Featured Video Play Icon

Einstein vs. Kuantum – Kim Haklı? + Kuantum Işınlanması

Bir cephede zafer kazanmanız önemli değil. Sonunda savaşı kazanmanız gerekir.

Niels Bohr ile Albert Einstein’ın 1927 Solvay konferansında başlayan kuantum savaşı tüm hızıyla devam ederken Niels Bohr bu “tek kuantum parçacığı” üzerinde sürdürülen tartışmalarda Einstein’ın tüm “düşünce deneylerini” büyük ustalıkla bertaraf etmeyi beceriyordu. Niels Bohr savaşın tartışmasız galibi durumundaydı.

Ama Einstein asla pes etmemiş ve 1935 yılında bu savaşta çok önemli bir cephe açmıştı.

EPR Paradoksu ile ortaya çıkan “Kuantum Dolanıklığı” cephesi.

O zamana kadar tek parçacık üzerinden ilerleyen tartışmaların yönünü “iki kuantum parçacığı” ile tamamen değiştirmiş ve hadi bakalım bu “Mesafeler Arası Korkunç Olayı” açıklayın da görelim bakalım demişti.

Ve.

Kimse açıklayamamıştı. Bir noktada Niels Bohr’un öncülüğünü yaptığı Kopenhag Yorumu olarak bildiğimiz ve Kuantum Teorisini destekleyen fizikçilerden oluşan ekip Einstein’a “Yahu hesapla geç, çok kafa yoruyorsun”, “İster beğen ister beğenme, kuantum fiziği böyle işliyor” demek durumunda kalmıştı.

Bu en basit haliyle Einstein için bir zaferdi. Bilimde hiç “kurcalama işte” olur muydu? Olmazdı.

Kurcalanacaktı. Einstein ve kendisi gibi düşünen birçok bilim insanı özellikle “kuantum dolanıklığı” denen olgu özelinde ve genel anlamda çift yarık deneyinde de olduğu gibi parçacıkların sıradışı davranmasına neden olan gizli bir değişken olduğundan emindi ve bunu bulmak için de çalışacaklardı. Einstein’ın ömrü maalesef yetmeyecekti ama savaş daha yeni başlamıştı. Tüm bu gerçekdışılığı elbet birgün birileri açıklayacak ve gerçekdışı bir şey olmadığını bizlere gösterecekti.

Ve.

O gün gelip çatmıştı.

Einstein öldükten 9 yıl sonra, 1964 yılı.

CERN’de görev yapan İrlandalı bir “teorik” fizikçi olan John Stewart Bell bu konuyu ele almaya karar vermişti.

Bu arada kendisi de bu savaşta Einstein’ın tarafındaydı.

Yani bir parçacığı ölçtüğümüzde bilmem kaç ışık yılı uzaklıktaki diğer parçacığı da etkiliyor olmamız onun için de akıl almazdı. Ve o yüzden o da Niels Bohr gibi fizikçilerin Einstein’a nasıl inanmadıklarını anlamıyordu ve bunu da artık kanıtlamanın zamanı gelmişti.

John Bell bu konuyu şöyle ele alacaktı.

İki parçacığın kaynaktan ayrılmadan önce birbirleri ile haberleştiğini, yani dönüş, hız, konum gibi özellikleri yanlarında taşıdığını, bunun kaderlerinde olduğunu, uzaktan iletişim olamayacağını kanıtlamak için bir “düşünce deneyi” kurgulayacaktı. Bir teorik fizikçi olduğu notunu da tekrar düşerek kısaca ne anlattığına bakalım.

Bunun için dolanık fotonların gönderileceği “polarizatör” adı verilen iki adet dedektörümüz var.

Bu detektörlere fotonları gönderirken belirli aralıklarla konumlarını değiştiriyoruz.

Şimdi Einstein EPR Paradoksunda önceden de bahsettiğimiz gibi özetle şunu söylüyordu. Her parçacığın konum ve hız bilgisi kaynaktan çıktığında belirlidir. Öyle olmalıdır. Başka bir şekilde bunu açıklayamazsınız.

İşte eğer bu bilgi parçacıkta kodlanmış ise John Bell’in tasarladığı deneyde sırasıyla gönderilen fotonların detektörler tarafından belirli bir oranında algılanması gerekiyordu. Eğer kuantum mekaniğinin hesaplamaları doğru ise oran çok başka olacaktı. Bell, işte bu iki açıklamanın farklı korelasyon dereceleri öngöreceğini gösterdi. Gizli değişkenler kullanılarak yapılan hesaplamada ölçümlerin %33 oranında uyuşması öngörülürken, gizli değişkenler olmadan yapılan kuantum matematiği en fazla %25‘lik bir uyum öngörüyordu. Diğer bir adıyla Bell Eşistsizliği…

Yine belirtelim. Bell bir teorik fizikçiydi ve bu söyledikleri bir şeyi kanıtlamıyordu.

Gerçek anlamda test edilmeden kimin haklı olduğunu anlamamız pek olanaklı değildi. Elle tutulur kanıt lazımdı bize.

