Fizik Neden Aslında Hiçbir Şeye Dokunamayacağınızı Söylüyor?

Bu satırları okurken belki bir sandalyede oturuyorsunuz, ya da bir kanepeye uzanıyorsunuz. Belki de çimenlerde zaman geçiriyorsunuz. Her durumda vücudunuz ile bir şeylere dokunuyor olmalı. Sonuçta bir sandalyede oturuyorsanız, vücudunuzun sandalyeye dokunduğunu varsayabiliriz. En azından kıyafetleriniz vücudunuza dokunuyor. Ama gerçekten temas halindeler mi? Yani birbirlerine dokunduklarından emin misiniz? Cevabımızı başlığa bakarak tahmin ediyor olmalısınız. Dokunmak aslında imkansızdır. Daha doğrusu fiziksel anlamda imkansızdır. Bunun nedenini açıklamadan önce başka bir soru soralım.

Dokunma Aslında Nedir?

Elbette bu sorunun cevabını küçük şeylerin dünyasında yani atom düzeyinde vermeniz gerekmektedir. Gerçek dünyamızda tanımladığımız, İki nesnenin “dokunması” fikrimiz temel olarak birinin dış sınırının diğerinin dış sınırıyla aynı yerde olması demektir. Şimdi de aşağıdaki görsele bakın. Sizce bu atomlar birbirine dokunuyor mu?

Günlük hayatımızda dokunma eyleminden bahsettiğimiz zaman olan biten şeyleri katı nesneler kapsamında ele alırız. Ancak atomların etraflarında elektronlar olduğunu hatırlayacaksınız. Atomları küçük küreler olarak düşünürsek, negatif yüklü elektronlar dış katmanlardır.

Cildiniz sandalyeye yaklaştıkça, cildinizin en dış katmanlarındaki atomlar ve moleküllerin elektronları, oturduğunuz nesnenin en dış katmanındaki atomlara ve moleküllere yaklaşır. Sonunda elektronlar birbirine o kadar yaklaşır ki, elektrik yükleri etkileşime girmeye başlar. Elektronlar Coulomb yasasına uydukları için neticede de birbirlerini iterler. Sonuç olarak yapısı nedeniyle madde temasa izin veremez.

Buna itiraz etme olasılığınız yüksektir. Sonuçta biraz zorlarsak, örneğin bir kalemi kağıda bastırırsak, kalemin kağıdı parçalayarak delip geçtiğini söyleyebilirsiniz. Ancak ne yazık ki aslında o zamanlarda bile gerçek bir dokunma söz konusu değildir. Aslında kalemin elektronları kağıdın elektronlarını ittiği anda, kalemin atomlarını ayrılmaya zorlarsınız. Aslında bakarsanız dokunma dediğimiz şey, elektron itişinin yarattığı atomlar arasındaki elektromanyetik kuvveti yorumlayan beynimizdir.

Atomlar Birbirine Neden Dokunamıyor?

Evrende dört temel kuvvet vardır ve bunlar yerçekimi, güçlü kuvvet, zayıf kuvvet ve elektromanyetik kuvvettir. Bizi yerde tutan kuvvet olduğu için hepimiz yerçekimine aşinayız. Güçlü ve zayıf kuvvetler rollerini atomun çekirdeğinde oynarlar. Güçlü kuvvet kuarkları birbirine bağlarken zayıf kuvvet beta bozunmasından sorumludur.

İlk üç kuvvet bizim tartışmamızla ilgili değil. Ancak elektromanyetik kuvvet “dokunma” meselesini anlamak için bize gerekecek. Elektrik yüklü iki parçacık birbirine yaklaştığında, birbirlerine itme veya çekme kuvveti uygularlar. Bu kuvvete elektromanyetik kuvvet denir. Bu kuvvetin doğası, parçacıkların yüklerine bağlıdır. Her iki parçacık da aynı yüklere (negatif veya pozitif) sahipse birbirlerini itecekler ve farklı yüklere sahiplerse (biri negatif yüklü diğeri pozitif yüklü) birbirlerini çekeceklerdir.

Tüm atomlar, çekirdeklerinin etrafında dönen negatif yüklü elektronlara sahiptir. A atomu B atomuna yaklaştıkça elektronları birbirlerine itme kuvveti uygulamaya başlar. Bu kuvvet nedeniyle, aralarında her zaman bir mesafe vardır.

Birbirlerine yaklaşamamalarının (fiziksel olarak birbirlerine dokunmalarının) bir başka nedeni de Pauli’nin Dışlama ilkesidir. İlk olarak 1925’te Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli tarafından formüle edildiği gibi, bir atomdaki iki elektron aynı anda aynı durumda ve konfigürasyonda olamaz. Yani, aynı işi yapan aynı alanı kaplayan iki elektrona sahip olamazsınız. Başka bir deyişle, birbirleriyle temas halinde olmak için her iki atomun elektronlarının aynı enerji durumunda olması gerekir ki bu Pauli’nin Dışlama ilkesine göre imkansızdır.

Klavyenin düğmesine bastığınızda parmağınızın negatif yüklü elektronları, düğmenin negatif yüklü elektronlarına itme kuvveti uygular. Bu itme kuvveti sayesinde dokunma hissine kapılıyorsunuz. Parmağınız düğmeye dokunmuş gibi görünse de, yine de düğmeden nanometre uzaktadır.

Aynı şey herhangi bir şeye dokunduğunuzda da geçerlidir. Oyun oynarken cep telefonunuzu veya yazı yazarken kaleminizi tutmak. Sadece onlara dokunduğunuzu hissediyorsunuz, ama gerçekte, sadece o itici gücü deneyimliyorsunuz.

Bu Hiçbir Şeye Dokunamayacağımız Anlamına mı Geliyor?

Aslında hala bir yol var. Bu da o nesneyle kimyasal olarak reaksiyona girmekten geçiyor. Bir şey yediğinizde, vücudunuzun sindirim sistemi o besini işler ve onu vücudumuzun kimyasal olarak reaksiyona girip birleşebileceği madde formuna dönüştürür. Ama sonuçta bu midemizde olur.

Aslına bakarsanız şu ana kadar gerçekten dokunduğunuz tek kişi anneniz. Siz annenizin içinde büyürken, babanızdan ve annenizden gelen DNA sizi büyütmek için kimyasal yollarla tepki veriyordu. Bu esnada da elektronları paylaşıyorlardı. Bu da bir dokunuş gibi görünüyor. Dolayısıyla sahip olduğumuz veya dokunabildiğimiz tek kişi ebeveynlerimiz ve çocuklarımızdır diyebiliriz.

Kaynak