Atom Altı Evrene Dair Belirsizlikleri Çözmeyi Amaçlayan Kuantum Mekaniği Yorumları
şimdiye dek kuantum mekaniğinin birçok farklı yorumu geliştirilmiştir. bunları tek bir çatı altında toplamanın, yorumlamanın, karşılaştırmanın ve üzerinde düşünmenin kolaylık sağlayacağı düşüncesiyle bu yorumlardan bazılarını aşağıda derlemeye çalıştım. üzerinde görüş birliğine varılmış tek bir doğru yorum olmamakla birlikte; bildiğiniz gibi, kopenhag yaklaşımı büyük ölçüde kabul görmektedir. total olarak bakıldığında ise her biri kendi içinde derinliğe ve tartışmaya neden olabilecek bu yorumlar, kuantum mekaniğinin bir anlamda büyüleyici doğasını yansıtır.
yorumlar, kuantum sistemde bir gözlem veya ölçüm yapıldığında ne olduğunu ele almaya çalışır. yani "measurement problem" ya da gözlemci etkisi denen olguyu ele alırlar ve itiraf etmek gerekir ki çokça kafa karıştırıcıdırlar. bir sistemin durumunu tanımlayan dalga fonksiyonu (veya durum vektörü) olarak bilinen matematiksel formül, bir ölçüm yapıldığında sıfırlanır ve matematiğin tanımladığı çoklu olasılık, somut bir sonuca indirgenmiş gibi yani "çökmüş" gibi görünür. kuantumun geliştirilen bu yorumları, bu çöküşün neden olduğunu veya bunun olup olmadığını açıklamaya çalışır. bazı yorumlar, dalga fonksiyonunun kendisinin fiziksel mi gerçek mi, yoksa sadece matematiksel mi olduğu ile ilgilidir.
1) bohmian mechanics (bohm mekaniği-pilot dalga kuramı)
1950'lerde bohm tarafından louis de broglie'nin görüşlerine dayanarak geliştirilen bohmian mekaniği, “pilot ya da rehber dalgalar” tarafından yönlendirilen ve çevrede uçuşan-dolaşan parçacıkları ön planda tutar. bu dalgalar, parçacıkların nereye gideceklerini söyler. eğer sistemin başlangıç durumunu bilinirse ve elinizde bir dalga fonksiyonu varsa, bütün parçacıkların son konumu bilinebilir. bu yaklaşım, fiziği tekrardan deterministik bakış açısına döndürmektedir. bu da bizi einstein'ın tanrı zar atmaz diyerek yücelttiği "olasılıklardan kaçınma" bakış açısına götürür. bu yorum bir nevi, çift yarık deneyinin sonuçlarında yapılan yorumlardan biri olan parçacığın gözlemlendiğinde olası durumların ortadan kalkıp tek bir duruma indirgenmesi yorumundan farklı olarak; gözlemlediğin anda parçacığın durumu, zaten o anda halihazırda bulunduğu durumdur demektedir. bu arada belirtelim ölmeden kısa bir süre önce einstein, max born'a yazdığı bir mektupta “bu benim için çok ucuz görünüyor” diyerek bohmian yorumundan etkilenmediğini söylemiştir.
2) stochastic evolution interpretation (skokastik evrim yorumu)
aslında bu yorum, kuantum mekaniğinin kesin bir yorumu değildir, çünkü onun matematiği ile oynar. normalde kuantum mekaniğinde, dalga fonksiyonu zaman içinde net bir şekilde tahmin edilebilir şekilde değişen tarzda bir “evrim geçirir”. başka bir deyişle, farklı sonuçların oranları değişebilir ve bir ölçüm yapılana kadar tam olarak nasıl değişeceklerini tahmin edebilirsiniz. ancak bazı fizikçiler, bu evrimin kendisinin rastgele (veya stokastik) bir şekilde değişebileceğini ve bunun da kendi kendine-tek başına çöküşe neden olduğunu ileri sürmüştür. muhtemelen bu çökme işlemi büyük (makroskopik) nesneler için çok hızlı ve atom altı parçacıklar için yavaşça meydana gelmektedir. başka bir anlatımla, bu görüş stokastiğin (tesadüfi değişkenin varolduğu işlem, rastgelelik) modern kuantum mekaniğine uygulanmasını, uzay-zaman stokastikliği varsayımını yani uzay-zamanın küçük ölçekli yapısının hem metrik hem de topolojik dalgalanmalar geçirdiğini fikrini içerir. ana fikir, uzay-zaman dalgalanmalarının, kuantum mekaniğinin nedeni olduğu ve bunun genellikle düşünüldüğü gibi bir sonucu olmadığıdır.
