18 Nisan 2021

Çoklu evrenler ve Everett yorumu

Beynimizin çalışma biçimini oluşturan klasik algoritma, Kuantum Kuramı'nı anlamamızın önünde ciddi bir engel oluşturuyor. Öte yandan bu kuramın kaynağının da insan aklı olduğunu unutmayalım...

Çoklu evrenler içinde bir evrende olduğunuzu hayal edin: Bu evrende bu yazıyı okuduğunuz sırada başka bir evrende annenize mektup yazıyor olabilirsiniz; bir başkasında öğretmen iseniz bir diğerinde belki de hekimsinizdir. Hatta bazılarında hiç yoksunuzdur. 

Kuantum çoklu evrenler modeline göre bunlar mümkün.

Olur mu öyle şey, diyecek olursanız hemen hatırlatayım: Ciddi bilim insanları neredeyse yüz yıldır bunları tartışıyor.

Biliyorsunuz, kuantum mekaniği olasılıklar üzerinde kurulu. Rastgele kuantum süreçlerinin evreni birden fazla kopyaya böldüğü ve sonsuz sayıda olasılığa sahip sonsuz sayıda evren olabileceğini söylüyorlar. 

Gerçeklik algısı

Kuantum Kuramı, atomlar ve onları oluşturan temel parçacıklar gibi çok küçük nesnelerin davranışlarını açıklayan en başarılı kuram. Bu kuram, ışık ve maddenin etkileşim şekline kadar mikro dünyada her tür etkileşimi büyük bir doğrulukla tanımlayabilmesine karşın bizim onu tam olarak anlayabildiğimiz söylenemez.

Beynimizin çalışma biçimini oluşturan klasik algoritma, Kuantum Kuramı'nı anlamamızın önünde ciddi bir engel oluşturuyor. Öte yandan bu kuramın kaynağının da insan aklı olduğunu unutmayalım.

Biliyoruz ki, kuantum parçacıkları hem parçacık hem de dalga özelliği gösterirler ve dalga fonksiyonu adı verilen matematiksel bir ifadeyle tanımlanırlar.

Ve yine biliyoruz ki, bir dalga fonksiyonu o kuantum parçacığının aynı anda bulunması olası tüm durumların toplamını barındırır ve bu özellik süperpozisyon, yani tüm olasılıkların üst üste binme durumu olarak ifade edilir.

Ancak bir ölçüm yapılması halinde bu olasılıklardan yalnızca birisi gerçekleşir; bir anlamda gözlem yapılan kuantum parçacıkları belirli bir durumu "seçmeye" zorlanırlar, diğer olasılıklar ise yok olur; buna "dalga çökmesi" deniyor.

Çok kafa karıştırıcı bir durum; uzun yıllar fizikçiler bu duruma bir açıklama getirmek için büyük uğraş verdiler.

Kuantum mekaniğinin kurucuları, özellikle Bohr ve Werner Heisenberg, ölçüm problemiyle başa çıkmak için "Kopenhag yorumu" olarak bilinen kuantum mekaniğinin bir yorumu üzerinde uzlaştılar. Buna göre "gerçeklik", kuantum dünyasının, makro dünyada gözlemlenebilir duruma indirgenmesi ile oluşmaktadır ve bu açıdan ele alındığında gözlemci etkisinin bir anlam bulduğunu varsaydılar.

Yani, Kopenhag yorumuna göre "gerçeklik" biz ona baktığımızda ya da ölçtüğümüzde vardır.

Daha önce de belirtmiştik, bu yoruma kendisi de Kuantum Kuramı öncülerinden olan Einstein'dan itiraz gelir ve "Ay, biz baktığımız için orada durmuyor; o zaten oradadır!" der.

Ancak Kopenhag yorumu bilim çevrelerinde kabul görür. Genel kabule göre, elektron ve foton gibi kuantum parçacıkları mikro düzeyde etkileşirken ölçümler makro düzeyde yapılmakta; bu nedenle problem, mikro ve makro dünyalar arasındaki çelişkiden kaynaklanmaktadır. 

Evrensel dalga fonksiyonu

Öte yandan tüm bilim insanları Kopenhag yorumu üzerinde hemfikir değillerdir. Bunlardan birisi de doktorasının sonuna doğru ilerleyen Hugh Everett idi.

Amerikalı genç fizikçi Everett, Bohr ve Heisenberg'den farklı olarak bir dalga fonksiyonu çöküşü fikrine daha farklı bir yaklaşım getirdi. Mikro ve makro dünyaları birleştirerek gözlemciyi ve gözlenen parçacıkları tek bir kuantum sistemi olarak ele aldı ve onların "evrensel tek bir dalga" ile tanımlanabileceğini ileri sürdü. Böylece makro dünyayı kuantum mekanik olarak ele alıyor ve büyük nesneler için de kuantum süperpozisyonunun var olabileceği anlamına gelen bir yorum getiriyordu. 

Everett'e göre dalga fonksiyonunda kodlanan tüm olasılıklar eşit derecede gerçekti ve "dalga çökmesi" ile bu olasılıklardan yalnızca birisi gözleniyor ya da ölçülüyor, ancak diğer olasılıklar sıfırlanmıyordu.

