25 Temmuz 2021

"Wigner'ın arkadaşı"

"Kedinin canlı olup olmadığına ona bakan karar veriyorsa, kediye bakanın yaşadığına kim karar verecek? O anda o da ölmüş olabilir!"

1900'lerin başında kuantum fiziği daha ortaya çıkmadan önce, fizikçilerin evrene bakışı son derece  "deterministik" idi; yani  evreninin işleyişinin ve doğada olan olayların bilimsel yasalarla ifade edilir olduğu ve her şeyin bu yasalar kontrolünde olarak gerçekleşmesi gerektiği kabulü vardı.  

Çok geçmeden bu deterministik bakış açısı Kuantum Kuramı ile birlikte yıkıldı.

Çünkü kuantum krallığı, hiçbir şeyin kesin olmadığı bir olasılıklar dünyası sunuyordu ve bu dünyanın tuhaf kurallarının klasik gerçekliğimizde bir karşılığı yoktu. 

Bilim insanları doğal olarak bu kuralları yorumlamakta zorlandılar.

"Elektronlar dalga gibi davranır mı? Evet, ama aynı zamanda parçacıktırlar."

"Parçacık gibi mi davranıyorlar? Evet, ama onlar aynı zamanda dalgadır!"

Atomaltı parçacıkların "hem dalga hem de parçacık" karakterinde olduğu fikrini tam hazmederken Kopenhag yorumu olarak adlandırılan bir bakış açısı, bir sistemin özellikleri ölçülene kadar sayısız olasılığı kapsayabileceğini (süperpozisyon) ve bunun bir dalga denklemi ile ifade edilebileceğini söylüyordu. Böyle bir süperpozisyon durumunda sistem gözlemlendiğinde tek bir olasılığa dönüşüyor ve buna da dalga çökmesi deniyordu.

Son derece kafa karıştırıcı bu duruma bir açıklık getirebilme adına Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger tuhaf bir düşünce deneyi tasarladı. Bir kutuya kedisini ve yanına da bir radyoaktif kaynak koydu.  Ayrıca kutunun içine, döküldüğünde buharlaşacak zehirli madde içeren cam bir şişe ve bir de radyoaktivite ölçer Geiger sayacısı yerleştirdi.

Radyoaktif kaynak radyasyon yaydığında onunla ilişkili mekanik sistem çalışacak, şişe devrilerek zehir saçılacak, kedi bu zehirli maddeyi soluyacak ve ölmüş olacak. Kaynak radyasyon yaymazsa, kedi hayatta kalacak.

Kedinin ölüp ölmemesi radyoaktif kaynağın ışınım yaymasına bağlı, o da kuantum kurallarına tabi. Kedi ise klasik gerçekliğimizi temsil ediyor.

Schrödinger kutuyu kapatıyor ve soruyor: Kedi canlı mı, ölü mü?

Kutu açılmadığında talihsiz kedi yaşam ve ölüm arasındaki bir süperpozisyon durumunda kalıyor olacak. Bunun kuantum dilinde karşılığı "hem canlı, hem ölü" demek.

Kedinin canlı mı ölü mü olduğunu anlamak için ise açıp bakmak gerekiyor.

Bakmak yeterli değil, kedinin canlı mı ölü mü olduğunu anlamak gerekiyor. Burada bakan gözler, ancak karar veren beyin, yani "bilinç".

Kopenhag yorumcuları zaten derler ki: "Gerçeklik, biz ona baktığımız zaman vardır." 

Wigner'in arkadaşı

1957'de Amerikalı genç fizikçi Hugh Everett, dalga fonksiyonu çöküşü fikrine daha farklı bir yaklaşım getirmişti. 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 dünya 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 gözlemleniyor ya da ölçülüyor olsa da diğer olasılıklar sıfırlanmıyordu. Everett'in bu yorumu çoklu dünyaların kapısını aralıyordu.

Kuantum fizikçisi Eugene Wigner de Everett'in izinden giderek, Schrödinger deneyinde kedi ve gözlemcisini bir sistem olarak ele aldı ve deneyi bir adım daha ileri götürdü. 

"Kedinin canlı olup olmadığına ona bakan karar veriyorsa, kediye bakanın yaşadığına kim karar verecek? O anda o da ölmüş olabilir!"

O zaman "kedi-Wigner" sistemine bakan bir başkası olmalı: İşte o, "Wigner'ın arkadaşı".

Wigner'ın arkadaşı önce ona sonra da kediye bakacak ve onların yaşadığını ya da tersini söyleyecek. 

Şimdi, Wigner'ın arkadaşının hayatta olduğuna kim karar verecek? 

Bir başkası da ona bakacak. Sonuç olarak, sonsuz bir bilinçli varlıklar zinciri başlayacak. Ama en zor soru şu, "zincirdeki son kişiyi kim izliyor olacak?" 

Sorunun yanıtı tüm evreni saran bir bilinç, yani "kozmik bilinç" midir?

Evrensel dalga fonksiyonu

Kozmik bilinç kavramı Kanadalı psikiyatrist Richard Maurice Bucke'nin 1901 yılında yazdığı kitapta geçiyor. Bucke burada bilinç kavramını üç grupta ele alıyor: Hayvanlar ve insanların sahip olduğu "basit bilinç"; İnsanın düşünce, akıl yürütme, hayal gücü, deneyim ve bilgisini kapsayan "özbilinç" ve bu özbilincin üstünde "evrensel bilinç" yani "kozmik bilinç".

Belki de Bucke'nin evrensel bilinç dediği şey Everett'in evrensel dalga fonksiyonu olarak tanımladığı şeydir veya Wigner'ın gözlemci zincirindeki en son izleyicisidir.

Everett ve Wigner kuantum alanında saygın iki bilim insanıdır.

Everett'e göre evrende bütün olasılıkları kapsayan tek bir dalga fonksiyonu bulunuyor ve her olasılık bizimki ile birlikte farklı doğrultuda evrilmiş çok sayıda evren anlamına geliyor.

Wigner'e göre ise bilinçli bir zihin onu gözlemlemedikçe evrende bir şey yoktur!

Bu noktaya Schrödinger'in kedisi düşünce deneyi ile geldik,  amaç atomaltı dünyada geçerli kavramları bizim gerçekliğimize, yani makro boyuta taşıyarak kuantum dünyasını anlaşılır kılmaktı.

Anlaşıldı mı?

Henüz değil, ama bir gün mutlaka anlayacağız!


Kaynakça

Yazarın Diğer Yazıları

Lise Meitner ve ayrımcılığın üç türlüsü

O, dinsel ve ırksal ayrımcılığın en şiddetlisini yaşadı; cinsiyetçi tavrın en ağırlarına katlandı. Şimdi ona "atom bombasının annesi" diyorlar.

Büyük sıçrama ve döngüsel evren

Paul Steinhardt ve Neil Turok gözlemlediğimiz evrenin özellikleri üzerinden giderek döngüsel evren modelinin bir bilgisayar simülasyonunu yaptılar ve model üzerinden giderek günümüz evreninin özelliklerinin oluşturabileceğini gösterdiler

Gerçekte kaç yaşındayız?

Vücudumuzda var olan hidrojen dışındaki her element yıldızlarda üretildi. Hidrojen ise hepsinin atası; onu üreten evrenin kendisi ve bir anlamda evrenle yaşıt