Featured Video Play Icon

Einstein’ın Kabusu: Kuantum Dolanıklığı ve Malum Kedi

Nesnenin devamlılığı.

Gariptir. İnsan bebekliğinde belli bir süre “nesnenin devamlılığı” kavramına sahip değildir. Yani. Bir bebek bir nesnenin bakmadığı zaman orada olduğunu anlamaz. O bakmadığı zaman oyuncağı, çevresindeki her şey, annesi, babası, dünya aslında “yoktur”. O yüzdendir “Ce-ee” oyunu çok ama çok ilginç gelir bebeklere. Annesi ya da babası yüzünü kapattığında, bir anlığına, gerçekten “pof” diye yok olduğunu düşünür. Yeryüzünden silindiğini. 1 saniye sonra. “Pof” tekrar geri gelir. Çok acayip bir olay onlar için. Sıradışı. Adeta sihir gibi.

Tanıdık geldi mi?

Belki garip gelecek ama klasik fiziğin de dayandığı temellerden biridir bu. Bir nesne varsa, bakmanıza, ölçmenize gerek duymadan varlığını sürdürür. Oradadır.

Kuantum mekaniğinde mi? I-ıh. Öyle değil. Bakmıyorsanız. Orada değil.

Ve hatta vitesi artıralım biraz konuya tam anlamıyla girmeden önce. Bu sefer erken başlayalım “beyin yakma seremonisine”.  Sonra üzerine konuşalım.

Mesela bir arabanız var ve bir de futbol topunuz.

Siz bakmadığınızda hangisinin futbol topu, hangisinin araba olduğunu bilmenize de.

Evet.

İmkan yok.

Siz bakana kadar araba hem futbol topu, hem de araba. Aynı anda. Futbol topu da hem araba hem de top.

Evet.

Kuantum Dünyasına hoş geldiniz demiş miydim?

Peki.

Hikaye tüm hızıyla ve heyecanıyla devam ediyor.

Bu sefer işimiz biraz daha zor ama merak etmeyin. Herkesin anlaması için elimden geleni yapacağım. Ben nasıl anladıysam siz de öyle anlayın istiyorum.

Şimdi.

Bu “biz bakmadığımızda aslında hiçbir şey yok” bakış açısı elbette “makro” evrende, yani nötron, elektron ve protonlardan oluşan büyük maddeler için geçerli değil. Burada hala klasik fizik geçerliliğini sürdürüyor. Ama kuantum evrenine indiğimizde daha önce de bahsettiğimiz bu işin en önemli isimlerinden biri “Niels Bohr” olayı şu şekilde özetliyor:

“Gözlem yapmadığınızda evrende gerçeklikten bahsetmenin hiçbir anlamı yoktur ve ölçüm yapmadığınız zamanlarda “kuantum sistemleri”, yani elektronlar, fotonlar gibi parçacıklar olası tüm özelliklere aynı anda sahiptir”.

Top ve araba örneğinde olduğu gibi.

Ve bunun da bir adı var.

QUANTUM SUPERPOSITION.

KUANTUM SÜPERPOZİYON TEORİSİ.

Yani özetle bir parçacığın gözlemlenmediği zaman sahip olabileceği tüm özelliklere aynı anda sahip olması.

Nereden çıktı peki bu teori?

Kediden.

Evet. Schrödinger’in kedisinden.

Hani şu aynı anda hem ölü hem de diri olan kedi.

Ama merak etmeyin. Schrödinger bir cani değildi ve hiçbir kedi zarar görmedi.

Bu olay bir “düşünce deneyiydi”. Bu “süperpozisyon” olayını gerçek hayatta örneklendirmek amacıyla kurguladığı bir deney. Daha önce bahsettiğim çift yarık deneyinin bir “betimlemesi”.

Daha iyi anlaşılması adına çok basit şekilde anlatmak gerekirse özetle şunu söylüyordu.

Bir kutuya bir kedi koyduğunuzu, bu kutuya bir radyoaktif madde koyduğunuzu ve bu maddeyi ölçen bir cihaz koyduğunuzu düşünün. Bu radyoaktif maddedeki atomların bozunması durumunda da ortaya çıkacak zehir nedeniyle kedinin öldüğünü.

İşte buradaki sıkıntı şu. 1 saat içinde bu radyoaktif maddedeki atomların bozunma ihtimali %50.

Yani 1 saat sonunda kedinin canlı olma ihtimali de ölü olma ihtimali de %50.

Bakmadan bilmemiz mümkün mü peki? Değil.

Bakarsak ne olur peki? Kedi ya canlıdır ya da ölü.

Bakmazsak? Hem canlı hem de ölü.

Yani ünlü “kedi”nin hikayesi aslında şunu söylüyor bize.

Daha önce de konuştuğumuz şeyi.

Gözlem her şeyi değiştiriyor.

Ve hep söylediğimiz gibi “kuantum” dünyasında net bir cevap almanız mümkün olmuyor.

Her parçacık bir olasılıklar “denizinde” yüzüyor. Baktığınızda zamanı durduruyor ve durumunu görüyorsunuz. Bakmadığınızda… Biliyorsunuz işte.

Fakat. Buradaki asıl olay şu. Sürekli bahsedilse ve felsefik tartışmalara bile konu olsa da bu “kedi” olayının pek de bir numarası yok. Yani en azından Kuantum Fiziğinin öncülerinden Niels Bohr için.

Çünkü çift yarık deneyini düşünün. Bizim bakmamız, yani bilinçli bir gözlem bir şeyi değiştirmiyor. Bir sensör koyduğumuzda işler değişiyordu. Burada da kediyle birlikte kutuya koyduğumuz ölçüm cihazı zaten olayı bitiriyor Bohr’a göre. Biz kutuyu açtığımızda zaten olasılıklardan birisi çoktan gerçekleşmiş oluyor. Yani. Kediyi çok gözümüzde büyütmeye gerek yok aslında.

Çünkü işler asıl bu “Kedi deneyinin” ortaya atıldığı yılda, 1935 yılında içinden çıkılmaz bir hal alacaktı.

Ortalık çok fena karışacaktı.

Hadi tahmin edin kim karıştıracaktı ortalığı?

Her taşın altından o çıkıyor değil mi?

Evet. Albert Einstein.

Yani. Bazen “ne var kardeşim bu Einstein’da? İsmi ağzından düşmüyor” diye soranlar oluyor.

İşte bu yüzden.

Bakın. Bazı kaynaklarda, hatta bazı ders kitaplarında Einstein’ın Kuantum Fiziğine “karşı” olduğu algısı söz konusu. Hatta daha ileri gidip “anlamadığı için karşı olduğunu” söyleyenler bile çıkabiliyor.

İşin aslı, Einstein belki de tüm kuantum fizikçilerden çok daha iyi anlamıştı bu evreni. Ve bu yüzden o kadar güzel sorular soruyordu ki… Kuantumu ortaya çıkaran adamların aklına bile gelmeyen sorular.

Schrödinger’in Kedisi var ya mesela? Schrödinger de bu “düşünce deneyini” aslında Einstein’dan esinlenerek ortaya çıkarmıştır.

Einstein’ın bu konuda duruşu özetle şuydu:

Bu zamana kadar konuştuklarımızı biliyorsunuz. Cidden akla mantığa sığmayacak şeyler söz konusu. İşte tam da buna karşıydı… Kuantum Fiziği yanlış demiyor, henüz tam olarak açıklanmadı, eksik diyordu. Bir açıklaması olmalı mutlaka.

Bu nedenle Niels Bohr başta olmak üzere Kuantumcuları soru bombardımanına tutuyordu. Sağlı sollu… Acımadan.

Ve ölümcül darbesi de işte 1935 yılında gelecekti…

Einstein o zamana kadar ortaya atılmış tüm kuantum teorilerini, iddialarını… Üretilmiş tüm formülleri almış, yorumlamış, üzerine düşünmüş ve bir noktada “işte şimdi bittiniz” demişti…

Yanına Boris Podolsky ve Nathan Rosen isimli iki “klasik fizikçiyi” de alarak bugün EPR Paradoksu… Yani Einstein-Podolsky-Rosen Paradoksu olarak bildiğimiz bir “düşünce deneyi” üzerine uzunca bir çalışma yayımlayacaktı.

KUANTUM DOLANIKLIĞI üzerine…

Bırakın kuantum fiziğini, bilim tarihinde bu kadar absürt, bu kadar sıradışı, bu kadar akıl almaz, bu kadar sınırları zorlayan başka bir “olgu” yoktur…

Kuantum dolanıklığı ile Einstein’ın sorduğu soru şudur.

Kuantum formülleri ile hesaplama yaptığında, birbirine yeterli yakınlıkta duran iki parçacık… Bu elektron da olabilir, foton da… Kuantum dünyasında neredeyse her durumda geçerli bu… Bu iki parçacık arasında bir “bağ” oluşuyor. Yani bu öyle bir bağ ki… Kardeş oluyorlar desek yeridir.

Ama bu iki kardeşin birbirine tam olarak zıt karakterde olduğunu düşünün. Biri sakin, diğeri çok hareketli… Biri optimist, diğeri pesimist…

Elektronlarda ise “bildiğimiz kadarıyla” karakter özellikleri olmadığı için bildiğimiz bir özelliği üzerinden gidelim.

Dönüş özelliği.

Her elektron ya saat yönünde ya da saat yönünün tersine dönüyor. Tam olarak böyle bir dönüş söz konusu değil ancak benzetme açısından en anlaşılır benzetme bu. İkisinden biri. Ölçene kadar da bilmiyoruz orasını anladık artık. Ölçtüğümüzde ise ikisinden biri ortaya çıkıyor.

***Bu birbirine yaklaştırdığımız iki parçacık arasında bir tür göbek bağı oluşmuştu ya… Zıt karakterli kardeşler olmuşlardı.

Şimdi bu parçacıkları birbirinden ayıralım. Ama öyle yan odaya filan koymuyoruz. Aralarına kilometrelerce mesafe koyuyoruz.

Ve biliyoruz ki her biri biz ölçene kadar süperpozisyon halindeler. Nereye döndüklerini bilmiyoruz.

Ve bu parçacıklardan birini ölçüyoruz. Bakıyoruz. Bu parçacık saat yönünde dönüyor.

Ve o anda biliyoruz ki… Diğer parçacık… Saat yönünün tersine dönüyor. Aynı anda diğer parçacığı da ölçüyoruz. Bakıyoruz. Sonuç. Evet, saat yönünün tersine dönüyor.

Tesadüf olabilir diyoruz. Bir daha ölçüyoruz. Aynı. Biri saat yönündeyse, diğeri saat yönünün tersine.

Mesafe ne olursa olsun. Ne kadar uzak olurlarsa olsunlar.

Birini ölçtüğümüzde. Diğeri.

Bunu.

Biliyor.

O anda.

Bu hiç normal değil. Hiç ama hiç değil. Neden biliyor musunuz?

Klasik fiziği konuştuk… Ve evrende sabit olan ne vardı? Işık hızı…

Hiçbir şey ışık hızını geçemezdi. Biliyoruz bunu. Sayısız defa test ettik. Işık hızına ulaşmak dahi mümkün değildi.

Ama aralarında kilometrelerce hatta yüzlerce ışık yılı uzaklık bulunan iki parçacık arasında bir tür mesaj alışverişi var. Ve bu “gerçek zamanlı”…

Arkadaşlar.

Bu mümkün olamazdı… Bildiğimiz kadarıyla olmamalıydı.

Bu bildiğimiz, öğrendiğimiz her şeye tersti!

Einstein o yüzden buna şöyle demişti… Tüm bilimsel ve teknik terimlerden arındırılmış şekilde…

“SPOOKY ACTION AT A DISTANCE”

“Mesafeler Arası Korkunç Olay”

Yani. Haksız da değildi. Bu özel göreliliğe tersti. Tarihin en güvenilir denklemlerine, kuramlarına, evrenin tüm yasalarına. Tersti…

Buradaki önemli nokta şu. Einstein “Kuantum Dolanıklığının” olmadığını söylemiyordu. Olduğunu kendisi teorileştirmişti zaten. Mümkün olduğunun farkındaydı. Ama bir sıkıntıyı dile getirmeye çalışıyordu. “Beyler ışık hızı sabittir. Şunu bir kabul edelim. Hiçbir şey ondan hızlı ilerleyemez, hiçbir mesaj ondan hızlı iletilemez. O yüzden formüllerinizi bir gözden geçirseniz iyi olur. Matematikte bir sıkıntı var” diyordu.

Ve bunu da herkesin, o zamana kadar bu konu üzerine kafa yormuş herkesin gözden kaçırdığına inandığı “gizli bir değişkene” bağlıyordu.

Yine kendince bir teorisi vardı elbette. Çok da emin olmamakla birlikte.

Kendisi bir “superpozisyon” olduğuna inanmıyordu. Yani parçacıklar kaynaktan ayrıldıklarında aslında hangisinin nereye döndüğü belliydi. Yani birbirlerine yaklaştırdığımız anda bu parçacıklar birbirlerine mesajı veriyor, sen sağa ben sola dönüyorum diyor ve siz bu parçacıkları ayırdığınızda elbette birisi saat yönünde dönüyorsa diğeri tersine dönüyor olacaktı. Yani bilmem kaç ışık yılı uzaklıktan birbirlerine anlık mesaj gönderme durumu yoktu.

Çok mantıklı değil mi? Yani zaten başka bir açıklama bahsettiğimiz gibi hiçbir yasa ile örtüşmüyordu.

Niels Bohr ise bu konuda gayet emindi. Parçacıkların biz ölçtüğümüz anda ne durumda olduğunu biliyorduk. Bunun en baştan belirlendiğini bilemeyiz diyordu. Einstein ise ölçün görürsünüz diyordu.

Ama işte ölçmeden zaten bilemiyorduk. Bir kısır döngü halini almaya başlamıştı bu tartışma.

Hatta bir noktada saf bilimsel argümanlardan çıkmış ve felsefeye kaymıştı.

Peki kim haklıydı?

Niels Bohr mu? Albert Einstein mı?

Maalesef bunun cevabını Einstein öğrenemeyecekti.

1955 yılında hayatını kaybedecek ve filmin en heyecanlı yerini kaçıracaktı… Öldüğünde hala bu sorunun cevabı, kimin haklı olduğunun cevabı bilinmiyordu. Bunu öğrenemeden ayrılacaktı dünyadan.

Ama ve fakat.

Ölümünden sadece birkaç yıl sonra öğrenecektik… Bir deneyle…

Kimin haklı olduğunu, neden haklı olduğunu görecektik. 10 yıl daha yaşasaydı kendisi de görecekti… Biraz daha yaşasaydı belki de…

Fakat… Bu haftaya ancak bu kısmını yetiştirebildim… Ara vermek, araya başka video koymak istemedim… Ama biliyorsunuz… Zaman… O yüzden… Ara vermeden. Gelin hikayenin kalanını bir sonraki videoda konuşalım.

Bitirmeden… Patreon ve Youtube üzerinden desteklerini esirgemeyen, türkiye’de bilimin konuşulması, ilerlemesi için elinden geleni yapan bebarbilim destekçilerine de sonsuz teşekkürler…

Siz de bu serüvende bebarbilim’e destek olmak isterseniz Youtube Katıl Butonu ve Patreon üzerinden katkıda bulunabilirsiniz.

Maddi manevi destek olan, paylaşan, öneren herkese de ayrıca teşekkürler…

Ve. Her zaman olduğu gibi.

Tekrar görüşene dek.

İyi ki varsınız.

Sevgiler!

Kaynaklar:

Quantum Physics Overview, Concepts, and History

Quantum Theory – Full Documentary HD – YouTube

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir