Özgür İrade 5: Dalgamıza Bakalım

1:27Biz her zamanki gibi geçen bölümün bir hatırlatmasıyla başlayalım ama her zamanki gibi bunu yeni yeni şeyler ekleyerek yapalım. Bugün de dalga konusuna eğileceğiz ve bu hatırlatma bittiğinde öğrendiğinizi sandığınız iki konuda sizi ters köşe yapacağım. Bakalım hangileri olacak? Şimdi başlıyoruz.

1:54Newton, cisimlerin hareketini çözdükten sonra geriye üç önemli şey kalmıştı. Elektrik, manyetizma, ışık. Maxwell denklemleri bunları zarif bir şekilde birleştirmişlerdi. Gerçi elektrik ve manyetizma arasında gizli bir ilişki olduğu bir yasak aşk yaşandı.

2:10Faraday'ın deneyleri sayesinde biliniyordu. Ama özellikle ışığın da bu işin parçası olması, adeta bu yasak aşkın meyvesi olması herkes için sürpriz olmuş. Fizikçilerin o çağdaki örf ve adetlerine ters gelmişti. Orijinal çift yarık deneyinden beri ışığın bir tür dalga olduğu iyice kabul edilmişti.

2:28Artık bunun elektromanyetik dalga olduğu anlaşıldı. Doğru mudur bilmiyorum ama şunu hayal etmek bana zevk veriyor. Muhtemelen tarihte belli bir gün vardı ve Maxwell o günün sabahı uyandığında ışığın, elektrik ve manyetik alanların etkileşimi olduğunu bilen tek kişiydi. Önemli bir konuda, yepyeni bir şey bilen dünyadaki tek kişi olmak nasıl bir duygudur acaba?

2:49Kısa bir süre sonra Hertz, Maxwell'in teorisini pratiğe döküp elektromanyetik dalgalar yaratınca, ki o yüzden dalga frekansının birimi Hertz, herkes dedi ki tamam biz bu fizik işini çözdük, bitirdik. Yalnız ufak bir sorun vardı. Ether denen şeyi halen görememiştik ve bu fikir bize her zamankinden de çok gerekli olmuştu. Zira ta uzak yıldızlardan gelen bu dalganın dalgalanacağı bir ortam lazım değil mi?

3:14Şimdi, o zamanki dalga anlayışı mekanik dalgalardan ibaret. ki bu her gün tecrübe ettiğimiz dalga anlayışı zaten. Yani atomlardan oluşan bir ortam var. Dalga, bu atomların net olarak yer değişimi yapmadan birbirine enerji iletimidir.

3:29Odanın bir ucundan size hop diye bağırınca ne oluyor? Ağzımın yakınındaki atomları ittiriyorum. Onlar gidip komşularına çarpıyorlar. Komşuları da kendi komşularına.

3:39Bu zincirin en sonunda kulağınızın yanında sakin sakin takılan atomlar Bir anda yandan gelip kendilerine vuran serseriler yüzünden hızlanıp kulağınıza çullanıyorlar. Bu anlık basınç elektrik sinyaline dönüşüyor. O sinyal de beyinde ses olarak algılanıyor. Sonra atomlar kulağınızdan çekip havaya geri dönüyorlar.

3:58Yani baktığında bayağı ilkel bir enerji iletimi metodu. Çok fazla dönüşüm ve kayıp var ama çalışıyor. Şimdi hop diye bağırmak kısa süreli bir değişim, bir şok dalgası gibi bir kere oluşuyor, yayılıyor, bitiyor. Ya eğer hoop diye uzun tutarsam sesi?

4:15O zaman yakınımdaki atomlara tek bir darbe yapmıyorum. Sürekli darbelerle onları titreştiriyorum. Bir komşularına çarpıyorlar, sonra geri dönüşte tekrar benim tarafımdan ittiriliyorlar. Komşularına geri çarpıyorlar.

4:25Titreşim bu. Meksika dalgasını gözünüzle canlandırmanız belki daha kolay. Bu dalganın normal hali, stadyum boyunca dolaşan tek bir şok dalgası gibi. Ama diyelim ki ilk başlatanlar yerlerine oturduktan sadece 10 saniye sonra tekrar ayağa kalktılar.

4:39İkinci bir Meksika dalgası başladı. 10 saniye sonra bir daha. Stadyumdaki insanlar tıpkı havadaki atomlar gibi titreşiyorlar ve bu titreşimin frekansı 1 bölü 10 hertz, saniyede 10'da 1. Her saniye oturup kalksalardı 1 hertz olacaktı.

