Kuantumu anlamak-2: Işığın ikinci yüzü |
1905, Einstein'ın mucize yılı olarak anılır. O yıl, Bern'deki patent dairesinde çalışan yirmi altı yaşındaki memur, birbirinden bağımsız dört makale yayımladı. Biri özel göreliliği kurdu. Biri kütle-enerji denklemini verdi. Biri atomların varlığını kesinleştirdi.
Dördüncüsü için ise, kendi mektubunda "devrimci" sıfatını kullandı. Bu sıfatı verdiği tek makale oydu — göreliliğe bile bunu dememişti.
O makale, Planck'ın inanmadığı fikri ciddiye alan makaleydi.
Dalgayı ispatlayan adamın tesadüfü
Hikâye aslında on sekiz yıl önce, bambaşka bir amaçla çalışan bir laboratuvarda başlamıştı.
Alman fizikçi Heinrich Hertz, 1887'de Maxwell'in öngördüğü elektromanyetik dalgaları laboratuvarda üretmeye çalışıyordu. Başardı da; radyo dalgalarını ilk kez insan eliyle üreten adam odur. Yani ışığın dalga olduğunu deneyle ispatlayan kişi.
Ama çalışırken tuhaf bir ayrıntı fark etti. Düzeneğindeki metal uçlara ışık düşürdüğünde, kıvılcım daha kolay atlıyordu. Bunu bir dipnot olarak yazdı ve geçti; işine yaramıyordu.
O dipnot, kendi ispatladığı kuramı yıkacak olan ipucuydu.
Metalden kopan elektronlar
Sonraki yıllarda olayın aslı anlaşıldı. Bir metal yüzeye ışık düşürdüğünüzde, metalden elektronlar kopuyordu. Buna fotoelektrik olay dendi.
İlk bakışta gayet anlaşılır görünüyor. Elektronlar metalin içinde bağlıdır, dışarı çıkmak için belli bir enerji gerekir. Işık enerji taşır. Işık gelir, enerji verir, elektron kopar.
Klasik fizik (Newton fiziği) bu olayın aşağıdaki gibi olmasını beklerdi.
Birincisi: ışığı parlatırsanız daha fazla enerji verirsiniz, dolayısıyla kopan elektronlar daha hızlı fırlar.
İkincisi: yeterince beklerseniz her renk işe yarar. Zayıf bir ışıkta elektron enerjiyi yavaş yavaş biriktirir, eşiği geçince kopar.
Üçüncüsü: çok zayıf ışıkta kopma gecikmeli olur; enerjinin toplanması vakit alır.
Macar asıllı fizikçi Philipp Lenard 1902'de bunu titizlikle ölçtü. Üç öngörünün üçü de yanlış çıktı. Haydi, neden ki?
Ölçüm ne dedi? Ölçümün sonuçları şuydu:
Belli bir frekansın altında hiçbir şey olmuyordu. Kırmızı ışığı istediğiniz kadar parlatın, projektör tutun, saatlerce bekleyin — tek bir elektron kopmuyordu. Ama frekansı........