3) quantum bayesianism (qbism) (kuantum bayesizmi)
kuantum mekaniğindeki geleneksel görüşe göre gözlem yapılana kadar, atom altı parçacıklar aynı anda pek çok farklı konumda bulunabilirler. qbism’e göre ise, kuantum mekaniği, geçmiş deneyimlerine dayanarak bir şeyin sonraki hareket ya da davranışına ilişkin olasılıkları değerlendirir. (bkz: bayes teoremi)
sonuç olarak, bu görüşe göre dalga fonksiyonu “kişisel” olup, bir şeyin geleceğini tahmin etmek için kullanılabilecek bir sistemin durumu hakkındaki bilgisinin bir ölçüsüdür. qbism, kuantum durumunun bağımsız bir nesnel fiziksel gerçekliğe sahip olmadığını söylüyor. aksine, bir bilim insanının ne olacağı üzerine bahis yapabilmek için olasılıkları nasıl hesaplayacağına dair sahip olduğu bilgiyi irdelemekte ve bu yüzden olasılıkların öznel olduğu bayesçi istatistiksel görüşün bir versiyonuna bağlı kalıyor -bir nevi, bir kişinin ne olacağına dair inandıklarının bir ölçümü. bayeste olasılıklar, önceki beklentilerin gözlemlenebilir verilerle birleştirilmesi ile hesaplanır. aslında olasılığın kişiden kişiye değişeceği öznel bir bakış açısı ortaya koyuyor. gözlemci merkezli bu görüş, christopher fuchs tarafından ileri sürülmüştür.
qbism’e göre, dalga işlevinin “çöküşü” basitçe, bir ölçüm yaptıktan sonra kendi inançlarını güncelleyen bir gözlemciye karşılık gelir. burada, bir gözlemcinin bir partikül ölçümü yapması, tam olarak oradaki bir partikülün dalga fonksiyonunu çökertir. buradaki ölçüm eğer gözlemci onunla temasa geçerse, sadece gözlemcinin uzaktaki parçacığın durumu üzerine bahis oynamak için kullanabileceği bilgiler sağlar. fakat buradaki ölçüm, ikinci bir gözlemcinin orada yapacağı ölçümün sonucunu nasıl etkileyebilir? aslında, etkilemez. dalga fonksiyonu sistemin kendisine ait olmadığından, her gözlemcinin kendine ait bir seçeneği vardır. dalga fonksiyonunun seninkiyle aynı sırada olması gerekmez.
4) many worlds interpretation (çoklu dünyalar yorumu)
büyük fizikçi hugh everett'e ait olan bir yorumdur. 1957'de ortaya çıktıktan sonra yıllarca görmezden gelinen bu çoklu evren yorumu, son yıllarda popülerlik kazanmıştır. bazen “çoklu dünya” yorumu olarak da adlandırılır, her ölçüm yapıldığında, tüm olası sonuçların gerçekte farklı paralel evrenler yaratarak gerçekliğin farklı dallarında gerçekleştiği varsayılır. aslında, everett bunu gözlemcinin, farklı ölçüm sonuçlarını takip eden farklı kopyalara (klonlara) bölünmesi gibi düşündü. bu aslında şu demekti: "bir zar attığımızda 6 gelmezse, üzülmemize gerek yok. başka bir dünyada bizim kopyamız aslında 6 geldi diye sevinebilir." bu yorum, çift yarık deneyindeki yapılan ölçümlerde elektronun aynı anda hem dalga hem parçacık özelliği sergilediği fakat gözlem durumunda, bu iki durumdan birini nasıl seçtiğini açıklamak için kullanılabilir.
5) cosmological interpretation (kozmolojik yorum)
nispeten yeni bir yorumdur. temel olarak; aguirre ve tegmark, eğer evren sonsuzsa, çoklu dünyalar yorumunun ayrıyeten ön plana çıkartılmasının gereksiz olduğunu yani bunun doğal olarak var olacağını, çünkü kuantum mekaniğinin izin verdiği tüm sonuçların gerçekleştiği sonsuz sayıda paralel evren olacağını öne sürmekteler. bu teoriye göre, dalga fonksiyonu, bir dizi özdeş uzamsal kuantum sistemleri tanımlar ve kuantum belirsizliği, gözlemcinin bu sistem koleksiyonunda kendine yer bulamamasına bağlı olabilir.
anthony aguirre ve max tegmark tarafından önerilen kuantum mekaniğinin bu yorumu (sonsuz sayıda gezegen ve sonsuz sayıda kuantum sistemi kopyası) içeren sonsuz bir üç boyutlu uzay olduğu kestirimi yapan sonsuz şişmeye dayalı bir kuantum mekaniğinin yorumlanmasıdır. bu yorumlamaya göre, kuantum sistemin dalga fonksiyonu, sistemin ne yapabileceği konusunda bazı hayali olasılıklar topluluğu değil, bizim sonsuz uzayımızda yer alan sistemin özdeş kopyalar koleksiyonunu tanımlar. burada çöküşden kaçınılabilir. üstelik, deneyimlediğiniz kuantum belirsizlik, uzayda kendi kendinize yer belirleme konusundaki yetersizliğinizi, yani, uzaydaki sonsuz sayıda kopyadan hangisinin öznel algılarınıza sahip olduğunu bilmediğinizi vurgular.
6) copenhagen interpretation (kopenhag yorumu)
bohr, ölçümlerin yalnızca klasik fiziğin sıradan dilinde açıklanabilecek sonuçlar ürettiğine inanıyordu, bu yüzden görünmez bir “kuantum” aleminde neler olup bittiğini sormak mantıklı değildi. bir doğa sorusu sormak için deneysel bir düzenleme yapmanız gerekiyordu ve sorduğunuz soru, aldığınız cevapta rol oynadı. ölçüm yapılmadan önce temel parçacıklar için eş-zamanlı konumlar ve hızlar basitçe mevcut değildir. ölçümler, birçok olasılık arasından (veya heisenberg’in dilindeki potansiyel gerçeklerden) seçim yapar. bohr, dalgalar gibi davranan parçacıklar ve parçacıklar gibi davranan dalgalar gibi paradoksları, doğanın birbirini dışlayan ama “tamamlayıcı” yönleri olarak açıklamıştır.
aslında kopenhag yorumu, kuantum fiziğinin en ünlü deneylerinden çift yarık deneyi'nin sonuçları üzerine yapılmış yorumlardan da biridir. başlarda niels bohr ve öğrencisi werner heisenberg tarafından geliştirilmiştir. çift yarık deneyi'nde, iki yarığa doğru ateşlenen fotonlar bir ölçüm yapılmadığı takdirde dalga gibi davranarak arkadaki ekranın üzerinde girişim yani dalga deseni oluşturur. eğer bir şekilde ölçüm yapılırsa parçacık özelliği gösterir. kophenag yorumu, bunu "dalga fonksiyonunun çökmesi" diye adlandırır. gözlem yapıldığında, gözlemden önce "kuantum olasılıkları" olarak var olan dalga fonksiyonu, sadece tek bir olasılığa yani gerçekliğe dönüşür. hepimizin az çok aşina olduğu "schrödinger'in kedisi" deneyi de, aslında bu yorumu açıklamak için oluşturulmuş bir benzetim, bir düşünce deneyidir.
7) consistent histories (robert griffiths) yorumu
ilk olarak griffiths tarafından 1984 yılında önerilen bu yorumlama, klasik fiziği kuantum mekaniğine yalnızca bir yaklaşım olarak görür ve kuantum matematiği, büyük ölçekli fenomenlerin yanı sıra sub-atomik olayların olasılıklarını hesaplamak için de kullanılabilir. olasılıklar, ölçümlerin sonuçlarını değil, bir sistem içindeki fiziksel durumları ifade eder. griffiths, kuantum fiziğindeki olası çoklu gerçekliklerin “uyumsuzluğunu- eşzamansızlığını” vurgulamaktadır. bir dağın farklı taraflarından fotoğraf çekmeyi seçebilirsiniz ve bir fotoğrafı dağın gerçekliği ile tamamen tutarlı hale getirmek için fotoğraflar birleştirilebilirsiniz. bununla birlikte, kuantum fiziğinde ölçülecek özelliği seçebilir (bir parçacığın hızını ya da konumunu söyleyebilirsiniz), ancak parçanın ön gerçekliğinin tutarlı bir resmini vermek için iki ölçümü birleştiremezsiniz. ölçümü yapmadan önce eş zamanlı olarak gerçek pozisyon ve momentum yoktur. benzer şekilde, schrodinger'in kedisinin aynı anda canlı ve ölü olduğu gerçek bir fiziksel durum yoktur. bir dalga fonksiyonunun böyle bir durumu tanımlayabilmesi, dalga fonksiyonunun sadece olay dizilerinin veya geçmişlerin olasılıklarını hesaplamak için matematiksel bir yapı olduğu anlamına gelir.
8) quantum darwinism (kuantum darwinizm yorumu)
zurek’in kuantum darwinizm’i eş fazlılılığın kaybolmasının rolünü vurgulamaktadır. bir sistem çevresiyle etkileşime girdiğinde, çoklu olası kuantum gerçekliklerin ortadan kaldırıldığı süreç budur. hava molekülleri veya fotonlar bir cisimden sekerken, yörüngeleri nesnenin konumunu kaydeder; çok hızlı bir şekilde, yalnızca bir konum çevrede kaydedilen bilgilerle tutarlı kalır. bu nedenle doğal etkileşimler, çevredeki gözlemcilere erişilebilen çoklu kopyalarda kaydedilen özelliklerin bir tür “doğal seçilimini” üretir. bu şekilde gözlemciler aynı anda birden fazla konum yerine makroskopik nesneler için belirli konumlar üzerinde anlaşabilirler.
9) decoherent histories (kuantum dekoherans) yorumu
griffiths’in consistent histories'inin bir çeşitlemesi olan ve gell-mann ve hartle’nin 1989’da önerdiği bu yorum, zurek’in kuantum darwinizm’inde olduğu gibi eşfazlılığın ortadan kalkmasını vurgulamaktadır. ancak gell-mann ve hartle, tüm evrenin dış çevresi olmayan bir kuantum sistemi olarak kabul edilebileceğini savunmaktadır. bu yüzden, decoherence (kuantum bileşenleri arasındaki uyumun-eş fazlılığın kaybolması) dahili olarak gerçekleşir. yani birden fazla olasılık içeren bir kuantum durumunun eşfazlı olduğu söylendiğinden, olası sonuçları ortadan kaldıran çevre ile etkileşim sürecine “decoherence” denir. schrödinger'in kedisi düşünce deneyi bazında açıklarsak, gözlemcinin kutuyu açıp bakmasından daha önce olası ihtimaller ve evrenler birbirinden zaten ayrılmaya başlamıştır.
kaynaklar:
https://www.math.columbia.edu/…it/wordpress/?p=3723
https://popzingo.com/…eksel-kuantum-fizigine-karsi/
https://www.quantamagazine.org/…s-founder-20150604/
https://www.sciencenews.org/…ions-quantum-mechanics
https://www.sciencenews.org/…?mode=blog&context=117
https://en.wikipedia.org/wiki/measurement_problem
https://en.wikipedia.org/…chastic_quantum_mechanics
https://www.sciencenews.org/…?mode=blog&context=117
https://en.wikipedia.org/…tion_of_quantum_mechanics
https://evrimagaci.org/…ag-yorumu-kisaca-nedir-3198
bir ekleme: başlığın fizikçi olmamam sebebiyle eklemelere ve düzeltmelere açık olduğunu belirtmek isterim. fizikçi olsam da bir şey değişmezdi ki yine aynı şekilde her zaman katkılara açık olmasından duyacağım memnuniyeti dile getirirdim.