Featured Video Play Icon

Akılalmaz Gerçeklik: Gecikmiş Seçim Kuantum Silgisi Deneyi

Richard Feynman. Kuantum mekaniğine en doğru açıdan bakan isimlerden birisi belki de. Ne “mistik” olduğunu kabul ediyor. Ne de şaşırılacak hiçbir şey olmadığını. Birçok insan için de böyle. En azından kuantum mekaniğine ufak da olsa göz atmış birisi için. Özellikle bu kişiler için her şey “sıradışı ve doğa üstü” gibi gelebilir. Ki bu da çok normal. Niels Bohr’un da dediği gibi. Kuantum yasalarından şok olmuyorsanız zaten kuantum mekaniğini anlamamışsınızdır. 

Daha da derinlere inip deneysel anlamda kuantum fiziği çalışan insanlar için de durum aynı. Atomaltı parçacıkları gözlemlediğinizde tüm hayatınızı kontrol eden klasik yasaların gözünüzün önünde yok olduğunu, tuzla buz olduğunu gördüğünüzü düşünün. Gerçekten kolay değil.

Ne kadar deney yaparsanız yapın, ne kadar farklı açıdan bakarsanız bakın kuantum mekaniği klasik algıyı yerle bir ediyor. Her seferinde cevaptan çok sorularla karşılaşıyorsunuz. Biz de bebar bilim de bu labirentin içinde kaybolduk. Bir kere girdik ve çıkamıyoruz. Çıkmak istiyor muyuz peki? Asla. O yüzden bırakın çıkmayı. Gelin labirentin daha da keşfedilmemiş yerlerine, daha derinlere doğru inelim. Bugüne kadar konuştuğumuz tüm gariplikleri düşünün. Şimdi çıtayı biraz daha yükseltme vakti. İsterseniz bir kahve alın gelin. İşler biraz karışabilir…

Yazılı tarihte istediğiniz kadar geriye gidin. Her kültürde, her dönemde denk geldiğiniz filozofların bir şekilde dönüp dolaşıp tartıştığı konu ışıktı. Her şeyi değiştiren de o ya zaten. Işığın kaynağı nedir? Nasıl bir mekanizması var. Ne bileyim. Mesela. Işık kaç kilodur? Şimdi gülünç gelebilir ama çok önemli sorulardı bunlar. Zaman geçtikçe ışığın maddenin ayrılmaz bir parçası olduğu, bir parçacık olduğu, hayır bir dalga olduğu tartışmalarına kadar geldik.

Sonunda bu son iki grup arasında büyük bir mücadele başladı. Işık bir parçacıktır. Hayır bir dalgadır.

Ve bir noktada iki taraf da durup. Neden ikisi de olmasın ki? Demek zorunda kaldılar. Evet. Hem dalga hem de parçacıktı…

Buyrun buradan yakın.

Nasıl olur?

Elbette bunu kanıtlamak gerekiyordu. Bir belge lazımdı. Ve bu noktada her duyduğumuzda bizi şaşırtmaya devam eden “çift yarık deneyi” devreye girecekti.

Detaylıca konuştuk fakat birazdan varacağımız noktaya emin adımlarla ilerlemek için hatırlayalım beraber.

Işığı alıp bir levhadaki tek bir yarıktan geçirdiğinizde her şey normaldi. Beklendiği gibi davranıyordu. Ama bu yarığın yanına bir tane daha açtığınızda, ışığı iki yarıktan geçirdiğinizde gariplikler başlıyordu. Beklendiği gibi iki ışık kümesi değil bir “kesişim deseni” görüyordunuz. Kesişim denmesinin sebebi de gönderdiğiniz fotonların yarıklardan geçtikten sonra birbirleri ile “kesişerek” bir su dalgasından beklendiği gibi davranmasıydı. Bu kesişim deseni aslında özünde fotonları nerede bulabileceğinizi gösteren bir olasılık dalgasını da bize gösteriyordu.

Yani tamam. Çok da garip değil. Fotonlar dalga gibi davranıyordu.

