19. yüzyılın dönümünde ışığın doğası sorunuyla ilgili bilimsel görüş bölünmüştü. Isaac Newton bir ışık demetinin sayısız, minik, hızlı hareket eden “taneciklerden” (parçacık) oluştuğunu savunmuştu. Işık mermiye benzer bu taneciklerden oluşursa, diyordu, ışığın düz çizgiler halinde yol almasının ve gölge yapmasının nedenini açıklar. Ama Newton’ın tanecikleri ışığın neden kırıldığını (cama girince büküldüğünü) ya da gökkuşağının renklerine bölündüğünü – yine kırılmanın bir sonucu – açıklamıyordu. Christiaan Huygens ışığın taneciklerden değil dalgalardan oluştuğunu savunmuştu. Işık dalga olarak yol alırsa, diyordu Huygens, bu olayları açıklamak kolay olur. Ama Newton o kadar heybetliydi ki, pek çok bilim insanı parçacık teorisine arka çıktı. Sonra 1801’de İngiliz hekim ve fizikçi Thomas Young’ın aklına, sorunu şöyle ya da böyle halledeceğine inandığı basit ama yaratıcı bir deney tasarlamak geldi. Bu düşünce, Young berrak bir su damlacığından geçen mum ışığının yarattığı ışık örüntülerine bakarken başladı. Örüntü parlak bir merkezin etrafında renkli halkaları gösteriyordu ve Young, halkalara etkileşen ışık dalgalarının neden olup olmadığını merak etti.

– Eğer ışık düz çizgi halinde yol alan parçacıklardan oluşuyorsa, basit bir deneyle kanıtlanabilir.
– Bir ışığı iki bitişik yarıktan bir perdeye yansıtın. Perdede iki ışık havuzu görülmelidir.
– Ama onun yerine, tıpkı su dalgaları iki yarıktan akınca olduğu gibi, ışığın ve karanlığın karışan örüntülerini yaratır.
– Işık dalga olarak yol almalı.

Çift Yarık Deneyi

Young bir oyun kağıdında iki yarık açtı ve üzerlerine bir ışık demeti çevirdi. Işık, yarıkların arkasına yerleştirilen kağıt perdede, Young’ı dalga olduklarına inandıran bir örüntü yarattı. Newton’ın dediği gibi ışık parçacık akışları olsaydı, her yarığın tam ötesinde bir ışık şeridi olmalıydı. Ama Young, hatları belirsiz bir barkod gibi, almaşık parlak ve koyu bantlar gördü. Işık dalgalarının yarıkların ötesine yayılınca etkileşim içine girdiklerini öne sürdü. İki dalga aynı zamanda yukarı (tepe) ya da aşağı (çukur) dalgalansa, iki kat büyük bir dalga meydana getirirler (yapıcı girişim) – parlak bantlar yaratarak. Bir dalga yukarı doğru dalgalanırken diğeri aşağı doğru dalgalanırsa, birbirlerini silerler (yıkıcı girişim) – koyu bantlar yaratarak. Young ışığın farklı renklerinin farklı girişim örüntüleri yarattığını da gösterdi. Bu, ışığın renginin dalga boyuna bağlı olduğunu kanıtladı.

Young’ın çift yarık deneyi, ışığın bir parçacık değil, bir dalga olduğuna bilim insanların bir yüzyıl boyunca inandırdı. Sonra 1905’te Albert Einstein, ışığın sanki bir parçacık akışıymış gibi de hareket ettiğini gösterdi – bir parçacık ve bir dalga gibi davranabilir. Young’ın deneyi o kadar basitti ki, 1961’de Alman fizikçi Claus Jönsson atomaltı parçacık elektronlarının benzer girişim ürettiğini, dolayısıyla onların da dalga olması gerektiğini göstermek için bu deneyi kullandı.

Thomas Young Kimdir?

İngiltere’de Somerset’te Quaker ebeveynlerin büyüttüğü 10 çocuğun en büyüğü olan Thomas Young’ın parlak zekası onu bir çocuk dahi yaptı ve “Genç Fenomen” lakabı takıldı. 13 yaşında beş dilden metinleri okuyabiliyordu. Yetişkin olarak Mısır hiyegroliflerinin ilk modern çevirisini yaptı.

İskoçya’da tıp eğitim aldıktan sonra 1799’da Londra’da hekimliğe başladı; ama boş zamanlarında, bir müzikal akord teorisinden dilbilime kadar her konuda araştırma yapan gerçek bir bilgindi. Ama en çok ışık üzerine çalışmalarıyla ünlüdür. Işık girişimi ilkesini kanıtlamanın yanı sıra, renkli görmeye ilişkin ilk modern bilimsel teoriyi geliştirdi ve gördüğümüz renklerin, üç temel rengin – mavi, kırmızı ve yeşil – değişik oranları olduğunu savundu.

Önemli Eserleri:

1804 – Experiments and Calculations Relative to Physical Optics
1807 – Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts (Doğa Felsefesi ve Mekanik Sanatlar Üzerine Dersler)

Işık Hakkında Tarihsel Görüşler

1678 – Christiaan Huygens, ışığın dalga olarak yol aldığını ilk kez önerir. Treatise on Light’ı 1690’da yayımlar.

1704 – Opticks kitabında Isaac Newton, ışığın parçacık ya da “tanecik” akışlarından oluştuğunu öne sürer.

1905 – Albert Einstein ışığın hem dalga hem daha sonra foton denilen parçacık olarak düşünülmesi gerektiğini savunur.

1916 – ABD’li fizikçi Robert Andrews Millikan, Einstein’ın haklı olduğunu deneyle kanıtlar.

1961 – Claus Jönsson, Young’ın çift yarık deneyini elektronlarla tekrarlar ve ışık gibi elektronların da hem dalga hem parçacık gibi davranabildiklerini gösterir.