Schrödinger’in kedisi sahiden aynı anda hem hayattaymış hem ölü

Kuvantum mekaniğinin ‘tuhaf’ sonuçlarından biri, Schrödinger tarafından 1926 yılında ortaya atılmış olan ‘Kuvantum Dalga Fonksiyonu’ denklemlerinin neredeyse ‘doğal’ sonucu olan ‘ölçme problemi.’
Atomaltı parçacıklar evreninde, yani kuvantum evreninde karşımıza çok sayıda ilginç durum çıkıyor. Bunların bize ‘ilginç’ gelmesinin sebebi, bizim yaşadığımız makroskopik evrende aynı türden şeylere rastlamamamız. Ama unutmamak gerek, bizim yaşadığımız makroskopik evren de sonuçta kuvantum evreninden oluşuyor.

Erwin Schrödinger’in meşhur düşünce deneyi: Kutunun içindeki kedi aynı anda hem hayatta hem ölü.

İşte kuvantum evreninde karşılaştığımız ilginç durumlardan bir tanesi, bir gözlemcinin (yani bizim) varlığının, gözlenen şeyi bozması.
Bu tabii felsefi sorunlar ortaya çıkarıyor: Gözleyerek bozuyorsak neyi gözlemiş oluyoruz? Bozmamak için gözlemeyeceksek nasıl bileceğiz?
1926’da Schrödinger, gözlemeden gözlemek, gözleyerek bozmadan bilebilmek için ‘kuvantum dalga fonksiyonu’ denklemlerini ortaya attı. Başlangıçta bu denklemlerin nasıl yorumlanacağı bilinemedi.
En sonunda bu denklemin bir ‘hesaplama aracı’ olduğu genel kabul gördü.
Gördü ama özellikle Albert Einstein tamamen olasılık hesaplarına dayalı ‘gözlem’i kabul edemiyordu, ‘Burada bizim henüz çözemediğimiz bir durum var, ileride çözeceğiz’ diyordu.
1935’de EPR (Einstein, Podolsky, Rosen) diye bilinen meşhur makale yayınlandı. Makalede, kuvantum dalga fonksiyonunun tuhaf sonuçlarından biri olarak ‘uzaktan etkileşim’ dahil pek çok şey söyleniyordu.
Erwin Schrödinger, EPR makalesine cevaben, yazının başında söylediğim düşünce deneyini geliştirdi ve anlattı:
Bir kutu içinde bir kedi, kutunun kenarına asılı bir cam içinde zehir ve eğer çarparsa o camı kıracak olan bir atomaltı parçacık düşünün.
Kutu kapalıyken, kedinin aynı anda hem hayatta hem de ölü olduğunu kabul etmeliyiz. Kutuyu açıp ‘gözlediğimizde’ zaten göreceğiz, kedi ölü mü hayatta mı ama kapalıyken iki durumu aynı anda gerçek kabul etmeliyiz.
Einstein böyle düşünce deneylerini çok severdi. Schrödinger’e yazdığı mektupta deneyi kabul etmekle birlikte, gerçekliğin gözlemcinin varlığının ve bir şeyi gözlemesinin ötesinde olduğunu söyledi. Gerçekten de, aynı Einstein daha sonra, ‘Ne yani’ diyecekti, ‘Siz bakmıyorken ayın orada olmadığına mı inanıyorsunuz?’
Einstein’a göre, kedi elbette ya hayattaydı ya ölü. Gözlemci sadece kedinin hangi durumda olduğunu HENÜZ bilmiyordu. Bu açıklama biçimine ‘epistemolojik açıklama’ adı verildi.
Ancak, 2011’ün kasım ayında yayınlanmak üzere Nature dergisine gönderilen ve geçen hafta da yayınlanan bir makale, bu tartışmayı kesin biçimde bitirecek, hatta kuvantum mekaniğinin temellerini sarsacak gibi gözüküyor.
Meraklısının http://dx.doi.org/10.1038/nphys2309 adresinden okuyabileceği makalenin matematiğini anlatmaya ne benim bilgim ne de bu gazetenin yeri yeter ama şunu söylememe izin verin: Makale, Schrödinger’in kutunun içindeki kedisinin aynı anda hem hayatta hem ölü olması halinin bir süre sonra öğrenilmeyi bekleyen bir durum değil fiziki gerçekliğin ta kendisi olduğunu kanıtlıyor.
Bir daha yazıyorum: Kuvantum dalga fonksiyonu bir dizi olasılıktan değil fiziki gerçeklerden söz ediyor bu makaleye göre.
Yani, kuvantum dalga fonksiyonu artık bir ‘hesaplama aracı’ değil; fiziki gerçeğe, Einstein’ın o çok meraklı olduğu gerçeğe ulaşmanın bir yolu.
Bu söylediğimin insanın gerçeklik kavrayışını sarstığının farkındayım. Biraz daha ileri gidersem, makale sayesinde ‘paralel evrenler’ ve birden fazla gerçeklik tezlerinin ağırlık kazanacağını vs de ileri sürebilirim.
Ama oralara varmadan, gelin bu bilgiyi bir sindirelim: Schrödinger’in kedisi gerçekten de aynı anda hem hayatta hem de ölüymüş meğer.

Yeni gerçekliği anlamak kolay değil

KUVANTUM dolanıklığı bugün hayatımızın bir gerçeği. İki atomaltı parçacığın birbirine ‘dolanık’ olmasına ve çok uzak mesafelerden bile birbirleriyle ‘haberleşmesi’ne dayalı teknolojiler neredeyse günlük hayatımıza girmek üzere. Kuvantum kriptografi gibi.
Oysa dolanıklık ilk ortaya atıldığında ‘kuvantum mekaniğinin tuhaflıkları’ olarak nitelenmişti. Einstein, meşhur EPR makalesinde, bu dolanıklığı ‘uzaktan tuhaf etki’ diye nitelemişti.
Sonra 1964 yılında John Bell isimli bir fizikçi, CERN’deki oda arkadaşının çoraplarından hareketle yazdığı makalesinde dolanıklığı açıkladığında mealen şunu söylemişti: Eğer kuvantum mekaniği doğruysa kuvantum dolanıklığı da doğru, dolanıklık doğruysa ışıktan hızlı hareket edip haber taşıyan parçacık da mümkün olmalı. Eğer bu mümkünse, bunu görelilik ilkeleri içinde anlamak olanaksız. Düşünürken kendimizi görelilikten kurtarmalıyız.
Aynı şey, 6 Mayıs günü Nature dergisinde yayınlanan makale için de geçerli. Kuvantum dalga fonksiyonunu eksik bir bilgi olarak gören anlayışla bu makalenin sonuçlarını tam olarak kavramak, hayata getirdiklerini tümüyle görebilmek olanaksız.
Yeni bir gerçeklik algısı oluşuyor.

İnsan aklının yeni bir zaferi...

ISAAC Newton, kütle çekimi yasasını, eliptik yörüngeyi ve diğer kanunlarını bulurken, bunları bulabilmek için yepyeni bir matematiği, yani ‘calculus’u bulurken, çalıştığı evden neredeyse dışarı bile çıkmamıştı.
Bütün bunlar onun saf aklının, soyut düşünme yeteneğinin sonuçlarıydı.
Aynı şekilde, Albert Einstein da görelilik teorilerini yazarken bir deneye veya başka bir elle tutulur somut duruma bakmamıştı. Teoriler tamamen onun soyut düşünme yeteneğinin, matematiğinin sonuçlarıydı.
Bu söylediklerim neredeyse bütün teorik fizikçiler için geçerli. Kuvantum dolanıklığını öngören Schrödinger’in sadece aklı ve matematiği vardı.
Şimdi kuvantum mekaniğini temelinden sarsacak, hepimizin gerçeklik algısını değiştirecek olan makalenin yazarlarının da sadece akılları ve matematikleri var. Görece basit bir akıl yürütme yapıyorlar: Eğer kuvantum dalga fonksiyonu sadece bir istatistiki araçsa, o zaman uzay zamandaki bütün kuvantum hallerinin ‘dolanık’ durumda olduğunu, yani birbiriyle ‘haberleşme’ içinde olduğunu kabul etmemiz gerek. Bu da gerçek olamayacağına göre kuvantum dalga fonksiyonu bir istatistiki araç değil gerçek demektir.