Düşündüm de Heisenberg'in belirsizlik ilkesine gündelik yaşamdan, şöyle uyduruk bir analoji yapılabilir: Mesela bir evde tek başına yaşayan bir sevgiliniz olduğunu varsayın. Onunla buluşuyor, yiyip içiyorsunuz; gayet de mutlusunuz ama öte yandan onun evde, yalnızkenki yaşamını da deli gibi merak ediyorsunuz. Ev de öyle bir halde ve yerde ki içine kamera yerleştirmek veya dışarıdan gözetlemek filan imkansız. Ayrıca evine gidip onu görmek, onunla vakit geçirmek de sizi tatmin etmiyor. Biliyorsunuz ki siz varken o da artık size göre davranıyor, doğallığını yitiriyor. Merakınız da azalmak şöyle dursun, gittikçe şiddetleniyor. Sorsanız da anlatmaz ki. Kısacası sizin öğrenebileceğiniz, görebileceğiniz sadece onun siz varkenki, sizinle beraberkenki yaşamı. Onun bir başınaykenki oturuşunu, gülümseyişini, yemek yapışını filan asla öğrenemeyeceksiniz. Geçmiş olsun...

1885'de Kopenhag'da doğdu. Babası Kopenhag Üniversitesi'nde ünlü bir tıp profesörü, annesi ise zengin bir bankerin kızıydı. Bu nedenle evlerinde bilimsel ve felsefi toplantılar eksik olmazdı. Niels ve sonradan ünlü bir matematikçi olan kendisinden iki yaş küçük kardeşi Harald bu ortamda Kopenhag Üniversitesi'ni son derece parlak derecelerle bitirdiler. Aynı zamanda her ikisi de Danimarka milli futbol takımında oynamaktaydılar. Niels Bohr 1910'da metallerin elektron teorisi üzerine hazırladığı teziyle doktorasını aldıktan sonra Carlsberg bira fabrikalarının verdiği bir bursla Cambridge Üniversitesi'ne J.J. Thompson'un laboratuvarına gitti. Orada birkaç ay kaldıktan sonra Manchester Üniversitesi'nde Ernest Rutherford'un yanına geçti. Burada atom fiziği deneylerini izledi. 1912'de Danimarka'ya döndükten sonra kendi adıyla bilinen atom modelini inşa ederek kuantum fiziğinde önemli bir adım attı. Kuantum fiziği ile klasik fizik arasındaki ilişkinin ne olacağı üstüne düşündü. Karşılanım ilkesini öne sürdü. Bu çalışmaları Bohr'a 1922 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdı. Aynı zmanlarda Bohr için Kopenhag'da bi Teorik Fizik Enstitüsü kuruldu. Yanına asistan olarak Hollandalı Hendrik Kramers ve İsveçli Oscar Klein alındı. Heisenberg, Schrödinger, Dirac ve diğer önemli fizikçiler zaman zaman Bohr'un enstitüsüne gelip çalıştılar. Heisenberg'in belirsizlik ilkesi, Bohr'un kuantum mekaniği yorumu (Kopenhag yorumu) bu sıralarda bulundu. Bohr 2. Dünya Savaşı'nda Daniamrka Almanlar tarafından işgal edilene kadar enstitüsünün başında kaldı. İşgalden biraz önce İsveç'e kaçarak oradan ABD'ye geçti. Atom bombası projesine katıldı. Ancak savaş biter bitmez Danimarka'ya döndü ve atom bombasının kullanımı ve yaygınlaşmasının önlenebilmesi için çalıştı.

Not:Bu yaşam öyküsü Tekin Dereli ve Abdullah Verçin'in yazmış olduğu Kuantum Mekaniği 1 kitabından alınmıştır. METU PRESS, 2000

