Atomların kararlılığı.

Bu yьzyıldaki Gazların Kinetik Kuramı, Klasik Fiziğin зok цnemli buluşlarından biriydi. Bu kurama gцre, hiз bir molekьlь dışarı kaзırmayacak ideal bir gaz kabındaki N molekьlьn toplam enerjisi E olduğunda bu toplam enerji (E) ,enerjinin eşit dağılımı yasası diye bilinen temel bir istatistiksel teoreme gцre ortalama olarak molekьllere eşit olarak dağılıyordu. Ortalama diyoruz, зьnkь istatistiksel aзıdan kesin veriler değil, ancak ortalama değerler elde edilebilmekteydi. Lord Rayleigh (1842-1919) ve Sir James Jeans(1877-1946) gazların kinetik kuramına başarıyla uygulanan istatistiksel modeli, iз duvarları kusursuz ayna olan bir kutuda hapsedilmiş "ışık" dalgalarına uygulamaya зalıştılar. Ama burada temel bir zorlukla karşılaştılar. Bir gaz kabındaki molekьl sayısı зoktu; ama "sonlu"ydu, oysa ışığın hapsolduğu ideal bir kutuda farklı titreşim tiplerinin sayısı "sonsuz"du. Bu olayı kafamızda canlandırmak ve basitleştirmek iзin “Jeans Kьpь”nьn yalnızca sağ ve sol iз duvarları arasında gidip gelen dalgalar olduğunu dьşьnelim. Bu dalgalar, duvarlarda zamanla genliğin azalacağını sцyleyen sınır koşullarına uymalıdır. Bunu ьз boyutta dьşьndьğьmьzde "sonsuzluk" sayısının daha da artacağı aзıktır. Titreşim modu (Dьğьm Noktası) sayısı sonsuz, ama enerji sonlu. Yani titreşim modu başına dьşen Enerji = = tanımsız зıkıyordu. Bu, kuşkusuz belirsiz bir sonuзtu. Yani aзıkзa, klasik kuram, artık cisimlerin doğasına ilişkin bilgilerimizle зelişmekteydi. Atomik цlзekte, maddenin davranışını aзıklamak iзin klasik fiziğin uygulama denemeleri tamamen başarısız oldu. Siyah cisim ışıması, fotoelektrik olay ve bir gaz deşarjında atomların yaydığı keskin зizgiler klasik fizik зerзevesinde anlaşılamadı. George Gamow'un da dediği gibi: "Bir kuram, cisimlerin doğası ile ilgili bilgilerimizle зeliştiği zaman, cisimlerin yapısı değil kuram yanlış olmalıdır."

4-boyutlu uzay-zaman iзin bu sonuз sıfır зıkar, ama Einstein denklemlerinin 5-boyutlu uzay-zamana genişletilmesi sırasında maddenin ışık hızı sınırına gelinmiş bir hız duvarında bu denklemin yazıldığını dьşьndьğьmьzde; Einstein'in Kьtle-Enerji eşitliğine gцre, E=mc² olmalıdır ve ışık hızına gelindiğinde teorik olarak kьtlenin, yani buradaki m'nin de m₀burada partikьlьn durgun kьtlesi olmak ьzere denklemine gцre sonsuzolduğunu gцrьrьz ki, bu durumda E/Sonsuz ifadesi; Sonsuz/Sonsuz şekline belirsiz bir limit ifadesine yakınsayacaktır. Yani kuantum mekaniğine gцre dьşьnьlьrse, sonsuz dalga paketleri şeklindeki bir kьtleye sahip sonlu bir enerjinin bir seri toplamı şeklindeki matematiksel toplamı yine sonsuz oluyordu. Oysa, temel enerji seviyesindeki bir hidrojen atomu iзin Bohr atom modeli Einstein enerji eşitliğine dцnьştьrьldьğьnde;

şekline geliyor ve artık partikьller gibi, onların durgun enerjileri de ışık hızı sınırına yaklaştıklarında paketзikler halinde salınım yaptıklarını gцsteriyordu. Dьşьk hızlarda ise, Newton dinamiği yasalarıyla belirlenen ifadelere indirgeniyordu ki, Einstein’ın ışık hızı sınırındaki madde davranışını incelemesi yukarıdaki gцreli hareket ve enerji ifadelerini tьretmişti. Durum şunu gцsteriyor ki, burada ьз ihtimal var gibi gцzьkьyor; (Ayrıca bkz: Aşağıdaki şekil ve зift yarık dalga deneyi ve girişen sonlu enerjili dalga tepelerinin kırınım ile birleşerek sonsuza yakın dalga tepesi oluşturabilmesi meselesi, diğer bir adıyla Planck siyah cisim ışınımı ve enerji dalga boylarının sonsuz seri toplamı..) sonlu enerji olmasına rağmen paralel yan yana duran iki aynada sonsuz gцrьntь oluşması gibi toplam enerji de limit durumda sonsuza gider, buna Zeeman-Hall etkisi de denir ve 1916 yılında Sommerfeld tarafından bu sonsuz enerjinin teorik varlığı;

Burada ve şeklinde kuantum sayılarını gцstermek ve Z, toplam зekirdek kьtlesi ile F toplam зekirdek yьkьnь gцstermek ьzere;

denklemleriyle gцsterilmiştir.

Hidrojen atomunun temel enerji seviyeleri (Candler, 1937)