Kuvantum Mekaniği
Newton, mekaniğin üç temel yasasım ve evrensel çekim yasasını ortaya koyarak mekanik bilimini kurdu. Böylece gökcisimlerinin hareketlerinin belirlenmesi problemi, kimi matematiksel güçlükler bir yana bırakılırsa, temel olarak çözülmüş oluyordu. Neu’ton kuramında gökcisimleri, bütün kütleleri merkezlerinde toplanmış gibi, yani maddesel bir nokta imiş gibi işlem görüyorlardı. Bu yüzden bu mekaniğe “nokta mekaniği” adı verildi. 19. yy’ın sonunda elektron bulununca onun bu maddesel nokta kavramına çok iyi uyduğu düşünüldü. Gerçekten de makroskopik elektrik ve manyetik alanlarda elektronun hareketi Neıvton mekaniği ile kesin biçimde hesaplanabiliyordu. Rutherforct 1911de atomun kütlesinin ve bütün artı yükünün hemen hemen bir nokta imişçesine merkezde toplanmış bir çekirdek çevresinde dolandıklarım belirleyince, noktasal elektronun çekirdeğin çekim alanındaki hareketini Neıvton mekaniğine göre inceleyerek atomun özelliklerinin anlaşılabileceği sanıldı. Ancak bunun mümkün olamayacağı hemen anlaşıldı. Çünkü Maxwell’in* elektromanyetik kuramına göre, çekirdeğin çevresinde dolanan, yani ivmeli bir hareket yapan elektronun elektromanyetik dalgalar yayması, dolayısıyla enerji kaybetmesi ve yörüngesinin giderek küçülüp sonunda çekirdeğin üstüne düşmesi gerekiyordu. Oysa bunun gerçeğe uymadığı, atomun kararlı olduğu biliniyordu. Elektronların hareketini belirlemekte Neıvton mekaniği yetersiz kalıyordu.
Bu durumda ilk devrimci görüş Bohr’dan geldi. Planckin 1900’de ortaya koyduğu kuvantum kuramından yararlanarak atomdaki elektronların ancak belirli enerji düzeylerinde bulunabileceğini öngören Bohr im 1913’te oluşturduğu atom modeli sonradan Sommerfeld tarafından geliştirildi. Ne var ki bu model atom yapısını belirlemekte yetersiz kalıyordu. Bohr modelinin öngördüğü sonuçlar çoğu kez deneysel bulgulara uymuyordu, aynca bu model yalnızca en yalın atom olan hidrojen atomu için geçerliydi. Neıvton mekaniğinin dışına çıkılmış, ama onun yerini alacak tutarlı bir kuram da getirilememişti.
Beklenen kuram, kuvantum mekaniği adıyla 1925-1926’da bir yıldan kısa bir süre içinde oluşturuldu. Heisenberg, yeni kuramın yalnızca gözlenebilir nicelikleri içermesi gerektiği kanısıydaydı. Atom da ancak kararlı bir enerji durumundan bir başka kararlı duruma geçerken gözlenebildiğine göre, kurama girecek nicelikler bu geçişleri simgeleyen bir sayılar tablosu biçiminde ifade edilmeliydi. Born bu sayı tablolarına ilişkin hesap kurallarının matris cebiri ile aynı olduğunu gözledi. Böylece Heisenberg ve Born, kullandığı matris yöntemlerinden dolayı matris mekaniği adıyla da anılan kuvantum mekaniğini oluşturdular. Dirac da hemen hemen aynı zamanda aynı kuramı daha genel bir biçimde ortaya koydu. 1926’nın ilk aylarında Schrödinger çok farklı bir yaklaşımla tümüyle değişik görünümde bir kuram geliştirdi. Maddenin aynı zamanda dalga niteliği de göstermesinden yola çıkan ve elektronun dalga niteliğine dayanan bu kuram dalga mekaniği olarak adlandırıldı. Daha sonra Schrödinger ve başka araştırmacılar matris mekaniğiyle dalga mekaniğinin aynı temel kuramın farklı matematiksel gösterilimleri olduğunu, bu nedenle de birbirlerine eşdeğer olduğunu kanıtladılar.
Kuvantum mekaniğine öteki önemli katkılar arasında Pauli’nin dışlama ilkesini ve Heisenberg’in belirsizlik ilkesini ortaya koymaları anılabilir. Elektronların atom içindeki hareketlerinde, hızlarının kimi durumlarda ışık hızına göre çok küçük olmaktan uzaklaşması, kuramda Einsteinin görelilik ilkesinin de hesaba katümasını gerekli kılıyordu. Bu, tek elektronlu atom için, 1928’de Dirac tarafından gerçekleştirildi. Birden fazla elektronlu atomlar için görelilik ilkesine uygun kuvantum kuramına ise ancak elektromanyetik alan denklemlerinin kuvantum ilkesine göre yeniden düzenlenmesi sonucunda oluşturulan kuvantum elektrodinamiğiyle varılabilmiştir.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi