Sophos Akademi

  1. Anasayfa
  2. »
  3. Popüler Bilim
  4. »
  5. Kuantum Evrenine Yolculuk

Kuantum Evrenine Yolculuk

İçinde bulunduğumuz evrende öğrendiklerimiz ve keşfettiklerimizle çok yol almış olsak da hala bilmediğimiz gizemlerle dolu ve çözülmeyi bekleyen gerçekler var. Kuantum mekaniği deyince akla gelen fiziksel formüller ve matematiksel hesaplamalar önyargısından kurtulalım ve kısa bir yolculuğa çıkalım.

Evrenimizde gezegenlerden, yıldızlardan ve galaksilerden oluşan bizim ölçü birimlerimizin ölçemediği kadar büyük mesafeler vardır. Bunları astrofizikçiler astronomik ölçü birimleriyle ölçerler ve bu birimlerle ölçülebilen evreni genel olarak makro evren olarak adlandırırlar. Bizim kullandığımız metre, kilometre gibi ölçü birimleri ile ölçebildiğimiz içinde bulunduğumuz evreni de normo evren olarak adlandırırlar. Bir de her şeyi oluşturan atomik boyuttaki dünya vardır mikroskobik düzeyde olan bu evrende çok küçük mesafelerden bahsederiz kuantum mekaniğini asıl ilgilendiren bu evren mikro evren olarak adlandırılır. Aklımıza şöyle bir soru gelebilir: “Bulunduğumuz bir yerden nasıl üç evrenden söz edebiliriz, nasıl aynı evrenin içinde üç evrende de var olabiliriz?” bu sorulara cevap verebilmek için büyük resme bakabilmeyi öğrenmek ve bakış açımızı genişletmek gerekmektedir. Örneğin Rutherford atom modeline gezegensel model de denilmektedir çünkü Güneş Sistemi‘ne benzetilmektedir. Proton dolu bir çekirdeğe ve etrafında dönen elektronlar da gezegenlere benzetilmiştir[1].

Rutherford atom modeli ve güneş sistemi

Makro evrende klasik fizik kuralları geçerlidir[2] yani her olayın mutlaka bir nedeni vardır. Çünkü klasik fizik her şeyi neden-sonuç ilişkisi içinde açıklar, bu evrende katı bir nedensellik vardır. Bir şeyi hareket ettirmemiz için ona kuvvet uygulamamız gerekir fakat mikro evrende kurallar böyle işlemez. Kuantum evreninde bir şeyler nedensizce olur ve nedensellik ilkesi ihlal edilir. Einstein bu yüzden kuantum mekaniğinin yanlış olduğunu iddia etmiştir çünkü ona göre hiçbir fizik yasası hiçbir şekilde neden-sonuç ilişkisini kıramaz, parçacıkların birbirinden ayrık olmak zorunda olduklarını söyler. Ayrık olan parçacıklar arasında etkileşim olabilmesi için de oradan geçmeleri gereken bir uzay ve zaman vardır der[3]. Ünlü fizikçi Richard Feynman’ın açıkladığı gibi;

“Şundan emin bir biçimde söyleyebilirim ki; kuantum mekaniğini hiç kimse anlamamıştır.”

Kendisinin anlamadığını söylediği gibi fizik öğrencilerinin de anlamadığını hatta hiç kimsenin anlamadığını söyler[4]. Çünkü kuantum dünyasında hem yaşıyor olmanın hem de ölü olmanın mümkün olduğu bir evrendir meşhur Schrödinger’in kedisi[5] de tam bu olayı anlatır. Tasarlanan düşünce deneyinde süperpoze[6] durumdaki kediden bahsedilir. Kutunun içindeki kedi biz bakmadan hem ölü hem diri durumundayken biz baktığımızda kutunun içinde bulunan siyanür dolu cam şişe kırılacak ve kedi ölecektir. Farklı bir durumda kutunun içindeki radyoaktif atomun bozunma ihtimali de yarı yarıya olduğundan kedinin yaşama ve ölme ihtimali de yarı yarıya olacaktır. Kapağı açmadan kedinin yaşıyor mu ölü mü olduğunu bilemeyeceğimiz gibi açmadan da kedinin yaşıyor mu ölü mü olduğunu bilemeyiz.  Bu üst üste binme olayı hem ölü hem diri durumu sorununu var etmiştir. Farklı paralel evrende kedi hem yaşıyor hem de diri olabilecektir kuantum dünyasında ise iki olasılık da aynı anda gerçekleşebilir. Kuantum dünyasında her şey mümkündür, insan belleğinde de süperpoze durumda olan geçmiş ve gelecek vardır.

Schrödinger’in kedisi

Kuantum paralel evrenler daha fazla zihni ve matematikidir. Birden fazla evrenlerde olma fikri yoktur ama olabilme ihtimali vardır. Bizim tercihlerimiz bizim şuanki evrenimizi gösterir ve başka bir paralel evren ihtimalini öldürür[7].Tıpkı Schrödinger’in kedisi gibi paralel evrenler de süperpoze durumunda olabilir. Bunlar yaşanabilir değildir çünkü Schrödinger’in kedisi süperpoze durumda ne canlı ne ölü, hem canlı hem ölüdür[8].

Kuantlaşmanın[9] keşfi, tabiatın sürekli olduğu ve sonsuza kadar bölünebildiği kabulünün sorgulanmasına yol açmıştır. Klasik mekaniğe göre tabiat; uzay, zaman, kütle, (enerji, momentum, hız, devinim, kuvvet, vb.) olarak mevcuttur. Fakat kuantlaşma fikri tabiatın bu türlü anlaşılmasının artık mümkün olmadığını, tabiatın kesikli bir süreksizlik biçiminde devindiğini göstermektedir[10].

Kuantum mekaniğini anlamamızda daha doğrusu anlayamamamıza sebep olan en önemli deney çift yarık deneyidir[11].Daha önce Planck ve Einstein ışık dalgalarının enerji paketleri denilen fotonlardan oluştuğunu ispatlamıştı. Fotonun kütleli cisimler gibi enerji ve momentum taşıdığı da Compton tarafından ispat edilmişti. Fakat çift yarık deneyi ister ışık dalgasıyla yapılmış olsun ister fotonlardan yapılmış olsun deney düzeneği her durumda kuantal sistem oluşturacaktır. Deneyi daha iyi kavranması için makro boyut varsayımıyla düşünelim. Çift yarıktan aşağıya kum tanelerini bıraktığımızda yarıkların arkasında iki çizgi oluştuğu gözlemlenir. Bunun sebebi kum tanesinin parçacık özelliğine sahip olmasından dolayıdır.

Fotonların da parçacık özelliği gösterdiği düşünüldüğünden aynı sonucun gerçekleşmesi beklenmekteydi fakat öyle olmadı. Çift yarıktan gönderilen bir foton dalga davranışı sergilemişti (ihtimal dalgası). Foton bölünmediği halde nasıl aynı anda iki yarıktan geçip girişim yapabilirdi? Bilim adamları buna inanamadı ve deney defalarca tekrarlandı sonuç hep aynıydı fotonlar çift yarıktan geçerken dalga modeli oluşturuyordu. Daha sonra fotonun çift yarıktan nasıl geçtiğini gözlemlemek için çift yarıktan fırlatılırken fotonları izleyen bir gözlemci koydular ve deney daha da ilginç bir hal aldı. Fotonlar parçacık gibi davrandı ve iki çizgi oluşturdular. Fotonlar gözlemci varken parçacık özelliği gözlemci yokken ise dalga özelliği sergilemişlerdi. Bu nasıl olabilirdi fotonlarla gözlemci arasında bir ilişki mi vardı, parçacıkların bilinci ve ruhu mu vardı? Bu soruların cevabı bulunamamış olsa da altında yatan felsefi problemlerin de tartışılması gerekecektir. Deneyde kuantsal sistem, gözlemle birlikte fiziksel dünyayı; gözlenen sistem ve gözleyen sistem olarak ikiye ayırır. Bu sınır hangisinin kuantum fiziğiyle (gözlenen sistem) hangisinin klasik fizikle (gözleyen sistem) betimleneceğini belirler[12].

Kuantum mekaniğinde hala çift yarık deneyindeki sorulara kesin bir cevap verilememiş olsa da deneysel kaynakları arasında; siyah cisim ışıması, Compton saçılması, Rutherford ve Bohr atom modelleri, Aspect deneyleri ve bu deneylere yol açan Bell eşitsizlikleri EPR-B düşünce deneyleri yer almaktadır. Einstein EPR deneyleri eleştirisinde bazı parçacıklar arasında bir dolanıklılık olduğunu söyler bu da ışıktan hızlı etkileşimlerin olduğu sonucunu çıkarır fakat klasik mekanikte ışıktan hızlı etkileşimler olamaz yani kuantum mekaniğinin eksik bir kuram olduğunu söyler[13]. Sonrasında Aspect dolanıklılığın gerçek ve doğal bir olgu olduğu ispat edilmiş ve bu olgu günümüzde “Kuantum Şifreleme” adında bir imkana dönüşmüştür. Teknolojinin ilerlemesi ve kuantum mekaniği sayesinde kuantum bilgisayarlarının yaygınlaşması hatta ışınlanma deneyimleri bile gerçekleşebilir olasılıklar arasında. Popülerleşmesi sayesinde hakkında birçok kitap yazılmış ve filmler çıkarılmıştır. Kuantum mekaniğinin de içinde geçtiği filmlere örnek olarak Mr. Nobody, Bugün Aslında Dündü, Coherence- Paralel Evren, Interstaller örnek olarak verilebilir. Tüm bu gelişmeler bizim uçsuz bucaksız ve sınırsız hayal gücümüzün ve merakımızın sayesinde gerçekleşmiş ve gerçekleşmeyi sürdürecektir.

Stephen Hawking’in bir sözüyle kuantum evreni yolculuğumuzu bu yazıda sonlandırıp kuantum evreninde çözülmeyi bekleyen birçok sır ve sorunun ne kadar imkansız ve gerçek olduğun düşünsek bile peşine düşelim.

“Gerçeklikle bağdaşmıyor ama bu benim umurumda değil. Ben bir kuramın gerçeklikle denkliğini beklemiyorum; çünkü gerçekliğin ne olduğunu bilmiyorum.”

Neslihan KÖŞGER

Kaynakça

[6].       Süperpoze= üst üstegelim

[9].       Kuantum= Etkileşim halindeki fiziksel bir varlığın en küçük parçası.

Etiketler
Neslihan KÖŞGER

Neslihan KÖŞGER

Bilim, felsefe, bilim tarihi, bilimin doğası, sanat tarihi gibi disiplinlerarası çalışmayı seven daimi öğrenci ve öğretmen. Bilmeye cesaret et!

İlgili Yazılar

2024 Astrofotoğrafçılık Ödülü Yılın Fotoğrafçısı Ödüllerinden 12 Nefes Kesici Görüntü

Yaşayan en eski mikroplar 2 milyar yıllık kayada bulundu

Yeni Bilimsel Araştırma: Yaşlanma Saati Tersine İşletilebilir

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir