Kuantum teorisinin tuhaf çıkarımları var. Bunları açıklamaya çalışmak sadece işleri daha da tuhaflaştırıyor. Kuantum teorisinin tuhaflığı, günlük hayatımızda deneyimlediklerimizle çelişiyor. Kuantum tuhaflığı fizik camiasında kısa sürede bir bölünmeye yol açtı, her iki taraf da bir dev tarafından savunuluyordu: Albert Einstein ve Niels Bohr. Karşıt görüşleri savunan iki yeni kitabın gösterdiği gibi, tartışma neredeyse bir asır sonra bile hala devam ediyor. Her “karar”ın yüksek bir bedeli var.
20. yüzyıl biliminin iki dev ismi Albert Einstein ve Niels Bohr, çok farklı dünya görüşlerini benimsemişlerdi. Einstein’a göre dünya nihayetinde rasyoneldi. Şeylerin bir anlamı olmalıydı. Bunlar, günlük hayatımızda deneyimlediklerimizden gerçekliğin derinliklerine kadar mantıksal bir neden-sonuç etkileşimleri zinciri aracılığıyla ölçülebilir ve ifade edilebilir olmalıydı. Bohr’a göre, böyle bir düzen veya rasyonellik beklemeye hakkımız yoktu. Doğa, en derin seviyesinde, iyi huylu determinizm beklentilerimizden hiçbirini takip etmek zorunda değildi. Şeyler, atomlar dünyasından ağaçlar, kurbağalar ve arabalar dünyamıza seyahat ettiğimizde beklediğimiz şeylere daha çok benzedikleri sürece tuhaf ve deterministik olmayan olabilir. Bohr dünyayı iki aleme ayırdı, tanıdık klasik dünya ve tanıdık olmayan kuantum dünyası. Birbirlerini tamamlayıcı olmalılar ancak çok farklı özelliklere sahip olmalılar.
Neredeyse bir asır sonra bile tartışmalar sürüyor.
Einstein ve Bohr, Redux
İki kitap — biri Sean Carroll tarafından yazıldı ve geçen sonbaharda yayımlandı ve diğeri çok yakın zamanda yayımlandı ve Carlo Rovelli tarafından yazıldı — günümüzün önde gelen fizikçilerinin kuantum gerçekliğinin doğasıyla hâlâ nasıl uzlaşamadıklarını mükemmel bir şekilde gösteriyor. Karşıt görüşler hâlâ, birçok modern değişiklik ve deneysel güncellemeyle birlikte orijinal Einstein-Bohr tartışmasını yansıtıyor.
20. yüzyıl biliminin iki dev ismi Albert Einstein ve Niels Bohr, çok farklı dünya görüşlerini benimsemişlerdi.
Süregelen anlaşmazlığı Bilgi Adası adlı kitabımda özetledim: Kuantum fiziğinin denklemleri, deneylerin sonuçlarını anlamlandırmak için kullandığımız bir hesaplama aracı mıdır (Bohr), yoksa kuantum gerçekliğinin gerçekçi bir temsili mi olması gerekiyor (Einstein)? Başka bir deyişle, kuantum teorisinin denklemleri şeylerin gerçekte olduğu gibi mi yoksa sadece kullanışlı bir harita mı?
Einstein, 1930’larda ve 1940’larda olduğu haliyle kuantum teorisinin çok küçüklerin dünyasının eksik bir tanımı olduğuna inanıyordu. Tüm tuhaflıklarına anlam kazandıran, bizim için hala bilinmeyen, altta yatan bir gerçeklik düzeyi olmalıydı. De Broglie ve daha sonra David Bohm, boşluğu doldurmaya çalışan gizli değişken teorisi olarak bilinen kuantum teorisinin bir uzantısını önerdiler. Bu, Einstein ve takipçilerinin düzenli, öngörülebilir ve makul bir doğal dünya arzusunu yatıştırmak için parlak bir girişimdi. Bedeli – ve kuantum teorisini çözme sorunuyla başa çıkmak için yapılan her girişimin bir bedeli vardır – tüm evrenin her bir elektronun ve diğer tüm kuantum parçacıklarının davranışını belirlemeye katılması gerektiğiydi ve bu da garip bir kozmik düzenin varlığını ima ediyordu.
Daha sonra, 1960’larda fizikçi John Bell bu tür fikirleri teste tabi tutan bir teoremi kanıtladı. 1970’lerde başlayan ve hala devam eden bir dizi dikkate değer deney, en azından fikirlerini “makul” olarak adlandırılan, yani yerel etkileşimleri ve nedenleri olan teorilerle sınırlarsak, de Broglie-Bohm hipotezini temelde çürüttü. Her yerde bulunma -fizikçilerin yerel olmama olarak adlandırdığı şey- fizikte yutulması zor bir hap.
Yine de, kuantum süperpozisyon olgusu, şeyleri garip tutmakta ısrar ediyor. Kuantum süperpozisyonunu resmetmenin bir yolu şudur. Bir tür psikedelik rüya durumunda, birbirinin aynısı gömleklerle dolu büyülü bir giyinme odanız olduğunu hayal edin, aralarındaki tek fark renkleri. Bu dolapta büyülü olan nedir?
Bu dolaba girdiğinizde, her biri farklı renkte bir gömlek giyen, kendinizin özdeş kopyalarına bölünüyorsunuz. Mavi gömlek giyen bir siz, kırmızı gömlekli bir siz, beyaz gömlekli bir siz var ve hepsi mutlu bir şekilde bir arada var oluyor. Ancak dolaptan çıktığınız anda veya biri ya da bir şey kapıyı açtığı anda, tek bir gömlek giymiş olarak yalnızca tek bir siz ortaya çıkıyor. Dolabın içinde, diğer benliklerinizle bir süperpozisyon durumundasınız. Ancak “gerçek” dünyada, başkalarının sizi gördüğü dünyada yalnızca tek bir gömlek giymiş bir kopyanız var. Soru, birçok sizin içerideki süperpozisyonunun, dışarıda ortaya çıkan siz kadar gerçek olup olmadığıdır.
Einstein’a göre dünya nihayetinde rasyoneldi… Bohr’a göre ise böyle bir düzen ya da rasyonellik bekleme hakkımız yoktu.
Einstein ekibi evet derdi. Kuantum fiziğinin denklemleri, olup bitenin gerçek tanımı olarak alınmalı ve eğer süperpozisyonu öngörüyorlarsa öyledir. Bu süperpozisyonu tanımlayan sözde dalga fonksiyonu, fiziksel gerçekliğin temel bir parçasıdır. Bu nokta, Carroll’ın kitabında benimsenen kuantum fiziğinin çoklu dünyalar yorumuyla en çarpıcı şekilde ortaya çıkar. Bu yorum için gerçeklik daha da tuhaftır: dolabın birçok kapısı vardır ve her biri farklı bir evrene açılır. Dışarı çıktığınızda, tüm kopyalarınız birlikte dışarı çıkar ve her biri paralel bir evrene açılır. Yani, bu evrende sizi mavi bir gömlek giymiş görürsem, bir diğerinde sizi kırmızı bir gömlek giymiş görürüm. Çoklu dünyalar yorumunun bedeli, batıl inanç durumundan tüm olasılıkları yürürlüğe koyan sayısız iletişimsiz paralel evrenin varlığını kabul etmektir. Paralel bir evrende COVID-19 salgını yoktu. Çok rahatlatıcı değil.
Neye inanmalıyız?
Hem Carroll hem de Rovelli, bilimi halka anlatma konusunda usta kişilerdir ancak Rovelli, ikilinin daha lirik olanıdır. Elbette, beklenebilecek bir çözüm yok. Ben, en çok Bohr’un dünya görüşüne ve dolayısıyla Rovelli’ninkine daha meyilliyim ancak en çok sempati duyduğum yorum olan QBism , her iki kitapta da düzgün bir şekilde açıklanmıyor. İlişkilerin esas olması bakımından Rovelli’ninkine çok daha yakın, ancak sonunda önemli olanın bilgi olması göz önüne alındığında, gözlemciyi sahnenin merkezine yerleştiriyor. (Rovelli’nin de kabul ettiği gibi, bilgi yüklü bir kelimedir.)
Gerçekliği anlamlandırmak için biz insan gözlemciler için haritalar olarak teoriler yaratırız. Ancak araştırmanın heyecanı içinde, teorilerin ve modellerin doğa değil, doğanın bizim temsillerimiz olduğu basit gerçeğini unutmaya eğilimliyiz. Teorilerimizin gerçekten dünyanın nasıl olduğu (Einstein kampı) ve biz insanların onu nasıl tanımladığı (Bohr kampı) olmadığı konusunda umut beslemediğimiz sürece, neden bundan çok daha fazlasını beklemeliyiz?
