Uzmanların çoğu kuantum teorisinin işleyebilmesi için genel göreliliğin değiştirilmesi gerektiği konusunda hemfikir. Bilim insanı Jonathan Oppenheim, o kadar emin olmadığı için yerçekiminin bir kuantum kuvveti olmadığına dair 5000:1 bahse girdi.
JONATHAN OPPENHEIM ara sıra bahse girmekten hoşlansa da, ilgi alanları at yarışı ya da tek kollu haydutlardan biraz daha ezoteriktir. University College London’da kuantum fizikçisi olan Oppenheim, gerçekliğin temel doğası üzerine bahis oynamaktan hoşlanıyor ve en son bahsi uzay-zamanın kendisini içeriyor.
İki büyük fizik teorisi temelde birbiriyle çelişmektedir. Yerçekiminin kütlenin uzay-zamanı bükmesinin bir sonucu olduğunu ileri süren genel görelilik, bir köşede bir tür esnek tabaka olarak tasvir edilir. Diğeri ise tüm madde ve enerjinin ayrık, küçük parçalar halinde var olduğuna inanan ve dünyayı atom altı düzeyde tanımlayan kuantum teorisidir. Bir araya getirildiklerinde, birçok gerçekliği tanımlamak için kullanılabilirler. Tek sorun, uzay-zaman tanımı ve kuantum teorisinin tanecikli matematiği birlikte iyi çalışmadığı için bunları birleştirememenizdir.
Fizikçilerin çoğunluğu kütleçekimini “kuantize etmenin” -ya da uzay-zamanın doğanın diğer üç kuvveti gibi nasıl küçük kuantlardan oluştuğunu göstermenin- cevabı sağlayacağına inanıyor. Pratikte bu, kuantum paradigmasını karşılamak için genel göreliliğin değiştirilmesini gerektiriyor ki bu da neredeyse bir asırdır bilim insanlarının aklını kurcalayan bir sorun. Ancak Oppenheim, bu varsayımın yanlış olup olmadığını sorguluyor ve uzay-zamanın nihai olarak kuantum olmadığına dair 5000:1 oranında bahis oynuyor.
New Scientist’e verdiği röportajda Oppenheim, bu durumda kabul edilen bilgeliğin neden yanlış olabileceğine inandığını, deneylerin bu soruya nasıl yanıt verebileceğini ve fizikçilerin neden iyi bir bahisten hoşlandıklarını öğreniyor.
Jeremy Howgego Fizikçilerin çoğunluğunun genel görelilik ile kuantum teorisini birleştirmenin en iyi yolunun kuantum teorisini manipüle etmek olduğuna inandığını söylemek doğru mudur?
Jonathan Oppenheim’a göre, genel görelilik eninde sonunda bir kuantum teorisine dönüşecektir. Ancak, her şeyin nicelleştirilmesine odaklananlar ile kuantum teorisini araştıranlar arasında bir fark var. Örneğin, görelilik grubu zaman üzerine çok kafa yorduğu için daha fazla belirsizlik var. Zamanı nicelleştirmeye çalıştığınızda kafanız çok karışıyor. Bu biraz daha endişe yaratıyor.
Benim bakış açımdan, dürüst olmak gerekirse bilmiyorum! Bazı açılardan uzayı, zamanı ve atom altı dünyayı tanımlayabilen bir teori, bence kuantum veya klasik fizik gibi bir şey olmayabilir. O halde soru şu: Bir sonraki yerçekimi teorimiz modifiye edilmiş bir klasik teoriye mi yoksa bir kuantum teorisine mi daha çok benzeyecek? Daha dikkatli olmamız gerektiğine inanıyorum. Tüm yumurtalarımızı tek bir sepete koyuyor olabiliriz ki bu büyük bir hata olur.
Zaman neden özellikle bir sorundur?
Kuantum teorisini zamanla gelişen atom altı olayların bir açıklaması olarak görüyoruz. Teoriye göre zaman, her zaman mevcut olan ve kuantum sistemlerinin nasıl davrandığını etkileyen bir arka plan yapısı olarak hareket eder. Sorun şu ki, uzay-zamanın kendisi genel görelilikte dinamik hale gelir ve bükülebilir. Zaman akış hızını kuantize edersek kuantum teorisinin dayandığı temel arka plan yapısını kaybederiz. Uzay-zamanın hangi “parçalarının” gelecekte, hangilerinin geçmişte olduğunu bile kesin olarak söyleyemediğim için, zamanın bir anını tartışmak bile zordur.
Son derece zor olmasına rağmen, bu arka plan yapısını kuantum teorisinden çıkarmak mümkün olabilir. İnsanlar gerçek zaman yönetimi becerilerinden yoksundur.
Yerçekimini kuantize etme gerekliliği nasıl oldu da bir müjde olarak kabul edildi?
1980’lerde yerçekiminin kuantize edilmesi gerekip gerekmediği konusunda büyük bir tartışma yaşandığında, bunun gerçekten kristalleştiğine inanıyorum. O dönemde insanlar klasik bir yerçekimi teorisini sürdürmenin tutarsız olduğuna karar verdiler. Ancak, bu daha da geriye gidebilir. Bu konuda 1950’lerin sonlarında zaten pek çok tartışma vardı. Elimizde tam bir tarihsel kayıt bulunan ve 1957 yılında gerçekleşen önemli bir toplantı olan Chapel Hill konferansının tutanağını okudum.
Konu, aralarında Richard Feynman ve John Wheeler’ın da bulunduğu önemli fizikçilerin katıldığı tartışmalarda ele alınmıştır. Okuması oldukça ilgi çekici. Konferanstaki pek çok akademisyenin, çoğunlukla Feynman’ın gerekçelerine dayanarak, yerçekiminin kuantum yapılması gerektiğine karar verdiğini hissediyorum.
Ancak geriye dönüp argümanları gözden geçirirseniz, kuantum teorisi hakkındaki bilgilerimizin değiştiğini göreceksiniz. Artık dolaşıklığın, yani uzamsal olarak ayrılmış iki parçacığın bilgi paylaşıyormuş gibi görünmesi olgusunun rolünü ve klasik olasılık dağılımları ile ölçülecek bir kuantum nesnesinin özellikleri için olasılıklar sağlayan kuantum dalga fonksiyonları arasındaki benzerlikleri daha iyi anlıyoruz. Artık yerçekimini kuantize etmemenin tutarlı olabileceğini anlıyoruz. Bununla birlikte, belirli bir bakış açısı zaten dahil edilmiştir.
Fizikte pek çok önemli soru vardır. Bu kuantum yerçekimi örneği ne kadar önemli?
Önemli bir konu. Kozmoloji, parçacık fiziği standart modeli ya da karanlık madde ile ilgili her türlü sorgulama bizim özel evrenimizle ilgili sorgulamalardır. Evrenimizde pek çok farklı türde parçacık ve kuvvet olmasına rağmen, kuantum teorileri bunların hepsini düzenler. Dolayısıyla gerçekliğimizi anlamak için kullandığımız çerçeve kuantum teorisi olarak kabul edilmelidir. Fizik yasalarının tamamen kuantum mu, kısmen kuantum mu yoksa başka bir şey mi olduğu sorusu bu nedenle farklı bir türdedir. Doğa yasalarının yapısıyla ilgilidir. Neredeyse metafiziksel.
Kaynak: scientiststudy.com
