Biyolojik sistemlerde gerceklesen elektron ve nukleer tunellemeler, klasik, yari klasik, ve kuantum mekaniksel olarak incelenmistir. Dusuk sicakliklarda (T
Kuantum bilgisayarları atom ve atom altı parçacıkların davranışlarından yararlanılarak laboratuvar ortamında geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu bilgisayarlar kübit adlandırılan iki seviyeli kuantum mekaniksel sistemleri bilgi depolama ve temel işlem birimi olarak kullanmaktadır. Klasik bitlere göre mümkün olmayan aynı anda iki durumu birden sergileyebilme kübitler için mümkündür ve bu durum hesaplamalarda kullanılabilmektedir. Bu özellik kuantum bilgisayarlara üstün işlem yeteneği kazandırmaktadır. Klonlanamama kübitlerin kopyasının alınmasını engellemekte ve kuantum bilgisayarların doğasına veri güvenliğini katmaktadır. Farklı yeteneklere sahip bu bilgisayarların kullanılabilmesi için programlanması ve neler yapması gerektiği söylenmelidir. Tezimde kuantum bilgisayarların üstün işlem yeteneklerinin kullanılmasına, mevcut kuantum algoritmalarının yazılmasına imkan sağlayan yeni bir kuantum programlama dili geliştirilmiştir.
Bu çalışmada öncelikle kuantum özdeş parçacık sistemlerinden bozonların genel \nkuantum mekaniksel özellikleri ele alındı. Özel olarak, bir-boyutlu standart bozon \nsalınıcıları sistemini tanımlayan operatör bağıntıları ve sistemin Hamiltoniyeni \nincelendi. Daha sonra Bose sistemlerinin istatistiksel dağılım fonksiyonunun nasıl elde \nedilebileceği araştırıldı. \nİkinci olarak, ideal Bose gazının genel istatistik mekaniksel özellikleri incelendi. \nÖzellikle ideal Bose gazının hal denklemi, öz ısısı, entropisi gibi fonksiyonlarının düşük \nve yüksek sıcaklıklarda değişimlerine yoğunlaşıldı. Buradan standart Bose \nsistemlerinde, Bose-Einstein yoğunlaşmasının hangi koşullarda gerçekleşebileceği \nteorik olarak araştırıldı. \nÜçüncü olarak, bu çalışmanın orijinal kısmını oluşturan ve Bose sistemlerine de \nbir örnek uygulama olabilecek genelleştirilmiş bir bozon gazı modeli ele alındı. Tamm- \nDancoff (TD) bozon gazı modeli olarak adlandırılan bu sistemi tanımlayan bazı \nkuantum mekaniksel özellikler incelenerek, modelin bazı istatistik mekaniksel yönleri \nüzerinde çalışıldı. Özel olarak, bu genelleştirilmiş bozon gazı modelinin deformasyon \nparametresinin sistemin genelleştirilmiş dağılım fonksiyonu, iç enerjisi, entropisi gibi \nfonksiyonlarına etkileri araştırıldı. Ayrıca bu yolla, sistemin genelleştirilmiş Bose- \nEinstein fonksiyonları (g (z,q)) n elde edilerek, 0 z 1 ve q 1 bölgelerinde bu \nfonksiyonların değişimleri incelendi. Bu bağlamda elde edilen önemli sonuçlardan \nbirisi, düşük sıcaklıklarda sistemin entropisinin deformasyon parametresi q arttıkça \nazalış göstermesidir. Son olarak, elde edilen diğer sonuçların yanı sıra TD-bozon gazı \nmodeline uygulama alanı teşkil edebilecek fiziksel problemlerden bazıları tartışıldı.
