Sonsuz Evrende Olabilecekler Sınırlı Olamaz; Kuantum

Tahmini Okuma Süresi: 5 dakika

Çok kalıplaşmış bir şekilde bilim yanlışlanabilirdir şeklinde ifade edilen bu olgu bizi ve aklımıza takılan düşünceleri değerli kılan şeydir aslında.
İnsanlık tarihinin ve evren tarihinin devasa uzunluğu karşısında 500 yıl 1 saniye gibidir. Buna rağmen 500 yıl önce evrenin çok küçük bir yer olduğunu düşünüyorduk. Dünya’nın, yani evimizin, evrenin en önemli noktasında olduğunu ve her şeyin onun etrafında döndüğünü düşünüyorduk. Bu fikirleri o kadar benimsemiştik ki 16. Yüzyılda Giordano Bruno karşı görüşleri benimsediği için yakılarak öldürülmüştü. Ama daha sonra işler değişmeye başladı. Bugün çok ileri bir bilim seviyesine ulaşıp çok çok inanılmaz seviyelerde geliştiğimizi düşünsek de olay aslında tam olarak böyle değil. Bugün benimsenen düşünceler bilimden ve gözlemden gelse de karşı görüşlere saygı konusunda pek de bir mesafe kaydedemedik. Gözlemlenen görüşleri yok saymak her ne kadar aptallık olsa da, bunun yanında bazı uçuk gibi görünen fikirlerin de aslında mantıklı olabileceğini, deney ile test edilmesi gerektiğini unutmamak gerekir. İşte son yıllarda ortaya çıkan delice fikir: Kuantum Fiziği

Kuantum Evreninde İmkânsız Yoktur

Yukarıda bahsettiğim bu türden konulara en güzel örnek kuantum fiziği ve kuantum evrenlerinin ortaya çıkışıdır. Aslen Kuantum Fiziğini tanımlamak gerekirse çok küçük ölçekli yapıların, bilhassa atomların ve daha küçük yapıtaşlarının davranışlarını inceleyen bir yasalar topluluğu olduğu söylenebilir. Bahsettiğimiz küçük ölçek, gerçekten küçük bir ölçektir. Öyle ki bir posta bulunun tırtıklı kenarının iki noktasını birleştirmek için ta 10 milyon atoma ihtiyaç vardır.

Yani ilgilendiğimiz ölçek bu kadar küçük ve minimaldir. Özellikle de bu alanın ilgi çekici olma sebebi yüzyıllardır bize hizmet edip her alanda uygulayabildiğimiz Newton fiziğine karşı davranmalarıdır. Yani ilginç bir şekilde ölçek küçüldüğünde kurallar değişiyor. Bunun olmaması gerekir. Bilim insanları bu şaşırtıcı ve bir o kadar da sinir bozucu gerçeği kolay kolay kabullenemedi. Her şeyi açıklayan bir teori olmalıydı. Bu andan itibaren de “Her şeyin teorisi” ni aramaya başladılar. Tabi ki bu bahsettiğim süreç oldukça uzun ve sancılıydı. Fakat her şeyin teorisi kuantum teorisinden geçiyordu. Asıl amaç Kuantum Fiziği ile Newton Fiziğinin kurallarını birleştirmekti fakat kuantum fiziği hakkında yeterli bilgimiz yoktu. Ama kuantum evreni tahmin edilen evrenden çok farklıydı. Kuantum evreninde kesin olan tek şey belirsizliktir. Bir kuantum varlığı için eşlenik değişkenler olarak bilinen bazı parametre çiftleri bulunmaktadır. Bu iki parametrenin ikisinin de aynı anda kesin olarak bilinmesi mümkün değildir. Heisenberg ilkesi olarak bilinen mevzu da aslında buradan çıkar. Şimdi isterseniz kuantum evreninin başlangıcına gidelim zaten bütün kuantum fiziği terimlerini tek yazıda anlatmak kuantum fiziğine göre bile imkânsız olabilir.

Nedir Bu Işık Yahu?

Işık çok önceden beri uğraşılan bir maddedir. Çoğu kişiye göre gelmiş geçmiş en büyük bilim insanı olarak gösterilen Isaac Newton’da ışık ile ciddi bir mücadele vermiştir. Işık gerçekten devrendeki en gizemli ve ilginç şeylerden biridir. Yıllarca ışığın bir dalga mı olduğu yoksa tanecik mi olduğu üzerine tartışmalar yaşanmıştır. Her dönem kabul gören görüş farklı olmuştur. Bunda da birçok farklı deney ve sonuçları söz sahibi olmuştur. Bunların en dikkat çekici olanı ise Young Deneyi olarak bilinen deneydir. Bu deney ile ışığın bir dalga olduğu neredeyse kanıtlandı. Fakat aksini kanıtlayan başka deneyler de vardı. Yine de en güvenilir olarak bu deney görüldü ve genel inanış bu yöne kaydı. Daha sonraları Albert Einstein’a Nobel kazandıran deney ortaya çıktı. Fotoelektrik deneyi ise ışığın tanecik olduğunu çok net bir şekilde gösteriyordu.

Bu deneyler ve tartışmaların yanında kuantumun temelini atan görüşler çıkıyordu. De Broglie bu görüşü savunanlardan biriydi. Ona göre ışık hem dalga hem de tanecik olabilirdi. Üstüne üstlük sadece ışık değil her madde hem tanecik hem de dalga özelliği gösterebilir diyor. Belki de o zamanlar bilinmese de kuantum teorisinin temeli işte böyle atıldı. Yukarıda bahsettiğim Young deneyini de eğer tanecik olduğunu bildiğimiz elektronlar ile yaparsak işler iyice karışıyor ve belki de de Broglie’nin haklı olabileceği akıllara geliyor. Elektronlarla young deneyini başka bir yazıda anlatacağım. Ama bu deneyin gerçekten de kuantum teorisinde çok önemli bir yer tuttuğunun bilinmesi gerekir.

Nereden Bilebiliriz?

Başından beri kuantum teorisinin kesinlik belirten bir olgusunun olmadığından bahsettik. Peki, ama o zaman biz gerçeğin, doğrunun ne olduğunu nasıl bilebiliriz? Aslında bu soru biraz yanlış bir soru. Çünkü kuantum fiziği gerçeği değiştirmez, değiştiremez. Sadece farklı bir şekilde yorumlar. İşte insanlara kuantum fiziğinin işleyişini anlatmak için kullanılan bir takım düşünce deneylerine de kuantum fiziğinin yorumları denir. Öyle bir şey düşünün ki ne olduğu dahi kesin değil. Ama siz hayal edemediğinizi yorumlamaya çalışıyorsunuz. Çok zor değil mi? Aslında o kadar da değil. Bu yorumlardan en eskisi Kopenhag yorumu olarak bilinen bir yorumdur. Bu öyle bir yorumdur ki 1930 lardan 1980 lere kadar kuantum dünyası bu şekilde düşünülür. Hala da gözde bir yöntem olsa da geride çok fazla soru bırakıyor.

Kopenhag Yorumu

Kopenhag yorumu biraz da Young deneyinin fazlaca düşünülmesi sonucu ortaya çıkmış bir yorumdur. Bu görüşe göre atomların, elektronların ve diğer kuantum seviyesi varlıkların biz onları gözlemlemiyorken ne yaptıklarını sormak anlamsızdır. Çünkü hiçbir önemli yoktur. Dolayısıyla böyle bir deneyin nasıl sonuçlanacağını tahmin etmek çok zordur. Biz sadece bu deneyin sonucunun belli bir sonuç olma ihtimalini olasılıksal olarak söyleyebiliriz. Aynı bir zar attığınızda 1/6 oranla 3 gelebileceği gibi. Aynı zamanda 1/6 oranla da 4 gelebilir. Fakat bazı sonuçların da ortaya çıkması imkânsızdır. Örneğin zar atıldığında 10 gelmesi imkânsızdır. Ya da 4,5 gelmesi olasılıksızdır. İşte kuantum dünyası da aynı böyledir. Bazı sonuçlar daha olasıdır; bazıları ise imkânsızdır. Bir zarı atsanız da atmasanız da; kaç geleceğini bilseniz de bilemeseniz de orada bir zar olduğunu bildiğinizi düşünürsünüz. Kopenhag yorumuna göre eğer kuantum varlıklara bakmazsanız, onlar bir dalga fonksiyonuna dönüşür. Bu dalga fonksiyonunun çökmesi için de birden fazla olasılık vardır. İşte bu dalga fonksiyonuna geçmiş hale süperpozisyon denir. Süperpozisyon konumunda bütün olasılıklar üst üste gelmiş durumdadır. Siz gözlemlediğinizde bu dalga fonksiyonu tabiri caizse çöker. Yani üst üste binmiş durumlardan birini seçmeye zorlanır. Fakat gözlem sona erdiğinde cisim tekrar süperpozisyona döner. Bu durumun daha iyi anlaşılması için young deneyi irdelenebilir.

En Meşhur Kedi

Kuantum fiziği dünyasının ve Kopenhag yorumunun fazla saçma olduğunu düşünebilirsiniz. Çok normal. Ama peşin hükümlü olmadan önce biraz düşünmek gerekir. Çünkü Nobel ödüllü Erwin Schrödinger’ de sizinle aynı görüşteydi. Kopenhag yorumunu bir saçmalık olarak gördü ve hatta tüm kuantum fiziğinden nefret etti. Konu hakkında “Ondan hoşlanmıyorum, onunla hiçbir alakamın olamamasını dilerdim.” Demişti bir keresinde. Hatta bugün çok büyük bir kesim tarafından kullanılan ve dünyanın en popüler kedisinin ortaya çıkmasını sağlayan “Schrödinger’ in Kedisi” düşünce deneyini de bir nevi dalga geçmek amaçlı ortaya atmıştır. Fakat hiçbir zaman kuantum fiziğini kötülemek için iş görmedi. Tam tersi insanlara olayı anlatmakta faydalı oldu. Schrödinger’ in kendi ortaya attığı versiyonda çok hassas ve detaylı Geiger sayaçları tarafından kontrol edilen radyoaktif atomlar mevcuttur. Fakat zaman içinde bu deneye bir çeşit modifikasyonlar eklenmiş ve başak bir hal almıştır. Örneğin John Gribbin’in kullandığı düşünce deneyini inceleyelim.

İçerisinde yalnızca bir elektron bulunan bir ayakkabı kutusu hayal edin. Bir ayakkabı kutusu bir elektron için oldukça büyük bir mekândır. Kopenhag yorumuna göre elektron kutunun tamamını doldurmak için dalga fonksiyonu halinde dağılır. Yani aslında içeriye baktığımızda kutunun herhangi bir yerinde olabilir. Yani aslında kutunun sağ yanında da sol yanında da eşit olasılıkla bulunacaktır ve her iki tarafı birden doldurur. Buraya kadar bütün mantık Schrödinger ile aynıdır. Fakat tam da burada John Gribbin’in zekice eklemesi devreye girmektedir. Kutu yine ilk baştaki gibi bir elektronun dalga fonksiyonu ile doldurulmuş olsun. Daha sonra ise kutunun ikiye ayrıldığını hayal edin. Fakat illüzyon gösterilerindeki kadının bölünmesi gibi. Yani elektron her şekilde içeride olacak. Şimdi Kopenhag yorumuna göre elektron her iki yarıya da eşit olasılıkla yayılabileceğinden her iki parçada da elektronun dalga fonksiyonu olmalıdır. Bu durumda kutulardan birisini Ay’a da götürseniz aynı sonucu elde edebilirsiniz. Bu dalga fonksiyonu siz baktığında herhangi birinde çöker ve elektron halini alır. Hangisi olduğu önemli değildir. Sağ tarafa bakarsanız soldaki dalga fonksiyonu da çökecektir ve birinde elektrona dönüşecektir. Yani sağdaki kutuya baktınız ve elektron göremediniz. Demek ki elektron sol kutuda. Bu yüzden sizdeki kutuda dalga fonksiyonu çöker. Eğer elektronu görürseniz bu da dalga fonksiyonunun çöktüğünü belirtir. Sonra tekrar kapatırsanız tekrar süperpozisyon oluşur. Ama sadece elinizdeki yarım kutu için. İşte bu görüş beraberinde birçok soruyu da getirir. Bu soruların biri de bu dalga fonksiyonlarının çökmezse ne olacağıdır. Bunu da başka bir yazımızda inceleyeceğiz.

Ekrem Mücahit Doğdu

Bilimlendin.com kurucusu. Üsküdar Üniverisitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik (İngilizce) öğrencisiyim. Çok küçük yaşlardan itibaren bilimle ilgiliyim. Bu alanda bir şeyler yapmak, öğrenmek ve öğrendiklerimi insanlara aktarmayı çok seviyorum. Kendi bilim alanım dışında astrofizik ve modern fizik ile de ilgiliyim.

Sonsuz Evrende Olabilecekler Sınırlı Olamaz; Kuantum” için bir yorum

Bir cevap yazın

tr_TRTürkçe
en_USEnglish tr_TRTürkçe