4:54Kulağımıza gelen sesleri de bu titreşim frekanslarına göre ayırt ediyoruz. Mesela La notasının standardı 440 Hz. Yani saniyede 440 kere kulağımızın yanındaki atomlar içeriye çullanarak bir arkadaşa bakıp çıkacaktım abi diye geri geliyorlar, basınç farkı yaratıyorlar. Do notası ise 261 kere değişen basınç.

5:13Tabii burada dikkatli olmak lazım. Herkes La'yı Do'yu aynı duymuyor, frekans aynı olsa dahi. Havanın titreşmesi objektif olarak ölçülebilirken bunun beynimizde yarattığı algı subjektif. İngilizce'de frekansın yarattığı algıyı anlatan pitch diye bir kelime var.

5:29Biraz talihsiz bir kelime oldu podcast için. Türkçe karşılığı ses perdesi sanırım. Türkçe'de müzisyenler bunu algı manasında kullanıyorlar mı bilmiyorum. Beni o konuda aydınlatırsınız ama siz bu farkı bilseniz yeter.

5:40Peki la ile do arasındaki fark buysa? Bağırmakla fısıldamak arasındaki fark ne? O da kulakta yaratılan basınç farkının büyüklüğü ile alakalı. Atomların hareket etme sıklığı başka şey, her hareket ettiklerinde kulağınıza ne hızla çullandıkları başka.

5:56Şimdi bu saf notaları, la'yı do'yu siz günlük hayatta nerede duyuyorsunuz? Bu la notasıydı mesela. Bilgisayar dışında bir yerde duydunuz mu bunu? Piyano da çalınca mesela böyle mi çıkıyor?

6:16Hayır, çünkü piyanoda bir tuşa bastığınızda birden fazla frekansta titreşim oluyor. Ve genelde bu frekanslar birbiriyle iyi uyuştukları için kulağa hoş geliyorlar. O yüzden zaten piyanodaki la ile kemandaki, gitardaki birbirini tutmuyor. Hatta iki piyanonunki de tam olarak birbirini tutmuyor.

6:33Her enstrümandan çıkan seslerin bir ton rengi var. Dolayısıyla çevrelerindeki havayı aynı anda birkaç farklı frekansta titreştiriyorlar. Üst üste binen dalgaların oluşturduğu nihai dalga da havanın titreşimini belirliyor. Atomların gerçekten kulağınıza çarpma şeklini.

6:49Şimdi hele bir de benim konuşmamı düşünün. Her ağzımı açtığımda aynı anda bir sürü farklı frekansta ses çıkıyor. Her birinin süresi ve şiddeti de farklı. Dolayısıyla havadaki atomların titreşmeleri de çok karman çorman oluyor.

7:03Öyle temiz bir dalga şeklinde gözünüzde canlandıramıyorsunuz bunu artık. Meksika dalgası yok öyle net olarak dalganın ilerleyişini gördüğüm. Herkes kafasına göre inip kalkıyor. Ama bir şekilde bunları ayırt edebiliyorsunuz bu sesleri.

7:16Nasıl oluyor? İnanılmaz ama bu ayrımı yapabilmenizin Heisenberg belirsizlik ilkesiyle yakından alakası var. Daha da temelde Fourier dönüşümüyle alakası var. Ya öyle halktan biriymiş gibi Meksika dalgası filan derken bir anda mühendislerin korkulu rüyası furyayla vururum böyle.

7:34Aslında korkulacak bir şey yok. Şunu diyor, ne kadar karışık olursa olsun her sinyal farklı şiddet ve frekanstaki bir takım temel sinyallerin, sinisoidal sinyallerin böyle güzel inip çıkan birleşiminden oluşur. Tıpkı bir ışığın prizmadan geçince farklı bileşenlerine ayrılması gibi. Dolayısıyla bir sinyalin toplam şiddetinin zamana göre azalıp artmasını çizebileceğim gibi.

7:57Farklı bir versiyonunu da çizebilirim. Bu versiyonda zaman ekseni yerine frekans ekseni olur. La notası mesela 440 Hz'de çizeceğim bir çubuktan ibaret. Çubuğun yüksekliği de sesin şiddetini gösteriyor.

8:09Farklı farklı frekanslarda çubuklar ekleyince bu sinyallerin birbirlerinin üstüne binmesi veya birbirlerini sönümlemesi sonucu zamana göre değişen çok karışık sinyalleri temsil edebiliyorum. Bu cümledeki sesler gibi. Yani aynı bilgiye bir zaman perspektifinden bakıyorum, bir de frekans. Bazı işlemleri yapabilmek için frekans perspektifi daha uygun, bazıları içinse zaman.

8:32Bu ikisi arasında rahatlıkla geçiş yapabilmemi de Fourier dönüşümü sağlıyor. İşte kulağımızı da bu dönüşümü yapan bir sistem olarak düşünebiliriz. Kulağa ulaşan ne? Zamana göre değişen basınç farklarından oluşan bir sinyal.

8:46İç kulak farklı frekanstaki titreşimlere daha duyarlı olan farklı farklı hücreler barındırıyor. Bunlar Fourier dönüşümündeki coefficient'lara benziyorlar eğer bilen varsa. Dolayısıyla atomların o karman çorman çarpışmalarını yeterince uzun bir süre dinlersek, titreşimlerin içindeki temel frekans bileşenlerini ayırt edebiliyoruz. Zira onlara denk gelen hücreler daha yüksek elektrik sinyalleri yolluyorlar beyne.

9:10Buradaki yeterince uzun dinleme kısmı belirsizlik ilkesini anlamak için önemli olacak. Bir not düşün. Hatta şimdi biraz anlatayım ne olur ki? Eğer zaman ekseninde kısacık süren bir hop sesi duyarsanız bunun ses perdesini anlayamazsınız.

9:24Yani frekans açısından belirsizlik yüksek olur. Sanki her frekansta bir bileşen varmış gibi olur böyle yayvan. Ama süreyi arttırırsak, deminki gibi HOOP diye beni uzun uzun dinlerseniz, ses perdesini çok daha rahat ayırt edebilirsiniz. Gitarın akord ayarını yaparken de aynısı olmuyor mu?

9:42Bir notayı çalar çalmaz tele bastırarak sesi keserseniz bu ayarı yapamazsınız. Dijital cihazlar da doğru şeyi ölçemiyorlar. Ama telin titreşmesine yeterince zaman verince profesyonel bir kulak veya dijital cihazlar doğru frekansı anlayabiliyorlar. Kısacası zaman eksenine yayılan bir sinyalin frekans eksenindeki belirsizliği azalıyor ve tam tersi zaman ekseninde belirsizliği azalan sinyal yani kısa sürede olup biten bir sinyal frekans ekseninde iyice yayılıyor.

10:11Fourier dönüşümü de bu ilişkinin matematiksel betimi. Alın size belirsizlik ilkesi kardeşim. Sadece müzikte ve seste değil, dalga özelliği gösteren her şey için geçerli bu. Sonradan da göreceğimiz gibi, Heisenberg ufak değişikliklerle bunu maddeye uyarlayacak ama kendi yaptığı şeyi de yanlış anlayacak.

10:29Bu arada kulağımızın gerçek hayatta yaptığı iş bunlardan da karışık. Çünkü size gönderdiğim bir titreşimi tek bir sefer duymuyorsunuz. Enerjinin bir kısmı etraftaki objelerden değişik şekillerde sekip, biraz gecikmeyle kulağınızda ikincil, üçüncül bir basınç oluşturuyor. Bunun yeni bir ses mi yoksa önceki sesin yan kısmı olduğunu da ayırt etmeniz lazım.

10:48Yeni yeni sesler gelirken. Dahası hava da sabit değil. Mesela rüzgar varsa, azıcık bile olsa, içinde bulunduğunuz ortamdaki tüm hava atomları ortalamada belli bir yöne savruluyorlarsa, kulağınızda her saniye yüzlerce kez oluşacak basınç farkları da biraz değişiyor. Ona göre de kendini ayarlıyor beyin.

11:06O rüzgarı bir arka plan gürültüsü olarak anlaması lazım. Bu şuna benziyor aslında. Stadyumdaki taraftarlar aynı anda hep beraber bir yöne doğru koşturuyorlar. Koşarken ister istemez biraz alçalıp yükseliyorlar.

11:17Ve işte bu hareket içindeyken bir Meksika dalgası yaratmaya çalışıyorsunuz zıplayarak. Demin ben kulak için ilkel demiştim değil mi? Geri alıyorum. Biz daha iyisini yaptık çoktan ama kör bir saatçi için hiç de fena bir tasarım değil.

