Kuantum parçacıkları onları ölçmeden önce ne yapıyor? Bu yüzyıllık tartışmalarla başa çıkmak bizi nesnel bir gerçeklik olup olmadığının kalbine götürüyor
Fizikçi Marcelo Gleiser, kuantum süperpozisyonunu ilk öğrendiklerinde öğrencilerin yüzlerinde her zaman bir “öfke görünümü” olduğunu söylüyor. Kuantum mekaniğini, onlarca yıldır atomların ve parçacıkların mikrokozmik dünyasını yöneten teori öğretti ve öğrencilerinin şaşkınlığı kaçınılmaz olarak ipucu üzerinde ortaya çıkıyor: kuantum nesnelerinin görünüşte birkaç yerde olduğu için parçaya ulaştığında.
Bu hikaye, uzmanların bilimde en akıl almaz fikirlerden bazıları hakkında nasıl düşündüklerini ortaya koyduğumuz özel kavramlarımızın bir parçasıdır. Devamını buradan okuyun
Sorun şu ki, “görünüşe göre” gibi kelimeler bu konunun etrafında çok fazla şey ortaya koyuyor. Gerçekten de, yüzyılda süperpozisyon fikri ortaya çıktığından beri, gerçek anlamı tartışmalı kaldı. Fizikçilerin üzerinde anlaşmaya varması, bizi bir şeyin “gerçek” olmasının ne anlama geldiğinin kalbine götürmesidir.
Başlamak için iyi bir yer Schrödinger denklemidir. 1920’lerde Erwin Schrödinger tarafından geliştirilen, onu ölçtüğümüzde belirli bir durumda bir parçacık bulma olasılığını anlatan kuantum teorisinin temel taşıdır. Mesele şu ki, kuantum mekaniği bir durumun sonucunu tahmin etmekle ilgileniyor – bir parçacığın ölçülmeden önce ne yaptığına dair somut bir şey söylemiyor.
Bununla birlikte, Schrödinger denklemi, bir parçacığın dalga fonksiyonu olarak bilinen bir matematik parçası kullanılarak ölçülmeden önce olabileceği tüm yerleri tanımlayarak çalışır. Bu bize bir süperpozisyonun matematiksel bir tanımını verir: farklı olası kuantum durumlarının toplamıdır.
Parçacıkların bir süperpozisyonda var olabileceğini kesinlikle biliyoruz. Çift meteli deneyde, örneğin, tek bir foton, bir ışık parçacığı, bir ekranın önünde iki dar boşluk olan bir ızgaraya doğru ateşlenir. Bir dedektör izliyorsa, foton bir yarık “seçecek” ve ekranda belirli bir noktaya çarpacaktır. Ancak dedektör yoksa, ekranda bir “parazit paterni” görünecek, parçacığın bir dalga gibi davrandığını ve her iki yarıktan da geçerek kendisiyle etkileşime gireceğini düşündürüyor.
Kesin olarak bilmediğimiz, “süperpozisyonda olmak” ın ne anlama geldiğini. Genel olarak, iki görüş var. Biri, dalga fonksiyonunun yararlı bir matematiksel araç olduğunu ve artık olmadığını söylüyor. New Hampshire, Dartmouth College’da bulunan Gleiser kesinlikle burada. “Kuantum mekaniğinin biçimciliğinde hiçbir şey bize dalga fonksiyonunun fiziksel gerçekliğin bir parçası olması gerektiğini söylemiyor” diyor. “Matematiğe gerçek olarak inanç biraz bir kült gibi hale geliyor.”
Gleiser, teorinin gerçekliği değil, bunun hakkında bildiklerimizi tanımlamadığını söyleyen kuantum Bayesianizm (veya Qbism) adı verilen kuantum mekaniğinin bir yorumunu destekler. Nihayetinde, bir kuantum durumunu ölçtüğümüzde değişen şey, gerçekliğin kendisi değil, bu konudaki bilgilerimizdir.
Ancak bu görüşü açık bir şekilde çürüten bir kamp var. Oxford Üniversitesi’nden bir filozof olan Simon Saunders, dalga işlevinin gerçek olduğuna inanıyor. Onun için, bir süperpozisyondaki bir parçacık fiziksel olarak aynı anda birden fazla yerde. “Bu genişletilmiş bir nesne” diyor. “Delokalize.” Bu perspektife göre, parçacıklar dünyasının, deneyimlediğimiz gibi gerçekliğe benzemediğini kabul etmeliyiz. Örneğin, bir atom etrafında dönen elektronlar, bunları ölçmeden önce bir olasılık bulutu olarak bulunur.
Bu pozisyonun eleştirmenleri genellikle bir ölçüm bir parçacığı tek bir yere çektiğinde diğer olasılıklara ne olduğunu sorarlar. Saunders, hepsinin kendilerini sonsuz bir çoklu evrenin kendi dallarında gösterdikleri radikal cevabı kucaklamaktan mutluluk duyar.
Bu sorunun kararı yakında gelmeyecek. Bu arada, araştırmacılar tek parçacıkları süperpozisyona yerleştirmenin çok ötesine geçti-büyük moleküller ve hatta 16 mikrogram kristali için elde edildi. Bu bize bir şey söylerse, gerçekliğin göründüğünden çok daha gariptir.
