Bell’in fikrini kanıtlamak için birinin, deneysel bir test için, gerçeklik hakkında bu felsefi argümanları gerçek bir fiziksel sisteme dönüştürmesi gerekiyordu.
Çeviri: Feryal Şimal Güneş
2022 Nobel Fizik Ödülü “dolanık fotonlarla ilgili deneyler, Bell eşitsizliklerinin bozulduğunun gösterilmesi ve kuantum bilgi biliminde öncülükleri için” verildi.
Bunun ne anlama geldiğini ve bu çalışmanın neden önemli olduğunu anlamak için, bu deneylerin fizikçiler arasında uzun süredir devam eden bir tartışmayı nasıl çözdüğünü anlamamız gerekiyor: Bu tartışmadaki kilit oyunculardan biri John Bell isimli İrlandalı bir fizikçiydi.
1960’larda Bell, gerçekliğin doğasıyla ilgili felsefi bir soruyu bilim tarafından cevaplanabilen fiziksel bir soruya nasıl çevireceğini buldu ve dünya ile ilgili ne bildiğimiz ve dünyanın gerçekte nasıl olduğu arasındaki farkı ortadan kaldırdı.
Kuantum dolanıklık
Kuantum nesnelerin genellikle sıradan yaşamımızdaki nesnelere atfetmeyeceğimiz özelliklere sahip olduğunu biliriz. Işık bazen bir dalga bazen bir parçacıktır. Buzdolabımız ise asla böyle değildir.
Bu tür alışılmadık halleri açıklamaya çalışırken anlayabildiğimiz iki türde açıklama vardır. Birinde kuantum dünyasını olduğu gibi net bir şekilde algılarız ve bu durum olağandışıdır. Bir diğerinde ise kuantum dünya bildiğimiz ve sevdiğimiz sıradan dünyaya benzer ancak ona bakışımız kusurludur, bu yüzden kuantum gerçekliği olduğu şekliyle açık bir biçimde göremeyebiliriz.
20. yüzyılın ilk on yılında, fizikçiler hangi açıklamanın doğru olduğu hakkında ayrışmışlardı. Kuantum dünyanın olağandışı olduğunu düşünenler arasında Werner Heisenberg ve Niels Bohr gibi isimler vardı. Kuantum dünyanın sıradan dünya gibi olması gerektiği ve bizim ona bakışımızın tamamen bulanık olduğunu düşünenler arasında ise Albert Einstein ve Erwin Schrödinger bulunuyordu.
Bu ayrışmanın temelinde kuantum teorisinin olağanüstü bir öngörüsü var. Teoriye göre etkileşen belirli kuantum sistemlerin özellikleri, sistemler çok uzak bir mesafeye hareket etse bile birbirlerine bağımlı kalmaktadır.
1935’te bir kutudaki hapsedilmiş bir kediyi içeren ünlü düşünce deneyini tasarladığı yıl Schrödinger, bu olay için “dolanıklık” terimini üretti. O, dünyanın bu şekilde işlediğine inanmanın saçma olduğunu iddia etti.
Teoriye göre etkileşen belirli kuantum sistemlerin özellikleri, sistemler çok uzak bir mesafeye hareket etse bile birbirlerine bağımlı kalmaktadır.
Dolanıklık problemi
Dolanık kuantum sistemleri, büyük mesafelere ayrıldıklarında bile gerçekten bağlantılı kalıyorlarsa bir şekilde birbirleriyle iletişim kurdukları görünürdü. Ancak Einstein’ın görelilik teorisine göre bu tür bağlantıya fizik ilkeleri izin vermez. Einstein bu düşünceye “uzak mesafedeki ürkütücü eylem” der.
Yine 1935’te Einstein, iki meslektaşıyla birlikte, kuantum mekaniğinin dolanıklıkla ilgili her şeyi izah edemediğini gösteren bir düşünce deneyi tasarladı. Onlar dünyada henüz göremediğimiz daha fazla şeyin olması gerektiğini düşündüler.
