Bir bilim dalı olan Kuantum Mekaniği, başta ışık ve madde olmak üzere atom ve atom altı taneciklerin hareketlerini incelemekle yükümlüdür. Bu terim aynı zamanda fizik kitapları içerisinde dalga mekaniği veya nicem mekaniği olarak da adlandırılmaktadır. Genel olarak kuantum mekaniğinin görevlerinden bahsedecek olursak; atom moleküllerini oluşturan proton, nötron, elektron, Kuark gibi parçacıkların özelliklerini tespit ederek açıklanmasına olanak tanır. Aynı zamanda bu mekaniğin çalışma alanı içerisinde parçacıkların birbirleriyle olan etkileşimlerini, X ışını, elektromanyetik ışınlarına ve gama ışınlarına karşı olan etkileşimlerini de incelediğini görmekteyiz. Kuantum Mekaniğinin temeli 20. Yüzyılda atılmış olup Albert Einstein, Niels Bohr, Max Born, Max Planck, Paul Diarc gibi insanların çalışmaları ile ortaya çıktığını söyleyebiliriz.
Kuantum Mekaniğinin gelişmesi ile beraber belirsizlik ilkesi, kara cisim ışınımı, dalga kuramı, kuantum kuramı gibi alanlarda büyük ilerlemeler kat edilmiş, klasik fizik içerisinde bilinen birçok doğrunun aslında net olmadığı gözlemlenmiştir. Baştan aşağı değiştirilmek durumunda kalan klasik fizik, mekanik ile büyük değişime uğramış olmasına karşın kara delik ışıması, tayf çizgileri, fotoelektrik etkisi gibi alanların açıklanması gibi durumlarda yetersiz kaldığı görülmüştür. Bu yetersizlik durumunun dönem içerisinde yaşayan bilim insanları ile ilgili olmadığını, yetersizliğin klasik mekanikten kaynaklandığı söyleyebiliriz. Klasik mekanik, yapı olarak evreni süreklilik oluşturabilecek bir alan olarak görmekte idi.
Kuantum Mekaniği üzerine yapılan çalışmalardan da bahsedecek olursak; Max Planck ilk olarak 1900 yılında enerjinin paketçiklerden oluştuğunu ve süreksizlik gösterdiğini açıklamıştır. 1905 yılında ise Albert Einstein’ın aynı şekilde ışığın da paketçiklerden oluştuğunu ve süreksizlik göstermediğini açıklamıştır. Açıklanan 2 kuram maalesef ki dönem şartlarındaki klasik mekaniğe herhangi bir zarar vermemiş, yapılan çalışmaların başarılı ve etkili oldukları kabul edilememiştir. Çalışmaların yürütüldüğü dönem içerisinde elektronların varlığı aslında biliniyordu. Bu ortam içerisinde negatif yüklü olan elektronların protonla r çevresinde dairesel dönüş yaptığı tam olarak bilinmiyordu. Eğer bu durum o dönem şartları içerisinde keşfedilmiş olsa idi elektromanyetik kuramı ortaya atılır ve klasik mekanik yapısının temeli büyük oranda sarsılırdı.
Kuantum Mekaniği içerisinde meydana gelen olaylar çok farklı şekillerde ele alınır. Olaylar, momentum analizleri yerine dalga fonksiyonu ile çözümlenerek açıklanır. Dalga fonksiyonu ile sorulan sorulara yanıt alan o dönemim bilim insanları olaylara bakış açılarını dar bir pencereden yürütmekte idi. Zaman içerisinde birçok değişime uğrayan mekanik girdiği her sınavdan başarılı bir şekilde ayrılarak fizik kurallarındaki yerini sağlamlaştırmıştır. Mekanik üzerindeki en son değişiklik 1927 yılında Heisenberg tarafından belirsizlik ilkesi ile yapılmış, bir daha dokunulmamıştır. Bu mekaniğe bağlı olarak zaman içerisinde ortaya atılan yeni kavramlar bilinen temel ilkeler üzerinde herhangi bir değişiklik meydana getirmedikleri için yenilik olarak kabul edilmemişlerdir. Tarihsel gelişimine göz attığımıza göre mekaniğin uygulama alanlarında da kısaca göz atalım;
Kuantum Mekaniği Uygulamaları Nelerdir?
Kuantum Mekaniği içerisinde hem fizik alanının hem de kimya alanının esas olarak kabul ettiği bazı parçalar bulunmaktadır. Bunlar;
- Elektromanyetik
- Optik
- İstatistiksel mekanik
- Kimyasal kinetik
- Akışkanlar mekaniği
- Optik
- Termodinamik
- Kuantum mekaniği
Yukarıda dile getirdiğimiz alanların dışında kalan tüm fizik ve kimya dallarının yukarıdaki alanların uygulamaları konumunda yer aldıklarını söyleyebiliriz. Genel olarak baktığımızda Kuantum Mekaniğinin sağlam matematik temelleri üzerine kurulu olduğunu görebilmekteyiz. Matematik üzerinden yukarıda dile getirdiğimiz sistemlerin doğasının modellendiğini, bu modellemelerin kuantum mekaniğinin esas kavramlarını oluşturacak şekilde tasarlandığını söyleyebiliriz. Kuantum mekaniği felsefesi yapabilmek için hem matematik alanında hem fizik alanına hem de kimya alanına iyi bir şekilde hakim olmanız gerekmektedir.