Schrödinger’in zombileşen kedisi

Prof. Dr. Sertaç ÖZTÜRK

Max Planck henüz 16 yaşında üniversitede fizik eğitimine başladığında hocası Prof. Philip von Jolly bir gün ona “Bu alanda her şey çoktan keşfedildi, sadece doldurulması gereken birkaç küçük boşluk kaldı” der. Newton, Maxwell ve Boltzman gibi devlerin yaptığı çığır açıcı keşiflerin ardından o zamanlar Jolly gibi düşünenlerin sayısı fazlaydı. Neden olmasın ki? Gözlemledikleri doğa eldeki fizik kuramları ile pekâlâ açıklanıyordu. Kimse Planck’ın başlatacağı ve evrene bakışımızı kökten değiştirecek kuantum fiziğini tahmin edemezdi.

***

İlk sorun üzerine düşen bütün ışığı soğuran kara bir cismin yaptığı ışıma ile ortaya çıktı. Eldeki fizik kuramları bu ışımanın özelliklerini açıklamakta yetersiz kalıyordu. Kara cisim ışımasını açıklamak için enerjinin kesikli değerlerde olması gerektiğini anlayan Planck, kuantum diyarına giden ilk kapıyı açmış oldu. “Var olmak sadece ve sadece, bir değişkenin değeri olmaktır” der Willard Van Orman Quine. İşte kuantum diyarında zaman, mesafe, enerji, momentum gibi değişkenler kesikli ve belirli değerlerde varlığını ancak gösterir. Yani kuantum diyarında varlık bir film şeridindeki fotoğraf kareleri gibi kesiklidir. Sonsuz küçük (Planck uzunluğu) kavramının da bir sınırı vardır ki bu Zenon’un paradoksları gibi felsefede bazı problemlerin çözümünü daha iyi anlamamıza yardımcı olur. Kuantum fiziğinin ortaya koyduğu diğer bir ilginçlik, parçacık ve dalga özelliklerinin beraber bir arada bulunabilmesidir. Örneğin dalga olarak düşündüğümüz ışık aynı zamanda bir parçacık, parçacık olarak bildiğimiz elektronlar da aynı zamanda dalga özelliği göstermektedir. Bunun en güzel ispatı, hepinizin muhtemelen daha önce duyduğu meşhur çift yarık deneyidir. Bu deneyi şöyle düşünebilirsiniz. Çamurlu tenis toplarını fırlatan bir makina olsun. Hemen onun önünde tenis toplarının geçebileceği iki tane yarık olan bir engel bulunsun ve bu engelden geçen toplar ilerideki beyaz bir duvara çarpsın. Makine topları fırlatmaya başladıktan bir süre sonra beyaz duvar üzerinde sadece iki bölgede çamur izlerinin oluşmasını beklersiniz. Çünkü fırlatılan tenis topları düz bir rota izleyerek yarıklardan geçmeli ve duvarda sadece iki bölgeye çarpmalıdır. Fakat duvarda gördüğünüz çamur izleri beklentinizden çok farklıdır. Beyaz duvarda hiç beklemediğiniz bölgelerinde çok güzel çamur izleri vardır. Bu izler dalgaların girişim ve kırınım desenleri gibidir ve tenis topları parçacıktan ziyade dalga gibi davranmaktadır. Dalga özelliği gösteren tenis topu iki yarıktan birden aynı anda geçiyor gibidir. Bu durum sizi şok eder. Sorunu daha iyi anlamak için bu sefer engeldeki yarıklara bakmak ve tenis topunun hangi yarıktan geçtiğini bilmek istersiniz. Ancak kendinizi daha büyük bir çıkmazda bulursunuz. Çünkü siz tenis toplarına baktığınız için bu sefer parçacık gibi davranmaya karar vermişlerdir ve beyaz duvarda sadece iki bölgede çamur izleri oluşur. Sizin bakmanız, yani gözlem yapmanız her şeyi değiştiren bir durumdur. Fizikçilerin yaptığı tek şey tenis topları yerine elektronlar ve fotonlar kullanmalarıdır.

