Bir düşünce deneyi: Schrödinger'in kedisi

"Eğer kafanız karışmadıysa kuantum kuramını anlamamışsınız demektir!"

Bir düşünce deneyi: Schrödinger'in kedisi

"Eğer kafanız karışmadıysa kuantum kuramını anlamamışsınız demektir!"

Bir düşünce deneyi: Schrödinger'in kedisi
17 Eylül 2019 - 22:17

Atom altı parçacıkların garipliklerle dolu dünyasının kapılarını açan Kuantum Fiziği bizi şaşırtmaya devam ediyor.

Bu dünyada hüküm süren dalga-parçacık ikiliği, kuantum dolaşıklık, kuantum durumu, paralel evrenler gibi birçok kavramı anlamaya çalışıyoruz.

Schrödinger'in kedisi, bize bu konuda yardımcı olmak üzere tasarlanmış bir düşünce deneyi. Atom altı dünyada geçerli olan bir olguyu bizim gerçekliğimize, yani makro boyuta taşıyarak kuantum dünyasının "süperpozisyon" ilkesini anlaşılır kılmayı amaçlıyor.

Şimdi, deneyi anlayabilmek için çok sevdiğimiz kedimizi alıyor ve bir kutunun içine koyuyoruz; yanına da beta bozunumu yapan bir radyoaktif madde bırakıyoruz. Ayrıca kutuda bir beta sayıcı cihaz ve bu cihazın beta ışınını algılamasına bağlı olarak çalışan hareketli bir kol bulunuyor. Sonra beta sayıcı sistemin hareketli kolunun önüne, içinde zehirli gaz bulunan kapalı bir cam şişe koyuyor ve kutuyu kapatıyoruz.

Artık kedimiz bir "Schrödinger kedisi"dir.

Burada, radyoaktif madde kuantum dünyasını temsil etmekte; diğer detaylar ise bizim klasik dünyamıza ait.

Şimdi Schrödinger'in sorusuna yanıt vermemiz gerekiyor: Kedimiz canlı mı, ölü mü?

İlk anda yanıtımız doğal olarak "bilmiyorum" olacaktır. Çünkü kutu kapalı ve içini görme şansımız yok.

Ancak Schrödinger için doğru yanıt bu değil. Çünkü kedinin yaşaması tamamen kuantum dünyasındaki bir sürece, atom çekirdeğinin beta bozunumuna kilitlidir ve yanıt da kuantum süreçlerine göre olmalıdır.

O zaman, kendi gerçekliğimizden çıkarak mikro dünyanın mantığına göre düşünmeye başlıyoruz.

"Schrödinger'in kedisi" de zaten bir "düşünce deneyi".

Önümüzde iki olasılık var: Eğer radyoaktif madde, bir beta parçacığı yayınlar ve sayıcı cihaz bu betayı algılarsa; o zaman sayıcıya bağlı kol hareket edecek; hareket eden kol önündeki şişeyi devirecek; zehirli gaz dışarı çıkacak, kedi bu zehirli gazı soluyacak ve ölecektir.

Eğer radyoaktif madde bir beta parçacığı yayınlamazsa kedi canlı demektir.

Bu deneyde görülüyor ki herşey beta ışımasına bağlı, o ise atom çekirdeği tarafından rasgele olarak yayınlanır. Kuantum kurallarına göre olasılık yüzde 50 ve bizim ağırlıklı bir tahmin yapma şansımız yok.

Bu durumda yanıtımız "kedi, yüzde 50 canlı, yüzde 50 ölü" şeklinde olur. Yani, biz kutuyu açıp bakmadığımız sürece kedi "hem canlı, hem ölü"dür.

İşte Schrödinger'in beklediği yanıt da tam olarak budur; "hem canlı, hem ölü".

Kedinin aynı anda hem canlı, hem de ölü olduğu bu durum, bizim klasik gerçekliğimiz için ciddi bir çelişki, ancak kuantum dünyası için değil.

Biliyoruz ki, kuantum dünyasında her parçacığa bir dalga eşlik eder. Buna göre kedinin ölü durumu ile canlı durumu, farklı dalga fonksiyonları ile temsil edilir.

Ancak, kutuyu açmadığımız sürece ölü kedinin dalga fonksiyonu ile canlı kedinin dalga fonksiyonu üst üste biner, yani kedi "ne ölü, ne de diri"dir.

Bu durum, kedinin kuantum durumu olarak da tanımlanır. Yani olasılık durumlarının üst üste binmesi, bir başka deyişle "süperpozisyon".

Peki, kutuyu açarsak ne olur?

Kutuyu açtığımızda kedinin canlı ya da ölü olma olasılığı artık tek bir olasılığa, yani gerçekliğe dönüşür. Ve diğer olasılıklar ortadan kalkar.

Kuantum dilinde buna "dalga fonksiyonunun çökmesi" deniyor.

Olasılıklardan biri artık fiilen gerçekleşmiş olduğu için, sistemin dalga fonksiyonu da değişmiştir. Çünkü birden fazla olasılığı barındıran süperpoze dalga, yani üst üste binmiş dalgalardan oluşan fonksiyon, artık ölçülebilir ve gözlenebilir bir özellik için tek bir olasılık durumuna evrilmiştir.

Bu deneyde, kutunun açılıp gözlemci devreye girdiği anda, dalga fonksiyonu iki olasılıktan birine doğru "çöker".

Bu durum, dalga-parçacık ikiliği taşıyan kuantum parçacıklarının temel özelliği. Eğer biz atom altı parçacıkların dünyasına inmek istersek klasik fiziğin geçerliliğini yitirdiği, olasılıklara ve belirsizliklere dayalı başka bir evrenle karşılaşmayı göze almalıyız.

Schrödinger'in kedisi düşünce deneyi, kuantum dünyasında geçerli olan süperpozisyon ve dalga çökmesi ilkelerini anlaşılır kılmak adına geliştirilmiştir.

Felsefeye de esin kaynağı olan bu sonuca göre "gerçeklik", biz onu gözlemlediğimiz sürece vardır. Oysa bizim klasik gerçekliğimizde herşey, gözlemden bağımsız olarak bulunur ve onu gözleseniz de gözlemeseniz de belli ve basit kurallara bağlı olarak varlığını sürdürür.

Tüm bunlar size kafa karıştırıcı ve tuhaf görünüyorsa eğer, bilin ki doğru yoldasınız.

Ne diyordu kuantum kuramının teorisyenlerinden Niels Bohr:

"Eğer kafanız karışmadıysa kuantum kuramını anlamamışsınız demektir!"
Güneç Kıyak

T24 Pazar Yazarı

Güneç Kıyak

[email protected]

YORUMLAR

  • 0 Yorum