11:34Şimdi mekanik dalgaları yeterince anladıysak, ether fikrinin de yarısını anlamışız demektir. Havayı ether ile ses dalgasını da elektromanyetik dalgaları ile değiştirin, zamane fizikçilerinin olaya bakışına ulaşmış olacaksınız. Ether fikrinin ikinci yarısı da referans çerçevesi muhabbeti ile ilgiliydi. Zaten o yüzden biraz önce rüzgardan bahsettim.

11:55Zamanı fizikçilerinin yaptığı şuna benziyor. Denklemlerimizde ses hızı sabit çıkıyor olsun. Bu hız kime göre neye göre ölçülmüş kardeşim? E havanın perspektifinden ölçülmüş olmalı.

12:06Her şeyin hareketini ölçmekte kullanılabilecek mutlak bir referans çerçevesi olsun hava. Öyleyse rüzgar dediğimiz şey yine olur ama bu havanın hareketi değil, yeryüzünün havaya göre hareketi olarak görülmeli. Hah, şimdi hava yerine çok daha sihirli özellikleri olan eterik oyun her yere yayılmış, ses yerine de çok daha hızlı giden ışık oyun durumumuz bu. Ama Michelson-Morley deneyleri ether rüzgarını gözleyemeyince durumu kurtarmak için hareket eden şeylerin kısaldığı ve hepsinin kendine göre ayrı bir zaman anlayışı olduğu varsayıldı.

12:38Einstein'da dedi ki kardeşim ether mater yok ısrar etmeyin. Denklemlerde ışık hızı hep sabit çıkıyorsa demek ki ışık herkes için hep aynı hızda. Evet inanılmaz geliyor ama Ether için öngördüğünüz özelliklerden daha inanılmaz değil. E ışığın hızı hep sabitse bizim hareketimizle değişen ne olacak?

12:56Uzay ve zamanın kendisi olacak. Herkesin hareketi etrafındaki uzay zamanı ayrı ayrı değiştiriyor. Esas bir referans çerçevesi de yoksa Demek ki esas uzay ve esas zaman diye bir şey de yok. Newton sal bizi artık kardeşim, yeni bir fizik anlayışının eşiğine geldik.

13:12Einstein özel izafiyet teorisinde böyle diyor. Bu arada kimse o zamanlar buna özel izafiyet demiyordu. Hatırlayın bu teorideki her düşünce deneyinde gözlemciler birbirlerine göre hareket ediyorlar farklı farklı hızdalar ama hızları hep sabit yani ivme yok. Birkaç yıl sonra Einstein bu işleri ihmelenmeyi de hesaba katacak şekilde yapınca yerçekimi denen şeyi de anladı.

13:34Çünkü yerçekimi bir güç etkisinde kalınca ihmeleniyorsun. Nihayetinde yerçekimi tarafından bükülen uzay zamandaki hareket genel teorinin konusu oldu. İlk teori de yerçekimi etkisinin önemsenmediği özel durumlar için oldu. O yüzden özel deniyor.

13:49Şimdi bu özel teorinin sonucu olarak ne gördük peki? Işık hızı dediğimiz şey aslında ışık hakkında değil. Nedenselliği koruyan bir evrensel hız limiti. Bunun determinizme nasıl darbe vuracağını şıp diye görüyorsunuzdur nedensellik olmadan determinizm nasıl olsun.

14:04Ama işin komiği özgür iradeyi de bozuyor bu. İrade bir eylemin sebebi olduğunuz fikri üstüne kurulu. En azından sebeplerinden biri siz olmalısınız. E sebep sonuç belirsizleştiğinde ne oluyor?

14:47Bir gözlemciye göre o elmayı bırakmak istediniz ve sonra bıraktınız. Diğer gözlemciye göre ise elma yerden elinize sıçradı ve sonra onu bırakmak istediniz. İsteğiniz olaydan sonra geliyorsa ne iradesinden bahsediyoruz? Işık hızı limiti bizi bu çöküşten koruyor.

15:04Evet, Maxwell ile Einstein arasındaki ilk bağlantı buydu. Yeni bilgilerle pekiştirdiğimiz hatırlatma kısmı da sona erdi. Peki şimdi bilin bakalım, bugün bahsettiğim hangi iki şey hakkında sizi ters köşe yapacağım? İlk cevap Ether.