Schrödinger Viyana'da doğdu. 1906 yılında Viyana Üniversitesi'ni bitirdikten sonra yine aynı yerde doktorasını tamamlayarak Teorik Fizik Enstitüsü'nde asistan oldu. I. Dünya Savaşı'nda teğmen olarak askerlik yaptı. Savaş sonrası bir süre Almanya'da Jena ve Stutgart Üniversitelerinde ders verdikten sonra 1921'de profesör olarak Zürih Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü'nün başına geçti. 1926 yılı Aralık ayında kuantum mekaniğinin dalga denklemini bulmasının ardından 1927'de Max Planck'ın emekli olmasıyla boşalan Berlin Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü'nün Başkanlığı'na geçti. 1933'te Nazi iktidarının üniversite öğretim üyelerine karşı tutumu nedeniyle Almanya'yı terketti. Aynı yıl Nobel Fizik Ödülü'nü Dirac ile paylaştı. 1933-1936 yılları arasında İngiltere'de Oxford Üniversitesi'nde bulunduktan sonra ülkesi Avusturya'daki Graz Üniversitesi'ne döndü. Fakat 1938'de Almanya Avusturya'yı kendi topraklarına katınca İsviçre üzerinden Roma'ya kaçtı. O sırada Dublin'de İleri Araştırmalar Enstitüsü kurmak isteyen İrlanda Cumhurbaşkanı Eamon de Valera, Schrödinger'i kurulacak enstitünün başına geçmeye çağırdı. Schrödinger 1940'dan emekli olduğu 1957 yılına dek Dublin'de yaşadı. Enstitüde ders vermiyordu. Araştırmaları dışında tel yükümlülüğü senede bir kez kendi seçeceği bir konuda herkese açık bir konferans vermesiydi. Schrödinger bu görevini çok ciddi yerine getirdi. de Valera'nın da gelip izlediği uzay-zamanın doğası, hayatın biyokimyasal kökenleri, akıl ve madde gibi konularda verdiği konfeansları kitap halinde basıldı ve büyük ilgi gördü. Schrödinger 1957'de Viyana'ya döndü ve 1961'de ülkesinde öldü.

Not: Bu yaşam öyküsü Tekin Dereli ve Abdullah Verçin'in yazmış olduğu Kuantum Mekaniği 1 kitabından alınmıştır. METU PRESS, 2000

Not2: Schrödinger'in yazmış olduğu What's Life? isimli kitabı zamanında çok tutulmuş, Francis Crick gibi isimlerin fizikten biyolojiye geçmelerine yol açmıştır.

1882'de o sırada Almanya'nın olan Breslau (şimdi Polonya'nın Wroclaw kenti) kentinde doğdu. Breslau Üniversitesi'nde fizik okudu. Öğrenciliği sırasında Heidelberg, Zürih, Göttingen ve Cambridge Üniversitelerinde kısa sürelerle bulundu. 1907'de Göttingen Üniversitesi'nde katıların esneklikleri üzerine hazırladığı teziyle doktorasını aldı. 1915'de Berlin Üniversitesi'nde teorik fizik profesörü oldu. 1919'da Frankfurt Üniversitesi'ne geçti ve nihayet 1921'de Göttingen Üniversitesi'nde Teorik Fizik Enstitüsü'nün başına getirildi. Asistanı Pascual Jordan ve 1924'de yanına gelen Werner Heisenberg'le baraber kuantum mekaniğinin matris fomülasyonunu verdiler. Born dalga fonksiyonunun olasılık yorumunu açıklığa kavuşturdu. Göttingen matematik fizik geleneği çok güçlü bir üniversite idi. Ünlü bilim adamları Felix Klein ve David Hilbert'in etkisi yoğundu. 1933'te Naziler iktidara gelince yahudi asıllı öğretim üyelerinin üniversitelerdeki görevlerine son vermeye başladılar. Göttingen Üniversitesi neredeyse boşaldı. Çök ünlü Alman bilim adamlarından bazıları İstanbul Üniversitesi'ne geldiler. Alman olmasına rağmen bu durumdan rahatsızlık duyan Born Almanya'dan ayrılıp İngiltere'ye yerleşti. 1933-35 yıllarında Cambridge Üniversitesi'nde matematik dersleri verdi. 1935-36 ders yılını Hindistan'da Bangalore kentindeki Hint bilim Enstitüsü'nde ders vererek geçirdi. Aynı yıl sonunda Edinburg Üniversitesi'nde Tait Doğa Felsefesi Profesörü oldu. 1952'de emekli olana dek burada kaldı. 1954 Nobel Fizik Ödülü kuantum mekaniğine katkıları nedeniyle Born'a verildi. Aynı yıl ülkesi Almanya'ya dönerek 1970'de ölümüne kadar burada yaşadı. Savaş sonrasında dünya barışının kurulması ve silahsızlanma için uğraş vermiştir.

