10 Kasım 2015 Salı

Halaybaşı Wu-Li

Her kültürün kendine göre tuhaf, yabancı, anlaşılmaz bulduğu başka. Amerikalı çözemediğine “Yunanca” der, tekniğin anavatanı Almanya’da anlaşılmayana “teknik Çince” denir, Türkler “Fransız” kaldıklarında karşılarındakini “Arapça” konuşmakla itham eder.

Kuantum teorisiyse Ziya, çok afedersin, milyonlarca insanın neyi ne kadar anladığını dahi çözemediği bir alan. Bir şey bu kadar mı hiç anlaşılmaz?

Şuradan başlayalım: Bilim teorisinde “eşya” hareket ediş biçimine göre parçacık veya dalga olarak sınıflandırılıyor. Ses=dalga, masa=parçacık, gibi. Bu ayrımcılık niye, sorusunun yanıtı Heisenberg’de, az sonra. Bilim adamları “Işık hangi sınıfa girer peki?” diye soruncaysa sıkıntı başlamış. Hala da sıkıntılı bir durum.

Efendim bundan asırlar önce Young’ın çift yarıktan ışık geçirme deneyi, ışığın dalga biçiminde hareket ettiğini kanıtlıyor, zira yarıkların bulunduğu planın arkasına koyulan perdede oluşan örüntü bir girişim sergiliyor ki bu da ancak dalgaların kesişmesiyle ortaya çıkabilen bir şey.

Derken bir gün Albert Einstein adlı genç bir bilim adamı ışığın kesintisiz dalgalar şeklinde değil, foton adı verilen kuantalar veya paketçikler halinde yayıldığını duyuruyor. Bizde mikrofon o sırada hala padişahta, şeyhülislamda.

Başka türlü anlatalım: 1906’da elektronların parçacık olduğunu kanıtlayarak Nobel ödülü alan Thomson’ın kendi oğlu aynı ödülü 1937’de bu kez elektronların dalga olduğunu kanıtlayarak alıyor. Elektronlar her ikisi de olabiliyor yani. Biz ölümlüler buna anlam verememekle birlikte bir isim verdik, tamamlayıcılık ilkesi dedik, ne şiş yandı ne kebap.

Nasıl olur abi, deme, bunları ben uydurmuyorum. Deneyi ne tespit etmek üzere kurgularsan o davranışı gözlemliyorsun. Parçacık görmek istersen parçacık oluyor elektron, dalga görmek istersen dalga. Buraya bir virgül koy Ziya ve sakın dalga geçtiğim hissine kapılma.

Tamamlayıcılık ilkesinin bir adım ötesi Heisenberg’in belirsizlik ilkesi. Buna göre bir maddenin aynı anda hem konumunu hem de momentumunu (hızını ve yönünü) kesin olarak bilmek ilke olarak dahi olanaksız. Zira konum bir parçacık özelliği; dalgaların değil parçacıkların konumu olur.

Momentumsa dalga özelliği. Görülüyor ki konum ne kadar netlikle bilinirse momentum o kadar belirsizleşiyor, çünkü madde parçacık olarak tanımlanmış oluyor. Dalga yönünü öne çıkarırsan momentumu netleşiyor ama bu sefer de yeri belirsizleşiyor. Elektronun hangi hızla hangi yöne hareket ettiği ne kadar netlikle bilinirse herhangi bir anda bulunduğu yeri tespit etmek o denli zorlaşıyor. Yerine odaklanırsan ne yöne hangi hızla devindiği muamma oluyor.

Bu niye önemli? Çünkü klasik fizikte, bir parçacığın diğer parçacıklarla etkileşimi ve üzerindeki kuvvetler kesin bir biçimde hesaplanırsa, o parçacığın geleceği öngörülebilir. Evrenin geleceği de bu yolla önceden bilinebilir, inanışı var. Newton öyle inanmış, gelmiş geçmiş en büyük bilim adamı materyalist değil idealist, yanlış olmasın. Zaten hesaplanabilen (sabit) gelecek, kudret-i mutlak için olmazsa olmaz bir girdi. Kader kelimesi hangi kökten geliyor sandıydın? Kuantum fiziği ise bu kapıyı kapatıyor. Karamsar bir gününde bir bilim insanı bunu, sen kim, evreni hesaplamak kim, diye yorumlamamak için çok çaba göstermeli.

Kuantum fiziği kimsenin teorik macerası değil. Kuantum fiziğinin tezleri matematiksel olarak ispat edilmekle kalmıyor, atom-altı dünyasındaki olayları ancak bu sistem açıklayabiliyor. Yani bina inşa ederken klasik fiziğin, atomları incelerken kuantum fiziğinin kuralları işliyor. Nitekim çift yarık deneyini makro dünyada, örneğin kurşunlarla yaparsak girişim oluşmuyor: kurşunlar ya bir delikten ya öbüründen geçiyor arka tarafa.

Çift yarık deneyine geri dönüp, fanteziye girelim. Delikleri tek tek kapatıp açtığımızda elektronlar geçmedikleri deliğin kapalı olduğunu bilir gibi davranıyorlar. Geçişleri kaydeden bir düzenek olduğunda arkada girişim örüntüsü oluşmuyor. Elektronlar yalnız hangi deliğin açık hangisinin kapalı olduğunu değil, izlenip izlenmediklerini de biliyor ve ona göre hareket ediyorlar sanki. Bir elektron geçeceği deliği nasıl seçiyor, izlendiğini nerden anlıyor Allah aşkınıza?

Yanıtın ipuçları olasılıkta, yani biri bütünün parçası olarak ele almakta. Kuantum fiziğinin bir sıkıntısı da, atom-altı parçacıkların tek tek incelenemiyor oluşunda, zira onları etkilemeden “gözlemlemek” olanaksız. Bunun nedeni önemli değil fakat basit: Bir şeyi görmek için ona ışık tutacaksın. Elektrona tutulan ışık (dediğin foton değil mi?) onu yörüngesinden fırlatıyor, bir bilardo topu misali. Sonucu ise önemli ve Rutherford’un keşfettiği radyoaktif bozunumla güzel örneklenebiliyor: Radyoaktif bir maddenin tam yarısının ne zaman bozunmuş olacağı kesin olarak tespit edilebiliyor, ancak bozunumun seyri, hangi atomun bozunup hangisinin bozunmayacağı bilinemiyor.

Geldik kuantum teorisinin kilit kavramlarından olan gözleme. Virgül koymuştuk ya az evvel, bir daha bakıver oraya. Ardından, şairin, Gemlik’e doğru denizi göreceksin, muştusuna atıfla biz de meşhur Schrödinger deneyine geliyoruz: Kapalı bir kutu içinde canlı bir kedi, bir ampul zehirli gaz ve radyoaktif bozunuma tabi bir madde var. Bozunum başladığı an ampul kırılacak ve kedi zehirlenip ölecek. Normal dünyada bozunum ya başladı, ya da henüz başlamadı, yani kedi ya ölü ya canlı denir. Kuantum mekaniğinde ise biz kutuyu açıp içine bakana dek kedi ne ölmüştür ne de ölmemiştir. (Yani gözlemlenmeyen hiçbir şey gerçek değildir!)

O halde, bir sistemi olasılıklardan birini seçmeye zorlayarak bir olasılığı gerçeğe dönüştüren şey, o sistemi gözlemleme edinimi olur. Maddeler de bu ilkeye tabi! Eşyayı gerçek (yahut parçacık yahut dalga) kılan gözlemlenmesi. Dikkat: Olasılıklardan birini netleştirip diğerlerini çökmeye zorlayan özne bir bilgisayar da olabilir. Önemli olan, kuantum seviyesindeki bir olayın sonucunun kaydedilmesi.

Momentum ve konum gibi verilerin gözlemin ürünü olduğunu düşünürsek gözlenmeyenin ne hareketi ne konumu olabilir. Heisenberg’e göre bir elektronun biz bakarken ne yaptığına dair bilgimizin doğal bir sınırı var. Biz bakmazken ne yaptığı hakkında ise hiçbir fikrimiz olamaz!

Mı acaba? Bilim çevrelerince henüz resmen kucaklanmasa dahi, pratikte kuantum fiziğindeki birçok açmazın anahtarı paralel evrenler kuramında mevcut. Schrödinger’in başımıza sardığı “kedi ya canlı ya ölü” ikilemi, paralel evrenlerde “kedi hem canlı hem ölü” halini alıyor. Zira gözlemci, gözlemiyle, aynı anda var olan olası durumlardan birini “kendi dünyasında gerçek kılıyor”. Kedinin öldüğü ya da yaşadığı dünyada olmayı, kutunun içine bakarak “seçiyoruz”.

Kim bilir, belki de yaşadığımız dünya paralel evrenler arasında bir girişim alanında. Gözlemci parçacığın hangi delikten geçtiğine baktığı anda girişim kayboluyor, dünya netleşiveriyor, ben Ziya’yı yaratıyorum. O sırada, belki çok uzakta belki de çok yakında, bir başka fezada, belki de ben Ziya oluyorum.

Nedir o vakit yüz yıllık araştırmanın tortusu abi, dediğini duyar gibiyim. Cevabım carpe diem. Diyeceksin ki şimdi, abi içkili misin? Değilim dost. Sadece şunu düşünüpdurum Milas ağzıyla: Bir foton ışık hızında hareket ettiği için zamana tabi değil, zira hız arttıkça zaman yavaşlıyor ve ışık hızında duruyor. Demek, başlangıçtaki foton için Büyük Patlama ile şu an aynı zaman. O halde vur patlasın, çal oynasın baba, durduğun kabahat.


Kuantum Serserisi