Bu proje, kuantum mekaniğinin görünüşte sezgisel olmayan sonuçlarını daha anlaşılabilir, nedensel ve kavramsal olarak birleşik bir çerçeve içinde açıklamayı amaçlayan teorik bir çalışmadır. KZSK, bazen "sorgulamayın, sadece hesaplayın" şeklinde özetlenen yaklaşımı, "sorgulayın, mekanizmayı ortaya çıkarın ve anlamlandırın" yaklaşımına dönüştürmeyi amaçlamaktadır. Kuantum fenomenlerini birbirinden kopuk gizemler olarak bırakmak yerine, onları ortak bir biçimlendirici mantık ve tutarlı bir fiziksel ortaya çıkış süreci altında bir araya getirmeye çalışır. Bu şekilde KZSK, "kuantum mekaniği çalışıyor, ancak neden bu şekilde çalıştığını tam olarak anlamıyoruz" fikrini olabildiğince azaltmayı hedeflemektedir. Bu bakış açısından, KZSK yalnızca kuantum mekaniğinin bir yorumu olarak değil, kuantum davranışının neden ortaya çıktığını açıklamayı amaçlayan bir oluşum mimarisi olarak tasarlanmıştır . Bu mimari üç temel aşamaya dayanmaktadır: 1. Zamansız Kök Gerçeklik: Fiziksel uzay-zamanın öncesinde var olan biçimlendirici temel ve ilişkisel düzen. 2. Kuantum Ara Formu: Zamansız yapı ile zamansal fiziksel süreçler arasındaki geçiş seviyesi olup, faz, ardışıklık ve mikro-zamansal değişimlerin ortaya çıkmaya başladığı aşamadır. 3. Fiziksel Uzay-Zaman: Yerel etkileşimlerin, ölçümlerin ve fiziksel kayıtların ortaya çıktığı klasik düzey. Bu yapı içinde dalgalar, parçacıklar, ölçüm ve dolanıklık, bağımsız kuantum gizemleri olarak değil, aynı temel oluşum sürecinin farklı aşamaları ve tezahürleri olarak ele alınır . KZSK ayrıca, kuantum mekaniğinin görünürdeki olasılıksal davranışının altında daha temel bir deterministik sürecin yatabileceği hipotezini de araştırıyor . Amaç, bu çerçeveyi salt felsefi bir yorumun ötesine taşıyarak, matematiksel olarak formüle edilebilen, daha da geliştirilebilen ve deneysel olarak test edilebilen bir fiziksel model adayı haline getirmektir. KZSK henüz doğrulanmış bir fiziksel teori değildir. Fiziksel geçerliliği, daha fazla matematiksel geliştirme, mevcut deneylerle nicel karşılaştırma, bağımsız araştırma ve deneysel testler yoluyla değerlendirilmelidir.
Bu eser, ulkemizde ve yurt disinda bircok universitede ders kitabi olarak kullanilmaktadir. Kuantum mekanigi dalinda David J. Griffiths’in artik klasik haline gelmis lisans seviyesindeki bu kitabinin cevrilmesi ile bu alandaki ihtiyacin az da olsa karsilanmasi amaclanmistir.
Bu ceviri, sadece fizik ve fizik muhendisligi ogrencileri icin degil, diger muhendislik bolumlerinde kuantum mekanigine ilgi duyan ogrenciler icin de iyi bir kaynak olacak ve ogrencilere farkli bir bakis acisi kazandiracak niteliktedir.
Kuantum teorisi, kavramsal olarak zengin olmakla birlikte teknik olarak zordur ve bircok ders kitabindaki yapay ornekler de dahil olmak uzere kesin cozumler sinirlidir. Bu yuzden, daha gercekci problemlere girismek icin ozel yontemler gelistirmek gereklidir. Iste bu nedenle, elinizdeki kitap iki kisma bolunmustur: I. Kisim temel teoriyi kapsamakta, II. Kisim tamamlayici uygulamalarla birlikte yaklasim planlarinin cephaneligini bir araya getirmektedir. Bu iki kismin mantiksal olarak birbirinden ayrilmasi onemli olmakla birlikte konulari sunulduklari sirayla calisma zorunlulugu yoktur. Kitapta, problemlerin zorluk ve onem duzeyini gostermek icin degisik sayida yildizlar kullanarak asagidaki siniflandirma cetveli kullanilmistir.
Bilesik kuantum sistemlerin butunlukcu bir ozelligi olan dolaniklik altsistemler arasinda yerel-olmayan korelasyonlari betimler. Bu, kuantum bilisim kuraminda enerji kadar gercek yeni bir kaynak olarak kullanilir. Kuantum uz-aktarim, yogun kodlama ve kuantum sifreleme gibi bircok kuantum sureclerin basarilmasinda kacinilmazdir. Ama bu yeni kaynak karmasik olup algilanmasi zordur.. Dolaniklik genellikle cevreye karsi kirilgan olmasina ragmen, zengin yapisini cozmek icin kullanilan matematiksel araclara karsi direnc gosterir. Bu tezde, dolanikligin karakterizasyonu, damitilmasi, yogunlastirilmasi ve nicelendirilmesini iceren temel gorunusleri incelenmektedir. Ozel olarak, Bell esitsizlikleri araciligiyla dolanikligin belirlenmesi ve algilanmasi tartisilmistir. Dolanikligin belirlenmesinde dolaniklik taniklarinin temel rolu de vurgulanmistir.
