Bilimin hayatı anlamlandırmaya çalışırken vardığı sonsuz manasızlığı irdeleyen, düşündürücü bir metin.

Klasik fizik ile kuantum fiziğini birbirinden ayıran en temel fark olasılıktır. Klasik fizik, parçacıkların nerede veya hangi hızda olduklarının tam olarak saptanabileceğini savunurken; kuantum fiziği, bunun bilinemeyeceğini çünkü ölçümün, hatta gözlemin bile sonucu değiştirdiğini söyler. Parçacıkları yaratan gözlem eyleminin kendisidir. Kimse bakmadıkça hiçbir şey yoktur yani soyut bir evren vardır. Bu, insan aklının tam olarak kavrayamayacağı kadar anlaşılmaz ve bir o kadar da kabul etmesi zor bir durum. Bu yüzden olsa gerek 1927 yılında başarılı bilim insanlarının toplandığı Solvay Konferansı’nda kuantum fiziğini savunan Niels Bohr’a karşı Albert Einstein şu cümleyi kurmuştur: “Tanrı zar atmaz!”

Kuantum fiziğindeki olasılık, ışığın dalga-parçacık ikilisine dayanır. Ünlü çift yarık deneyi, bunu açıklayan en iyi örnektir. Çift yarık deneyinde bir ışık kaynağı ile perde arasında üzerinde iki yarık bulunan bir engel vardır. Işığın parçacık olduğunu düşünecek olursak (yani fotonlardan oluştuğunu) perdenin üzerinde iki adet dağınık çizgi oluşması gerekir. Ama eğer, ışığın dalga olduğunu düşünürsek -dalgaların girişim hareketleri sebebiyle- bir çizgi örüntüsü oluşması beklenir. Bilim insanları bu deneyi yapınca perde üzerinde bir çizgi örüntüsü oluştuğunu görmüşler.

Bu, ışığın dalga olduğunu gösterir. Buraya kadar her şey yolundadır. Ama ya ışık yerine elektron göndermeye başlarsak? Elektronlar parçacık olduğundan perde üzerinde iki tane çizgi oluşması gerekir, akla yatkın olan budur. Ama bilim insanları, deneyde elektron kullandığında tam tersi oluyor, yeniden bir çizgi örüntüsü!

Peki ne oldu? Elektronlar birbirlerine çarpıp böyle bir örüntü oluşturmuş olabilirler. Bunu da hesaba katarak elektronları teker teker gönderen bilim insanları, gördükleri karşısında hayrete düşmüşlerdi. Teker teker gönderilen elektronlar da çizgi örüntüsü oluşturdular. Geriye tek bir ihtimal kalmış gibiydi. Bir elektron yarığın önüne gelince ikiye ayrılıyor, kendisiyle çarpışıyor olabilirdi. Ne de olsa parçacık boyutunda her şey mümkün olabilirdi yani gerçeğin soyut bir kılığa büründüğü kuantum boyutunda.

Bilim insanları tam olarak ne olduğunu öğrenmek için deneye bir de gözlemci eklediler. Dedektör, elektronlar ne yaparak dalgalar gibi hareket ettiklerini bulmayı sağlayacaktı. Deney, gözlemci ile yeniden tekrarlandı ve bu, bir nevi kuantum fiziğinin çıkış noktasıydı. Gözlemci yokken tıpkı dalga gibi davranan elektronlar, dedektör dahil edilince parçacık özelliğini gösterdiler ve iki tane dağınık çizgi oluşturdular. Elektronlar, sanki gözlemlendiklerini anlıyor ve ona göre hareket ediyorlardı.

Bilim dünyasını derinden etkileyen bu deney, gerçekliğe bakış açımızı büyük ölçüde değiştirdi çünkü bu, gözlem eylemimizle evrendeki ‘bozulmamış bütün’ü bozduğumuz anlamına geliyor ve  şu soruyu da beraberinde getiriyordu: “Orada bir orada var mı?”

Bilim tarihinin en önemli tartışmalarından biri, gerçeğin yolu klasik fizikte mi yoksa kuantum fiziğinde mi olduğudur. Klasik fiziğin savunucusu Albert Einstein ve kuantum fiziğinin savunucusu Niels Bohr arasındaki bu tartışmanın ana sebebi kuantum fiziğinin olasılık içermesiydi. Albert Einstein’ın “Tanrı zar atmaz!” sözüne karşılık “Tanrı’ya ne yapacağını söyleme, başka bir şey söyle!” diye çıkışan Niels Bohr, gerçekliğe daha soyut bakıyordu. Tanrı’nın sırrının asla keşfedilemeyeceğini, evrenin tahmin edemeyeceğimiz kadar tuhaf olduğunu düşünüyordu. Einstein ise parçacıkların gizli emirleri takip ettiğini, sadece bizim bu emirleri tam olarak bilmediğimizi söylemişti. Bütün, parçaların toplamına eşitti. Bohr’a göreyse her şey daha gizemliydi. Parçacığı yaratan, gözlem eyleminin kendisiydi. Bakana kadar orada değildi. Bir başka deyişle, herkes kendi gözlemi doğrultusunda başka alemdeydi.

Bohr’un savunmuş olduğu bu düşünce, parçacıkların sonsuz hayalet imgeye bölünebilmesine dayanır. Gözlemlenmeyen parçacık; bu hayalet imgelerden oluşur, yani dalgadan. Gözlemlendiğindeyse bu hayaletlerden biri seçilir. Kuantum fiziğinde olasılık, parçacığın hangi hayalet imge olduğunun veya hangi yolu izlediğinin seçilmesidir. Dalgalar aslında sonsuz sayıda hayalet parçacık imgesinden oluşurlar.

Bunun ne demek olduğunu daha iyi anlamak için Erwin Schrödinger, bir düşünce deneyi tasarlamıştı: Schrödinger’in Kedisi. Bu deneyde bir kutunun içinde; bir kedi, zehir şişesi, çekiç, bir de radyoaktif bozunabilecek bir atom vardır. Hazırlanan düzenekte eğer atom bozunursa -ki bir atomun bozunma veya bozunmama olasılığı ½’dir- çekici harekete geçecek ve kedi zehirlenip ölecektir. Ama eğer, atom bozunmaz ise kedi hayatta kalacaktır. Yani iki olasılık vardır. Kuantum fiziğinde, olasılıkla içinde hangi yolun seçileceğini belirleyen şeyin gözlem olduğunu biliyoruz. Kutu açılırsa olasılıklardan biri gerçekleşecektir ama kutu açılmazsa herhangi bir olasılık çökmeyeceğinden kedi aynı anda hem ölüdür,  hem de diridir. İşte kuantum boyutunda sürekli olarak bu olasılıklar karşımıza çıkar. Bir nevi, kuantum dünyasında kimse bakmıyorken olabilecek her şey olur. 

Kuantum fiziği; alışılagelmiş evren anlayışımıza tamamıyla karşı çıkıyor, yaptığımız gözlemler kesinlikle pasif değil. Evreni anlamaya çalışırken bütünü bozuyoruz ve bunlar beraberinde soyut bir evren tanımını getiriyor. Evrenin %99’unun boşluk olduğu duymuşsunuzdur, kuantum fiziği işin içine girince ise evrenin %100’ü boşluktur. Eğer Bohr, haklıysa, yani evren aslında hiçlikten oluşuyorsa ve gözlem eylemimizin bir sonucuysa; evrenin üstünde olan bir varlığımızın olması gerekir, ki bence bu kuantum fiziğinin en ilginç ve gizemli sonucu.

Yaşayan en iyi parçacık fizikçisi olduğu söylenen Fred Alan Wolf’un deyişiyle: “Biz bulana kadar orada hiçbir şey olmadığı için, kendimizden başka hiçbir şey keşfetmiyoruz aslında.”

şifa mutlu

Kaynakça:

Wolf, Fred Alan (2016), Kuantum Bilmecesi (İstanbul: Omega Yayınları)

Galfard, Christophe (2107), Evren Avucunda (İstanbul: Domingo Yayınları)

Yalçın, Cengiz (2016), Kuantum (Ankara: Akılçelen Yayınları)

Hawking, Stephan (2017), Zamanın Kısa Tarihi, (İstanbul: Alfa Yayınları)

Kaku, Michio (2016), Einstein’dan Ötesi (Ankara: ODTÜ Yayınları)