15:19Okam'ın usturası ile kesip attığımız o Ether kavramı aslında bir anlamda var ve biz ona alan diyoruz. Aramızdaki fizikçiler sakin olsunlar, kriz geçirmesinler. Bunu yarı şaka olarak söylüyorum. Çünkü arada dev farklar var.

15:33En temeli de şu, Ether uzayı doldurmuş bir madde olarak düşünülüyordu. O yüzden mekanik dalgalar üstüne o kadar konuştum. Oysa alan kavramı daha ziyade uzayın bir özelliği olarak düşünülmeli. Daha pratik olur bu.

15:46Fakat en azından şu açıdan benzerler. Alanlar da her yerdeler. Bir noktada herhangi bir kuvvet sıfır değeri alabilir ama biz orada da alan olduğunu düşünüyoruz. Ve ikincisi de tıpkı Ether gibi ortalama insan açısından epey soyut bir kavram.

16:00En son ne zaman düşündünüz elektrik alanı nedir diye? Şu podcasti dinlemekten tutun. Etrafınızda gördüğünüz her şeye kadar her işiniz ona bağlı. Gezegendeki tüm yaşam ona bağlı.

16:10Geçen bölümde bu konuyu biraz hızlı geçtiğimi fark ettim. O yüzden biraz bu klasik alan kavramına bakalım diyorum. Bu arada klasikti, kuantumdu, izafiyet yahut relativiteydi. Bu kategorilerin arasında kafanız karışırsa, Wikipedia'da basit bir grafik gördüm, yardımcı olabilir.

16:25Bir sayfayı dört kısma ayırıyorsunuz, gözünüzle canlandırın. Sol üst köşe klasik mekanik, yani büyük ve yavaş cisimlerin hareketi. Mekanik lafı da hareketlerin incelenmesini belirtiyor bu arada. Sağ üst köşe relativistik mekanik.

16:39Büyük ve hızlı cisimlerin hareketi. Hızlı derken ışık hızına yakın. Şu ana kadar bu ikisi hakkında konuştuk hep. Alt taraf ise fantezi dünyası.

16:48Sol altta küçük ve yavaş cisimlerin hareketi inceleniyor. Kuantum mekaniğinin alanı bu. Sağ alt köşe ise küçük ve hızlı şeyleri de hesaba katıyor. Yani hem kuantum hem relativide var.

16:59Kuantum alan teorisi burası. Here be dragons arkadaşlar. Böyle uyarayım sizi. Biz okullarda elektromanyetik alanı Maxwell'in de anlayacağı şekilde öğreniyoruz.

17:08Çünkü mesafeler ve alandaki kuvvetler yeterince büyük olunca kuantum etkileri kayboluyor. İşin belki Maxwell'in çağdaşlarının anlayamayacağı kısmı dalganın eter olmadan bu bomboş alanda nasıl ilerlediği. Mekanik olmayan bir dalga nasıl çalışıyor. Şimdi bu podcast'ı nerede dinliyorsunuz?

17:26Odanızdasınız diyelim. Odanın bir noktasına bir cisim koyarsanız, mesela bir maymun, bu yere düşecek. Sanki o noktada oraya koyacağınız maymuna uygulanacak yerçekim kuvveti ve bu kuvvetin yönü yazılı. Bu tip alanlara vektör alanı denir.

17:40Vektörleri yön ve büyüklük belirten oklar olarak hayal edin. Yerçekimi alanımız biraz sıkıcı tabii. Zira tüm oklar aynı uzunlukta ve aşağı doğru işaret ediyorlar. Çünkü alan dünyanın dev kütlesinden etkileniyor.

17:53Aslında tam olarak o kadar sıkıcı değil. İrili ufaklı her cisim tarafından da etkileniyor bu alan. Hatta odanıza koyduğunuz o maymun da kendi etrafındaki vektörleri etkiliyor. Dolayısıyla ince ince hesap yaparsanız aslen cismin yere düşüşünün düzenli olmadığını görürsünüz.

18:07Her noktada farklı kuvvetlere tabi. Ama kim uğraşacak o kadar detayla? Yer çekimi alanı odadaki tek alan değil. Elektrik ve manyetik alanlar da var ve bunlar daha eğlenceliler.

18:18Çünkü daha dinamikler. Mesela maymun biraz elektrik yüklüyse ki bu ne demek? Elektron fazlası veya eksiği var demek. Siz bu zavallı maymunun elektronlarını çalmışsanız mesela pozitif yüklenmiş oluyor.

