Evrenimiz için bir dizi olası kuantum durumu verilse bile, bunlardan hangisinin doğru olduğunu belirlememiz imkansızdır.
Evrensel dalga fonksiyonunu asla bilemeyebiliriz
Kuantum fiziği açısından bakıldığında evren bazı açılardan temelde bilinemez olabilir.
Kuantum fiziğinde elektron gibi her nesne, dalga fonksiyonu adı verilen matematiksel bir formülle eşleştirilir. Dalga fonksiyonu, bir nesnenin kuantum durumuna ilişkin tüm ayrıntıları kodlar; bu, fizikçilerin, bir nesnenin dalga fonksiyonunu diğer denklemlerle birleştirerek bir deneyde ne yapabileceğini tahmin edebileceği anlamına gelir.
Ancak tüm dünyanın kuantum olduğunu kabul edersek -ki birçok araştırmacı da öyle yapıyor- o zaman tüm evren de dahil olmak üzere çok daha büyük nesnelerin dalga fonksiyonlarına sahip olması gerekir. Bu daha önce örneğin Stephen Hawking gibi fizik dünyasının önde gelenleri tarafından tartışılan bir bakış açısıdır.
Ancak şimdi, San Diego’daki Kaliforniya Üniversitesi’nden Eddy Keming Chen ve Almanya’daki Tübingen Üniversitesi’nden Roderich Tumulka, bu evrensel dalga fonksiyonuna ilişkin tam bilginin temelde erişilemez olabileceğini kanıtladılar.
Chen, “Evrenin dalga fonksiyonu, fiziğin kendisinin saklamaya çalıştığı kozmik bir sır gibidir. Evrenin nasıl davrandığı hakkında çok fazla şey bilebiliriz, ancak yine de onun hangi kuantum durumunda olduğu konusunda temel olarak belirsiz kalabiliriz” diyor.
Önceki çalışmalar evrensel dalga fonksiyonunun formunu kozmosun teorik modellerine dayandırıyordu ve deney ve gözlemlerin bu fonksiyonun ayrıntılarını belirlemede nasıl bir rol oynayabileceğini doğrudan ele almıyordu. Chen ve Tumulka daha pragmatik bir soruyla başladılar: Evrenimizi makul bir şekilde temsil edebilecek bazı dalga fonksiyonları göz önüne alındığında, gözlemler araştırmacıların doğru olanı seçmesine olanak sağlayabilir mi?
İkili, kuantum durumlarının koleksiyonlarının özelliklerini inceleyen kuantum istatistiksel mekaniğinden elde edilen matematiksel sonuçlarla başladı. Hesaplamalarındaki bir başka unsur da, evrensel dalga fonksiyonunun çok fazla sayıda parametreye ihtiyaç duyması veya çok boyutlu soyut bir durumda var olmasıydı.
Çarpıcı bir şekilde, hesaplamalar tamamlandıktan sonra ekip, evrensel kuantum durumunun aslında bilinemez olduğu sonucuna varmak zorunda kaldı.
Tumulka, “Kuantum mekaniği kurallarına göre izin verilen herhangi bir ölçüm, bize evrenin dalga fonksiyonu hakkında çok sınırlı bilgi verecektir. Evrenin dalga fonksiyonunu herhangi bir yararlı doğrulukla belirlemek imkansızdır” diyor.
Irvine’deki Kaliforniya Üniversitesi’nden JB Manchak, bu çalışmanın en iyi ampirik yöntemlerimizin sınırlarını daha iyi anlamamıza yardımcı olduğunu ve genel görelilik alanında halihazırda bazı benzerlerinin (Albert Einstein’ın yerçekimi teorisi) bulunduğunu söylüyor. Aynı zamanda kuantum teorisi hiçbir zaman kozmik açıdan büyük ölçeklere yönelik bir teori olarak tasarlanmadığı için bu durum şaşırtıcı olmayabilir, diyor.
New Jersey’deki Rutgers Üniversitesi’nden Sheldon Goldstein, “Küçük bir sistemin veya tüm evrenin dalga fonksiyonu oldukça teorik bir varlıktır. Dalga fonksiyonları, onları gördüğümüz için değil, kullandığımız için önemlidir” diyor. Bunun, dar bir aday kümesinden en doğru tek bir evrensel dalga fonksiyonunu seçemememizin bir sorun olmayabileceği anlamına geldiğini, çünkü kümedeki dalga fonksiyonlarından herhangi birinin daha sonraki hesaplamalarda kullanıldığında benzer bir etkiye sahip olabileceğini söylüyor.
Chen, kendisinin ve Tumulka’nın artık çalışmalarını tüm evrenden daha küçük olan büyük sistemlere ve özellikle de bu tür sistemlerin kuantum durumlarını belirlemek için kullanılan “gölge tomografisi” gibi tekniklere yönelik araştırmalara bağlamak istediklerini söylüyor. Ancak eserin felsefi sonuçları da önemlidir. Tumulka, araştırmacıların özellikle pozitivist düşünceye veya deneysel olarak test edilemeyen bir ifadenin anlamsız veya bilim dışı olduğu fikrine aşırı derecede güvenmemeleri gerektiğini bir uyarı notu olarak almaları gerektiğini söylüyor. “Bazı şeyler gerçekte orada var ama onları ölçemiyoruz” diyor.
Kaliforniya’daki Chapman Üniversitesi’nden Emily Adlam, bu akıl yürütmenin, kuantum mekaniğinin kendisinin nasıl anlamlandırılacağına dair yüzyıldır süren tartışmaya da katkıda bulunabileceğini söylüyor. Ona göre, yeni sonuç, tek bir matematiksel nesne tarafından kodlanan gerçekliğin nesnel bir görünümünü öne sürmek yerine, kuantum nesneleri ile her gözlemcinin bakış açısı arasındaki ilişkileri vurgulayan dalga fonksiyonu gibi kuantum denklemlerinin yorumlarına daha fazla önem verme motivasyonu olarak görülebilir.
