MAJI 11 – Eylül 2009

 

Kuantum nedir? (2)

Yazı dizisi, Ulaş GÜLYURT

Berlin'den kalkan uçağın hareket saatini bilirsek,(eğer rötar yoksa) İstanbul'a kaçta varacağını "biliriz". Peki sihir midir bu? Yoksa sadece ufak bir hesapla bulunacak sonuç mudur? Klasik fizik "tam" olarak cevapları elde etmenizi sağlar. Sistemlerin davranışları, başlangıç koşulları bilindiği takdirde, önceden ve kesin olarak bilinir. Buna karşılık yeni fizik, yani kuantum fiziği, sonuçları olasılıklar olarak önünüze koyar. Siz de olasılıkları inceleyerek tahmin yaparsınız.

 

Kuantum fiziğinin cevapları olasılık olarak vermesinin nedeni nedir?...1920'lerde Niels Bohr ve Werner Heisenberg, atomaltı taneciklerin davranışlarının hangi kesinlikte belirlenebileceğini anlamak için düşünsel (hipotetik) deneyler gerçekleştirdiler... Bu deneylerde, tanecik ya da parçacık şu anda nerededir? Kütle ve hız çarpımı nedir? gibi sorulara cevap aradılar. Amaç seçilen taneciğin konumunu ve momentumunu (kütle ve hız çarpımı) aynı anda hesaplamaktı. İkilinin vardığı sonuç, ölçümde daima bir belirsizlik olmalıydı ve bu belirsizliklerin çarpımı Planck sabiti'nin 4x π 'ye bölümüne eşit veya ondan daha büyük bir sabit oluyordu.

 

"Heisenberg belirsizlik ilkesi" olarak adlandırılan bu ilkeye göre: bir taneciğini konumu ve ve momentumu aynı anda tam bir duyarlılıkla ölçülemez. Eğer taneciğin konumunu kesin şekilde belirleyecek bir deney hazırlarsak, momentumunu duyarlı şekilde ölçemeyiz; momentum belirlenebiliyorsa bu durumda da taneciğin konumunu belirleyemeyiz. Yani, taneciğin nerede olduğunu kesin olarak biliyorsak, aynı anda taneciğini nereden geldiğini veya nereye gittiğini kesin şekilde belirleyemeyiz. Aynı şekilde bir taneciğini nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun nerede olduğunu belirleyemeyiz. İyi ama neden?... Diyelim ki; atomaltı parcacıkları gözleyebildiğimiz bir deney düzeneği hazırladık. Amacımız, taneciğin bulunduğu noktayı ve hızını aynı anda ölçmek.

 

Taneciği görebilmek için ışık kullanmak zorundayız, bu da tam olarak nerede olduğunu belirlemek için yeterli. Ancak görebilmek için kullandığımız ışık yüzünden (sonuçta ışık bir enerji cinsidir), bizim sevgili taneciğimiz uyarılmış (enerji kazanmış) olur. Bu nedenle de hızını o an "tam" olarak ölçemeyiz...İlk önceleri, bilim adamları bunun ölçüm araçlarının yetersizliğinden kaynaklandığını söylemeyi tercih ettiler. Belirlenemez bir evren fikri, o an'a kadar kesin yasalarla çalışmış olan bu adamlar için tam bir kabustu. Fakat ilerleyen çalışmalar ve bunların sonuçlarının değerlendirilmesi, belirsizlik ilkesinin, ölçüm araçlarının yetersizliğinden değil, evrenin "kendi" özelliklerinden doğduğu gözler önüne serildi.Belirsizlik ilkesi, "gözlemci"yi gözlenenden ayrı olarak kabul edilemeyeceğini, çünkü, gözlemcinin yaptığı seçimin ( neyi gözlemlemek veya ölçmek istediği) doğrudan gözlemin sonuçlarını etkileyeceğini, belirleyeceğini söyler. Gözlemcinin deneye katkısını ortaya koyan ve aynı zamanda kuantum fiziğindeki belirsizliği en iyi açıklayan örneklerden biri, "Shrödinger'in kedisi" deneyidir. Bu deneyde, bir kedi, kapalı bir kutunun içine yerleştiriliyor ve yanına da, uranyum gibi beta taneciği ışıması yapan radyoaktif bir madde ve bir dedektörden oluşan düzenek kuruluyor. Bu düzeneğe göre, eğer yayılan beta parçacığı, detektöre çarparsa, yayılacak olan zehirli bir gaz kediyi öldürecek, beta parçacığı yayılmazsa, kedi canlı kalacaktır. Dışarıdan bir gözlemci, kutunun içerisini görmeden bir tahminde bulunursa, (beta bozunumu olasılığı %50 olduğundan) kedinin canlı mı yoksa ölü mü olduğunu söyleyemeyecektir. Gözlemciye göre, kedinin canlı ve ölü olama olasığı eşittir. Buna, kedi %50 canlı, %50 ise ölüdür, diyelim. Sanırm garip olan, kedi görülmediği (gözlemlenmediği) sürece, her iki olasılık da aynı oranda "gerçektir". Yani kedi, aynı oranda hem canlı,hem de ölüdür!Eğer gözlemci, gidip kutuyu açarsa, kediyi ölü veya canlı olarak görecektir ki, gözlemcinin bu "müdahalesi", ortam şartlarını değiştirmiş ve olasılıklardan birinin “gerçekleşmesine” neden olmuştur. İşte, gözlem sonucu ortaya çıkan ve belki de maddi dünyayı algılama biçimimize temel olan bu durum "dalga işlevinin çökmesi" (collapse of the wave function) olarak bilinir. Kutu açılmadan önceki durum için ise, kedinin aynı anda hem ölü hem de canlı olduğu üçüncü bir olasılığın da var olması gerekir. Bu olasılık, elektronlarda, fotonlarda ve diğer tüm atom altı parçacıklarda da gözlenen ikili (hem dalga hem parçacık) yapıdan kaynaklanan, dalga işlevinin bir özelliğidir ve evrenin temel kanunlarından birini oluşturur. Gözlemci devreye girdiğinde ise, algılanamaz olan bu durum, algılanabilir olan iki (ya da daha fazla) olasılıktan birine doğru çöker.Sanırım gelecek sefer son paragrafı biraz daha açmak gerekecek....

Şaman, zihin-uzayında kendi kaynağıyla nasıl yeniden bağlantı kurulacağını öğrenmiş olan egodur...

 

Jim Dekorne