Kuantum mekaniği hakkında bir şey biliyorsanız, o da Schrödinger’in kedisinin hem ölü hem de diri olduğudur. Fizikçilerin “süperpozisyon” dediği şey budur. Ama bu gerçekten ne anlama geliyor? Bunun da Kuantum Dolanıklığı ile ne gibi bir ilgisi vardır? Kuantum Dolanıklığı ve Süperpozisyon’u beraberce anlatmak zorundayız. Çünkü elmanın iki yarısı gibidirler.
Kuantum Dolanıklığı ve Süperpozisyon Hakkında Bilgi Verelim
Süperpozisyonları anlamanın anahtarı, kuantum mekaniğinin nasıl çalıştığına bakmaktır.
Kuantum mekaniğinde parçacıklar, dalgalar ve kediler de yoktur.
Her şey, genellikle Yunanca Psi (Ψ) harfi ile gösterilen bir dalga fonksiyonu ile tanımlanır.
Psi (Ψ) karmaşık değerli bir fonksiyondur ve mutlak karesinden, örneğin kedinin ölüp ölmediği veya parçacığın sol dedektöre girip girmediği gibi bir ölçüm sonucunun olasılığını hesaplarsınız.
Dalga fonksiyonunun ne yaptığını nereden biliyoruz?
Bunun için Schrödinger denklemi denen bir denklemimiz var. Bu denklemin tam olarak nasıl göründüğü o kadar önemli değil.
Önemli olan bu denklemin çözümlerinin sistemin yapabileceği olası şeyler olmasıdır.
Ve Schrödinger denkleminin çok önemli bir özelliği var.
Denklemin iki çözümü varsa, o zaman bu iki çözümün rastgele ön faktörleri olan herhangi bir toplamı da bir çözümdür.
Ve buna “süperpozisyon” denir.
Keyfi olarak ön değerleri olan bir toplamdır. Bu onu gerçekten olduğundan daha gizemli hale getirmektedir.
Bu önemlidir, çünkü bu, Schroedinger denkleminin gerçekçi durumlara makul bir şekilde karşılık gelen iki çözümünüz varsa, bunların herhangi bir üst üste bindirilmesinin de makul bir şekilde gerçekçi bir duruma karşılık geldiği anlamına gelir.
İşte fikir buradan geliyor, eğer kedi ölebiliyorsa ve kedi yaşıyorsa, o zaman kedi de ölü ve diri süperpozisyonunda olabilir.
Bazı insanların bunu yorumladığı, ne ölü ne de canlı, ama bir şekilde, siz ölçene kadar her ikisi de.
Şahsen ben bir enstrümantalistim ve böyle bir süperpozisyona özel bir anlam yüklemiyorum diyor Prof. Sabine Hossenfelder.
Bir ölçüm sonucu için bir tahminde bulunmak için yalnızca matematiksel bir araçtır.
Bunu söyledikten sonra, süperpozisyonlardan bahsetmek özellikle yararlı değildir, çünkü “süperpozisyon” mutlak bir terim değildir.
Sadece bir şeyin süperpozisyonları hakkında konuşmak mantıklıdır.
Bir dalga fonksiyonu, diyelim ki iki farklı konumun üst üste binmesi olabilir.
Ama bunun bir süperpozisyon olduğunu söylemenin bir anlamı yoktur.
Nedenini anlamak için, sadece iki çözümün basit örneğine bağlı kalalım, Ψ1 ve Ψ2.
Şimdi iki orijinal çözümün, Ψ1 ve Ψ2‘nin toplamı ve farkı olan iki süperpozisyon oluşturalım.
O zaman iki yeni çözümünüz var, bunlara Ψ3 ve Ψ4 diyelim.
Ama şimdi orijinal Ψ1 ve Ψ2‘yi Ψ3 ve Ψ4‘ün bir süperpozisyonu olarak yazabilirsiniz.
Peki hangisi süperpozisyondur?
Bunun bir cevabı yok. Süperpozisyon sadece mutlak bir terim değildir. Belirli bir çözüm kümesi seçiminize bağlıdır.
Örneğin, Schrödinger’in kedisinin ölü ve diri süperpozisyonunda olmadığını, bunun yerine üst üste binmemiş ölü-canlı durumunda olduğunu söyleyebilirsiniz.
Ve bu matematiksel olarak aynı derecede iyi. Bu nedenle, süperpozisyonlar ön faktörlü toplamlardır ve sadece bir şeyin süperpozisyonları hakkında konuşmak mantıklıdır.
Bir anlamda, süperpozisyonların gerçekten çok ilginç olmadığını söylemeliyim.
Çok daha ilginç olanı, kuantum mekaniğinin kuantumluluğunun gerçekten parladığı yer olan dolanıklıktır.
Dolanıklığı anlamak için basit bir örneğe bakalım.
Diyelim ki, bozunan ancak bir miktarı korunmuş olan bir parçacığınız var.
Gerçekten ne olduğu önemli değil, ama diyelim ki dönüşünden bahsediyoruz.
Parçacığın spini sıfırdır ve spin korunur.
Bu parçacık, biri sola, diğeri sağa uçan diğer iki parçacığa bozunur.
Ama şimdi yeni parçacıkların her birinin yalnızca artı veya eksi 1 dönüşe sahip olabileceğini varsayalım,
Bu, sola giden parçacığın spin artı 1 ve sola giden parçacığın spin eksi bir olduğu anlamına gelir.
Ya da tam tersi, sola giden parçacığın spini eksi bir ve sağa giden parçacığın spini artı bir olur.
Bu durumda, kuantum mekaniği, durumun, bozunmanın iki olası sonucunun bir süperpozisyonunda olduğunu söyler.
Ama ve burada ilgili nokta, şimdi her birinin bir süperpozisyonunu aldığınız çözümler iki parçacık içeriyor.
Matematiksel olarak bu, dalga fonksiyonlarının bir toplamına sahip olduğunuz anlamına gelir.
Ve böyle bir durumda iki parçacığın “dolanık” olduğunu söylüyoruz.
Bir parçacığın dönüşünü ölçerseniz, bu size diğer parçacığın dönüşü hakkında bir şeyler söyler.
İkisi birbiriyle ilişkilidir.
Kaynak: Sabine Hossenfelder