John Bell’in zihnini dolanıklık problemine çevirdiği 1960’lara kadar, bilim çevresi görünüşte felsefi olan bu sorunun somut bir cevabı olabileceğini anladı.
Ancak zaman geçtikçe, kuantum teorisinin nasıl yorumlanacağı sorusu akademik bir dipnot oldu. Soru çok felsefî görünüyordu ve 1940’larda kuantum fiziğindeki en parlak zihinlerin çoğu teoriyi çok pratik bir proje için kullanmakla meşguldü: atom bombası yapmak.
John Bell’in zihnini dolanıklık problemine çevirdiği 1960’lara kadar, bilim çevresi görünüşte felsefi olan bu sorunun somut bir cevabı olabileceğini anladı.
Bell Teoremi
Basit bir dolanıklık sistemi kullanan Bell, Einstein’ın 1935’teki düşünce deneyini genişletti. O, “uzak mesafedeki ürkütücü eylemi” ve hâlâ kuantum teorisinin tahminlerle eşleştirilmesinin önüne geçerken kuantum tanımının eksik kalabilen hiçbir yolunun olmadığını gösterdi.
Görünüşe göre bu, Einstein için pek iyi bir haber değildi ancak rakipleri için âni bir galibiyet de değildi.
Bunun nedeni 1960’larda kuantum teorisinin tahminlerinin gerçekte doğru olup olmadığının belli olmamasıydı. Gerçekten Bell’in fikrini kanıtlamak için birinin, deneysel bir test için, gerçeklik hakkında bu felsefi argümanları gerçek bir fiziksel sisteme dönüştürmesi gerekiyordu.
Ve bu, elbette Nobel Ödüllü iki kişinin hikâyeye girdiği yerdir. Önce John Clauser ve ardından Alain Aspect, Bell’in önerdiği sistem hakkında deneyler yaptılar, öyle ki sonuçta kuantum fiziğinin tahminlerinin doğru olduğunu gösterdiler. Sonuç olarak “uzak mesafedeki ürkütücü eylemi” kabul etmedikçe, gözlemlenen kuantum dünyasını tanımlayabilecek kuantum dolanıklık sistemlerinin daha fazla açıklaması yoktur.
Öyleyse Einstein yanılmış mıydı?
Her ne kadar şaşırtıcı görünse de kuantum teorisindeki bu ilerlemeler Einstein’ın bu konuda yanılmış olduğunu gösterir. Yani, sıradan dünyamıza benzeyen bir kuantum dünyasının bulanık bir görüşüne sahip değiliz.
Ancak doğası bakımından olağandışı bir kuantum dünyasını açık bir şekilde algıladığımız düşüncesi de aynı şekilde çok basitleştirilmiştir. Ve bu, kuantum fiziğindeki bu kısmın felsefî konularının kilit noktalarından birini oluşturur.
Kuantum dünyası hakkında bilimsel açıklamamızın ötesinde, yani onun hakkında sahip olduğumuz bilginin ötesinde, mantıklı bir şekilde konuşabileceğimiz artık açıktır.
Nobel ödüllü Anton Zeilinger’in dediği gibi:
Gerçeklik ve gerçeklik bilgimiz arasında, gerçeklik ve bilgi arasında ayrım yapılamaz. Sahip olduğumuz bilgileri kullanmaksızın gerçekliğe atıfta bulunmanın bir yolu yoktur.
Genel olarak dünyamızın olağan resminin temelini oluşturduğunu varsaydığımız bu ayrım şimdi geri dönülemez şekilde bulanıktır. Ve teşekkür etmemiz gereken bir John Bell var.
Kaynak
https://theconversation.com/how-philosophy-turned-into-physics-and-reality-turned-into-information-191940 (son erişim tarihi: 29.04.2023).
