Kuantum dolaşıklığının tuhaf olduğu konusunda hepimiz hemfikiriz. Bununla birlikte, bazı pratik uygulamalarının ötesinde, bu konuda çok fazla endişelenmiyoruz. Ne de olsa fenomen, günlük deneyimlerimizden çok daha küçük ölçeklerde oynuyor. Ancak belki de kuantum mekaniği ve dolaşıklık, ultra küçükle sınırlı değildir. Bilim adamları, makroskopik (küçük de olsa) nesnelerin dolaşıklık içine yerleştirilebileceğini göstermiştir. Şu soruyu akla getiriyor: Kuantum dolaşıklığı için bir boyut sınırı var mı? Fikri daha da ileriye taşıyarak, bir kişi bilinciyle birlikte dolanabilir mi? Ya da dolaşık bir duruma düşebilir mi?
Bu araştırmalar sadece kuantum mekaniğinin sınırlarını keşfetmemize izin vermekle kalmaz, aynı zamanda gezegenlerden atomlara kadar her şey için eşit derecede geçerli olan daha kapsamlı bir fizik teorisi geliştirmemize de yardımcı olabilir.
Dolaşık Davullar
Fizikçiler son beş yıldır daha büyük nesneleri dolaştırmaya çalışıyorlar. Bunlar izole varlıklar olmaktan ziyade binlerce veya belki de milyarlarca atomdan oluşan gruplardan oluşur.
Avustralya’daki New South Wales Üniversitesi ve Finlandiya’daki Aalto Üniversitesi’ndeki iki ayrı fizikçi ekibi, 2021’de iki küçük “davul”u birbirine dolaştırmayı başardı. Bu davullar makroskopikti, ancak çapı ancak 10 mikron kadar küçüktü. Takımlara başarılarından dolayı Fizik Dünyasında Yılın Atılımı ödülü verildi.
Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacıların, makroskopik tambur sistemleri arasındaki karışıklığı gerçek zamanlı olarak görmeleri mümkün oldu. Ve Kopenhag Üniversitesi’ndeki Niels Bohr Enstitüsü’nden bir ekip, iki farklı makroskobik nesneyi kuantum dolaşıklığı içinde dolaştırdı: Bir milyar sezyum atomu, küçük bir davul büyüklüğünde bir bulutun içine tıkıştırıldı.
Bu şeyler hala inanılmaz derecede küçük, ama çok sayıda atomla dolular. Çok parçacıklı sistemlerde dolaşıklık daha karmaşık hale gelir. Ayrıca, dolaşıklığın makroskopik alana nasıl yayılabileceğini de gösteriyorlar ve bu da bizi şu soruyu sormaya zorluyor:
Dolanabilecek bir nesnenin boyutunda bir boyut kısıtlaması var mı?
Teorik bir sınır olmamasına rağmen, nesneler büyüdükçe, yerçekimi dalga fonksiyonlarının nasıl davrandığı konusunda daha büyük bir rol oynar. Her durumda, bizi metafizik dünyaya götüren büyüleyici bir sorgudur. İnsanlar iç içe geçebilir mi, örneğin bilinç ve her şey?
Dolaşmış Bireyler
1960’ların başında, Nobel ödüllü fizikçi Eugene Wigner, kuantum fiziğinde bilincin yeri hakkında düşündü. O zamanlar birçok fizikçi, bilincin ve insan zihninin sıradan fenomenler olduğuna inanıyordu. Ancak Wigner aynı fikirde değildi. Kuantum mekaniği analizine göre, bir dalga fonksiyonunun çökmesi veya herhangi bir şeyin belirli bir durumda olması için bilinç gereklidir.
Bunu göstermek için bazen Wigner’ın Arkadaşı olarak bilinen aşağıdaki düşünce deneyini geliştirdi.
Bir bilim adamı olan Debbie’nin laboratuvarda tek başına çalıştığını düşünelim. Debbie, örneğin bir elektronun dönüşünün yukarı veya aşağı olabileceği bir sistemi ölçer.
Başka bir bilim adamı, Bob, kilitli laboratuvarının dışında Debbie’nin ölçümlerinden habersizdir. Onun bakış açısından, elektronun dalga fonksiyonu çökmedi; daha ziyade, hala yukarı ve aşağı arasında üst üste bindirilir. Bob’un bakış açısından, Debbie, Schrödinger’in Kedisi gibi, yukarı ve aşağı dönüşü gözlemledi. Laboratuar kapısını açana ve Debbie aldığı ölçümü ona bildirene kadar dalga fonksiyonunun çöküşünü görmez.
Peki ya Debbie gözlem yaptığında ya da Bob yaptığında dalga fonksiyonu ne zaman çöküyor? Değişmeyen tek bir bilimsel gerçek var mı? Eğer doğruysa, Bob ve Debbie’nin gözlemleri aynı fikirde olmalıdır.
Ancak iki tanık farklı şeyler gördüğünü bildirirse, bilimimizin öncülleri şüphelidir.
Tüm bu durum saçma görünebilir, ancak Wigner’ın amacı buydu. Bilincin dünyayı değiştirdiğini savundu. Eşsiz. Kuantum mekaniği hakkında, özellikle de makroskopik dünya ile uzlaştırılıp uzlaştırılamayacağı konusunda kapsamlı bir bilgi için, bazı insanlar Wigner Paradoksunun çözülmesi gerektiğini iddia ediyor.
Gerçekliğin doğası ve kuantum mekaniği
2020’de Avustralya Brisbane Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, kuantum dolaşıklığı hesaba katmak için Wigner Paradoksunu genişletti. Sadece bunu yapmakla kalmadılar, aynı zamanda test ettiler. Gözlemciler tek bir “gerçek” üzerinde anlaşabilirler mi? deneylerinde araştırdıkları sorudur.
Araştırmaları şu şekilde ilerliyor: Araştırmacılara Charlie ve Debbie adını verelim. İki ayrı laboratuvarda birbirine dolanmış bir çift fotonu ölçüyorlar. Şu anda bu deneyin sonucunu bilenler sadece Charlie ve Debbie. Bir diğer “süper gözlemci” çifti olan Alice ve Bob, laboratuvarın dışında bulunuyor. Fotonlar, durumların bir süperpozisyonunda kendi bakış açılarından var olmaya devam ediyor. Ayrıca, Charlie ve Debbie de duruma karışırlar. Bu temelde Charlie ve Debbie’nin parçacıkları aracılığıyla birbirlerine bağlı oldukları anlamına gelir. Sonuç olarak, Charlie bir şey fark ettiğinde Debbie de fark edecek ve bunun tersi de geçerli.
Şimdi, Alice ve Bob rastgele ya başka bir deney yapmaya ya da arkadaşlarının laboratuvarının kapısını açıp tanık olduklarını sorgulamaya karar verirler.
Gerçek dünya hakkında bildiklerimizi – ya da en azından bildiğimize inandığımızı – düşünmek için bir dakikanızı ayıralım. İlk olarak, Charlie ve Debbie tarafından yapılan bir gözlemin tek bir gerçeğe yol açtığını varsayalım. Başka bir deyişle, tanık oldukları şey aslında gerçekleşti. İkincisi, Alice ve Bob başka bir deney yapmakta veya kapıyı açıp Charlie ve Debbie ile tanık oldukları şey hakkında konuşmakta özgürdürler. Son olarak, verdikleri karar Charlie ve Debbie’nin daha önce gözlemlediği sonuçları değiştirmemelidir. Tüm bu iddialar makroskopik evrende doğru görünüyor.
Bu deneyi gerçekleştirmek için araştırmacılar, “basit gözlemciler” veya görüntüleninceye kadar hem yukarı hem de aşağı polarize olan dolaşık fotonlar kullandılar. Deneyin gözlemi, foton, polarizasyonuna bağlı olarak iki olası yoldan birini seçtiğinde gerçekleşir. Bu karar verildikten sonra foton esasen gözlemlenir. Deneyde, Charlie ve Debbie’nin gözlemleri bu yol kararına dayanmaktadır. Foton dedektörlerinden alınan ölçümler, “süper gözlemciler”, Alice ve Bob gibi davranır. Fotonu tespit etmeyi seçip seçmediklerini Charlie ve Debbie’ye ne gözlemlediklerini sormayı seçebilirler. Deney bu şekilde kendi ölçümlerini oluşturur.
Eğer doğru olarak kabul ettiğimiz şey (makroskopik dünyaya ilişkin gözlemlerimize dayanarak) gerçekten doğruysa, deney yörüngeler arasındaki bazı bağlantıları ortaya çıkarmalıdır. Kuantum mekaniği doğru olsaydı, aslında sonuçlar arasında daha fazla korelasyon gözlemlerdik. Başka bir deyişle, kuantum mekaniği, gözlemlerde evrensel bir gerçek olduğunu, özgür iradeye sahip olduğumuzu ve bu iradenin geçmiş veya uzak gelecekle hiçbir ilgisi olmadığını savunan gerçeklik anlayışımızla çelişir.
O halde deneyleri neyi ortaya çıkardı? Kuantum teorisinin öngördüğü sayıyla eşleşen birkaç korelasyon keşfettiler.
Şimdi, bu çalışmanın yalnızca “temel gözlemcileri” içerdiğine karşı çıkılabilir. Gözlemcilerin gerçek, bilinçli insanlar olduğu bir deney yapabilirsek işler değişebilir.
Ancak bundan sonra kendinize “Neden?” diye sorun.
Bilinç neden deneyin sonuçlarını etkileyebilir?
Farkındalığı benzersiz kılan nedir? Aklınız hala yanıyor mu? Öyle olmalı.
Böyle bir deneyi hiçbir zaman yapamayacak olsak da, bu fikir birkaç ilginç soruyu beraberinde getiriyor. Dünyanın işleyişine dair anlayışımız neden kuantum mekaniği ile çelişiyor? Mikroskobik düzeyde bile nesnel bir gerçeklik var mı? Yoksa benim yaptığımdan farklı bir şey mi görüyorsun? Ne yapmayı seçtiğimiz konusunda söz hakkımız var mı?
Önümüzde tam bir resim yok, o kadarı kesin. Belki kuantum mekaniğini tam olarak kavrayamıyoruz ya da belki onu makroskopik dünyaya uyguladığımızda bir şeyler değişiyor. Ancak, bilinçli gözlemciler olarak dünyada özel bir rol oynamamız mümkündür.
Kaynak: Big Think – Elizabeth Fernandez
