In this video we have talked about whether the Moon is there or not when we are not looking. This question is often misunderstood and interpreted out of context, however it is true that Einstein used it to discuss the description of physical reality introduced by quantum mechanics.

Bu meselenin başı fizik dünyasında ünlenmiş olan, kuantum mekaniğine dair Bohr-Einstein tartışmalarına dayanır. Niels Bohr ve Albert Einstein kuantum fiziğine büyük katkıları olmuş iki fizikçidir, fakat Einstein genelde kuantum fiziğinden ziyade kendi öncülüğünü yaptığı özel ve genel görelilik kuramlarıyla ünlüdür. Her ne kadar kuantum fiziğinin gelişmesine büyük katkıları olsa da daha sonra Einstein bu kuramın en iyi ihtimalle tamamlanmamış bir fizik teorisi olduğu kanaatine varır. 1935 yılında yayınlanan ve fizik camiasında yazarlarından ötürü EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) makalesi diye bilinen ünlü bir makalede kuantum mekaniğinin izin verdiği fakat özel göreliliği ihlal eden bir durum ortaya sürer. Eğer kuantum mekaniği bu duruma izin veriyorsa teorinin eksikleri olması gerektiğini ve en azından gizli bir ya da birkaç parametrenin daha eklenmesinin şart olduğunu belirtir. Burada Einstein’ın, kuantum mekaniğinin tamamlanmamış olduğuna örnek vermek için ortaya sürdüğü durum kuantum dolanıklığının ta kendisidir. Yani Einstein kuramın tamamlanmamış olduğunu göstermek adına bugün kuantum fiziğinin en güçlü argümanlarından biri olan fenomeni öngörmeyi başarmıştır, gerçekten de bir deha olduğu tartışılamaz. Elbette Einstein’ın bu fenomeni öngördüğünde inanmamış ve kuramda bir yanlış olduğunu düşünmüş olması çok doğaldır, çünkü kuantum dolanıklık ve aslında buna izin veren daha temel bir olgu olan kuantum süperpozisyon durumu tüm sağduyumuza ters düşer.

Albert Eintein ve Niels Bohr, 1930 (Paul Ehrenfest)

Klasik Dünya Algısı
Newton sonrasında fizik camiasının öngörü konusunda çok ciddi bir özgüven kazandığı su götürmez bir gerçektir. Newton fiziğine dayanarak Edmond Halley yaptığı hesaplamalar sonucu bizim şu an Halley kuyrukluyıldızı diye bildiğimiz uzay objesinin 1758’de tekrar Dünya’dan görülebileceğini öne sürdü. Edmond Halley ne yazık ki 1742’de kendi öngörüsünün gerçekleştiğini göremeden hayata veda etti (öte yandan öldüğünde 85 yaşındaydı). Fakat bir gökcisminin dönüşünün ‘kehanet’inde bulunabilmek ve bunu kağıt üstündeki matematiğe dayandırabilmek fizik bilimi için müthiş bir başarıydı (benzer bir şekilde Thales’in Güneş tutulmasını hesaplamalara dayanarak öngörmesi Antik Yunan’da bildiğimiz anlamda bilimin başladığı an olarak düşünülür). Bu noktadan sonra fizik hızla gelişti ve pek çok fenomene dair güçlü (ve başarılı) öngörüler geliştirilmeye, nesnelerin hangi durumlarda nasıl hareket edecekleri ortaya konulmaya başlandı. Öyle ki büyük matematikçi ve fizikçi Pierre-Simon Laplace 1814’te eğer sınır koşulları ve başlangıç durumu bilinirse tüm Evren’in başından sonuna kadar öngörülebilir hale geleceğini iddia ettiği ‘bilimsel determinizm’ fikrini öne sürmekten çekinmedi (sosyal bilimler ve determinizme dair bir yazımız için).
Bu dünya görüşüne genel olarak ‘klasik dünya görüşü’ denir ve klasik fizikte fiziksel nesneler deterministik olarak hareket ederler. Yani bir sisteme dair tüm bilgiye haizsek o sistemin gelecekte de nasıl davranacağına dair tüm bilgiye haiziz demektir (sistemin dışarıdan bir etkiye maruz kalmadığını veya bu etkiye dair de tüm bilgiye sahip olduğumuzu varsayarsak). Kısacası klasik dünya görüşünde şansa yer yoktur, şans basitçe bizim bilgi eksikliğimizden ve cehaletimizden kaynaklanan bir illüzyondur, dolayısıyla kaderlerimiz doğduğumuz an zaten yazılmıştır fakat bunu Tanrı hariç kimse bilemez çünkü evrendeki tüm bilgiye ancak o haiz olabilir (evet Newtoncular ciddi Hristiyanlardı, hatta Hristiyanlığı Katolikliğin yobaz düşüncelerinden korumak için çabalarda dahi bulunuyorlardı).

