Avustralyalı fizikçiler ünlü bir deneyi yeniden canlandırıp, kuantum fiziğinin tuhaf öngörülerini ve gerçekliğin doğasını onayladı. En küçük ölçekte, birisi ölçene dek ortada gerçeklik denebilecek bir şey yok. Bu ne kadar kafa karıştırıcı gibi görünse de, deney aslında son derece basit bir soru yöneltiyor: Eğer elinizde ya parçacık gibi ya da dalga gibi davranabilecek bir nesne varsa, bu nesne hangi noktada nasıl davranacağına karar verir?
Genel mantığımıza göre bir nesne içsel olarak özünde ya dalga gibi olmalı ya da parçacık gibi olmalı; bizim yaptığımız ölçümlerin de bunun üzerinde bir etkisi olmamalı diye düşünebiliriz. Ancak kuantum kuramının öngörüsüne göre çıkacak sonuç bütünüyle ölçümün nasıl yapıldığı ile belirleniyor. İşte Avustralya Ulusal Üniversitesi ekibinin deneyinden de bu sonuç çıktı. Ekip lideri fizikçi Andrew Truscott çalışmalarını şöyle açıklıyor: “Bu her şeyin ölçüme bağlı olduğunu kanıtlıyor. Kuantum düzeyinde, eğer kimse bakmıyorsa gerçeklik diye bir şey yok.”
Gecikmiş Seçim Deneyi
Aslında deneyin kökeni John Wheeler’ın gecikmiş seçim (İng. delayed-choice) deneyi adıyla bilinen eski bir düşünce deneyi olup, ilk kez 1978 yılında aynadan yansıyan ışık demetleri kullanılarak gerçekleştirilmiş. Fakat o zamanlar, gereken teknolojiyi tam olarak sağlamak pek mümkün olmamış. Neredeyse 40 yıl sonra şimdi, Avustralya ekibi bu deneyi lazer ışınları tarafından saçılan helyum atomları kullanarak yeniden yaptı. Deney ekibinde yer alan doktora öğrencisi Roman Khakimov “Kuantum fiziğinin girişim hakkındaki öngörüleri ışığa uygulandığında zaten yeterince garip görünüyordu. Ama bir de deneyi kütleleri olan ve elektrik alanlarla etkileşen karmaşık nesnelerle, yani atomlarla yapınca bu gariplikler daha da arttı,” diyor.
Deney düzeneğinin hazırlanmasında ekip bir öbek helyum atomunu Bose-Einstein yoğuşuk maddesi olarak bilinen duruma getirerek tuzaklamış. Ardından atomları geride sadece tek bir tane kalana dek salmış. Seçilen bu sonuncu atom bir çift lazer ışınına gönderilmiş. Izgara deseni oluşturarak atomun yolunu değiştirme görevi yapan lazerler, eski deneyde fotonların saçılmasını sağlayan katı nesnenin yerini almış. Atom bu ızgarayı geçtikten sonra ikinci bir rastgele ızgara eklemişler. İkinci ızgaranın eklenmesi ile atom her iki yoldan da geçmiş gibi davranıp, ya yapıcı ya da yıkıcı girişime neden olmuş. İkinci ızgara eklenmediğinde ise atom tek bir yoldan geçmiş gibi davranmış ve dolayısıyla herhangi bir girişim gözlenmemiş.
Geriye Yönelik Nedensellik
İkinci ızgara, atom birinci ızgaradan yani ilk yol ayrımından geçtikten sonra eklendiğine göre, atom nasıl bir doğa (parçacık doğası mı yoksa dalga doğası mı) sergileyeceğine ikinci ölçümden önce karar vermiş olamazdı. Öyleyse eğer atomun ilk yol ayrımında belli bir yolu veya yolları izlediğine inanıyorsanız, gelecekte yapılacak olan ölçümün, atomun izlediği yolu etkilemiş olduğunu söylüyorsunuz demektir. Truscott şöyle açıklıyor: “Atomların bir A noktasından bir B noktasına gittiği söylenemez. Ancak ve ancak yolun sonunda ölçüm yapıldığında, atomun dalga benzeri veya parçacık benzeri doğası varoluş sergiler.”
Bu durum fizikte geri-nedensellik (İng. retrocausality) olarak bilinir. Klasik neden-sonuç ilişkisinden farklı olarak, sonucun da kendini oluşturan nedenler üzerinde etki yapabileceği düşüncesidir. Bu deneyin sonucundan anlaşıldığı kadarıyla, kendi bedenlerimiz de dahil tüm evreni oluşturan kuantum parçacıklar düzeyinde, geleceğin geçmişi etkilemesi mümkündür.
John Wheeler’ın gecikmiş seçim (delayed-choice) deneyi olarak bilinen bu ünlü düşünce deneyi ilk kez aynalardan yansıtılan fotonların kullanılması planlanarak 1978 yılında öne sürüldü ancak teknolojik yetersizlikler nedeniyle deney bugüne kadar asla gerçekleştirilemedi. Avustralyalı ekip, ortaya atıldığı tarihten neredeyse 40 yıl sonra lazer ışınlarının saçtığı helyum atomlarını kullanarak deneyi tekrarlamayı başardı.
Çalışmada yer alanlardan doktora öğrencisi Roman Khakimov “Kuantum fiziğinin girişime ilişkin öngörüleri ışığın üzerinde uygulandığında ışığın hem dalga hem de parçacık gibi davranması zaten yeterince tuhaf yetmezmiş gibi, deneyin hem kütleye sahip olma hem de elektrikli alanlarla etkileşime girme gibi karmaşık özellikler barındıran atomlarla yapılması olaya daha da fazla tuhaflık katıyor” dedi.
Prof. Truscott’ın ekibi ilk olarak maddenin Bose-Einstein yoğuşumu olarak bilinen haline inerek askıda bulunan helyum atomlarını hapsetti. Ardından ortamda tek bir atom kalana kadar enjeksiyon uyguladı. Sonrasında bu seçilen atom ters yayınım yapan lazer ışını çiftlerine doğru düşürüldü. bu sayede katı/opak bir ızgaranın ışığı saçmasına benzer şekilde kavşak gibi davranan ızgara deseni oluşturuldu. Atomun yalnızca ilk ızgaradan geçmesi durumunda yolları tekrar birleştirmek için rastgele ikinci bir ızgara eklendi. Ancak bu kez atom her iki yolda da ilerliyormuş gibi yapıcı ve yıkıcı girişimlere neden oldu. İkinci ızgaranın eklenmediği durumdaysa atom sanki tek bir yolu seçmiş gibi, herhangi bir girişim gözlemlenmedi. Atomun ilk kavşağın içinden geçmesinin ardından ikinci ızgaranın eklenmesi, ikinci kere ölçülmeden önce atomun doğasının henüz belirli olmadığını ortaya koyar.
“Eğer biri o atomun gerçekten belirli bir yol veya yollar izlediğine inanırsa, o atomun geçmişinin gelecek ölçümünü etkileyeceğini kabul eder” diyen Trusscott, “Atomlar A’dan B’ye hareket etmezler. Onlar, dalga veya parçacık hareketini ortaya çıkaran hareketin sonunda ancak ölçülebilir”şeklinde de ekliyor.
Tüm bu anlatılanlar kulağa oldukça garip gelmesine karşın hepsi çok küçük ölçekteki evreni hükmeden kuantum teorisinde geçerli olan kavramlar. Bu teoriyi kullanarak bizler şimdiye kadar LED’leri, lazerleri ve bilgisayar yongalarını geliştirmeyi başardık.
KUANTUM SİLGİSİ İLE ZAMANI SİLMEK
Gecikmeli seçim kuantum silgisi deneyinin sonuçları insanı şaşkınlığa düşürüyor; ama bunun nedeni deneyin iyi anlaşılamaması: Bir grup bu deneyi zaman makinesi gibi kullanıp geçmişe yolculuk edebileceğimizi düşünürken, diğer grup da objektif gerçekliğin hiç olmadığını savunuyor:
Heisenberg’in belirsizlik ilkesi yanlış mı yazısında belirttiğim gibi, bu grup holografik ilkeyi yanlış yorumlayıp gerçekliği insan beyninin yarattığını düşünüyor. Öyle ki eşyalar ve cisimler sadece baktığımız an var olur ve biz bakmazken yok olurlar diyor. Tıpkı bilgisayar oyunlarının grafik kartlarını zorlamamak için uzak evleri sadece monitörde yaklaşınca çizmesi gibi bir durum hayal ediyorlar.
Ancak, 1999’da fizikçi Yoon-Ho Kim ve ekibinin yaptığı gecikmeli seçim kuantum silgisi deneyinin nasıl çalıştığını anlarsak bütün bu karışıklıkları çözebiliriz. Nitekim bu deney, John Wheeler’ın 1978-84 yıllarında tasarladığı gecikmeli seçim düşünce deneyinin devamı ve daha gelişmiş bir versiyonudur.
ŞİMDİKİ ZAMAN GÖRELİDİR
Peki kime göre, neye göre? Örneğin, Türkiye saati ABD saatine göre ileridir ve Japonya saatine göre geridir. Oysa ABD veya Japonya saatini baz almak keyfimize (özgür irademize) kalmış bir seçimdir. Bu durumda Einstein’ın ünlü sözü devreye giriyor: “Geçmiş ve gelecekle ilgili bir fikrim var; ama şimdiki zamanın ne olduğundan pek emin değilim.”
Öyleyse diyebiliriz ki şimdiki zaman lineer (doğrusal zaman) içinde var olan biz canlılara, insanlara özgü bir algıdır. Bizim için gerçek, ama evren için bir yanılsamadır. Evren hem görelilik teorisinde hem de kuantum fiziğinde geçmiş, gelecek ve şimdiyi bir anda yaşayan; yani zamanın akmadığı bir bütündür.
Kaynak
Bilimfili.com
Khosann.com
Popsci.com.tr
Bbc.com