Fakat ilk defa artık felsefi bir tartışmaya dönüşen bu olgunun deneylerle kanıtlanabileceği anlamına geliyordu. John Stewart Bell bir deneyin kurgulanması için gerekli altyapıyı oluşturmuştu.

Ve, ya Einstein bir kez daha haklı çıkacaktı ve Kuantum fiziği bırakın eksik olmasını tam anlamıyla bir “safsata”, baştan aşağı yanlış bir teori deyip konuyu kapatacaktık. Ya da…

İşte bir başka isim bu meydan okumayı kabul edecekti.

1967 yılında. Columbia Üniversitesinde astrofizik doktorasını bitirmeye çalışan John Clauser.

Einstein ile Kuantum savaşını yakından takip eden Clauser araştırmaları sırasında birkaç yıl önce John Bell’in yayımladığı makaleyi görecekti.

Oldukça teorik gelen bu makaleyi okurken resmen bir anda aydınlanma yaşayacaktı.

Bu makalede bahsedilen matematik formüllerini gerçek hayatta bir deneye dönüştürebilir ve söz konusu sonsuz savaşı bitirebilir ve belki de Einstein’ın vasiyetini gerçekleştirerek kuantumun gizli değişkenini bulacak ve o kadar da abartıldığı gibi bir olay olmadığını kanıtlayacaktı.

Bunun için de bir makine üretmesi ve birçok “dolanık” parçacığı test ederek Bell’in öngördüğü eşitsizlikleri gerçek hayatta hesaplaması gerekiyordu.

Ve o da öyle yaptı.

Bu arada içinden o da kuantum’un yanlış olduğuna inanıyordu. Bu test sonucunda söz konusu “gizli değişkeni” bulabilecekti. Öyle düşünüyordu.

Söz konusu makineyi uzun uğraşlar sonunda ortaya çıkardı ve binlerce fotonun dönüşünü hesaplamaya başladı.

Kısa bir süre sonra sonuçlar gelmeye başladı.

İlk sonuçları gördükten sonra kendine sorduğu soru şuydu:

“Nerede yanlış yaptım acaba?”

Çünkü sonuçlar “saçmaydı”. Gizli bir değişken olmadığını ifade ediyorlardı.

“Kesin bir yerde yanlış yaptım…”

Çok geçmeden başka bir fizikçi, Fransız Alain Aspect benzer ama çok daha gelişmiş bir test geliştirecekti.

Aynı sorunun cevabını görmek amacıyla.

Parçacıklar önceden haberleşiyorlar mıydı yoksa “korkunç olay” gerçek miydi? Bildiklerimiz yalan mıydı?

Ve Alain Aspect’nin deneyinin sonuçları da tek bir şeyi işaret ediyordu.

Kuantum Mekaniğinin formülleri.

Tutarlıydı.

Gizli bir değişken.

Yoktu.

Kuantum Dolanıklığı gerçekti.

“Mesafeler arası korkunç olay”.

Gerçekti.

Albert Einstein.

Kaybetmişti!

Gerçekten kuantum parçacıklardan birini ölçtüğünüzde aralarındaki mesafe ne olursa olsun diğerini etkiliyordu. Işıktan hızlı haberleşiyorlardı. Sanki. Aralarındaki mesafe.

Yoktu.

Peki nasıl oluyordu bu? Hatta nasıl oluyor? Şu an? Biliyor muyuz?

Hayır.

Burada Kuantum Fiziği üzerine yaptığı çalışmaları ile Nobel Fizik ödülü almış Richard Feynman’dan alıntı yapmak gerekirse: “Kuantum fiziğini anlamıyorsanız üzülmeyin, çünkü kimse anlamıyor.”

Ama sonuçlarını hepimiz görüyoruz ve göreceğiz. Çünkü bu bulgu. Kuantum Fiziğinin gerçekliğini, evrenin gerçekliğini sonsuza dek kanıtlayan bu bulgunun sunduğu olasılıklar, açtığı kapılar bir o kadar inanılmaz.

Şimdi.

Artık bir kapıyı kapattık ve kuantum kapısını açtık.

Biliyoruz. Dolanıklık gerçek. Mesafeler arası korkunç olay gerçek.

Bu cepte.

Şimdi yönümüzü yavaştan geleceğe çevirebiliriz.

Bu ne anlama geliyor ve bizim için ne ifade ediyor. Bunu konuşmanın zamanı.

Az önce dedim ya. “Aralarındaki mesafe yokmuş” gibi.

Ne demek bu biliyor musunuz?

Hadi elle tutulur olasılıkları konuşmadan önce biraz hayal dünyasına dalalım ve belki de bilim kurguya kayalım. Ama unutmayın. Bugünün bilimkurgusu yarının gerçeği olabilir. Değil mi?

Neyse. Ne diyorduk.

İnsanlığın en büyük hayali.

IŞINLANMA.

Yani. Bir parçacık diğer parçacık ile bir nevi veri alışverişi yapıyorsa… Bu anlıksa.

