Geçenlerde fizikten bir arkadaşa istatistiksel mekanik dersi alıp almadığını sorduğumda, 'vallahi, istatistik aldım, mekanik de aldım, ama birleşimini asla' diye gayet geyik bir yanıt almıştım. Evet, oturup düşününce ilginç bir bileşim...

Durum şudur: alınan tüm o fiziko, termodinamik derslerinde, gayet karışık termodinamik bağıntıları öğretilir, orada geçen tüm değişkenler (basınç, sıcaklık, hacim, mol sayısı, iç enerji, entalpi, entropi, serbest enerji) sistemin makroskobik yapısına aittir; onu oluşturan elemanların toplam davranışını anlatır. Ve de bu bağıntılar hep deneysel olarak bulunmuş bağıntılardır: en basit örnek olarak ideal gaz denklemini, oradaki basınç, hacim, sıcaklık ilişkilerini düşününüz... İstatistiksel mekanik ise tam tersine o sistemi oluşturan elemanlardan (atomlar veya moleküller) yola çıkar ve onların tekil (ki biz buna mikroskobik diyoruz) özelliklerini istatistik yasalarıyla genişleterek sistemin bütünsel özelliklerine varmaya çalışır. Yani sistemin mikroskobik yapısıyla makroskobik yapısı arasında ilişki kurar. Bir nevi bireysel ruhbilimden yola çıkarak toplumbilim yasalarına varmak gibi...

Peki bu ilişkiyi nasıl kurar bu 'istatistiksel mekanik'? Silbey, Alberty'nin Physical Chemistry kitabında buna dair şöyle bir cümle var:

Yapmak istediğimiz şey, maddelerin, bireysel molekülleri hakkında, spektroskobik ölçümlerden ve dalga fonksiyonlarının kuramsal hesaplamalarından elde ettiğimiz bilgiyi kullanarak, onun termodinamik davranışı üzerine tahminlerde bulunabilmek.. Gördüğünüz gibi burada da ölçüm, deney lafları geçiyor, demek ki bu da saf, kuramsal bir dal değil...Değil elbette, ama istatistiksel mekanikte ihtiyacımız olan verilerin hepsi (titreşim frekansı, ayrışma enerjisi, eylemsizlik momenti vb.) molekülün (veya atomun) kendisine dair verilerdir, basınç gibi sistemin bütününe değil...

Son olarak, istatistiksel mekanik deyince akla hemen Boltzmann ve Maxwell in geldiğini ve Gibbs'in onları takip ettiğini belirteyim.. Konuyla ilgili sözel olarak bir fikir edineyim diyenler gayet güzel ve ucuz bir Tübitak kitabı olan David Ruelle'in Rastlanti ve Kaos kitabına bakabilirler...