Çift Yarık Deneyi Olarak Bilinen Young Deneyi Nedir?

Bilim değişik bir alan. O denli ki bugün herkesin kabul ettiği bir gerçek bazen yüzlerce yıl önce ortaya atılmış bir teorinin ispatlanması ile apayrı bir gerçek haline gelebiliyor. Young deneyi bunun en çok önemli örneği. Thomas Young tarafından gerçekleştirildiği için Young deneyi olarak da anılan çift yarık deneyi, o güne kadar bilinenin tersine ışığın sadece parçacık değil dalga özelliğine sahip olduğunu ortaya koymuştur. 

Evde kendi imkanlarınızla bile uygulayabileceğiniz Young deneyini değişik yapan, elde ettiği sonuçların yanı sıra bu deneyi yapan Thomas Young’ın bu deneye ulaşma sürecidir. İnsan ve tabiat arasındaki alakayı inceleyen fizikçi, geçmişte yaşamış bilim insanlarının da teorilerini göz önünde bulundurarak apayrı bir gerçeği gün yüzüne çıkardı. Gelin Young deneyi nedir yakından bakalım ve bu deney hakkındaki enteresan ayrıntıları görelim.

Young deneyi öncesi bilim dünyasına bakalım:

• Isaac Newton

19. yüzyılda Thomas Young tarafından gerçekleştirilen Young deneyi ve ortaya atılan ışığın dalga teorisine geçmeden önce periyodun bilim dünyasına biraz yakından bakmakta fayda var. O vakte kadar Isaac Newton ve Descartes isimler tarafından ortaya atılmış olan ışığın parçacık teorisi, fizikçilerin işine yarıyor ve ışık hakkında pek çok çalışmayı doğrular sonuçlar veriyordu.

18. yüzyılın sonlarında bilim insanları arasında elektrik ve ses dalgalarının incelenmesi epey tanınan bir husustu. Elektrik ve ses birer dalgaydı, bu kabul edilmişti. fakat Thomas Young ve kimi bilim insanları düşünmeden edemiyordu; ışık da bir dalga olabilir mi? İşte bu soru üzerine birtakım çalışmalar ve deneyler yapılmaya başlandı.

Young deneyini yapan Thomas Young kimdir? Aslında gerçek merakı tıp alanındaydı:

• Thomas Young

13 Haziran 1773 tarihinde İngiltere’de dünyaya gelen Thomas Young, bilimin ve sanatın pek çok farklı alanında temel eğitim aldı. Gerçek bir entelektüel olan Young, tıp alanına meraklıydı. Lakin onun asıl merak ettiği şey görmekti. Nasıl oluyor da insan görüyordu?

Bu merakı üzerine tıp alanında, daha doğrusu göz ve görmek üzerine çalışmalar yapmaya başlayan Thomas Young farklı bir gerçeği bir defa daha fark etti. Göz, içine giren ışık sayesinde görüyordu. İyifakat ışık bilindiği gibi parçacıklı bir yapıdaysa göze girdiği zaman nasıl bu türlü bir sonuç veriyordu? Bu soru üzerine çalışma alanı genişledi ve optik ile elektrodinamik alanlarında da çalışmaya başladı.

Thomas Young, ışığın dalga teorisini bir makale ile duyurdu:

Işığın yapısı hakkındaki ilk çalışmalar Rönesans devrine kadar uzanıyordu. Genel olarak su dalgaları kullanılarak yapılan bu deneylerde iki kaynaktan çıkan dalgalar birleşiyor ve ışığın parçacıklı bir yapısı olduğunu gösteriyordu. O dönem genel olarak tüm bilim insanları bu teoriyi kabul ediyorlardı.

1800 yılında Thomas Young bir makale yayımladı ve ışığın sadece parçacıklı değil, dalgalı bir yapısı olduğunu da iddia etti. ama Young bir acemilik yapmıştı. Bilimi bilim yapan en çok önemli özellik olan deneyi uygulamadan bu teorisini sunmuştu. Üstünde büyük bir baskı vardı, ışığın dalga teorisini bir deneyle kanıtlamalıydı ve o da kolları sıvadı.

Dönemin seçkin bilim insanlarının gözü önünde çift yarık deneyi gerçekleştirildi:

24 Kasım 1803 tarihinde Thomas Young, Britanya Kraliyet Bilim Topluluğu’nun bir toplantısına elinde kocaman bir leğenle katıldı. Tüm perdelerin kapatılmasını ve içeriye ışık girmemesini istedi. Elindeki leğene, üstüne iki delik açılmış bir tahta yerleştirdi. Perdelerden bir adedine iğne ile iki yarık açtı. Onun yarım metre önüne bir perde daha yerleştirdi.

Işık şayet o güne kadar bilindiği sadece parçacıklı bir yapıda olsaydı iç kısımdaki perdede tıpkı o yarıklardaki gib muntazam formlar oluşurdu. Ancak o perdede tıpkı su ve ses dalgalarında gözlemlendiği dalgalar oluşmaktaydı. İşte karşılarındaydı, ışık baya baya dalgalı yapıdaydı. Lakin bilimin de yobazları vardır.

Thomas Young tarafından yapılan deney, o güne kadar bilinen her şeyi gözle görülür şekilde alt üst etmişti. Pek çok fizikçi bunun bir hile olduğunu söyledi. Ancak Young yılmadı, bu modeli ispatlayacak güçlü bir teorik altyapı da oluşturdu ve bunu bir kitap haline getirdi. Young deneyi ile ortaya atılan bu teori, diğer fizikçiler tarafından da incelenmeye başladı.

Young deneyi nasıl yapılır? Mevzu hakkında pek çok fizikçi de çalışma yaptı:

Thomas Young, yaptığı deneyi destekleyecek bir teori de oluşturduktan sonra göz tabibi olarak çalışmaya başladı. 10 Mayıs 1829 tarihinde hayatını kaybedene kadar ışığın dalga teorisinin temelini zenginleştirmek için çalışmalarına devam etti. O dönem kendisiyle çalışmak isteyen Jean Fresnel ve Christiaan Huygens çok önemli fizikçileri reddetti lakin onlar kendi başlarına çalışmayı sürdürdü.

Jean Fresnel ve Christiaan Huygens tarafından gerçekleştirilen çalışmalar, Huygens-Fresnel prensibi olarak bilim tarihine geçti. Bu iki isim, Young deneyi ile ortaya konulan dalga teorisini formülize ettiler. Yarattıkları dalga prensibi ışıkta, seste, suda elektrikte ve manyetizmada da geçerliydi. 

1961 yılına geldiğimizde  Tübingen Üniversitesi’nde görevli Clauss Jönsson, çift yarık deneyini elektronlar üzerinde gerçekleştirdi. 1999 yılında mikroskopta görülecek kesimlerin dalga tipi teşebbüs sergiledikleri gözlemlendi. 2002 yılında, Clauss Jönsson yapılmış olan bu deneyin en başarılı çift yarık deneyi olduğu kabul edildi.

Young deneyi neyi anlatıyor, neden bu kadar önemli?

Thomas Young tarafından gerçekleştirilen çift yarık deneyinin elbette ilk ve büyük değeri, ışığın bilinenin tersine sırf parçacıklı değil aynı vakitte dalgalı bir yapıda olduğunu ortaya çıkarmasıdır. Diğer bir ehemmiyeti ise birbirinden bağımsız benzeri görünen tıp ve fizik alanlarının aslında insan ve tabiat kadar birbirinden ayrılmaz olduğunu hepimize göstermesidir.. 

Gelelim Young deneyinin bugüne yansımasına, kuantum. Kuantum mekaniği daha önce buradaki yazımızda anlattığımız gibi gözün görmeyeceği ve hatta mikroskopların bile zor görebildiği yalnızca özel aygıtlarla görülebilen bir dünya üzerine çalışmalar yapar. İşte Young deneyi aslında o dünyanın bir yansımasıdır.

Nobel Fizik Ödülü’ne de layık görülen Amerikalı teorik fizikçi Richard Feynman, çift yarık deneyleri ile elde edilen sonuçları incelemiş ve bunları kuantum dünyasına uygulamıştır. Belki bugün değilfakat bir gün Young deneyi ve benzerleri ile elde edilen datalar kuantum dünyasının gizemini çözebilir.

Işığın dalga teorisini bilim dünyasına ispatlayan Young deneyi nedir sorusunu yanıtlayarak bilim dünyası için ne kadar çok önemli olduğundan bahsettik. Elbette bu husus epeyce derin fakat bu yazımızda okuyucuyu teknik ayrıntılara boğmak yerine kolay bir deneyin bilim dünyasını nasıl etkilediğini anlatmayı hedefledik. Bahis hakkındaki niyetlerinizi yorumlarda paylaşabilirsiniz.