Şimdi yok artık dediğinizi duyar gibiyim. “O kadar da değil.” Değil mi?

Ama. O kadar.

Yani.

Bu kapıyı açan bilim insanlarını durdurabilir misiniz?

Hayır.

Bu konudaki çalışmalar çoktan başladı bile.

Evet.

Anton Zeilinger bu isimlerden biri.

Elbette henüz bir insanı veya bir nesneyi ışınlamadan çok uzağız ama bebek adımları ile bu işe başlamış bulunuyoruz.

Kanarya Adalarında bulunan bir gözlemevinde.

Bunun için Zeilinger önce laboratuvarda birbirine dolanık iki foton üretiyor.

Bu fotonlardan birini La Palma adasındaki gözlemevinde tutarken diğerini lazer yardımı ile 143 kilometre uzaklıkta bulunan Tenerife adasındaki gözlemevine gönderiyor.

Ve ardından üçüncü bir foton üreterek bu fotonu 143 kilometre ötedeki gözlemevine ışınlamak istiyor.

Şimdi burada dipnot olarak bildiğimiz anlamıyla ışınlanma söz konusu değil. Yani bir parçacık burada yok olup orada tekrar ortaya çıkmıyor. Yapılan işlem şu şekilde. Buradaki fotonun bilgisi tarayıcılar yardımı ile taranıyor ve “kuantum durumu” dediğimiz özellikleri aralarında bu dolanıklık bulunan iki foton aracılığı ile taşınıyor. Burada bilgileri çıkarılan fotonun bir adet kopyası diğer konumda yeniden yaratılıyor gibi düşünebilirsiniz. Buradaki ise tamamen yok olmuyor.

Yani bedeninizin burada kaldığını, bir kopyasının başka bir yerde baştan üretildiğini düşünün. Buradaki bedeniniz ise biyolojik bir atık olur. Tekrar ışınlanmak istediğinizde, her seferinde eski bedeninizi çöpe atmanız gerekiyor diye düşünün.

Ve Anton Zeilinger bu “bilgi taraması ve aktarımı” tekniği ile sayısız “fotonu” ışınlamayı başarıyor…

Bir kopyasını başka bir noktada, anında üretmeyi…

143 kilometre öteye. Anında.

Mevzuyu anladınız. Birkaç saniye durup olasılıkları bir hayal etmenizi istiyorum…

Buradaki asıl olay şu. Kuantum Işınlanması ile bir insanın ışınlanması bir olasılık. Uzak bir olasılık ama sonuçta olasılık.

Çünkü. Günün sonunda biz de parçacıklardan oluşuyoruz. Yani bizim de bir kuantum durumumuz var.

Ve ışınlanma için bizi oluşturan ve sayısı gözlemlenebilir evrendeki tüm yıldızlardan daha fazla olan parçacıkların taranması ve bilgilerinin çıkarılması gerekiyor.

Ve biliyoruz ki kuantum dünyasında ölçüm yaptığınızda işler karışıyor. Bizi oluşturan parçacıkların bilgilerini çıkarıp başka bir konumda bulunan parçacıklarla eşleştirip yeniden bir beden oluşturduğumuzda.

Bir soru çıkıyor ortaya.

Baştan ortaya çıkardığımız kişi gerçekten kim? Biz miyiz?

Biz aslında atomlarda bulunan bilgilerin bir toplamı mıyız?

Ötesi yok mu?

Öyleyse… Aslında düşündüğümüzden çok daha karmaşık bir yapı mı söz konusu?

Bizi kontrol eden dış dünyadaki fizik kuralları değil de bu “korkunç” olarak nitelediğimiz “kuantum kuralları” mı?

E öyleyse…

Çok soru var değil mi?

Birçoğunun cevapları henüz yok…

Belki de çoğunu hiç öğrenemeyeceğiz bile. Ama ya öğrenirsek…

Ama öncelikle cevaplamamız gereken başka sorular var. Mesela bu dolanık parçacıkların arasında ne oluyor? Boşluk dediğimiz şey aslında ne? Bu dolanıklığı ışınlanmadan ziyade daha pratik ve erişilebilir olarak nerelerde kullanabiliriz?

İşte bu soruların cevaplarını bulmak için çok başka ve çok daha heyecanlı bir yolculuğa çıkmamız gerekecek.

Çünkü konuşacağımız daha çok şey var…

Bahsetmediğimiz yığınla gerçek ve bir o kadar olasılık…

Kimi şu anda gerçekleşen olasılıklar…

Hikaye daha yeni başlıyor demiş miydim?

Ve tekrar görüşünceye dek…

İyi ki varsınız…

Sevgiler!             

Kaynaklar:

John Bell Teoremi ve Einstein-Podolsky-Rosen Paradoksu (Kuantum Dolanıklık)

Kuantum Işınlanma – Dünyamızı Değiştirebilecek Fizik Keşifleri #5 – KBT Bilim Sitesi

https://www.kuark.org/2012/04/kuantum-isinlanma-ve-kuantum-dolaniklik/

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir