Bizim klasik gerçekliğimizde bir şey aynı anda yalnızca tek bir durumda olabilir: bir şey ya vardır ya da yoktur; bir kedi ya ölüdür ya da diridir. Yani aynı anda hem ölü hem de diri olamaz.

Ancak atomaltı parçacıkların dünyasında durum böyle değildir; bir elektron, bir foton veya bir proton gibi bir kuantum parçacığı aynı anda birden fazla farklı durumda olabilir. Üstelik bu durum biz onlara bakana kadar geçerlidir. Ve kuantum mekaniği de bize bunun nasıl olabildiğini anlatmaya çalışır.

Peki bizler bu parçacıkların tuhaf dünyasını ve kurallarını anlayabiliyor muyuz?

Anlamaya çabalıyoruz, diyelim: Biliyoruz ki günümüz teknolojilerinin temeli ve geleceğin etkin teknolojileri, bu anlamakta zorlandığımız kurallar ile yönetiliyor. Kuantum teknolojisinin ilk dalgası yaşamımızı çoktan değiştirdi. Bir sonraki kuantum dalgasının toplumu sil baştan şekillendirecek olması ise kaçınılmaz görünüyor.

Bu nedenle kuantum bilimi ve kuantum teknolojileri hakkında dünya çapında farkındalık yaratmak ve kuantum teknolojilerinin yaratıcı (veya yıkıcı) potansiyeline dikkat çekmek amacıyla her yılın Nisan ayının 14'ü Dünya Kuantum Günü (World Quantum Day) olarak tanımlandı.

Bu muhtemelen duymamış olduğunuz bir etkinlik olabilir ama bundan sonra çok sık karşılaşmanız kuvvetle olasıdır.

Termal radyasyon

Neden 14 Nisan, derseniz, bu tarihin seçilmesi Kuantum Kuramı'nın babası kabul edilen Max Planck ile ilintilidir.

20. yüzyılın başlarında Alman bilim insanı Max Planck, "siyah cisim radyasyonu" olarak bilinen bir termal radyasyon sorunu üzerinde çalışıyor.

Özünde tüm cisimler sıcaklıklarına bağlı olarak elektromanyetik radyasyon yayarlar; buna termal radyasyon diyoruz. Üstelik bu radyasyon farklı dalga boylarındadır. Örneğin bir metalik telin sıcaklığı arttıkça kızıldan sarıya, daha da ısıttığınızda beyaza doğru bir renk almasının nedeni budur.

Her maddesel nesne gibi, insan vücudu da sıcaklığı nedeniyle bir radyasyon yayar. Ancak bu görünür ışıktan daha düşük bir frekansa sahip bir termal radyasyondur.

Siyah cisim ise varsayımsal bir nesnedir; üzerine düşen tüm elektromanyetik enerjinin tümünü emebilen ve elektromanyetik spektrumun tüm dalga boylarında radyasyon yayabilen idealize edilmiş bir nesnedir. Aşağıda sıcaklığa bağlı olarak siyah cismin radyasyon spektrumu görülüyor.

Güneş, elektromanyetik radyasyonun hemen hemen tüm dalga boylarında radyasyon yayar ancak yayılan radyasyonun yüzde 99'u morötesi, görünür ve kızılötesi bölgelerdedir. Aynı şekilde Dünya, Ay ve Güneş gibi diğer nesneler sıcaklıklarına bağlı olarak radyasyon yayıyor olsalar da bunlar mükemmel birer siyah cisim değildir.

Neden 14 Nisan?

Max Planck tüm sıcaklıklar için gözlemlenen bulguları formule etmeye çalışırken ürettiği matematiksel ifadede enerjinin bir sabitin tam katları şeklinde artışlar gösterdiğini farkeder. Bu enerjinin minik paketler halinde yayılıyor olması anlamına gelmektedir.

Bizler bugün bu değeri Planck sabiti (h) olarak biliyoruz.  Planck sabiti, Kuantum Kuramı'nın doğuşunu simgeler. Bu sabit, atomların ve atom altı parçacıkların hareketlerini, kuantum mekaniğinin ve modern elektroniğin nasıl çalıştığını anlaşılır kılar.

Max Planck, farkında olmadan fotonların varlığını varsaymış ve enerjinin kuantum doğasının anlaşılmasına öncülük etmiştir. Her biri enerji paketçiği olan fotonların varlığı, çok geçmeden Albert Einstein tarafından deneysel olarak kanıtlanacaktır.

Planck, istatistiksel mekaniği kullanarak türettiği (h) parametresini daha sonra deneysel verilerden yeniden üretir ve bu değeri 4.14 x 10^-15 eVs olarak hesaplar.

Yılın 4. ayı olan Nisan'ın 14’ü, Planck sabitinin ilk üç basamağı olan  4.14' den hareketle, "Dünya Kuantum Günü" olarak seçilmiştir.

Kuantum teknolojileri

Max Planck ve diğer kuantum öncülerinin geliştirdiği Kuantum Kuramı yeni teknolojilerin kapısını açtı ve yaşamı geri dönüşü olmayacak biçimde etkiledi. MRI makineleri, lazerler, klasik bilgisayarlar ve teknolojileri, bu öncü kuantum dalgasının ürünü; sağlık, bankacılık ve ulaşım gibi sektörlerde dönüştürücü etki yarattı.

Öncü dalga, ardından gelmekte olan ve çok daha güçlü bir başka dalganın da habercisi.

Henüz kuantum bilgisayarlar ile tanışmadık ama çok yakındır; kuantum bilgisayarların, klasik bilgisayarların milyonlarca yılını alabilecek hesaplamaları hızla yapabilecekleri öngörülüyor. Siber güvenlik başlı başına bir olay; kişiselleştirilmiş sağlık uygulamaları ile ilaçlara ve tedavilere kapı açan yeni teknolojilerin toplumu yeniden şekillendirmesi ise çok yakın.

Bunların hiçbiri Max Planck, Albert Einstein ve Neils Bohr gibi bilim devlerinin araştırmaları olmadan var olamazdı. Kuantum biliminin doğuşunun 125. yılında "14 Nisan Dünya Kuantum Yılı" yanı sıra Birleşmiş Milletler, 2025’i "Uluslararası Kuantum Bilimi ve Teknolojisi Yılı" olarak ilan etmiş bulunuyor.

Amaç, farkındalık yaratmak.

Biliyoruz ki evren, kuantum fiziğinin dilini kullanır. Bu dil, bugün doğa'yı ve önümüzde uzanan teknolojik süreci en temel düzeyde anlamamıza yardımcı olacak tek seçenek.  

Ve onu anlayabilmek için de kuantum okur- yazarlığına ihtiyacımız olacak!

Kaynakça:

https://www.quantum.gov/world-quantum-day/

https://worldquantumday.org/

https://www.quantum.gov/happy-world-quantum-day-2025/