Odağı genellikle insan davranışı üstünde olan sosyal bilimlerin hem öznesi hem nesnesi durumunda bulunan insanın, doğa bilimlerindeki hâkim klasik anlayışla incelenmesi geleneği halen devam etmektedir. Ancak; maddi, değişmez ve evrensel kanunlar tarafından yönetildiği düşünülen, öngörülebilir, tahmin edilebilir mekanik bir evren anlayışının daha doğrusu Newton tarafından ortaya konulan fizik kanunları temel alınarak işleyişi anlaşılmaya çalışılan sosyal dünyada oluşan bazı anomaliler, tuhaflıklar veya klasik limitler klasik Newton fiziğine dayalı sosyal bilimler tarafından açıklanamamaktadır. Bir taraftan doğanın parçası diğer taraftan özellikle bilinç sahibi olmasından dolayı doğadakilerden farklı olduğu iddia edilen insanın anlaşılması, açıklanması ve tahmin edilmesinin o kadar kolay olmaması bakış açısında değişim sürecini ve yeni arayışları tetiklemiştir. Her şeyin sabit, sürekli, kesin ve ölçülebilir olduğunu savunan klasik mantık ve Newton fiziğine dayalı hâkim yöntemlerin yeterliliği/yetersizliği konusunda devasa bir tartışma literatürü bulunmakla birlikte özellikle yaşamın olumsal olduğu, hiçbir şeyin sabit, kesin, sürekli ve tam anlamıyla ölçülebilir olmadığını benimseyen kuantum mekaniği alanındaki yeni gelişmelere dayanarak sosyal bilimlerde çoğu şeyin belirsiz, süreksiz ve kolay kolay anlaşılamayacak durumda olduğunu, bu nedenle sosyal bilimlerde klasik yaklaşımın düşünüldüğü kadar sağlam temellere dayanmadığını savunanların sesleri giderek yükselmektedir. Bir zamanlar evrendeki en küçük yapı taşının atom olduğunu savunan klasik inanca karşın kuantum mekaniğiyle atomun da parçaları, parçaların da parçaları bulunduğunun, özellikle de evrenin en küçük yapı taşının atom değil enformasyon olduğunun keşfedilmesiyle sil baştan yeniden yazılmak durumunda kalan fizik biliminde olduğu gibi kuantum mekaniğindeki yeni keşifler sosyal bilimlerde mevcut bildiklerimizin de muhtemelen sil baştan yeniden yazılmasını zorunlu kılabilir. Salt davranışa odaklan ve bunu yaparken bugünü yarına uzatarak, yani yarını bugünün tekrarı görüp gelecek körlüğüne düşerek, davranışı kesin tahmin edebilmeyi amaçlamış, insanın ne varlık ne de oluş haliyle yeterince ilgilenmeyen, kesinlik ve zorunluluk saplantısından dolayı giderek katılaşan sosyal bilimlerin esneme kapasitesini yitirdiğini düşünmekteyim. Sosyal bilimlerdeki hakim klasik yaklaşımın pekte güçlü olmayan, aksine çelimsiz, temellerine dikkat çekenlerin işaret ettiği gibi (örn., Aerts, Gabora, ve Sozzo, 2013; Bhaskar, 1998, 2010, 2017; Haven ve Khrennikov, 2017; Kirby, 2011; Pylkkänen, 2014; Wendt, 2015; Zohar, 1996, 2017) kuantum mekaniğinin ortaya koyduğu yeni manzaranın ne anlama geldiğinin tartışılması alanımızdaki özellikle genç bilim insanlarının yanlış geleneklere kapılmasının önüne geçilmesine ve de skor odaklı bilim insanının kendisinden muhafaza edilmesine imkan sağlayabilir. Bu genel gayeyle ele alınan üç parçalı bu çalışmanın birinci kısmında klasik fizik ve klasik mantık kurallarına tabi olarak yapılan bilimsel araştırmaların temel varsayımları arasında yer alan materyalist evren anlayışı; determinizm; mekanik nedensellik ve yerellik; zaman ve mekan; özne ve nesne ayrımıyla birlikte tecritçi ve indirgemeci ceterus paribus geleneği (diğer tüm durumlar/değişkenler sabitken - kapalı sistem) ele alınacaktır. Günlük yaşamdaki muhtemel kuantum durumlarına örneklerin verilmesiyle son bulan birinci bölümü, klasik yaklaşımın “insan gerçekliğinin” incelenmesindeki yeterliği ve geçerliğinin kuantum mekaniği ve mantığıyla karşılaştırılarak tartışıldığı ikinci bölüm takip edecektir. Bu karşılaştırma birini diğerine üstün göstermek için değil aksine iç içe olan bu iki dünyanın kesiştiği, birbirlerini tamamlayabilecekleri noktaların bulunabilmesi içindir. Klasik insan ve kuantum insan karşılaştırmasıyla hem bütünsel hem ayrımlı bununla birlikte sabit bir varlık olmayan “kendini yeniden yaratan, oluşturan” insanı tartışmaya yeniden açmak adına üçüncü bölüm, özellikle turizm akademisyenlerince henüz dikkate alınmayan Barad’ın faili realite (agential realism) ve Bhaskar’ın yokluğun/eksikliğin ve olayların altında yatan doğurgan mekanizmaları varlığını da benimseyen çok katmanlı eleştirel gerçekçilik (critical realism) önerilerinden istifade edilecektir. Bu üç bölümle, teknik yoğun bilimsel araştırmalarımızda gittikçe birbirine karıştırılan ve epistemenin hareketli yapısından dolayı yeniden ele alınması gereken gerçekliğin karmaşık yapısı beliriş (emergence), görünüş (appearance), fenomenolojik gerçeklik (phenomenological reality), gerçek (realitas) ve hakikat (veritas) vb. kavramlara işaret edilerek tartışılacaktır.