Modern Fizik Devrimi
Klasik dünya görüşü 1900’lere gelinmesiyle birlikte 25 sene gibi kısa bir sürede yerle yeksan oldu. Önce Einstein ve Planck’ın ışığın paketçikler (kuanta’lar) halinde olduğunu keşfetmeleri, ardından bunun dalga-parçacık ikiliğine yol açması bir nesnenin hem dalga hem parçacık gibi davranıp aslında ikisi de olmayışının önünü açtı. Bu keşif hızla atomik dünyaya dair daha detaylı kuramlar oluşturulmasına ve sonuçta kuantum devrimi dediğimiz süreçte kuantum fiziğinin ve mekaniğinin gelişmesine olanak sağladı. İki diğer yıkımsa Einstein’ın görelilik kuramlarından geldi. İlk olarak özel görelilik kuramı Newtoncu ‘mutlak mekan’ ve ‘mutlak zaman’ kavramlarını tedavülden kaldırdı, uzay-zaman ayrımını bitirdi ve evreni “zaman içerisinde hareket eden üç boyutlu bir yapı” olmaktan direk olarak uzay-zaman’dan oluştum dört boyutlu bir yapı olarak ele aldı. Böylece zamanın tüm evren için aynı olmadığı, hatta aynı yerdeki kişiler için bile farklı hızlardaysanız farklı geçtiği ortaya çıktığı (günümüz GPS uyduları bu etkiyi kullanıyorlar). Genel görelilik ise bize evrenin genişliyor olduğunu gösterdi, bu Newtoncu bir evrende bulunmaması gereken bir özellikti.
Kuantum fiziğinin getirdiği ve Einstein’ın (dönemin pek çok büyük fizikçisi ile birlikte) bir türlü kabullenmek istemediği en temel fikirse fizik için ‘mikroskobik’ olan boyutlarda (yani atom ve atom-altı boyutlarda) herhangi bir parçacığın sabit bir yeri olmayabileceği idi. İki tane koltuğun olduğu bir odada (her nedense sürekli oturmak zorunda olan) tek bir insan düşünün, siz bakarken bu insan ya bir koltukta oturuyordur ya da diğerinde. Dolayısıyla burada sağduyu size bu insanın siz bakmazken de bir ya da diğer koltukta oturuyor olacağını söyler. Fakat kuantum mekaniğinde bu insan aynı anda iki koltuğa da oturuyor olabilir. Bu bize anlaması çok zor ve garip gelecek bir durum olsa dahi bahsettiğimiz boyutların insan aklının hayalinin alamayacağı kadar küçük olduğunu mutlaka göz önünde bulundurmak gerekir. Yani elektronlardan, fotonlardan veya atom-altı parçacıklardan bahsederken koltuk, sandalye, masa gibi nesnelerden bahsederken kullanabileceğimiz sağduyuyu ve dili kullanamayız. Sıfırdan yeni bir mantık ve anlayışa geçmemiz gerekir.
Peki Ay var mı yok mu
Einstein’ın burada Bohr’a Ay üzerinden karşı çıkması aslında gerçekten Ay’ın var olup olmamasıyla alakalı değil, Ay’ın tam belirli bir biçimde olup olmamasıyla alakalı olarak okunmalı. Yani Einstein “eğer tüm bilgiye haiz olsaydık Ay’ın durumunu tam olarak yazabiliyor olmamız gerekir, ancak kuantum bu işe yaramıyor o yüzden eksikleri olmak zorunda” demek istiyor. Eğer deterministseniz veya Einstein gibi kuşkucu bir insansanız Einstein’ın öne sürdüğü argümanın gerçekten güçlü olduğunu kabul etmek durumunda kalırsınız. Fakat burada bize cevabı yine Einstein’ın öngördüğü kuantum dolanıklık kesin olarak veriyor.
Ay var mı yok mu sorusunun kuantum dolanıklıkla alakası aslında yok, fakat dolanıklık bize Einstein’ın değil Bohr’un ve daha genel anlamda kuantum mekaniğinin haklı olduğunu gösteren en büyük kanıtlardan biri (bir diğeri için çift yarık deneyi verilebilir). 1964’de CERN’de çalışan İrlandalı fizikçi J.S. Bell kendi adıyla anılan ‘Bell teoremi’ isimli bir teorem öne sürer. EPR makalesine dayanan bu teoreme göre Bell bir sistem tasarlar ve eğer bu sistem belirli sınırlar dahilinde sonuçlar üretiyorsa Einstein haklıdır. Ama eğer bu sistem bu sınırların dışında bir sonuç verebiliyorsa Einstein haksızdır. Bell teoremini iki parçacıklı bir sistem için tasarlar ve sınırlar -2 ile +2 olarak ortaya çıkar. Fakat kuantum mekaniğine göre Bell’in tasarladığı sistem -2.82 ile +2.82 arasında herhangi bir değeri alabilir. Bu sistemin gerçekten deneysel olarak test edilebilmesi için 1981 ve 1982’de yapılan Aspect deneylerine kadar beklenir ve o deneylerde +-2 sınırları şüpheye yer bırakmayacak şekilde aşılır. Böylece Einstein’ın olmayana ergi yöntemiyle (yanlış bir varsayımdan yola çıkıp doğrulama yaparak) kuantum fiziğinin tamamlanmadığını kanıtlamaya çalışırken keşfettiği bir fenomen kuantum fiziğinin klasik fizikten üstün olduğunu kanıtlamış olur.