Ama bilim insanları öyle kolay kolay vazgeçmez biliyorsunuz. Fotonların parçacık olduğunu bulmuşlardı sonuçta. Öyle davranmalarını sağlamak için de çok basit bir çıkarım yaptılar. Tek tek fırlatalım fotonları ve görelim. Muhtemelen iki çizgi göreceğiz. Yani sonuçta tek tek gönderiyoruz diye düşündüler.

Ama ne oldu?

Yine dalga deseni. Yine “kesişim” deseni…

İşte bu garipti. Tek başına iki yarıktan birinden geçmesi gereken bir foton parçacığı ne ile kesişiyordu ki?

Yoksa kendileri ile mi kesişiyorlardı?

Yani tek bir foton yarıklara gelmeden hemen önce ikiye ayrılıp diğer tarafta birbiri ile mi kesişiyordu?

Hayır.

Aslında olan şuydu.

Foton bu süreçte bir “süperpozisyondaydı”. Çift yarıktan geçerken bir foton her yerdeydi. Bunu da “fotonun dalga fonksiyonu” belirliyordu. Tek bir “parçacık” tek başına bir “sistemdi” özünde. Yarıklardan geçerken aslında hem parçacık hem de dalga olarak davrandığı, tüm durumlarda aynı anda bulunduğu için bazı fotonlarda kesişim gerçekleşiyor, bazılarında gerçekleşmiyordu.

Süperpozisyon.

Bu kesindi artık. Parçacıklar kendi halinde “her zaman, her yerdelerdi”. Ta ki…

Evet. Ta ki siz onları ölçene kadar…

Siz ölçtüğünüzde sistem çöküyordu…

Siz ölçtüğünüzde dalga fonksiyonu sonlanıyor ve karşı levhaya baktığınızda bu sefer fotonların parçacık gibi davrandığını görüyordunuz…

Fotonların hangi yarıktan geçtiğini görmek için koyulan sensörler bir şekilde bu çöküşe neden oluyordu.

Haydi diyelim kütlesiz fotonlara özgü bir şey bu. Bir noktaya kadar anlayabiliriz diyelim.

Burada daha da garipleşecekti her şey.

Elektronlar ve hatta atomlarda da bu gözlemlenecekti. Evet. Bildiğimiz kütleli parçacıklar da bir süperpozisyondaydı ve siz ölçtüğünüzde, gözlemlediğinizde sahip oldukları dalga fonksiyonu çöküyordu.

Her şeyin yapıtaşı da “belirsiz miydi” yani?

Aynen öyleydi ve bunu çürütmek için sayısız deney yapılmış ve her bir deney bunu bir kez daha gözümüze sokmuştu.

Atomaltı parçacıkların dünyası bir “süperpozisyondaydı”.

İşte bu bilgi, yani özellikle parçacıkların bir nevi “izlendiğini” anladığında davranışını değiştirmesi konusu bilim dünyasının pek de istemediği bazı kapıları açacaktı.

Bilinçsiz parçacıkların bunu yapması aslında belki de o kadar da bilinçsiz olmadığını düşünmesine neden oldu insanların. Özellikle bilim dünyasının dışındandı bu insanlar. Çünkü bu “gözlemci” olayını biraz direkt anlamış ve bu “izleme” olayını bilinçli izleme ile bir tutmak istemişlerdi. Yani parçacıkların dalga fonksiyonunun çökmesine “bilincimizin” neden olduğu düşüncesinden bahsediyorum.

Dışarıdaki fiziksel dünyayı düşüncelerimizle kontrol etmekten. Çok havalı değil mi? İşte tam da bu kadar güzel bir olasılık olduğu için büyük bir yaygara kopacaktı. Düşüncelerinizle evreni etkilemek. Düşünsenize. Çok da sert çıkmamak gerekiyor bu konuda. Ben de ilk gördüğümde, ilk duyduğumda bu kanıya kapılmıştım. Kapılmamak da elde değil. Çünkü insan doğası gereği bildiğimiz gerçekliğin ötesinde bir şey olduğunu düşünmek ister. Bir gizem. Unutmayın. Sadece bu “gözlemci” olayından bahsediyorum. Çift yarık deneyindeki gözlemci olayından. Burada maalesef böyle bir durum söz konusu değil. İstediğimiz, dilediğimiz türden bir gizem yok burada. İnsanın bilinci süperpozisyonu sonlandırmıyor. İşler çok garipleşecek birazdan ama şu gözlemci konusunu bir aradan çıkaralım. Ölçüm nasıl parçacığın davranışını değiştiriyor. Bir örnekle açıklayalım.

