Konuyu Oyla:
  • Derecelendirme: 0/5 - 0 oy
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Schrödinger'in Kedisi
#1

Kuantum mekaniğinin temel dalga denklemini yazan Erwin Schrödinger (1887 - 1961) de sonraki yorumları kabullenmeyenler arasındadır...

Schrödinger, sonuçta kuramdan (gelişmesine katkıda bulunduğuna pişman olduğunu söyleyecek kadar!) soğudu. Bundan sonra o da Einstein gibi kuramın “mantıksızlığını” çarpıcı biçimde ortaya koyacak örnekler aramaya koyuldu.
1935'te ortaya koyduğu “Schrödinger’in Kedisi” adı ile anılan düşünce deneyi bunların en ünlüsüdür. Aynı yıl Einstein,Podolski ve Rosen, " EPR Deneyi" adıyla bir düşünsel deneyle kuantum kuramının aldığı biçimi eleştirmeye çalıştılar. Ama zaman Schrödinger'i ve Einstein'i değil, kuantum kuramını haklı çıkardı.

Sağlıklı bir kediyi hava alabilen bir kutu içine koyalım. Kutuda zehirli bir gaz şişesi bulunsun ve bu gazın şişeden salınmasını sağlayacak mekanizma, bozunma yarı ömrü 1 saat olan bir radyoaktif parçacık ile kontrol edilsin. Bu mikroskobik parçacığın davranışını ancak kuantum mekaniği ile ifade edebiliriz, fakat şimdi makroskobik bir sistem olan kedinin kaderi de artık parçacığın davranışına bağlanmış oluyor.

Schrödinger’in iddiasına göre 1 saat sonunda kedinin canlı ve ölü olma olasılıkları eşit. Dalga fonksiyonunun anlamı ‘ya bozunma oldu ve kedi öldü ya da olmadı ve kedi hayatta’ gibi uç iki olasılığı anlatmaktan ibaret değil. Schrödinger’in analizi doğru ise kuantum kuramı, (birisi bakıp durumu bu iki seçenekten birine indirgeyene kadar) kedinin iki durumunun yan yana bulunduğunu söylüyor.Yarı ölü-yarı diri. Schrödinger, bu kadar mantığa zıt bir kuramın düzeltilmeye muhtaç olduğu sonucuna varıyor. Buna karşılık birçok fizikçi (Hawking, Gell-Mann ve başkaları) bu problemin yapay olduğu görüşündeler.”

Schrödinger’in Kedisi Deneyi Nasıl Yorumlanmalı?

Bir kere atomik ve moleküler dünyanın olasılık düşüncesi makrodünyaya taşınmış bulunuyor.Çünkü gözlem yapmadığımız sürece kenidinin ölü ya da diri olduğunu bilemeyiz.Buradaki yanıt da "Kedi yüzde elli ölü,yüzde elli diri" yorumundan çok, ölü ve diri olma olasılığı eşit anlamına gelmektedir.

Stephan Hawking (1942-...) şöyle diyor: “Kanımca, modelden bağımsız bir gerçekliğe karşı dile getirilmeyen inanç, bilim felsefecilerinin kuantum mekaniği ve belirsizlik ilkesi konusunda karışlaştıkları güçlüklerin altındaki nedendir. Schrödinger’in kedisi denen ünlü bir düşünce deneyi vardır. Bir kedi kapalı bir kutunun içine yerleştirilir. Ona yönelik bir silah vardır ve belirli bir yönde bir radyoaktif çekirdek bozunursa silah ateş alacaktır, bunun gerçekleşmesinin olasılığı yüzde 50'dir. (Bugün, yalnızca bir düşünce deneyi olarak bile, hiç kimse böyle bir şey önermeye cesaret edemez, fakat Schrödinger’in zamanında hayvanların özgürlüğü kavramı henüz duyulmamıştı).

Eğer biri kutuyu açarsa kediyi ya ölü ya canlı bulacaktır. Fakat kutu açılmadan önce kedinin kuantum durumu ölü kedi durumuyla kedinin canlı olduğu durumun bir karışımı olacaktır. Bazı bilim felsefecileri, bunun kabul edilmesini çok güç bulurlar. İnsanın yarı hamile olabilmesinden öte kedinin yarı vurulmuş,yarı vurulmamış olması mümkün değildir Onların içinde bulundukları güçlük,dolaylı olarak bir nesnenin belirli bir tek geçmişe sahip olduğu klasik bir gerçeklik kavramını kullanmalarından kaynaklanır. Kuantum mekaniğinin temeli, farklı bir gerçeklik görüşüne sahip olmasıdır. Bu görüşte bir nesne yalnızca bir tek geçmişe değil,mümkün olan tüm geçmişlere sahiptir. Çoğu durumda belirli bir geçmişe sahip olma olasılığı,biraz farklı bir geçmişe sahip olma olasılığını siler,fakat belli durumlarda komşu geçmişlerin olasılıkları birbirini güçlendirir. Nesnenin geçmişi olarak gözlemlediğimiz şey, bu güçlendirilmiş geçmişlerden biridir.