Burada yola çıkarak şunu diyebiliriz, kuantum fiziğine göre Ay biz bakmazken ‘tam olarak’ biz bakarkenki şekilde yok. Fakat bu demek değil ki Ay tamamen yok, Ay’ın yüzeyindeki ufak elektronların azıcık sağda-solda olması gibi, dönme hızının milyar kere milyarda bir daha hızlı-yavaş olması gibi aslında ölçülebilir olmayan (veya ölçülmesi anlamlı olmayan) farklı hallerin bir süperpozisyonu halindedir Ay demek daha doğru olacaktır. Peki biz baktığımızda bu süperpozisyonu tamamen bozuyor muyuz? Aslında hayır, çünkü hiçbirimizin gözü Ay’ın yüzeyinde elektronun spin değerini ölçebilecek bir ölçüm aracı değil. Dolayısıyla aslında biz gözümüzle bakarken de Ay’da süperpozisyon halinde var olan sayısız elektron, foton ve atomik yapı olabilir. Ancak bu zaten makroskobik (yani masa, sandalye hatta hücre, virüs gibi) objelerin kuantum etkilerden bir nevi ‘arınmış’ olmalarından ötürü bir fark yaratmaz. Yani binlerce elektronun ayrı ayrı süperpozisyon halinde olmasıyla yarısının öyle yarısının böyle olması atomik dünyada büyük fark yaratabilecekken bizim gibi devasa nesnelerin boyutunda aynı ortalama etkiye sahiptir. Bu nedenle büyük nesnelerin fiziksel durumlarını tasvir ederken aynı anda birkaç halde olmaları değil de tüm bu hallerin ortalaması olarak düşünülebilecek tek bir halde olduklarını düşünmek bir sıkıntı çıkarmaz. Dolayısıyla büyüklerin dünyasında determinizm ‘varmış gibi’ davranmak ‘çoğu zaman’ sorun yaratmaz (daha ileride büyüklerin dünyasında da kaos teorisinin ortaya çıkmasıyla işler biraz değişmiş olsa da bu bizim konumuzun dışındadır).
Toparlarsak
Einstein’a basitçe klasik dünya görüşüne saplanmış kalmış demek büyük haksızlık olur, dolayısıyla aslında Ay biz bakmazken yok mu sorusunu sorması yeni bir teori olan kuantum kuramına dair şüpheci yaklaşımından gelir demek daha sağlıklıdır. Aynı şekilde Einstein’ın kendi geliştirdiği genel göreliliğin öngörülerine inanmayıp formüllerini değiştirdiği, daha sonra kendi inanmadığı öngörüleri tutunca hata yaptığını kabul edip her şeyi orijinal haline döndürdüğü de bilinmektedir. Bu şüpheci yaklaşım bugün bize kuantum bilgisayarlar, kırılamaz şifreleme sistemleri, kuantum bilgi ışınlama ve belki daha nice uygulamalı yenilik olarak dönecektir. Ay’ın ve genel olarak büyüklerin gerçekliğinin biz bakmazken de nasıl davrandığına dair çok iyi ve sağduyumuza yatkın bir tablo çizebiliyoruz. Aslında elektronların ve küçüklerin biz bakmazken ki gerçekliklerine dair de çok iyi bir tablo çizebiliyoruz ancak bu tablo bizim sağduyumuza uygun değil diye bu gerçekliği kabul etmemeye çalışıyoruz. Fakat fizik ve bilim olguları insanların sağduyusuna uydurmaya değil aksine insanların bilgisini, anlayışını ve hatta sağduyusunu doğadaki olguları kavrayabilir şekilde genişletmek amacıyla varlardır. Bilimi kabul etmediğimiz ve sağduyumuza takılıp kaldığımız sürece hala Einstein’ın sorduğu soruyu gerçekten duyamayacağız ve uzun seneler sonra aldığı cevabın güzelliğini ve ilginçliğini takdir edemeyeceğizdir.

Kanala abone olmak için tıklayın; ➤ http://bit.ly/2jRGPGG

Across the Universe AB Projesi ➤ http://bit.ly/2lDQ7uc

Sosyal Medya ➤ Facebook Page http://bit.ly/2kfbZJ4

Zeki Seskir

METU, Physics PhD and STPS MSc. candidate. Part-time blogger on düzensiz

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu girin
Lütfen isminizi buraya girin