Cebeci.info

Bilim ve Teknik dergisinde ilgimi ceken makaleler oldugunda cebeci'ye usenmeden yaziyorum. Derginin 483. sayisinda (subat 2008) Hugh Everett ve Coklu dunyalar kurami hakkinda Prof. Dr. Vural Altin'in hazirladigi epey guzel bir makale bulunuyor.

Hugh Everett, 1930 yilinda dogmus, 1943 yilinda, henuz ortaokulda iken Einstein'a "karsi konulamaz bir kuvvetin, hareket ettirilemez bir kutleyle bulusmasi" halinde ne olacagini soran bir mektup yazmis (dergide cevabi verilmiyor lakin karsi konulamaz bir kuvvet ile hareket ettirilemez bir kutlenin ayni evrende bulunamayacagidir muhtemelen einstein'in verdigi cevap) 1953 yilinda Princeton Universitesi'nde doktora calismalarina baslamis ve kuantum mekanigi dersleri alip coklu dunyalar kuramini (many-worlds interpretation) gelistirdi.

onumuzde bir parcacik, ornegin bir elektron oldugunu varsayalim. A ve B noktalarinda bu elektronlari yakalayabilecek; ornegin arti yuklu iki iyonun olusturdugu; nano olcekteki iki potansiyel cukurundan olusan, iki tuzak bulunsun. o halde, elektron A ya da B de olabilir. eger A'da yakalanmissa farkli B'de yakalanmissa farkli delta fonksiyonu seklinde olacaktir. Bunlar sistemin, yani elektronun bulunabilecegi, ozgun durum dalga fonksiyonlarini olusturmaktadir.

A tuzagi solda, B tuzagi sagda iken baslangicta elektronun A tuzagina yakalanmis olacagini varsayalim. Sonra sol taraftan, yonu sola dogru olan bir elektrik alani uygulayarak elektronu harekete zorlayalim. Eksi yukler uzerindeki elektrik kuvveti alana ters yonde oldugundan, elektron B tuzagina dogru harekete gecer. Yani A dalga fonksiyonundan siyrilip B dalga fonksiyonuna burunme surecine gider. Fakat yeterince kisa bir sure sonra bu gecis tamamlanamadan, elektrik alanini ortadan kaldiralim. Elektron "iki arada bir derede" yakalanir. diyelim B'ye gecisi %36 oraninda tamamlanmis olsun, %64 oraninda da a'da kalmis olsun.

Kuantum mekaniginin garipligi burada basliyor, sistem, yani ornegimizdeki elektron, bilesik kuantum durumunda iken konumu olculdugunde, ilk elde olcumun bize A ve B nin %64 ve %36 olasiliklariyla tartilmis ortalamasini vermesi beklenebilir (0,64A+0,36B) halbuki oyle degil. iki degerden birini rastgele verir. peki %64 ve %36 olasiliklarin anlami nedir? su, ayni deney yeterince fazla sayida tekrarlandiginda olcumlerin %64 unde A, %36'sinda B'de gozukecektir.

Daha genel olarak, bilesik durumda olan bir sisteme ait fiziksel degiskenlerden birisi olculdugunde karsimiza bu fiziksel degiskenin bilesikl dalga fonksiyonun olusturan durum dalga fonksiyonlarindan rastgele birine ait olan ozdegeri o ozgun durum fonksiyonunun genliginin mutlak degerinin karesiyle orantili bir olasilik cikar. tek bir olcumle bir agirlikli ortalama deger bulmam mumkun degildir.

Olcum sonucunda A ve B nin agirlikli ortalamalari degil de A ya da B'yi veriyor olmasi akla su soruyu getirdi :

"O zaman bizim dikkate almadigimiz bazi gizli degiskenler de mi var?"

Kopenhag okulu soyle yanit verdi :

"Hayir. elektron, ayni deneyin tekrariyla yapilan olcumlerin %64'unun hemen oncesinde A noktasinda, %36 sinin da hemen oncesinde B noktasinda degil; tumunun hemen oncesinde %64 olasilikla A noktasinda ve %36 olasilikla B noktasinda olmak uzere ayni anda her iki noktada birden bulunmaktadir.

daha sonraki deneylerde bu yanit kanitlandi.. bu kisimlari anlamaniz guc olabilir, lakin okumaya devam etmenizi oneririm.

evren aslinda karsilikli etkilesim halindeki pek cok kuantum mekaniksel sistemden olusuyor, yani kendisi de kuantum mekaniksel bir sistem olusturuyordu. Hal boyle ise eger, onun da "evrensel bir dalga fonksiyonu" olmasi gerekirdi. Bu durumda, evrenin dalga fonksiyonu uzerinde bir gozlem yapmak icin disina cikmak lazimdi. halbuki sonlu bir evrende bu mumkun olmadigindan; evren hakkinda yapilabilecek herhangi bir gozlemin, disaridan degil, iceriden yapilmasi gerekiyordu. O halde, gozlemci ile aygiti; bu kuantum mekaniksel sistemin bir alt parcasi olmaliydilar. uc yil sonra tezini tamamladiginda, kuantum mekaniginin cok farkli bir yorumunu sundu. kabaca soyle;

gozlemci ve aygiti, elektronun olusturdugu kuantum sistemi uzerinde disaridan gozlem yapan ve sonucunda onu etkilemis olacak olan klasik bir sistem degil; onunla karsilikli etkilesim halinde olan, kuantum mekaniksel iki baska sistemdir. boyle uclu bir kuantum sisteminin toplam dalga fonksiyonu, alt dalga fonksiyonlarinin vektor carpimi seklinde yazilabilir.

tez bittiginde, calisma Bohr'a goturuldu fakat bohr sunulan goruslere itibar etmedi. tezi princeton'daki juriye, buyuk oranda kisaltip savlarini yumusatarak sunmak zorunda kaldilar. everett hayal kirikligina ugradi, akademik yasantidan uzaklasti. savunma bakanliginda arastirmaci olarak ise girdi.

2007'nin temmuz ayinda Oxford Universitesi'nde Everett'in makalesinin 50. yili konferansi yapildi. ozetle buradan cikartilacak anlam suydu:

"Yazi tura atip kaybettigimiz taktirde uzulmemize gerek yok. cunku, zaman treni makasa gelip ikiye ayrismistir ve yandaki hatta bizden giderek uzaklasanm ikincisindeki bilinc kopyamiz, elindeki paraya bakip gulumsuyordur."

Bunu soylememize sebep olan elbetteki yukarida soz ettigimiz elektron olcumleri. Bu olcumlerde elektronun ayni anda hem A hem B'de bulundugu fakat olcumde A ya da B nin birinde gorundugu ortaya cikmisti. Bu sok edici ve hala aciklanmasi mumkun olmayan bir olaydi, ozellikle bunu klasik evrene aktardigimizda.

Her ne kadar klasik, fiziksel evrende biz farkli gorsek de kuantum evreninde yasanan bir sey bu(ayni anda iki durumda da olabilme) cunku. yorumlara gore biz kuantum evreniyle etkilesim halindeyiz ama bir sekilde klasik evrene donus yapiyoruz.

bilinemeyen ise burada ortaya cikiyor zaten. gozlemci (biz) bilesik kuantum durumuyla (yani birden fazla sonuca ulasabilecegimiz durumlarla) etkilesim halindeyken hangi asamada ayrisip klasik evrene donus yapiyoruz? bunun fiziksel aciklamasi nedir?

bu soruya cevap bulundugu zaman, gercek diye bir sey kalmaz sanirim.