri 23
Pi Sayısı : 3.14159
Planck Sabiti ise 6,62 x 10 üzeri -34 J·s
Bu planck sabiti o kadar önemlidir ki onu bulan Max Planck‘a 1918’de, Einstein‘e 1921’de, Neils Bohr‘a 1922’de Nobel Ödülü’nü kazandırmıştır.
Farklı çalışmalar gibi görünse de hepsi kuantum teorisinin yani Max Planck’ın denklemlerinden yani planck sabitinden yola çıkmıştır.
Makroevren için “ışık hızı” ne ise , mikroevren için de “planck sabitleri” odur . Yani belli bir sınırı temsil eder.
Kara cisim ışıması durumundan çıkan bir sabittir. Bu kara cisim ışıması nedir peki? Üzerine düşen bütün ışınımları soğuran bir sistem. Zaten bütün renkleri soğurduğu için karadır. İşte o kara cisimdir.
Fizikçiler bunu şöyle ifade etmiş. Yuvarlık siyah bir cisim düşünelim ufakta bir deliği olsun. O ufak delikten bütün ışınımları almış soğurmuş. Delikten içeri giren ışık içerdeki kovuğun duvarlarına çarpıp yansıyarak dolanır ve kutuyu ısıtır. Kovuktan geçip dışarı çıkan kovuk ışınımının ‘tayfı’ sadece kovuğun sıcaklığına bağlıdır. Mutlak sıfırın üzerindeki her cisim ise kara cisim ışıması yapar. Yani ısıtılan bir cismin yaydığı ışınım olarak bilinir.
Klasik fizikte ışığın dalga boyuyla, enerjisi ters orantılıdır. Eğer ki bir ışığın dalga boyu kısalırsa enerjisi artar. Düşük dalga boylarında bu durumda sonsuz parlaklığa ulaşmalıydı. Dolayısıyla bir kara cisim, hesaplamalara göre, daha kısa dalga boylarında daha büyük enerji yayınlamalıdır. Bu sonuç “morötesi felaketi” olarak bilinir.
Klasik fizikte bu böyle beklenirken deneysel olarak şu gözlemlendi: Bir süreden sonra dalga boyu kısaldıkça enerji artmıyor ve azalıyordu! Bütün fizik alt üst olmuş durumdayken Max Karl Ernst Ludwig Planck burada devreye giriyor ve kardeşim diyor, ışık yalnızca bir dalga değil ki o aynı zamanda bir parçacıktır da diyerek çat diye denklemlerine planck sabitini katıyor! Ve klasik fiziğin açmazlarından kurtarıp kuantumun kapısını aralıyor!
Planck, kara cisim ışımasını kuramsal olarak açıklayabilmek için ışığın paketler, daha sonraki adıyla kuantalar halinde gelmesi gerektiğini fark etti. Işığın enerjisinin kesikli olduğu varsayılsa, kara cisim tayfı açıklanıyordu. Morötesi felaket ortadan kalkıyor, gözlem ile kuram uyum içinde oluyordu.
Işık bir fotondu. İşte kuantum teorisinin temel taşları yerine oturuyordu. Klasik fiziğin çalışmadığı yerlerde kuantum fiziği devreye girmişti. Isıtılan herhangi bir cismin ışınımı sürekli yayılmıyordu, paketler halinde belirli miktarlarda enerji taşıyabiliyordu. O miktarın altında ışınımın enerji taşıyabilmesi mümkün değil.
Mesela ay, her bir fotonun enerjisi sahip olduğu frekansın azlığı sebebiyle “planck x düşük frekans =düşük enerji” miktarıyla sınırlanır böyle olunca da o ışınlar zararsız olur.
Max Planck’ın denklemine sabitini eklediği yıl 1900.
enerji=frekans x planck sabiti. Planck sabiti h ile gösterilir. “e=hv”
Bu sabit bize der ki, ışık paketlenmiş fotonlardan oluşur. Ve her fotonun sahip olduğu enerji e=hv.
ışık hv enerjili fotonlardan oluşuyor yani. İşte buradaki hv, miktar demektir. Yani Latincede kuantum anlamına gelir.
h = e/v” şeklinde düşünelim. Dolayısıyla eğer bir parçacığın frekansı artarsa enerjisi de artar. Frekansı azalırsa enerjisi de azalır; ama planck sabiti her zaman aynı kalır.
Kuantum teorisine göre, enerji her zaman hv’nin tam katları olarak yayınlanır ya da soğurulur.
hf, 2hf, 3hf, …, nhf şeklinde olur. Hiçbir zaman 1,65hf, 2,24hf 3,51hf veya 5,78hf olamaz!
Bizim şu anki dünyamızda, sokakta, sinemada, ormanlarda bunları gözlemlememiz bizim fizik yasalarımızla mümkün değil. Bizim gözlerimiz hem parçacık hem de dalga olan bir şey algılayamıyor. Hep süreklilik var kesiklik diye, atlama diye, sıçramalar diye bir şeyi algılayamıyoruz.
Oysa, Einstein, Bohr, Schrödinger, Broglie, Heisenberg, Born ve Dirac tarafından yapılan ve kuantum fiziğinde birtakım ilerleme ve gelişmeler kaydedilmesine sebep olan birçok denklem, açıklama ve yorumlarda yer almak zorundadır planck sabiti. Aynı zamanda en kısa uzunluğu, en küçük kütleyi, en kısa zamanı, en küçük elektrik yükünü belirtir.
Kuantum kuantum diye etrafta duyduğumuz adına ottan baharattan dünkkanlar açılan, kuantum bilinç, kuantumlama filan diye kitaplar basıp para götürülen kuantum dünyası Max Planck’ın plank sabitini bulmasıyla oluşmuştur.
Max Plank’ı büyük saygıyla anıyor ve bir dipnot daha eklemek istiyoruz.
Max Planck’ın tek çocuğu olan Erwin, Naziler tarafından Adolf Hitler’e suikast düzenlediği için 20 Temmuz 1944 tutuklanır. Planck, 1945 yılında Nazi yöneticilerinin “Nazizm’e inanç ve bağlılık duyurusunu” imzalaması karşılığında oğlunun idam edilmeyeceği önerisini reddeder. Öyle de büyük insandır.