18:30O da etrafındaki elektrik alanını değiştiriyor. Oradaki o oklar vektörler maymundan dışarıya doğru işaret ediyorlar. Niye dışarıya doğru? Biz bu alana pozitif yüklü ufacık bir parçacık koyarsak bu parçacık nasıl hareket eder?

18:43Sorusunun cevabı o çizgiler. Standart böyle olmuş aslında tam tersi de olabilirdi tabii. Şuraya küçük mutlu bir elektron koyarsak nereye gider diye sorsaydık maymuna doğru gidecekti, oklarımızı da maymuna doğru çizecektik. Daha da mantıklı olurdu çünkü aslen hareket eden şeyler elektronlar.

18:59Ama sanırım Benjamin Franklin yüzünden akımın yönü pozitif yükün hareket yönüdür diye kalmış. Öyle de gidiyor işte. Neyse mühim olan yer çekiminin aksine elektrik alanındaki vektörlerin yüke göre değiştiğini hatırlamak. Şimdi gelelim işin eğlenceli kısmına.

19:15Bu yüklü maymunla odanın bir ucundan diğerine yürürseniz, sabit hızla yürürseniz, geçtiğiniz yolun yakınındaki elektrik alanı değişecek. Auranız gibi düşün bunu. Ve o hareket yüzünden bir de manyetik kuvvet oluşacak odada. Yani elektrik kuvvetini belirten vektörlere ek olarak onlara ve hareket yönünüze dik yönde başka bir grup vektör ortaya çıktı.

19:37Şimdi onlar da çekiştiriyorlar odadaki yüklü parçacıkları. Gerçek hayatta oklar moklar yok tabii. Sadece maymundaki yüklü parçacık ile yakınlarındaki diğer yüklü parçalar arasında uygulanabilecek kuvvetlerin bir modeli bu. Ve gerçek hayatta bu işi maymun gezdirerek yapmıyoruz.

19:52İnanılmaz ama. Elektronları bir noktadan diğerine ittirerek yapıyoruz. Elektrik akımı dediğimiz şey. Pozitif yüklü bir nokta ile negatif yüklü bir nokta arasında bir elektrik alanı oluşuyor.

20:03Bunlar da elektronlara kuvvet uyguluyorlar. Onlar hareket ettikçe de o alanın kendisi değişiyor yavaş yavaş. Şimdi böyle durgun veya sabit hızda hareket eden yüklerin etrafındaki kuvvetleri yakın alan deniyor. Örneğin, bir demir çubuğun etrafına doladığınız telde hareket eden elektronlar o hareket yönüne dik bir manyetik kuvvet yarattıkları için çubuk mıknatıslanıyor.

20:24Ama bu mıknatıslanma etkisi dalga dalga etrafa yayılmıyor. Yakın çevrede kalıyor. Oysa ışık çok uzaklardan geliyor bize. Uzakları da etkileyecek bir elektromanyetik etki olması lazım, bir dalga olması lazım.

20:37Bunun için ne gerekiyor? Cevap, ivmelenme. Genelde bunun etkisi şöyle anlatılıyor. elektronun sabit hareketi manyetik alanı yaratıyorsa, daha doğrusu manyetik alan hep var da oradaki vektörleri etkiliyorsa, bu hareketteki değişim de o alanda bir değişime neden olacak.

20:53Değişen manyetik alanda bir elektrik alanı yaratır ve tam tersi, o yaratılan elektrik kuvveti de yeni bir manyetik kuvvet yaratıyor. İşte bu simetri yüzünden bunlar birbirlerini besleye besleye yayılıyorlar, ilerliyorlar. Şimdi ben bunu okuyunca bir şey anlamıyorum aslında. Maxwell'in denklemlerini dogma olarak kullanıp, işte böyle dalga yaptık diye kestirip attığımızı görüyorum.

21:15Doğru bir dogma, hani test edilmiş, her gün kullanıyoruz ama bir açıklama değil, onu anlatmaya çalışıyorum. Asıl kritik nokta, ivmelenme yüzünden bir anda değişiveren alan bilgisinin etrafa yayılması için bir süre geçmesinde yatıyor. Aslında anlatınca olmuyor, orada olmanız lazımdı diye isim geldi. Görsel bir şekilde anlatan bir animasyonu linkliyorum.

21:35Şöyle tarif etmeyi deneyeyim. Eskiden sabitken kısa bir ivmelenme sonucu belli bir hıza ulaşan, sonra da ivmelenmesi duran ve o hızla devam eden bir yüklü parçacık var olsun. Bunun hemen dibindeki alan anında değişiyor ama uzaklardaki elektromanyetik alanı, özellikle de hareket yönünün ters tarafında kalan alan, halen o parçacı eski pozisyonunda ve statik sanıyor. Yani oradaki vektörler daha değişmedi.

21:59Unutmayın, evrendeki bilgi transferi hızı ışık hızını aşamıyor. Alanın o taraflarındaki değerlerin güncellenmesi biraz vakit alacak. Bu güncellemede dalganın ta kendisi işte. Yani yüklü bir parçacın hızını ve veya yönünü değiştirdiği bilgisinin bize biraz geç gelmesi.

22:15Ben böyle hayal ediyorum. Bu bir şok dalgası oluyor tabii. Bunu periyodik bir dalgaya dönüştürelim. İletken bir tele belli frekansta bir gerilim uygularsam, yani alternatif akım yaratırsam, Teldeki elektronları bir uçtan diğerine gönderiyorum, sonra diğer uca.

22:29Bunlar bir uçtan diğerine akarken önce hızlanıyorlar, sonra kutup değiştiği için yavaşlıyorlar, ters yöne doğru hızlanmaya başlıyorlar ve bu hep devam ediyor. Her değişim de elektromanyetik alanda bir güncelleme dalgası yaratıyor. Bu dalganın ilerlemesi için onu yaratan yüke yakın durmasına gerek yok. Bu yükün uzun süreler boyunca hareket etmesine de gerek yok.

22:49Bir noktada durabilir 5 saniye sonra ama dalga devam ediyor. Diyelim bu dalga da gitti gitti, hep etrafındaki alanları değiştiriyor ya, bir noktada da değiştirdiği elektrik alanı sayesinde orada bulunan yüklü parçacıkları hareket ettirdi. Yani evrenin bir ucunda bir parçacık immelendi, şimdi diğer ucunda bir yerde bir akım yaratılıyor. Bunu belli bir protokole göre yaparsak haberleşme oluyor işte.

23:11Hatta eğer dalganın frekansı epey yüksekse özel bir tür anten işlev kazanıyor, buna da göz diyoruz. Gözümüz elektromanyetik alandaki sık kuvvet değişimlerini algılayan bir anten gibi. Ve tıpkı ses örneğinde olduğu gibi de bir sürü farklı frekanstaki dalga aynı anda gözümüze ulaşıyor ama biz bunları renklere ayırabiliyoruz. Tamam, şimdi alan ve dalga konusu biraz olsun oturmuşsa dediğim gibi görsel eğitim materyalleri yardımcı olacaktır.

23:38Bizim ikinci ters köşemizin tam zamanı gelmiş demektir. Işık ve elektromanyetik dalgalar aslında dalgada değiller. Yani öyleler de tam değiller. Bu da Einstein ve Maxwell arasındaki ikinci bağlantımız.

23:53Maxwell denklemleri birçok şeyi açıklıyordu ama fotoelektrik etkisini değil. Bir maddeye ışık tutunca o maddenin elektron yaymasıydı bu etki. Işık bir dalgaysa ışığın şiddeti ve süresi arttıkça daha fazla elektron emisyonu olmalıydı. Çünkü daha çok enerji o maddeye transfer ediliyor ve elektronların bağı eninde sonunda kopuyor bu enerji sayesinde.

24:13Ama deneyler gösteriyordu ki emisyonu artıran tek şey frekanstı. Hatta ışık belli bir frekansın altındaysa onu ne kadar uzun süre tutarsak tutalım hiç elektron emisyonu olmuyordu. Bu saçma bir durumdu. Mekanik dalgalardan örnek verirsek iki tepe noktası arasındaki mesafesi uzak olan frekansı düşük ama çok yükseklere ulaşabilen veya çok uzun süre devam eden su dalgalarını düşünün.

24:36Böyle dalgalı bir deniz varsa bu da sonuçta enerjiyi iletiyor kıyıya ve bu enerji birike birike eninde sonunda kıyıya erozyona uğratacak, oradan parça koparacak. Ama böyle olmuyordu. Einstein yeni bir deney yapmadı. Her zamanki gibi oturduğu yerden başkalarının saçmalık olarak düşündüğü fikirleri ciddiye aldı.

24:54Ya doğruysa bunlar dedi. Bu seferki fikir de birkaç sene önce Planck'ın öne sürdüğü bir hesap yöntemiydi. Oradaki konu Blackbody Radiation. Blackbody, siyah cisim, kendisine gelen her elektromanyetik dalgayı emen, kendisi de ışıma yapan, idealize edilmiş bir cisim.

25:10Bu ideale yakın olan cisimlerin ışımalarına bakıldığında gariplikler görülüyordu. Planck da şunu demişti, ışıma süreklilik arz etmiyorsa, Minimum bir değeri olan paketler halinde yapılıyorsa, böyle farz edersek bu olayı çözeriz. İşte Einstein'in yaptığı da ya bu gerçekten doğruysa demekti. Sadece blackbody cisimleri değil, tüm elektromanyetik dalgalar parça parça yayılıyor olmalıydılar.

25:32Bu ufacık parçalara foton diyelim ve bunları gerçek kabul edelim. Foton enerjisi ışığın frekansına bağlı. Ancak yeterince yüksek enerjili bir foton atomlara çarptığında o atomun etrafında dolanan elektronu söküp atmayı başarıyor ve fotoelektrik etkisi yaratıyordu. Işığın şiddetini veya süresini arttırmak ne demek?

25:50Daha fazla foton yollamak demek. Bu fotonların yeterli enerjileri de yoksa ne kadar çok olduklarının önemi olmuyor. Çin Seddine koşturup koşturup kafa atan askerler gibiler, o kadar etkisiz oluyorlar. Ama yüksek enerjili fotonlar, az sayıda bile olsalar, o Çin Seddine atılmış gülleler gibi düştükleri yerdeki tuğlayı yerinden ediyorlardı.

26:09Tabii ki 100 senelik alışkanlıkların bitmesi kolay olmadı. Böyle mükemmel analojiler yapan da yoktu o zamanlar. Bu alışkanlıklar epey oturmuş ve bize de bu kadar ters gelen yeni bir bakış açısıyla değiştirilmeleri zor. Yani ne demek böyle dalga paketi denen bir şey var.

26:24Ya bırak ne diyorsun kardeşim? Ama 1914'te Millikan'ın deneyleri Einstein'ın teorisini doğruluyor ve birkaç sene sonra da bizim bıyıklıya bir Nobel ödülü kazandırıyor. Kısacası Einstein 1905 senesinde klasik fiziğe iki cepheden saldırmış oldu. Işık iki saldırıda da kullandığı silahtı.

26:43İlk saldırı çok hızlı hareket eden şeylerin yeni bir fiziğe ihtiyacı olmasıydı. Bunun konumuza etkisi zamanı ve nedenselliği değiştirmesi. İkinci saldırısı da çok ufak şeylerin davranışındaki gariplikti. Hem dalga hem parçacık gibi davranıyorlardı.

26:57Bunun konumuzda ilgisini de belirsizlik ve rastgelelik kavramları yoluyla göreceğiz. O zamana kadar esen kalınız efendim. Unutmayın beynimizin yanması onu çalıştırdığımızı gösterir. Yani dert edilecek bir şey yok, zevkini çıkarın.

27:11Bir unutmamanız gereken şey de bu podcastin en çok patronlar sayesinde olması. Her bir Patreon destekçisi ortalama 100 beleşçiyi idare ediyor, öyle düşünün. Ve bunların arasından da belli bir seviyede destekleyenlerin ismini okuyorum biliyorsunuz. Yine yarı yarıya gidelim mi?

27:27İkiye bölelim. Atlas Pera, Alper Turgut, Elif Koca Taşkın, Alper Benli, Barbaros Can Konar, Emre Ersoy, Deniz Soyuer, Emine Küçükbenli, Ozan Ulusoy, Bora Demiralan, Ömür Uluaşk, Demet Sina Hakman, Korhan Kaftanoğlu, Öner Can Yıldız, Semih Kavaklıoğlu, Ahmet, Kenan Görücü, Eyüp Yavuz, Aras Erekul, Boran Güney, Musa Ekiz, Uğur Göktolga, Cem Karakuş, Mert Sakal, Eray Ersöz, Mehmet Kanatlı, Bülent Boyacı, Zafer Faydalı, Fatih Karaca, Çağlar Pir, Fatih Kodaman, Ege Edi Siva, Rıdvan Duran ve Vedat Kürşün. Bu haftalık sende keselim Vedat. Hepinize çok teşekkür ediyorum.

28:07Serimiz devam edecek.