Kuantum mekaniği üzerine dikkate değer bir kitap gerçekten büyük bir fikri ortaya koyuyor

Fizik nereye gidiyor? Kimse kesin olarak bilmiyor ama Antony Valentini’nin Beyond the Quantum adlı kitabı bize büyük bir fikrin gerçekte neye benzediğini hatırlatan çarpıcı yeni bir kitap. Jon Cartwright

Kuantumun Ötesinde
Antony Valentini, Oxford University Press

Fiziğin planlandığı gibi gitmediğini söylemek doğru olur. Onlarca yıl süren umut dolu araştırmaların ardından karanlık madde hâlâ doğrudan tespit edilemedi. Higgs bozonunu bulduk ama ileriye giden yolu açacak hiçbir şey yok. Ve her şeyin çokça anılan teorisi olan sicim teorisi henüz net, test edilebilir bir tahmin ortaya koymuş değil. Güven düşük. Buradan nereye gideceğiz?

Son yıllarda popüler bilimin birçok fizikçi-yazarları bu soruyu görmezden geldi. Bir zamanlar bir sonraki büyük keşfe cesurca işaret ederken, artık sıklıkla felsefi düşünceye geri döndükleri veya zaten bildiğimiz şeyleri yeniden açıkladıkları görülüyor. Imperial College London’daki Antony Valentini öyle değil. İçinde Kuantumun Ötesinde: Kuantum mekaniğinin kökeni ve gizli anlamının araştırılması, nadirliği nedeniyle neredeyse modası geçmiş bir şeyi sunuyor: büyük bir fikir.

Başlıktan da anlaşılacağı gibi, onun asıl hedefi, bir asırdır fiziğin temelini oluşturan kuantum mekaniğidir. Bu, ders kitaplarının söylediğine göre temel bir parçacıktan bir kediye, hatta size ve bana kadar herhangi bir sistemin tam durumunu belirtebilen matematiksel bir ifade olan dalga fonksiyonuna bağlıdır.

Dalga fonksiyonuyla ilgili garip olan şey, genellikle sıradan, yerelleştirilmiş nesneleri hiç tanımlamaması, daha ziyade nesnelerin yayılmış, bulanık, dalga benzeri versiyonlarını tanımlamamasıdır. Boş ver. Bir nesneye baktığımızda -yine ders kitaplarında öyle yazıyor- dalga fonksiyonu, Born kuralının (adını fizikçi Max Born’dan almıştır) verdiği olasılıkla tanıdık ama rastgele bir sonuca “çöker”. Ancak şimdi, belirli bir yerde, belirli özelliklere sahip bir nesneye sahibiz.

Ana akım fizik bunu göz ardı etmeye çalışsa da, dalga fonksiyonunun yorumlanması her zaman bir gizem olmuştur ve aslında sadece iki gerçekçi cevap vardır. Bunlardan birincisi, dalga fonksiyonunun gerçekten de gerçekliği tanımlamasıdır; elektronlar, kediler ve insanlar gerçekten de aynı anda birçok durumda var olup, uzaya ve olasılığa yayılmış durumdadır. Bu, geniş metafiziksel içerimleri olan çoklu-dünyalar yorumudur.

“
Pilot dalga teorisinin kuantum mekaniğinin tüm tahminlerini yeniden ürettiği uzun zamandır biliniyor.
“

Diğer cevap ise dalga fonksiyonunun hikayenin tamamı olmadığıdır. Buradaki baskın teori, Valentini tarafından oldukça geliştirilen pilot dalga teorisidir; ilk olarak teorisyen Louis de Broglie tarafından 1927’de önerilmiş ve daha sonra fizikçi David Bohm tarafından yeniden canlandırılmıştır.

Pilot dalga teorisi, dalga fonksiyonunun gerçek fakat eksik olduğunu varsayar. Bu, denizde yüzen plastik şişeleri yönlendiren dalgalar gibi, bireysel parçacıklar için yönlendirici bir yapı görevi gördüğünü öne sürüyor. Parçacıkların kendisi asla dağılmaz veya belirsiz değildir; dalga benzeri davranışları pilot dalgadan ve onun üzerinde durdukları yerden gelir.

Pilot dalga teorisinin kuantum mekaniğinin tüm öngörülerini hiçbir temel rastlantısallık olmaksızın yeniden ürettiği uzun zamandır bilinmektedir. Ancak Valentini’nin de vurguladığı gibi bu anlaşma bir varsayıma dayanıyor: Parçacıklar dalgayla dengede ve doğru şekilde dağılmış durumda. Bu varsayım günümüzün deneysel verilerine uyuyor – sonuçlar neredeyse inkar edilemez – ancak her zaman geçerli olması gerekmiyor.

Valentini, erken evrende parçacıkların, bir fincan kahvenin çevresine uyum sağlamak için soğuması gibi, mevcut durumlarına “gevşemeden” önce kuantum dengesinden uzağa dağıldığını öne sürüyor. Bu görüşe göre, Born kuralı ve onun rastlantısallığı artık doğanın temel özellikleri değil, tarihsel tesadüflerdir; bunlar kozmolojinin yan ürünleridir.

Bu çarpıcı getirisi tek değil. Kuantum rastlantısallığı aynı zamanda yerel olmamanın, yani zaman ve mekanla ayrılmış nesnelerin doğrudan etkileşiminin pratikte kullanılmasını da engeller. Valentini, Born kuralının erken evrende geçerli olmasaydı, çok uzak mesafeler arasında anlık iletişimin mümkün olabileceğini, belki de kozmik mikrodalga arka planında ince izler bırakabileceğini savunuyor. Bu döneme ait herhangi bir kalıntı hala mevcutsa, bu tür süper ışıklı sinyallere şimdi ulaşılabilir olabilir.

Kanıt eksikliği göz önüne alındığında, Valentini’nin ortodoks kuantum mekaniğinin nasıl egemen olduğu konusundaki titiz analizi olmasaydı, bu biraz çılgınca gelebilir (kitap sırf bunun için bile okunmaya değer). Bir zayıflık varsa o da pilot dalganın açık bir tanımının olmayışıdır. Yine de, doğru olduğu kanıtlansa da ortaya çıkmasa da, Valentini’nin çalışması en azından bize, güvenin yetersiz olduğu bir alanda, gerçekten büyük bir fikrin neye benzediğini gösteriyor.