***

Bu sonunun üstesinden gelmek için ilk fikri 1920 yılında Danimarkalı fizikçi Niels Bohr ortaya attı. Kopenhag yorumu olarak da bilinen bu fikre göre bir parçacık girebileceği tüm mevcut durumları aynı anda barındırır. Buna süper-pozisyon denir. Tenis topu örneğine dönersek, geçebileceği iki tane yarık vardır ve o iki yarıktan geçişi aynı anda barındırır. Bir kutu içerisindeki bir elektronu düşünün. “Bu elektron kutu içerisinde nerede?” sorusunun cevabı Kopenhag yorumuna göre her yerdedir. Elektron kutu içerisinde bulunabileceği her yeri belirli olasılıklar ile aynı anda barındıran bir süper-pozisyon durumundadır. Peki kutuyu açıp elektrona bakarsanız ne olur? Elbette elektron her yerde olmaz da sizin gördüğünüz yerde olur. Çünkü siz gözlem yaptığınız anda çoklu olası gerçeklik tek bir gerçekliğe dönüşür. Artık o çöken dalga fonksiyonu elektronu tek bir duruma (konum ve özelliğe) sokmuştur. O yüzden tenis toplarına baktığınızda iki yarıktan geçişi barındıran çoklu olasılık, tek bir duruma çöker.

***

Bu düşünce Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger’e hiç mantıklı gelmez. Konu Schrödinger’e gelmişken hakkında birkaç söz etmemek olmaz. Oldukça sosyal, konuşkan ve son derece çapkın olan Schrödinger sanırım günümüzde yaşasaydı rock yıldızı edasında sosyal medyada fırtına gibi eserdi. Hatta kendi adıyla anılan denklemini İsviçre’de bir dağ evinde kaçamak yaparken bulduğu bile söylenir. Schrödinger, Kopenhag yorumunu eleştirmek için bir düşünce deneyi ortaya atar. Zehir şişesi ve radyoaktif kaynak ile birlikte bir kediyi kapalı bir kutunun içine koyar. Bir saat içerisinde radyoaktif kaynaktan radyasyon yayılma ve yayılmama olasılığı eşittir. Eğer radyasyon yayılırsa zehir şişesi kırılacak ve kedi ölecektir. Aksi takdirde yaşayacaktır. Kutuyu açıp kediye bakmadıkça Kopenhag yorumuna göre iki durum aynı anda mevcuttur, yani kedi hem ölü hem de canlıdır. Schrödinger’in kedisi bir nevi zombi olmuştur artık. Bu yüzden Schrödinger, Kopenhag yorumunu bulanık olarak görür. Keza atomun yörüngeleri arasındaki kuantum sıçraması olayı da Schrödinger için pek makbul değildir.

Her ne kadar Kopenhag yorumu en genel kabul gören açıklama olsa da çift yarık deneyini anlamak için ortaya atılan tek kuram değildir. Louis de Broglie ve David Bohm tarafından geliştirilen pilot dalga kuramı ve Hugh Everett tarafından sunulan çoklu evrenler kuramı Kopenhag yorumuna karşı en güçlü adaylardır. Özellikle çoklu evrenler kuramı oldukça ilginçtir. Yaptığınız her gözlemin evreni böldüğünü söyler. Schrödinger’in kedisine dönersek siz kutuyu açtığınızda iki farklı evren yaratırsınız. Bir evrende kedi ölüyken, diğer bir evrende kedi hala canlıdır. Bu kurama göre inanılmaz çok sayıda paralel evrenler birbirinden bağımsız şekilde mevcuttur.

***

Aradan geçen 100 yılda çift yarık deneyini tam olarak anlamış değiliz ve Schrödinger’in kedisinin durumunun ne olduğunu hala bilmiyoruz. Belki Schrödinger’in kedisi keşkelerin hiç olmadığı, tüm yaşanmamışlıkların bir şekilde gerçek olduğu çok sayıdaki evrenlerin birinde keyfine bakıyordur.