Dalga fonksiyonunun çökmemesi için başka olasılıkların gerçekliğe dönüşmesi ya da başka gerçekliklerin de oluşması gerekiyordu. Bu, gözlemcinin bu olasılılıklardan her birini sonuç olarak algılayan bir kopyasının olması demekti.

Bu yorum, kuantum mekaniğinin "çoklu dünyalar" yorumu olarak biliniyor.

Hugh Everett, bunları ileri sürdüğünde yıl 1956 ve kendisi henüz doktora öğrencisidir. Everett, parlak bir matematikçi ve fizikçidir ve fiziğe yeni bir gerçeklik anlayışı getirerek çoklu dünyalar üzerinden çoklu evrenlerin kuantum teorisinin temelini oluşturacak öngörülerde bulunuyordu. 

Ancak bu görüşü bilim dünyasına, özellikle kuantum kurucuları Bohr ve Heisenberg'i aşarak kabul ettirmesi çok olası değildi. 1956 baharında, Everett'in Princeton'daki akademik danışmanı olan ünlü bilim insanı John Archibald Wheeler'in, Everett'in taslak tezini Kopenhag'daki kuantum öncülerine anlatmak ve Danimarka Kraliyet Bilimler ve Edebiyat Akademisi'ni yayınlamaya ikna etmek için Kopenhag'a götürdüğü söyleniyor.

Everett, doktora tezini kısaltarak sunar ve 1957 yılında tezi kabul edilir ancak tezinde yer alan bir dipnotta şunları yazılıdır: "Teorinin bakış açısından, bir süperpozisyonun tüm bileşenleri "gerçek"tir, hiçbiri diğerlerinden daha fazla "gerçek" değildir."

Bu yoruma göre evrende tek bir dalga fonksiyonu vardır ve bu dalga fonksiyonu evrendeki bütün olasılıkları ve hatta evrilmesi olası bütün diğerlerini de kapsar. Buna göre Büyük Patlama anında bizimki ile birlikte çok sayıda evren var olmuştur ve her biri farklı doğrultuda evrilmiştir.

Everett'in bakış açısından bakarak eğer bir dalga fonksiyonu bir ölçüm sonucu çökmez ve her olasılık durumu bir gerçekliğe dönüşürse, böyle bir evren bize nasıl görünür diye sorabilirsiniz. O zaman yazının başına dönüyoruz: Evrenlerden birinde tatil yaparken bir diğerinde kaza geçirmiş hastanede yatıyor olabiliriz. Ya da bir diğerinde yokuzdur.

Kafanız karıştı değil mi?

Ne demişti Niels Bohr: "Eğer kafanız karışmadıysa, Kuantum Kuramı'nı hiç anlamamışsınız demektir!"


Kaynakça


Prof. Dr. Güneç Kıyak; İstanbul Üniversitesi fizik lisans ve İstanbul Teknik Üniversitesi Nükleer Enerji Enstitüsü yüksek lisans mezunu. Çalışma hayatına Türkiye Atom Enerjisi Kurumu- Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi'nde başladı. Burada reaktör radyasyon güvenliği sorumlusu olarak görev yaptı. Doktora sonrası Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu (IAEA) bursu ile Almanya-GSF'de nükleer santraller, çevre analizleri ve radyasyon dozimetrisi alanında çalıştı. Yurda dönüşte nükleer tekniklerle jeolojik oluşumların ve arkeolojik  malzemelerin yaşlarını belirlemek üzere arkeometri araştırma laboratuvarını kurdu.

Araştırma alanı dahil çok sayıda bilimsel yayına sahip olup modern fizik konularında ve bilim sosyolojisi alanında lisans ve yüksek lisans dersleri verdi. 1996 yılında kurulan IŞIK Üniversitesi'nin kuruluş çalışmalarına katıldı. Çeşitli kademelerde akademik ve idari görevlerde bulundu.

2010-2015 yılları arasında Işık Üniversitesi Rektörlüğü yaptı. Ardından 2015-2017 yılları arasında FMV IŞIK Okulları CEO'su olarak görev aldı. Prof. Kıyak evli ve iki çocuk sahibidir.

Yazarın Diğer Yazıları

Mutasyonlar: Evrimin itici gücü

Yoksa doğanın bizimle görülmemiş ve bizim bilmediğimiz bir hesabı mı var?

İnsanın uzaya çıkışının 60. yılı ve "Space Doggity" Laika

Gagarin'in ölümü sarsıcı oldu ama zihinlerde Laika vardı. Biliyorlardı ki Laika'nın yolcusu olduğu Sputnik 2 geri dönmemek üzere tasarlanmıştı. Ve dönmedi de

İnsan adıyla yaşar: Özgen Berkol Doğan

Baba Nevzat Doğan ve anne Ferhan Doğan, evlatlarının anısını yaşatmak adına bir kitaplık oluşturuyorlar. Bu oluşum sonraları büyüyerek bir kütüphaneye dönüşüyor. Evlatlarını yaşatmak için bundan daha özel bir şey yapılabilir miydi?