Not: Bu yaşam öyküsü Tekin Dereli ve Abdullah Verçin'in yazmış olduğu Kuantum Mekaniği 1 kitabından alınmıştır. METU PRESS, 2000

Kuantum fiziğinin temel ilkelerinin ortaya atıldığı 1920-30 yılları sırasında (ve de ilerleyen yıllarda tabi ki), bu yeni mekaniğin beraberinde getirdiği birçok yenilik çok şiddetli tartışmalara yol açtı. Bunlar arasında en amansızı, Einstein (Albert) ile Bohr (Niels) arasında geçmiştir ve bu tartışmalar Einstein'ın ölümüne dek sürmüştür.

Einstein'ın ünlü Tanrı zar atmaz (God does not play dice with the universe) sözünü çoğumuz duymuşuzdur; bu söz kuantum fiziğinin içinde barındırdığı olasılık ve indeterminizm kavramlarına bir karşı çıkıştır. Öyle ki Einstein determinizme sonuna kadar bağlı biriydi ve olayların birbirine olasılıklarla bağlı olması fikrini hiç mi hiç sevmiyordu. Niels Bohr ise kitaplarda, kendi adıyla kurduğu Bohr Atom Teorisinden başka pek anılmasa da, kuantum fiziği tartışmalarının ve araştırmalarının içinde sürekli yer almış ve bunun getirdiği ilkeleri ve bakış farklılıklarını benimsemiştir.

Bu iki fizikçinin bakışları o denli farklıdır ki bu farklılık, gerçeklik ve onun görünümü (temsili) konularında bile ortaya çıkar. Öyle ki Einstein fizik aracılığıyla doğa yasalarının kendisine ulaşabileceğimizi söyler:

Physics is an attempt conceptually to grasp reality as it is thought independently of its being observed. In this sense one speaks of physical reality. Yani, Fizik, gözlenmesinden bağımsız olarak gerçekliğin kendisine ulaşmak için bir girişimdir. Bu bağlamda bir fiziksel gerçeklikten bahsedilebilir.

Buna karşılık, Bohr tam aksine, fizik yasalarının doğanın kendisiyle değil de bizim onun hakkında ne söylediğimizle ilgilendiğini savunur:

It is wrong to think that the task of physics is to find out how nature is. Physics concerns what we can say about nature. Yani, Fiziğin işinin doğanın nasıl olduğunu ortaya çıkarmak olduğunu düşünmek yanlıştır. Fizik bizim doğa hakkında ne söyleyebileceğimizle ilgilenir.

Kuantum fiziğinin tarihi gelişimiyle ve işin biraz da magazin tarafıyla (kim kiminle atışmış) ilgilenenler için:

Mehra J., "Niels Bohr's Discussions with Albert Einstein, Werner Heisenberg and Erwin Schrödinger: The Origins of the Principles of Uncertainty and Complementarity", Foundations of Physics, Vol. 17, No. 5, 459-506 (1987)

Not: Bu yazı yazılırken Peter Kosso'nun Apperance and Reality kitabından yararlanılmıştır.

Monte Carlo ismi ile bilinen hesaplama teknigi aslında bilindiginden de daha genis bir kavramda karsımıza cıkıyor. Stokastik teknik olan Monte Carlo (MC) programı asıl olarak rastele rakamlar ve bu rastgele rakamların olasılık ve istatiksel anlamlarının arastırıldıgı bir programdır. MC programı bu anlamda ekonomi'den nukleer arastırmalara kadar bir cok farklı alanda kullanılmaktadır. Bizim ilgimizi ceken kimyasal, ve istatistiksel mekanik ve istatiksel termodinamik uygulamaları da olan MC programının bu konularla ile alakalı yuzlerce alt kumelerini gormek mumkundur.


MC'nun kimyasal islemler ile alakalı kullanımı tamamen gercek hayatta olup biten molekuler etkilesimlerin bilgisayar ortamında candırılarak gercek hayatta elde edilemeyen ya da elde edilmesi cok uzun yillar alabilecek problemlerin, cok daha kısa surede cozulmesini saglamak. Bunun icin cok iyi bir fizik ve istatistiksel termodinamik ve quantum kimyası bilgisine gerek vardır. Simulasyonunu yapmak istediginiz sistem ile alakalı yapacagınız kabullenmelerin ve sadelestirmelerin ne denli kabul edilebilir oldugu ve akla yatkinlıgı ancak bu temel bilgilerin ısıgında mumkundur. Gercek haytta sadece 1000 atom ile calisabilme gibi bir imkanımız yok iken MC gibi programlar sayesinde bu tip hesaplamaları yapabilmekteyiz. MC yardımı ile sistemlerin raslantısal konfigurasyonlarının incelenmesi mumkun olmakla birlikte bize bir parcasını inceledigimiz butun sistem ile alakalı ısık tutacak bilgiler vermektedir.

Klasik termodinamik, gözlemlere dayanarak maddenin değişik hallerindeki fazlarin davranışları ile alakalı bagintilari ve denklemleri ortaya koyar. Bunlara örnek olarak termodinamiğin sıfırıncı ve birinci yasaları, idealgaz bağıntıları, entropi, tersinir/tersinmez olaylarda entropi bulunması, Maxwell bağıntıları, kimyasal denge, denge sabitinin sıcaklık ve basınçla değişimi gibi alt başlıkları sayabiliriz. İstatistiksel Termodinamik ise özel dağılımlar, makro/mikro durumlar, termodinamik olasılık, Maxwell-Boltzman istatistiği, Fermi-Dirac ve Bose-Einstein istatistikleri, Termodinamik dengede dağılım fonksiyonları, paylaşım (partition) fonksiyonu gibi konuları ele alan, gözlemden ziyade hesaplamaya ve istetistiğe dayalı bir alt bilim dalıdır. Daha evvel de bahsettigimiz gibi Paylasim (Partition) Fonksiyonu yardimi ile İstatistiksel Termodinamiğin, Klasik Termodinamiğe bağlantısını yapmak mümkündür. Özellikle, İstatiksel Termodinamik temellerini kullanarak moleküler boyutta simulasyon ve modelleme teknikleri aracığılı ile maddelerin ve/veya sistemlerin fiziksel, kimyasal ve hatta biyolojik durumlarını araştıran ve bu teknikler aracılığı ile karakterizasyon yapmakta olan arastırmacıların, elde ettikleri sonuçları faydalı sonuçlar haline dönüştürebilmeleri için, klasik termodinamiğe bağlantı yapmaları mecburiyetindedirler. Bu da

ΔS=-kTlnQ

bagintisi ile ortaya konmuştur. Q burada Paylaşım (partition) fonksiyonudur ve daha detaylı bilgi için buraya tıklayın.

Bu bağıntı sayesinde tüm termodinamik değişkenler ve hal değişkenlerini elde etmek mümkündür.

Kimya biliminin Organik Kimyanın doğumundan sonraki hali denebilir Anorganik (Organik olmayan) Kimya için.

Kimyanın materyal zenginliğini yada bir diğer ifadeyle elementel kombinezonunu sınıflandırmaya tabi tutarsak canlılarla ilgili olan yada olmayan şeklinde iki farklı kategori (Organik ve Anorganik) önümüze çıkacaktır.

Anorganik Kimyanın esas gücü Karbon haricinde kalan tüm periyodik tabloya hakim olmasından kaynaklanmaktadır. Bu inanılmaz genişlilik ona her geçen gün yeni alanlar ve uygulamalar getirmekte olup şu an mevcut bulunan Kimya endüstrisinin de büyük oranda sahibi olmasına olanak sağlamaktadır.

Kendi içerisinde birbirinden çok farklı alanlara bölünmüş olup diğer Kimya dallarıyla ortaklık sağlayarak halkasını genişletmektedir.

Elementel Kimya, Endüstriyel Kimya, Jeokimya, Kompleks Kimyası, Katı Hal Kimyası, vb. şeklinde bölümlerden oluşmaktadır.