Schrödinger’in Kedisi durumunda güçlendirilmiş olan iki geçmiş vardır. Birinde kedi vurulmuştur,diğerinde ise canlı kalır. Kuantum kuramında her iki olasılık birlikte varolabilir. Fakat bazı felsefeciler, açıkça belirtmeden kedinin yalnızca bir geçmişi olabileceğini varsaydıkları için kendilerini çıkmazda bulurlar. Her bir parçacığın belirli,tek bir geçmişi olduğu yolundaki varsayıma ilk olarak Feynman karşı çıktı.

İkinci Dünya Savaşını izleyen yıllarda Feynman, parçacıkların uzay-zamanda olası her yol boyunca,bir konumdan diğerine ilerlediği önerisini getirdi. Feynman her bir yörünge ile biri dalganın boyutu-genliği biri de fazı- çukurda ve tepede bulunması- olmak üzere iki sayıyı ilişkilendirdi. A'dan B'ye giden bir parçacığın olasılığı, A ve B'den geçen her olası yolla ilgili dalgaların toplanmasıyla bulunuyordu.Gündelik dünyada nesneler,bize başlangıç ve sonuç hedefleri arasında tek bir yol ,tek bir yörünge izliyormuş gibi görünür.Bu durum Feyman'ın birden fazla geçmiş(ya da geçmişlerin toplamı) kavramıyla uyum gösterir mi?

Evet. Çünkü her bir yola sayılar verme kuralı,büyük nesneler için yolların katılımları birleştiğinde,biri dışında bütün yolların birbirini etkisizleştirmesini gerektirir.Yani sonsuz yol çeşitinden sadece biri,makroskopik nesnelerin harekete gözönüne alındığı sürece önemlidir ve bu yörünge de Newton'uun klasik hareket yasalarından ortaya çıkandır.

Zamanın doğası fizik kuramlarımızın gerçeklik kavramını belirledikleri bir başka alan örneğidir. Eskiden zamanın sonsuza kadar aktığının açık olduğu düşünülürdü, fakat görelilik kuramı, zamanı uzay ile birleştirmiş ve her ikisinin Evren’deki madde ve enerji tarafından eğrilebileceğini veya bükülebileceğini söylemiştir. Böylece zamanın doğasını kavrayışımız Evren’den bağımız olmaktan onun tarafından şekillenmiş olmaya doğru değişmiştir. O zaman, zamanın belirli bir noktadan önce kolayca tanımlanamayabileceği anlaşılır oldu; zaman içinde geriye gidilirse aşılamaz bir engele, ötesine kimsenin gidemediği bir tekilliğe gelinebilir.

Durum böyleyse,kimin veya neyin büyük patlamaya neden olduğunu veya onu yarattığın sormak anlamlı olmaz. Neden olma ve yaratmadan söz etmek, dolaylı olarak, büyük patlama tekilliğinden önce bir zaman olduğunu varsayar.

Yirmi beş yıldır, Einstein’ın genel görelilik kuramının zamanın on beş milyar yıl önce bir tekillikte bir başlangıca sahip olması gerektiği kestiriminde bulunduğunu biliyoruz.

Fakat felsefeciler, henüz bu fikre ulaşamamışlardır. Onlar hala kuantum mekaniğini altmış beş yıl önce(Hawking bu kitabını 1993'te yazmıştı) atılan temelleri konusunda endişeleniyorlar. Fiziğin keşif alanının daha ileri gittiğini kavramıyorlar.

Daha da kötüsü, Jim Hartle ve benim Evren’in herhangi bir başlangıç veya sona sahip olamayabileceğini ileri sürdüğümüz matematiksel sanal zaman kavramıdır. Sanal zaman hakkında konuşmam nedeniyle bir bilim felsefecisi bana şiddetle saldırmıştır. O : “Sanal zaman gibi bir matematiksel hilenin gerçek Evren’le nasıl bir ilgisi olabilir?” demiştir.

Kanımca bu felsefeci teknik matematiksel gerçek ve sanal sayılar terimleri ile gerçek ve sanalın günlük dilde kullanılma şeklini birbirine karıştırıyor. Şu sözler benim tezimi açıklar: Kendisini yorumlamakta kullanacağımız bir kuram veya modelden bağımsız olarak neyin gerçek olduğunu nasıl bilebiliriz?

Evren’i yorumlamaya çalışırken karşılaşılan problemleri göstermek için görelilik ve kuantum mekaniğinden örnekler kullandım. Göreliliği ve kuantum mekaniğini anlamanız veya hatta bu kuramların yanlış olmaları önemli değildir. Göstermiş olmayı umduğum şey,bir kuramın bir model olarak değerlendirildiği bir tür pozitif yaklaşımın, en azından bir kuramsal fizikçi için, Evren’i anlamanın tek yolu olduğudur. Evren’deki her şeyi tanımlayan tutarlı bir model bulacağımız konusunda umutluyum. Bunu yaparsak bu insan soyu için gerçek bir zafer olacaktır.”

***

Anlatan: Roger Penrose

Kuantum mekaniği güzel ve derli toplu bir konudur; ama yanı zamanda gizemlerle dolu bir konudur . Hiç kuşkusuz kimi açılardan şaşırtıcı ,kimi açılardan da paradoksal olan bu konu gizemli bir konudur. Vurgulamak istediğim,gizemlerin iki farklı türde olduklarıdır. Bunlara ŞAŞ-gizemleri ve SOR-gizemleri isimlerini vermekteyim.

ŞAŞ-gizemler, ŞAŞırtan gizemlerdir. Bu gizemlerin fiziksel dünyanın kendisinde yatan gizemler olduklarında şüphe yoktur. Kuantum mekaniğinin böyle gizemli bir şekilde davrandığını bize söyleyen esaslı deneyler vardır. Bu tarz etkilerin hepsi de eksiksiz bir biçimde sınanmış olmasa da, kuantum mekaniğinin haklı olduğuna hemen hiç şüphe yoktur. Bu gizemlerin kapsadıkları olaylardan bazıları şunlardır: Dalga-tanecik ikiliği, buna daha önce biraz değinmiştim;boş ölçümler, bundan az sonra söz edeceğim; spin, az önce anlatmıştım ve yerel olmayan etkiler, buna da kısa bir süre sonra değineceğim. Bunlar hakikaten de insanı şaşırtan olaylardır, ama çoğu insan bu olayların gerçek olup olmadıklarını sorma gereği bile duymaz;doğanın bir parçası olduklarına şüphe yoktur.

Diğer taraftan SOR-gizemleri adını erdiğim başka bazı problemlerle de vardır ki, bunlar paradoksal gizemlerdir. Benim düşünceme göre bunlar, kuramın eksik veya yanlış oluşunu veya buna benzer başka bir aksaklığın işaretidirler. Bu yüzden daha esaslı bir Sorgulama gerektirirler.

Başlıca SOR-gizemi,yukarıda değindiğim ölçme problemi hakkında olanıdır; yani kuantum düzeyinden çıkıp klasik düzeye adımızı attığımız anda kuralların U’dan R’ye değişmesi problemidir. Şayet kuantum sistemlerinin ne denli geniş ölçekte ve ne kadar karmaşık düzeyde davranışlar sergilediklerine aklımız daha çok erseydi, hiç olmazsa yaklaşıklıkla veya bir yanılsamayla da olsa acaba şu R yönteminin neden ortaya çıktığını kavrayabilir miydik? SOR-gizlemelerinin en ünlüsü Schrödinger’in Kedisi’dir


Schrödinger’in Kedisi


Kuantum kuramının eksik ya da aksaklıkları bulunduğuna işret eden Roger Penrose, kuantum kuramının gizemleri arasında Schrödinger’in Kedisi olduğunu belirtir: “Öncelikle hemen belirtmeyim ki Schrödinger çok insancı bir adamcağızdı ve bu deney düşünce deneyidir. Deneydeki kedi, aynı anda hem ölü hem de diri bir haldedir. Böyle kediler ortalıkta gözükmez. Az sonra bu konuya uzun uzadıya değineceğim.

EPR ve Deney

Benim görüşüme göre ŞAŞ-gizemleriyle ne yapıp ne edip iyi geçinmeyi öğrenmeliyiz. SOR-gizemlerine gelince daha iyi bir kuram elde ettiğinizde bunların da defteri dürülmeli derim. Bunun, SOR-gizemlerine yönelik benim kendi görüşüm olduğunu burada vurgulamak isterim. Diğer pek çok kimse tarafından kuantum kuramının (apaçık?) paradoksları farklı bir ışık altında, hatta demeliyim ki, birçok farklı ışık altında görülmektedir.

Daha ciddi bir durum arz eden SOR-gizemlerine geçmeden önce,izninizle ŞAŞ-gizemlerinden bir parça söz edeyim. ŞAŞ-gizemlerinin en çarpıcı olanlarından iki tanesine burada değineceğim. Bu problemlerden ilki kuantumun yerel olmayışı ya da kimilerinin benimsediği biçimiyle kuantum dolaşıklığı ‘dır. Bu, çok sıra dışı bir durumdur. Fikir özgür biçimiyle, Einstein ile meslektaşları Podolsky ve Rosen’den (s: 83) gelmiştir ve EPR deneyi olarak bilinir.

Anlaması belki de en kolay olan biçimi David Bohm tarafından öne sürülenidir. Elimizde,daha sonra elektron ve pozitron gibi zıt yüklü iki adet spin - 1/2 parçacığına bölünecek olan bir spin- O parçacığı vardır. Aralarında uzak bir mesafe bulunan A ve B noktalarına gidecek olan parçacıkların spinlerini ölçmek istiyoruz. John Bell’e borçlu olduğumuz bir teorem vardır. Bu teorem bize, A ve B noktalarında gerçekleştirilecek olan gözlem sonuçlarının birleşik olasılılıklarına dair kuantum mekaniğinin beklentileri ile “yerel gerçekçi” bir model arasında ihtilaf bulunduğunu söylemektedir.

“Yerel gerçekçi” model deyimiyle A’daki elektron kendi başına bir şey, B’deki pozitronun da kendi başına bir şey olduğunu, bu ikisinin birbirlerinden ayrık bulunduğunu ve hiçbir biçimde birbirlerine bağlı olmadıklarını kabul eden modelleri kastetmekteyim.
Bu varsayım, bu durumda, A ve B’de gerçekleştirilmesi söz konusu olan gözlemlerin birleşik olasılıkları konusunda kuantum mekaniğiyle çelişen sonuçlara varmaktadır. Bu durum John Bell tarafından açık bir biçimde ortaya konulmuştur. Elde edilen sonuç çok önemlidir. Örneğin Alain Aspect’in Paris’te yaptığı deney gibi sonradan gerçekleştirilen diğer deneyler de kuantum mekaniğini bu tahminlerinde haklı çıkarmıştır. Bu deney,merkezi bir kaynaktan yayınlanan zıt yönlü bir çift fotonun kutuplanma hallerini göz önüne alır. Parçacıklardan birinin spininin ölçümü,diğerinin spin halini anında belirtmektedir. Bu deneyde fotonların kutuplanma yönlerinden hangisinin ölçüleceği, fotonlar kaynaktan çıkıp A ve B saptayıcılarına varıncaya dek kesinleşmemekteydi.

Ölçüm sonuçları açıkça gösterdi ki Bell de dahil olmak üzere çoğu kimsenin düşündüğü gibi A ve B ‘de saptanan fotonların kutuplanma hallerine ait birleşik olasılıklar, kuantum mekaniğinin öngörüsünü doğrulamaktaydı. Halbuki bu, iki fotonun ayrık ve bağımsız nesneler oldukları yönündeki olağan varsayımı çürütmekteydi.
Aspect deneyi kuantum dolaşıklığı etkilerini yaklaşık 12 metrelik bir uzaklık üzerinden saptamıştı. Bugünlerde ise kuantum kriptografisinde aynı etkilerin kilometre ölçeğindeki m uzaklıklarda gerçekleştiği kimi deneyler bulunduğunu öğrenmekteyim(s: 84)

Olayların A ve B gibi iki ayrık noktada oluştuğunu ama bunların yerel olmayan etkiler dolaysıyla gizemli bir biçimde birbirlerine bağlandıklarını vurgulamalıyım. Ne yolla birbirlerine bağlandıkları ya da dolaştıkları konunun en nazik noktasını oluşturmaktadır.

Öyle bir biçimde dolaşmaktadırlar ki, bu dolaşıklıktan yararlanarak A’dan B’ye sinyal göndermenin hiçbir yolu yoktur. Kuantum kuramının görelilikle olan tutarlılığı açısından, bu son derece önemli bir noktadır. Aksi takdirde kuantum dolaşıklığını kullanarak ışıktan hızlı haber ulaştırmak olanaklı hale gelecekti. Kuantum dolaşıklığı çok ilginç bir durumdur. Nesnelerin birbirinden ayrı, ama yine de iletişim halinde bulundukları bir ara duruma karşılık gelmektedir. Bu, tamamıyla kuantum mekaniksel bir olaydır ve klasik fizikte bununla benzeşen başka bir olaya rastlamak mümkün değildir.
Bul
Cevapla


Hızlı Menü:


Konuyu Okuyanlar: 1 Ziyaretçi