Bir tarafta “Tanrı zar atmaz!” diyen Albert Einstein, diğer tarafta “Tanrı’ya ne yapacağını söylemeyi bırak!” diyen Niels Bohr… Kuantumun iki büyük kutbu… Daha önceleri Schrödinger’in Kedisi videomuzda da bahsettiğimiz Einstein’ın Kopenhag yorumuna itiraz ettiği o düşünce deneyini, EPR yani Einstein-Podolsky-Rosen Paradoksu’nu konu alıyoruz bu videomuzda. Peki, kuantum dolanıklığındaki anomalinin ışık hızının evrendeki limit hız olma ilkesiyle çelişmesi üzerinden geliştirilen bu paradoks bize neyi anlatıyordu? Einstein neden itiraz etmişti? Gelin videonun devamında hep beraber öğrenelim.
(intro)
Schrödinger’in Kedisi videomuzda da anlattığımız üzere aynı orbitalde dönen zıt karakterli iki elektron biz onu ölçene kadar her iki karaktere de sahipti ve buna süperpozisyon deniyordu. Ancak Bohr ve Einstein bu olayı farklı şekillerde açıkladı. Einstein’a göre elektronun spini ya -1/2 ya da +1/2 idi. Ölçüme kadar süperpozisyon durumunda davransa dahi ölçüm sonucu elektronun spininin hangisi çıkacağı önceden belliydi, sadece bunu bilemiyorduk. Ama Bohr’a göre hangisi olacağı önceden belli değildi ve direkt ölçüm yapıldığı anda hangi spin değerini alacağı belli oluyordu. Einstein, bu durumda bir çelişki görüyor ve kaçırdığımız bir şeyler olduğunu düşünüyordu. Bunu gösterebilmek için de öğrencileri Podolsky ve Rosen’le 1935 yılında “Fiziksel Gerçekliğin Kuantum Mekaniksel Tanımı Tam Olarak Düşünülebilir Mi?” isimli makaleyi yayınladı. EPR Paradoksu işte bu makalenin içindeydi. Peki, EPR Paradoksu’nda Einstein bize neyi anlatmaya çalışıyordu?
Aynı orbitali paylaşan zıt karakterli iki elektrondan verdiğimiz örneği hatırlayın. Ölçüm anında parçacık süperpozisyon durumundan çıkar ve karakterini gösterir. Aynı zamanda iki elektron zıt karakterli olduğu için biri hangi spin değerini alırsa öbürü diğer spini almalıdır. Yani siz elektronun tek birini ölçerek aslında ikisini birden ölçmüş olursunuz. Ancak Kopenhag yorumuna göre elektronların gerçekte hangi spin değerini alacakları, ölçüm anına kadar bilinmemektedir. Bu durumda siz bir elektronu ölçtükten yani o elektronun spininin ne olduğu belli olduktan sonra bu bilginin anında öbür elektrona ulaşması ve onun da süperpozisyon durumundan çıkması gerekir. Evet, atom çapında düşündüğünüzde olayın vahametini anlayamamış olabilirsiniz. Gelin bu örneği biraz daha büyük bir çerçevede deneyelim.
Dolanıklığa sahip, yani birbirinin durumundan eş zamanlı olarak etkilenen iki parçacık olsun elimizde; mesela iki elektron. Bu elektronlara herhangi bir ölçüm yapmadan önce ayırıp birbirinden milyarlarca ışık yılı uzaklaştıralım. Sonra da bu elektronlardan herhangi birinin spinini ölçelim. Onu ölçtüğümüz anda öbür elektron da bir spin değeri kazanır ve ona göre hareket eder. İyi de evrendeki limit hız olan ışık hızıyla bile hareket etseniz elektronların birinden diğerine gitmeniz milyarlarca yıl sürecektir. Ancak bu iki elektronun hangi özelliğe sahip olduğunu birbirlerine bildirmeleri için aradan bir an bile geçmesine gerek yoktur. Aynı anda zaten birbirlerini etkilerler. Peki, Kopenhag yorumundakine göre eğer parçacıklar önceden hangi özelliğe sahip olacaklarının bilgisine sahip değillerse o zaman iki parçacık nasıl o kadar mesafeye rağmen birbirlerinin özelliklerini birbirlerine aynı an içinde haber verebiliyorlardı?
EPR Paradoksu’nun itiraz ettiği tek şey bu değildi tabii. Normalde Heisenberg Belirsizlik İlkesi’ne göre bir parçacığın konumu ve momentumu aynı anda bilinemezdi. Kopenhag yorumunda bu olay şöyle açıklanıyordu: Parçacığın gerçekten de bir elma gibi gerçek bir konum ve momentum özelliği yoktu. Birini ölçtüğümüzde belirsizleşen şey öbürünün sayısal değeri değil doğrudan varlığıydı. Ancak EPR Paradoksu bu açıklamaya şöyle bir sorunla yaklaştı. Dolanık olan iki parçacıktan birinin konumunu ölçerek öbürünün de konumunu bilebiliriz, dolanıklık böyle çalışır. Tek bir parçacık üzerinden baktığımızda sorun yokmuş gibi gözükse de iki parçacık üzerinden düşündüğümüzde işler değişiyor. Çünkü dolanık olan iki parçacıktan birinin momentumunu ölçersek öbürünün de momentumunu biliriz. Aynı anda momentum ölçümünü yapmadığımız parçacığın konumunu ölçersek öbür parçacığın da konumunu biliriz. Yani sonuç olarak iki farklı parçacığın iki farklı özelliğini ölçerek aynı anda iki parçacığın iki özelliğini de ölçmüş oluruz. İyi de bu Heisenberg Belirsizlik İlkesi’yle çelişmiyor muydu?
EPR Paradoksu’nda Einstein aslında şuna dikkat çekmeye çalışıyordu: Mevcut kuantum formüllerinin fizikte uygulanması çelişkiler doğuruyordu. Ortada yanlış bir şeyler vardı. Makalede şu ifade geçiyordu: “Biz, fiziksel gerçekliğin kuantum mekaniksel tanımının tam olarak dalga işlevleri tarafından açıklanamayacağını kabul etmek zorunda kalıyoruz.” Ancak makalenin sonunda geçen şu ifade açık bir kapı bırakıyordu: “Biz böylece dalga fonksiyonun fiziksel gerçekliğin tam bir açıklamasını yapamadığını göstersek de böyle bir açıklamanın var olup olmadığı sorusuna kesin bir cevap bulamadık. Biz böyle bir teorinin mümkün olduğuna, yine de inanıyoruz.” Yani Einstein dalga fonksiyonunun fiziksel gerçekliğini inkâr etmiyordu, sadece gizli bir değişken olduğunu ve bizim bunu gözden kaçırdığımızı söylüyordu. Bu gizli değişkeni bulduğumuzda fiziksel gerçeklikle yaşanan çelişki durumu ortadan kalkacaktı. Böylece Einstein’ın inandığı evrenin deterministik olduğu, Tanrı’nın zar atmadığı, her şeyin kesin öngörülebilir olduğu ortaya çıkacaktı. Peki, öyle mi oldu dersiniz?
Einstein ve Bohr arasında geçen bu kuantum tartışması bir türlü bir yere varamıyordu. Çünkü ikisi de birbirlerine düşünce deneyleri ve formüllerle cevap veriyor ancak hiç gözlemlenebilir bir deney tasarlamıyorlardı. Einstein 1955’te, Bohr ise 1962 yılında hayatını kaybetti. 1964 yılında John Stewart Bell’in yayınladığı teoremle birlikte kuantum mekaniğinin test edilebileceği bir alan ortaya çıktı. 1972’den itibaren yapılan deneylerle de aslında kimin haklı olduğu belli oldu. Ancak ikisi de tartışmalarının sonucunu öğrenemediler. Ne yazık ki bunun cevabını siz de bu videoda öğrenemeyeceksiniz. Bell’in teoremini, deneyin nasıl gerçekleştirildiğini, nasıl sonuçlar alındığını ve en nihayetinde kimin haklı olduğunu daha sonraki bir videomuza bırakıyoruz.
Böylece bir videomuzun daha sonuna geldik. Videolarımızdan haberdar olmak için abone olmayı ve bizlere destek olmak için videoyu beğenmeyi unutmayın.
0 Yorum