Gerçeklik bakanın gözünde mi? Kuantum fizikçileri, gözlemciden bağımsız nesnel bir gerçeklik olmadığını söylerken evrenin bir yanılsamadan ibaret olduğunu mu söylüyor?
Kuantum fiziği, esasen, küçücük şeylerin inanılmaz bir doğrulukla nasıl çalıştığını tahmin eden bir dizi denklemdir. Bu denklemler, parçacıkların sabit nokta benzeri parçacıklar olarak var olmadığını gösterir.
Kuantum mekaniğinin standart yorumuna göre ölçüm eylemi en önemli kıstaslardan biri. Ölçümden önce, kuantum sistemleri aynı anda birçok durumda bulunur. Ölçümden sonra ise sistem belirli bir değere “çöker”, bu nedenle ölçümler yapılmadığında net bir cevaba sahip olamayacağımızdan gerçekte neler olup bittiğini sormak gayet doğal karşılanır.
Fizikçilerin 20. yüzyılın başlarında atom altı sistemleri incelemeye başladıklarında öğrendikleri ilk derslerden biri, deterministik bir evrende yaşamadığımızdı. Örneğin, bir manyetik alan içinden bir elektron ışını fırlatırsanız, elektronların yarısı bir yönde, diğer yarısı ise ters yönde ilerler. Elektronların bir grup olarak nereye gittiklerinin matematiksel tanımlarını yapabilirken, deneyi fiilen gerçekleştirene kadar her bir elektronun hangi yöne gideceğini söyleyemeyiz.
Kuantum mekaniğinde bu, süperpozisyon olarak bilinir. Pek çok rastgele sonuçla sonuçlanabilecek deneyler için, bir ölçüm yapmadan önce, sistemin tüm olası durumlarının eş zamanlı olarak üst üste geldiği varsayılır. Standart kuantum mekaniği araştırmacıları, bu süperpozisyonun gerçekte nasıl çalıştığı ve süperpozisyonu tek bir sonuca dönüştürme işinin ölçümünü nasıl yaptığı konusunda sessiz kalmakta.
Schrödinger’in Kedisi
Kuantum teorisinin kurucularından biri olan Erwin Schrödinger, bu düşünce tarzına karşı çıktı. Kuantum mekaniğinin ne kadar saçma olduğunu göstermek için ise Schrödinger’in kedisi olarak bilinen ünlü, kutudaki kedi düşünce deneyini geliştirdi:
Sağlıklı bir kediyi hava alabilen bir kutu içine koyalım. Kutuda zehirli bir gaz şişesi bulunsun ve bu gazın şişeden salınmasını sağlayacak mekanizma, bozulma ömrü 1 saat olan bir radyoaktif parçacık ile kontrol edilsin. Bu mikroskobik parçacığın davranışını ancak kuantum mekaniği ile ifade edebiliriz, fakat şimdi makroskobik bir sistem olan kedinin kaderi de parçacığın davranışına bağlanmış oluyor. Schrödinger’in iddiasına göre 1 saat sonunda kedinin canlı ve ölü olma olasılıkları eşit.
Kuantum mekaniğinin katı bir okumasında, kedi bu aşamada ne canlı ne de ölüdür ve hem canlının hem de ölünün kuantum süperpozisyonunda var olur. Ancak kutuyu açtığımızda sonucu kesin olarak bilebileceğiz ve aynı zamanda bu süperpozisyonun çökmesine ve kedinin (aniden) bir durumda veya diğerinde var olmasına izin vereceğiz. Schrödinger, bu argümanı, tutarlı bir evren teorisi olabileceğine duyduğu şaşkınlığı ifade etmek için kullandı. Kutuyu açana kadar kedinin gerçekten “var olmadığına”, en azından normal anlamda, her şeyin her zaman kesinlikle canlı ya da ölü olduğuna, ikisinin de aynı anda olmadığına gerçekten inanacak mıyız? Schrödinger için bu olasılık çok uzaktı ve kendisi de son çalışmalarından bir süre sonra kuantum mekaniği üzerinde çalışmayı bıraktı.
Uyumsuzluk
Atomların nasıl çalıştığını ortaya koyan deneyler yapmadan önce, süperpozisyona, olasılıklara, ölçüme veya kuantumla ilgili herhangi bir şeye ihtiyacımız yoktu. Kuantum mekaniğinin bir başka kurucusu olan Niels Bohr, atom altı sistemlerin neden kuantum mekaniğine uyup makroskobik sistemlere uymadığını açıklamak için “eşevresizlik” fikrini önerdi. Bu görüşe göre kuantum mekaniği olarak anladığımız şey, atom altı sistemler için doğru ve eksiksizdir. Ancak kutudaki kedi gibi bir varlık kesinlikle atom altı bir sistem değil; kedi, hepsi sürekli kıpırdayan, çarpışan ve itişip kakışan trilyonlarca bireysel parçacıktan oluşur.
Bu parçacıklardan ikisi her çarpıştığında ve etkileşime girdiğinde, neler olup bittiğini anlamak için kuantum mekaniğini kullanabiliriz. Ancak milyar veya trilyonlarca parçacık çarpışmaya girdiğinde, kuantum mekaniği anlamını kaybeder veya “eşevresizlik” ve düzenli makroskopik fizik onun yerini alır. Bu görüşe göre, kutudaki tek bir elektron egzotik bir süperpozisyonda var olabilir.
Ancak, bu hikayenin doğal sınırlamaları bulunur. En önemlisi, kuantum mekaniğini makroskobik fiziğe çevirmek için bilinen bir mekanizmaya sahip değiliz ve bundan dolayı geçişin gerçekleştiği belirli bir ölçeğe veya duruma işaret edemeyiz. Dolayısıyla, kağıt üzerinde kulağa hoş gelse de bu uyumsuzluk modelinin çok fazla sağlam desteği bulunmuyor.
Peki biz bakmadığımızda gerçeklik var olur mu? Nihai cevap, bunun bir yorumlama meselesi gibi göründüğü. Yıllardır süregelen tartışmaları bir tao hikayesiyle sonlandıralım:
4. yüzyılda yaşamış olan filozof Chuang Tzu, rüyasında bir kelebek olduğunu görür. Uyandığında ise kendisine şunu sorar: “Ben rüyasında kelebek olduğunu gören Chuang Tzu muyum? Yoksa rüyasında Chuang Tzu olduğunu gören bir kelebek mi?”
Derleyen: Ceren Korkmaz
