2022 Nobel Fizik Ödülünü Alan Araştırmanın Kuantum Dolanıklığı Hakkında Söylediği Şeyler
evren gerçek değil mi? yerel gerçeklik nedir?
nesneler, biz onlara bakmasak bile belirli özelliklere sahiptir. örneğin, sen arkana dönüp bakmasan bile masanın üzerindeki kahve fincanı fiziksel olarak oradadır bu gerçekliktir.
hiçbir etki ışık hızından hızlı hareket edemez. bir şeyin diğerini etkileyebilmesi için aralarında bir sinyal (ışık, ses, kuvvet) yolculuğu olmalıdır bu yerelliktir.
2022'de alain aspect, john clauser ve anton zeilinger'in on yıllardır süren deneyleri (bell eşitsizliklerini test ederek) sonuçlandı ve bu iki mantıklı kavramdan en az birinin kesinlikle yanlış olduğunu kanıtladı. yani evrenin dokusu hakkında şu iki sarsıcı senaryodan biri doğru olmak zorunda: ya evren yerel değil ya da evren gerçek değil!
kuantum seviyesinde birbirine dolanmış iki parçacığı evrenin zıt uçlarına (örneğin birini dünya'ya, diğerini andromeda galaksisi'ne) koysan bile, birine yaptığın müdahale diğerini anında (ışık hızından bile hızlı) etkiler. arada kat edilmesi gereken bir mesafe yokmuş gibi davranırlar. ışık hızının mutlak sınırı burada anlamsızlaşır yerellik ilkesi çöker.
parçacıklar, biz onlara bakana (ölçene) kadar net bir durumda değildir, sadece olasılık bulutları halinde dalgalanırlar. tıpkı çift yarık deneyindeki gibi, ancak bir gözlem yapıldığında gerçeklik "çöküp" var olur. bunu modern bir benzetmeyle anlatmak gerekirse battlefield gibi devasa haritalı bir oyunda, bilgisayarın gücünü tasarruflu kullanmak için sadece senin karakterinin baktığı yöndeki pikseller (render) çizilir. arkanda kalan dünya sen dönüp bakana kadar aslında kodlardan ibaret bir ihtimaldir. evren de tam olarak böyle çalışıyor olabilir bu durumda gerçeklik çöker.
bu konu, "tavşan deliği"nin en derin noktalarından biridir. evrenin "yerel olarak gerçek" olmamasının ne anlama geldiğini laboratuvar deneyleri ve ünlü fizikçilerin tartışmaları üzerinden adım adım açalım.
einstein'ın itirazı "eldiven analojisi"
kuantum mekaniğinin kurucularından olan albert einstein, bu "dolanıklık" fikrinden nefret ediyordu. evrenin zıt uçlarındaki iki parçacığın birbiriyle anında iletişim kurmasını mantık dışı buluyor ve buna "uzaktan ürkütücü etki diyordu.
einstein durumu şöyle rasyonelleştirmeye çalıştı. diyelim ki bir çift eldivenimiz var (sağ ve sol). bunları iki ayrı kutuya koyduk. bir kutuyu sana verdim ve sen mars'a gittin, diğerini ben dünya'da tuttum. ben dünya'daki kutuyu açıp içinden sol eldivenin çıktığını gördüğüm anda, senin mars'taki kutunda sağ eldiven olduğunu anında bilirim.
einstein'a göre ortada sihirli bir iletişim yoktu! eldivenlerin durumu kutulara kondukları andan itibaren belliydi ("gizli değişkenler" teorisi). sadece biz kutuyu açana kadar hangisi olduğunu bilmiyorduk. klasik fiziğin ve "yerel gerçekliğin" savunduğu tam olarak buydu.
1964 yılında irlandalı fizikçi john bell, einstein'ın eldiven analojisinin doğru olup olmadığını test edebilecek muazzam bir matematiksel denklem (bell eşitsizlikleri) buldu.
eğer einstein haklıysa (parçacıkların durumu yola çıkmadan önce belliyse), yapılan ölçümlerde istatistiksel bir üst sınır olmalıydı. ancak alain aspect, john clauser ve anton zeilinger'in lazerler, kristaller ve fotonlar (ışık parçacıkları) kullanarak on yıllar boyunca yaptıkları ölçümler bu sınırı paramparça etti.
deneylerin kanıtladığı gerçek şuydu, parçacıklar bir çift eldiven gibi yola çıkmadan önce "sağ" veya "sol" olma durumuna sahip değillerdi. ikisi de aynı anda hem sağ hem sol eldiven olma ihtimalini taşıyan bulanık bir "olasılık bulutu" (süperpozisyon) olarak seyahat ediyorlardı. ta ki... biri onlara bakana (ölçüm yapana) kadar.
dünya'daki kutuyu açtığında parçacık o an "sol" olmaya karar veriyordu. işin asıl ürkütücü kısmı ise şuydu, dünya'daki parçacık "sol" olmaya karar verdiği saniyenin milyarda biri kadar bir sürede, mars'taki (veya galaksinin öbür ucundaki) parçacık anında "sağ" duruma geçiyordu.
arada hiçbir sinyal gidip gelmiyordu çünkü bu, ışık hızından milyonlarca kat daha hızlı gerçekleşiyordu. aralarında uzaysal bir mesafe yokmuş gibi tek bir sistem olarak davranıyorlardı.
işte bu noktada sağduyuyu yıkan iki sonuç ortaya çıkıyor
1. gerçeklik ölçümle doğar! fiziksel evrendeki nesnelerin özellikleri, biz onlarla etkileşime girene (ölçene veya gözlemleyene) kadar sabit bir gerçekliğe sahip değildir. kainat, oyun motorlarının sadece oyuncunun baktığı yeri "render" etmesi gibi çalışır.
2. uzay bir illüzyon olabilir! parçacıklar birbirlerinden milyarlarca ışık yılı uzakta da olsalar anında birbirlerini etkileyebiliyorlarsa, "mesafe" dediğimiz kavram sadece bizim algıladığımız üç boyutlu bir yanılsama olabilir. evrenin temel dokusu her şeyin her an birbiriyle temas halinde olduğu birleşik bir ağdır.
bu durum, modern bilimin henüz tam olarak açıklayamadığı ama matematiksel ve deneysel olarak tartışmasız şekilde kabul ettiği bir doğa yasasıdır.
Evrenin En Gizemli ve Akıl Almaz Bağı: Kuantum Dolanıklığı