Büyük bir havuz düşünün. Tam ortasında da bir top olsun. Bu top da bizim parçacığımız olsun. Foton. Elektron. Ne derseniz.

Ve bu topun tam konumunu ölçmek için topun üzerindeki bir düğmeye basmanız gerektiğini hayal edin.

Bu düğmeye basmak için de havuza girmeniz gerekiyor. İşte bu anda o topun o anki konumunu etkilemeye başlıyorsunuz. Girdiğinizde başlattığınız dalgalar topa ulaşacak ve onun konumunu değiştirecek. Yaklaştıkça daha güçlü dalgalarla ilk başta ölçmek istediğiniz konumunda olmayacak artık. Ve son olarak ölçmek için düğmeye bastığınızda topu biraz daha iteceksiniz. Haliyle top siz havuza girmeden önceki konumundan çok farklı bir yerde olacak.

Çok basit şekilde parçacıkları ölçtüğünüzde olan da bu.

Neyse. Bu çift yarık deneyi kuantum fiziğinin kuralları ve doğası konusunda artık oldukça net bir resim koymuştu önümüze. Bu haliyle bile alışılagelmiş tüm kuralları bir kenara bırakmıştı.

Ama bu çift yarık deneyini bile gölgede bırakacak yeni bir versiyonu çıkacaktı şimdi de karşımıza.

Kuantum fiziğinin tüm garipliklerini hatırlayın. Ve şimdi hepsini unutun.

Şimdi.

Soru şu. Çift yarık deneyinde birbirine dolanmış parçacıkları kullanırsak ne olur?

Kuantum dolanıklığından bahsediyorum. “Mesafeler arası korkunç olay” demişti Einstein.

Çift yarık deneyinde parçacıklar karşıdaki duvara çarpmadan önce ölçtüğümüzde ne yaparsak yapalım bir şekilde dalga fonksiyonu çöküyor, parçacıklar parçacık gibi davranıyorlardı. Peki ya duvara çarpacak parçacıkları değil de onlar ile dolanık parçacıkları, yani benzer özelliklere sahip, birini ölçtüğünüzde diğerinin de durumunu öğrenebildiğiniz parçacıkları kullanırsak ne olur?

İşte bilim insanları tam olarak bunu yaptılar.

Bir kristalden geçerek bölünen ve dolanık hale gelen iki fotonun biri karşıdaki ekrana diğeri de A veya B dedektörüne gidiyordu. Yani ekrana çarpan fotonun hangi yarıktan geçtiğini biliyordunuz. Ama dikkat edin. Doğrudan ekrana çarpan fotonu ölçmüyorsunuz. Onun dolanık ikizini ölçüyorsunuz. Ekrana doğru giden fotona müdahale söz konusu değil.

Ve tahmin edin ne oldu?

Evet. Dalga fonksiyonu yine çöktü. İkizini ölçtüğümüz parçacık ölçüldüğünü biliyordu. Ve parçacık gibi davranmıştı.

Ama nasıl? Nasıl olur bu?

Burada bir nefes almak isteyebilirsiniz. Çünkü asıl olay bu değil.

Çıtayı bir adım daha yukarı çıkaralım.

Fizikçiler işin ucunu bırakmayacaktı. Bir şekilde “dalga fonksiyonunu” korumasını, ölçümden etkilenmemesini sağlamaya çalışıyorlardı. Ve ne yaptılar. Bu A ve B dedektörlerini biraz daha geri çektiler. Yani yaptıkları şuydu. Birbirine dolanık iki fotondan biri ekrana düşecek, daha sonra diğer foton detektöre gelecek ve ölçümü foton ekrana düştükten sonra yapacaklar. Yani ekrana, duvara, neyse, çarpacak fotonun ölçüm yapıldığından haberi bile olmayacak.

Ve tam olarak bunu yaptılar.

Bunu biz “Delayed Choicer Experiment” yani “Gecikmiş Seçim Deneyi” olarak biliyoruz.

Bilginin zamanda geriye doğru akamayacağını düşünerek yaptılar bunu. Parçacığın dalga fonksiyonunun çökmesine imkan yoktu. Olmamalıydı.

Ama ne oldu biliyor musunuz?

Çöktü. Evet. Ekrana baktılar. Ve. İki çizgi.

Ama. Ama… İşte…

Kuantum evrenine hoş geldiniz…

Zamanın geriye doğru aktığı garip evren…

Ama durun…

Evet. Daha bitmedi.

Fizikçiler biliyorsunuz biraz, nasıl söyleyelim, kolay vazgeçmezler. Mutlaka bir açıklama bulurlar…

Müthiş bir fikir buldular bunun için de.

Şimdi. Öncelikle. Burada bir fotonun ölçülmesinden kastımız hangi yarıktan geçtiğinin tespitidir. Hangi yarıktan geçtiği tespit edildiğinde foton buna göre ya parçacık ya da dalga gibi davranıyor.

İşte bunun için az önceki düzeneği biraz daha karmaşık hale getirip bu sefer eklenen ekstra detektörlerle fotonun hangi yarıktan geçtiğini bazı detektörler biliyor, bazıları ise bilmiyor.

Şöyle ki. Misal burada ikinci ve üçüncü detektör hangi yarıklardan geçtiğini size söyleyebiliyor. Bu durumda zaten foton parçacık gibi davranıyor.

Dördüncü detektör ise işin kilit kısmı. Bu detektöre gelen foton bilgisinde hangi yarıktan geldiği bilinmiyor. Daha da ilginci, bu bilgi siliniyor. Kuantum Silgisi dediğimiz olgu.

Ve dördüncü detektöre bilgisi gelen fotonlar nasıl davranıyor peki?

Evet. Dalga gibi.

2 ve 3’te nereden geldiklerini biliyoruz, parçacık gibi davranıyorlar.

Dördüncüde bu bilgi yok. Hatta siliyoruz bunu.

Dalga gibi davranıyorlar.

Hala şaşırmadıysanız şunu söyleyeyim.

Fotonların bunu bilme ihtimali yok.

Çünkü bu detektörlere bilgi fotonlar zaten perdeye çoktan düştükten sonra geliyor.

Yani.

Yani… Gelecekte yaptığımız ölçüm, fotonun geçmişte parçacık mı yoksa dalga gibi mi davranacağını belirliyor. Gibi…

Bu ney biliyor musunuz?

Evrenin temel yapıtaşı olan “nedenselliğe” vurulmuş bir darbedir.

Yani biliyorsunuz. Neden-Sonuç ilişkisi. Bugün yaptıklarınız yarınınızı belirler.

Ama bu tersi. Yarınki tercihleriniz bugününüzü belirliyor gibi…

Nereden bakarsanız bakın.

Burada durmamız gerekiyor çünkü fark ettiğiniz üzere konu çok farklı yerlere gidiyor.

Kuantum Spiritüalistler haklı mı yani?

Zamandan ve mekandan bağımsız parçacıkların oluşturduğu bir evrenin parçaları mıyız biz?

Bunun olası açıklamaları ne olabilir?

Anlayacağınız üzere kuantum yolculuğu son hızı ile devam ediyor ve konular iyice derinleşmeye başlıyor.

Hazır mıyız?

Ve her zaman olduğu gibi.

Tekrar görüşene dek.

İyi ki varsınız.

Sevgiler…

Kaynaklar:

https://www.researchgate.net/publication/270512604_A_Delayed_Choice_Quantum_Eraser_Explained_by_the_Transactional_Interpretation_of_Quantum_Mechanics

https://arxiv.org/abs/1908.03920

https://physics.fullerton.edu/~hal/Delayed-15.pdf

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir