ARAŞTIRMA DOSYASI /// LEVENT ERTÜRK : DOĞA YASALARI ÜZERİNE DÜ ŞÜNCELER -13-

Yaptığım şey hoşuma gitmedi.
Bu işe karıştığım için üzgünüm.
(Erwin Schrödinger. 1887-1961)

Kuantum kuramının en iyi bilinen yorumu olan “Kopenhag Yorumu” bu kuramın kurucularından fizikçi Niels Bohr’un ve Werner Heisenberg’in yaptıkları bir dizi açıklamadan oluşur. Böylece, kuantum fiziği artık el yordamı ile ilerleyen bölük pörçük çalışmalar olmaktan çıkıp, bir bilimsel çerçeve üzerine oturmaya başlayacaktır. Bu yorumlar bir kaç esası vurgular, bir ikisini kısaca özetlemek gerekirse.

  • Makroskopik sistemler klasik fiziğin ilkeleri ile, mikroskopik sistemler ise kuantum mekaniğinin ilkeleri ile incelenir.
  • Bir mikroskobik sistemin fiziksel durumları; konum ve momentumu içeren bir dalga fonksiyonudur ve Ψ (Psi) sembolü ile gösterilir.
  • Gözlem ya da bilinç, olasılık dalga fonksiyonunu göçertir ve yeni gerçekliklere yol açar.

Erwin Schrödinger (1887-1961)

Kopenhag yorumunun uzunca anlatımları olmasına rağmen en çok gürültü çıkaran yönü, gözlemcinin deneye müdahale etmesi yorumuydu. Bu durumda, biz gözlemlemediğimiz zaman, belli bir yasaya uyarak hareket eden bir evrenden söz edemezdik. Bu ise, evrensel yasaların bizim gözlemimizden bağımsız şekilde işlemesi gerektiğini öne süren fizikçileri çok rahatsız etmekteydi. Yazı serisinin finalinde kuantum fiziğinin en çok bilinen yorumlarını özetleyeceğim.

Erwin Schrödinger kuantum fiziğine katkılarda bulunmuştu, fakat anlaşılan, Kopenhag yorumunun gözlemle ilgili çıkarımından o da memnun değildi. Hayatına bakıldığında epey çapkın bir erkek olduğu anlaşılıyor. Oxford’daki yıllarında, biri evli olan, iki kadınla birlikte yaşıyordu ve öğretim görevlisi olduğu dönemlerde bazı öğrencileri ile ilişkiye girdiği öne sürülmektedir. Her neyse, neticede bunlar onun özel hayatına ait detaylar. Schrödinger, Kopenghag yorumdaki gözlemci etkisi fikrinin saçmalığını göstermek için bir düşünce deneyi önerdi.

Schrödinger’in Kedisinin Peşinde kitabından alıntılıyorum.

Schrödinger’in kedisi deneyinde, eğer radyoaktif maddede bir bozunma olursa, bunu tesbit eden dedektör bir düzeneği çalıştıracak ve kutu içindeki kedi zehirlenecektir. Bu deneyin püf noktası, gözleme tamamen kapalı olarak gerçekleşmesi şartıdır.

Bu düşünce deneyinin ardındaki fikir gayet basittir. Schrödinger bir kutunun içinde bir radyoaktif kaynak, radyoaktif parçacıkların varlığını kaydeden bir dedektör (belki bir Geiger cihazı), siyanür gibi zehir taşıyan bir şişe ve canlı bir kedi hayal etmemizi istiyordu. Kutu içindeki radyoaktif maddenin atomlarından birinin bozunma ihtimali yüzde ellidir ve bozunma olup olmayacağını kimse önceden bilemez. Eğer dedektör bir radyoaktif hareket tesbit ederse, düzenek devreye girer, cam kap kırılır, zehir havaya yayılır ve kedi ölür, aksi halde kedi yaşar. Bizim, kutuyu açmadan bu deneyin sonucunun ne olduğunu bilme imkanımız yoktur. Radyoaktif bozunma tamamen tesadüfen oluşur ve istatistiksel değerler dışında önceden bilinemez.

Katı Kopenhag yorumuna göre, tıpkı çift yarık deneyinde elektronun her bir delikten geçme olasılığının eşit olması ve üstüste binen bu iki olasılığın üst üste binen durumlar yaratması gibi; bu durumda da, radyoaktif bozunma olması veya olmaması şeklindeki eşit olasılıkların üst üste binmiş durumlar yaratması gerekir.

Buna tüm olasılıkları içeren “süper pozisyon” da denir. Olayın gerçekleşip gerçekleşmemesi Kopenhag yorumuna göre sadece bir dalga fonksiyonudur ve gözlemci olaya müdahale ettiği anda bu dalga fonksiyonu çökerek, bizim “gerçeklik” dediğimiz duruma dönüşür.

Bütün deney, kedi ve diğer her şey, bizim deneye bakacağımız zamana kadar bu üst üste binmenin “gerçek” olduğu kuralıyla yönetilmektedir ve sadece gözlem anında dalga fonksiyonu çökerek iki durumdan birine geçer. Biz bakmadan önce içerde ne bozunmuş ne de bozunmamış radyoaktif madde, ne kırılmış ne de kırılmamış zehir şişesi, ne ölü ne de canlı bir kedi vardır.

Elektron gibi bir temel parçacığın ne burada ne orada olduğunu, bir tür “üst üste binmiş durumda olduğunu” hayal etmek zor; fakat kedi gibi bildik bir şeyi canlı olup olmadığı belirsiz vaziyette hayal etmek daha da zor. Schrödinger bu deneyi katı Kopenhag yorumunda bir kusur olduğunu göstermek için düşünmüştü; zira kedinin “aynı anda” hem ölü hem de canlı olamıyacağı barizdir. Peki bu durum, elektronun aynı anda hem bir parçacık hem de bir dalga olamıyacağı “gerçeğinden” daha mı barizdir ?

Yukarda, haklı bir sorgulama yapılıyor. Elektronun aynı anda hem bir parçacık hem de bir dalga olamıyacağı yönündeki “sağduyuya dayalı” varsayımımız senelerce “gerçek” olarak kabul edilmişti. Ama deneyler ve gözlemler, bilimcileri bu düşünceden vazgeçmeye mecbur etti. Peki, bir elektronun aynı anda hem dalgacık hem parçacık olasılığı taşıdığını kabul ediyoruz da, bir kedinin aynı anda hem ölü olma hem canlı olma olasılığını taşıdığını neden kabul edemiyoruz ?

Sağduyunun kuantum gerçekliğine kılavuzluk edip edemiyeceği önceden sınanmış ve yetersiz kaldığı ispatlanmıştı. Kuantum dünyasında emin olduğumuz tek şey sağduyumuza güvenmemektir. Bir kutunun içinde neler olup bittiğini içine bakmadıkça bilemeyiz.

Akıl oyunları, (A beautiful mind) filminden bir sahne.

Yukardaki cümle bana, Akıl Oyunları (A Beautiful Mind) filmindeki matematikçi John Nash’in paradoksal cümlesini hatırlattı. “Bu dünyada hiçbir şeyden emin olamazsın. Emin olabileceğin tek şey budur!”

Bu kedi deneyini sakın ola ki saçma bir düşünce gibi görmeyin. Kuantum fiziğine doğrudan katkıda bulunmuş en saygın fizikçiler elli yıldan fazla bir süre deneyi tartıştılar ve hâlâ tatmin edici bir cevap bulunamamıştır. Katı Kopenhag yorumunda, bilinçli bir varlık gözlem yapana kadar kedinin ölü mü, canlı mı olduğu bilinemez. Henüz o durumu gözlemle oluşturmadığımız için, tıpkı elektronlar gibi, kutu içindeki kedi de bir dalga fonksiyonudur.

Daha farklı bir yorumda ise, kedi, kendi bilinci ile olaya müdahale edip, radyoaktif bozunum ortaya çıkararak ölmüş olabilir veya yine müdahale edip radyoaktif bozuntu dalga fonksiyonunu olumsuz olarak göçertmiş ve böylece yaşam durumunda kalmış olabilir. Ama bu durum bizim kendi zamanımızda geçerli değildir. Çünkü aynı olayı biz henüz gözlemlemediğimiz için, bize göre süper dalga olasılık pozisyonu geçerliliğini korumaktadır. Dolayısı ile;

İçerdeki gözlem sonucu (kedi gözlemi) ölü olan kedi, biz gözlemlediğimizde canlı olabilir.

veya

İçerdeki gözlem sonucu (kedi gözlemi) canlı olan kedi, biz gözlemlediğimizde ölü olabilir.

(Burdan, farklı evren geleceklerine sapma yorumu çıkar.)

Bir başka yorumda ise dedektör cihazının müdahalesinin bile radyoaktif maddeyi bir durumda bulunmaya zorlayacağı öne sürülüyordu. Ama bu yorumda bile, dedektörün ölçümü, bize göre bir olasılık süper dalga pozisyonu olduğundan, kedinin durumundan emin olamazdık. Schrödinger’in kedisi deneyi bir başka paradoks daha içermektedir.

Kuantumun Kopenhag yorumuna göre, makroskobik sistemler klasik fizik yasaları ile incelenirler. Schrödinger’in kedisinin düzeneği makroskobik bir sistemdir ve dolayısı ile kedi ya ölmüştür veya yaşamaktadır. Bu durum, bizim gözlememizden bağımsız olarak kutu içinde gerçekleşmiştir veya öyle varsayılır. Diğer yandan, kedinin ölümüne yol açacak düzeneğin çalışması, radyoaktif bir parçanın bozunumuna bağlıdır. Bu ise mikrosisteme ait bir olaydır ve kuantum dalga fonksiyonu ile ele alınması gerekir. Diğer bir deyişle, makroskobik bir sisteme etki edecek olan olay, mikroskobik bir sistemin yasaları ile başlatılmıştır. Yani, kısaca,

kutunun kapağını açana kadar, kedi hem ölü, hem canlı bir kedidir. (Süper pozisyon gereği)

Bu paradoksun içinden çıkılamamıştır. Bunun sonucunda, evrendeki tüm olaylarda sonsuz bir neden-sonuç ilişkisi olduğundan, bütün evrenin “gerçek” varlığının sadece bilinçli varlıkların gözlemine bağlı olduğu gibi bir sonuca da varılmıştır ki; bu durumda ise “bilinç nedir?” veya “bilinçli varlık nedir?” soruları tetiklenir. Bilinçli varlığı tarif etmeye çalışmamızda sanırım antropomorfik (insan biçimci) bir şartlanma söz konusudur. Kuantum fiziği, son derece küçük elektronların bile foton takas ederken, ancak bilgisayarlar yardımı ile çözebildiğimiz sonsuz sayıda denklem ürettiğini göstermekte. Ama onları bilinçsiz kabul ederiz! Peki, bundan gerçekten emin olabilir miyiz?

Bizim Güneş’imizin Canis Majoris yıldızına oranı…

Bana göre, bu sorunun cevabı kocaman bir “hayır!” olmalıdır. Bu şeyler bilinçlidir veya bilinçsizdir demiyorum, ama bundan kolayca emin olamayız diyorum. Evrendeki konumumuzun düşünülmesini rica ederim. Ne büyük bir Dünya’da yaşıyoruz öyle değil mi? Peki ya Jüpiter’e olan oranımız, onun Güneş’e olan oranı, Güneş’in ise kendisinden binlerce kat büyük Canis Majoris yıldızına oranı? Onun galaksiye oranı ve bizim galaksimizin diğer galaksilere oranı? Böyle baktığımızda “evrende bir toz zerresiyiz” diye yazmak isterdim ama onu bile yapamam, çünkü bir toz zerresi olarak dahi farkedilemeyiz. Dıştan bakan bir başka bilinç bizim bulunduğumuz yapılanmayı kolayca bilinçsiz bir bulut olarak değerlendirebilir! (Biz uzaydaki gaz ve toz bulutlarına bakarken benzer bir durum içinde değil miyiz?)

Bu durumda, akıl ve mantık bir kenara atılıp, her tür hayale, inanca kapı açılabilir mi diye sorulursa, bu soruya da “hayır” cevabını vermek isterim. Bu konuda, bilimci Einstein’in tesbitine sonuna kadar katılırım: “Evrenin bilinemezliği ve sonsuzluğu ile karşılaştırdığımızda bilimimiz bir çocuk oyuncağı olarak kabul edilebilir. Ama yine de, elimizde olan en iyi şey odur!”

Her şey burda bitiyor mu … elbette hayır. Schrödinger’in kedisi ve benzer “akıl oyunları“, çeşitli bilimsel çalışmalar, deneyler yeni soru ve kuramlara yol açmaya başladı. Bir başka arayış ise, birbirinden kopukmuş gibi görünen tüm bu yasaları ortak bir çerçevede toplayacak olan bir “bileşik kuram” çabasıydı. Dr Hawking buna “her şeyin kuramı” demekte. Eğer bir gün gerçekleşirse, bileşik kuramı “aaa, demek evren buymuş” diyebileceğimiz tek bir formül gibi algılamamamız gerektiğini düşünmekteyim. Bu, daha çok, farklı uzay-zamanlarda sayısız yasaya yol veren evrensel dinamikleri ortak bir çerçevede ele almak olarak görülebilir. Elbette, yazması çok kolay, gerçekleştirmesi ise alabildiğine zor, hatta belki imkansız bir girişim olabilir.

Günümüze yaklaşırken; hem kuantum kuramı, hem de makro kozmoz üzerine yapılan çalışmalar, yavaş yavaş farklı bir gerçekliği önümüze getirmeye başladı. Bildiğimiz evren, trilyon çarpı trilyonlarca evrenlerden sadece bir tanesi olabilir. Bu çıkarımı kavrabilmek çok zor. İnsanların çoğu, daha kendi evrenimizin büyüklüğü hakkında doğru dürüst fikir sahibi değilken, bir de olası evrenler üzerine kafa yormak inanılmaz bir fantezi gibi görünebilir. Oysa, çağdaş bilim bu kapıyı çoktan açmıştır.

Dr Hawking’den alıntılıyorum.

Yüzyıllar önce Newton, yeryüzü ve gökyüzündeki nesnelerin etkileşim yollarını matematik denklemleriyle çok doğru bir şekilde tanımlayabileceğimiz gösterdi. Bilim insanları uygun bir kuram ve yeterli hesaplama gücüne sahip olunduğunda bütün evrenin geleceğinin önlerine serileceğine inandılar. Ancak sonra, kuantum belirsizliği, eğik uzay, kuarklar, sicimler, fazladan boyutlar, her biri kendi yasalarına sahip 10 üzeri 500 sayıda evren olasılığı gündeme geldi ve onların içinde yalnızca bir tanesi bizim bildiğimiz evrene benziyordu. Fizikçiler, evrenimizin görünür yasalarını bir kaç basit varsayımın eşsiz olası sonuçları olarak açıklayan terk bir kuram bulma umutlarını terk etmek zorunda kalabilirler. Bu bizi nereye götürür? M kuramı, 10 üzeri 500 sayıda görünür yasanın varlığına olanak tanıyorsa, biz nasıl görünür yasaları olan bu evrene düştük? Peki ya diğer olası dünyalar ve evrenler hakkında ne söyleyebiliriz?

Sonraki bölümlerde sanal parçacıkların, kuarkların ve farklı boyutları birbirine bağlayabileceği düşünülen sicim kuramlarının dünyasına gireceğiz.

-devam edecek-

Reklamlar

Etiketlendi:, , ,

Bir Cevap Yazın

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s

%d blogcu bunu beğendi: