Kuantum Kainatın Sır Perdesini Aralayacak mı?

Kuantum kainatın sır perdesini aralayabilecek mi? Kainatın uçsuz bucaksız varlığı, muntazam bir düzen ve işleyiş içinde oluşu bilim insanlarını hangi alanlarda araştırmaya sevk ediyor? Kuantum mekaniğinin temel ilgi alanına giren bu bilimsel çalışmalar ve neticeleri...

Gün geçtikçe yeni bilimsel çalışmalar bize; dünyamızı, kâinatı ve onun büyüklüğünü kavrayışımızda daha önce tasavvur etmekte zorlandığımız yaklaşımların mümkün olabileceğini daha fazla söylüyor. Makro âlemdeki keşifler mikro âlemle ilişkilendirilmeye çalışıldıkça tabiatın ve kâinatın kurallarının ne denli derin, dengesinin de ne kadar hassas bir kurguya sahip olduğunu anlıyoruz. Geçtiğimiz asrın başına kadar makro âlemin dinamik kuralları ile yetinmeye çalışan bilim dünyası son yüz yıldır, atomdan daha küçük parçacıkların dahi davranışlarını anlamaya, modellemeye ve onlarla ilgili deneyler yapmaya başladı. Kuantum mekaniğinin temel ilgi alanına giren bu bilimsel çalışmaların sonuçları, bilim insanlarının hayli ilgisini çekiyor.

Kuantum mekaniğinde fiziksel olarak temel varlıkların davranışları incelendiğinde parçacık ile dalga ayırımının yapılması önemlidir. Parçacıklar, tıpkı makro âlemdeki gündelik cisimler gibi davranırlar. Onlara bir kuvvet etki etmediği müddetçe sahip oldukları hızı koruyarak ilerlerler. Parçacıklar, lokalize varlıklar olarak dolaşırlar; çarpışabilir, buna göre yön değiştirebilirler. Bunları basitçe, avucumuzda tutabileceğimiz küçük toplar gibi düşünebiliriz. Dalgalar ise pozisyonu öyle kolayca, tam olarak kestirilemeyen bölgesel varlıklardır. Dalgalar da enerji taşırlar ve birbirleri ile etkileşirler ama bu, parçacıklar gibi çarpışarak olmaz. Parçacıklardan çok büyük bir farklılık olarak dalgalar köşeleri dönebilir, ince deliklerden veya yarıklardan geçtikten sonra yayılabilirler. Kuantum mekaniğine göre, bu temel farklılıklardan dolayı parçacıkların ve dalgaların matematikleri de oldukça farklıdır.

En basit atom modelinde elektronların, atom çekirdeği etrafında dönen parçacıklar olduğu düşünülmüşse de aslında elektronlar daha çok parçacık olarak değil dalga olarak davranırlar; tıpkı ışığı oluşturan fotonlar gibi… İlginç olan ise bunların gerek parçacık gerekse dalga gibi davranabilmeleridir (dalga-parçacık ikiliği). Bir cisme çarpıncaya kadar dalga gibi davranmaları oldukça ilgi çekicidir. Bu süre zarfında aslında tam olarak nerede oldukları kestirilemese de bölgesel bulunma olasılıklarından bahsedilebilir. Bu belirsizlik, ölçüm yapıldığı anda ortadan kalkar. Normalde dalga gibi davranan elektronun ölçüm yapıldığı veya gözlemlendiği zaman parçacık gibi davranması biraz kafa karıştırıcı olabilir. Buna fizikte gözlemci etkisi denmektedir. Aslında gözlemlemenin (bakmak, dokunmak, ölçmek) etkisiyle, henüz dalga davranışı göstermekte ve dolayısıyla pozisyonu ve hızı muğlak olan maddenin parçacık gibi davranmasına yol açmaktayız.¹

^{IŞIK HIZI}

Bilim insanları, elektronların ve fotonların yaptıkları ışık hızındaki yolculuğun benzerini biz insanların da yapabilmesi üzerinde ciddi kafa yormaktalar. Zira ışık hızında seyahat edebilsek bile bize en yakın olarak bilinen yıldıza 4 yıldan önce varamayız. Cisimlerin bir yerden başka bir yere göz açıp kapamadan kısa bir sürede ışınlanması kavramı tarihte yeni değildir.² Bununla birlikte bilimsel çalışmalar göstermiştir ki çok yüksek hızlara çıkıldığında veya ağır cisimlere yaklaşıldığında zamanın akışı da yavaşlamaktadır. Farklı durumlarda veya mekânlarda zamanın akışının yavaşlayabileceği kavramı da yeni değildir.³,⁴ Günümüzde yapılan deneylerde, okyanusun derinliklerindeki bir denizaltı ile gökyüzünün üst tabakalarındaki bir hava aracındaki zaman akış hızlarının, dünyanın merkezine yakınlıktan dolayı, farklı olduğu gözlemlenebilmektedir. Ayrıca, yüksek hızlarda seyahat eden uzay araçlarında da benzer zaman yavaşlaması gözlemlenmiştir. Elbette ki bu deneylerde geçen mesafeler ve hızlar çok fazla olmadığı için, atomik saatlerle tespit edilebilecek kadar küçük yavaşlamalar gözlemlenebilmiştir. Önemli olan husus ise bu yavaşlama miktarlarının teorik fiziğin öngörüleriyle uyuşmasıdır. Yani teorik olarak, (karadelikler gibi) çok büyük kütlelere yaklaşan veya ışık hızına yakın hızlara çıkan cisimler için zaman ciddi oranda yavaşlar. Bu noktada, ışık hızına yaklaştıkça kütlenin artması gibi bir sonucun da oluşması gerektiğinin tahmin edildiğini belirtmekte fayda var.

Işık hızı, hali hazırda radyo, televizyon, kablolu ve kablosuz iletişim hızımızın da üst sınırı olmaktadır. Bundan da yüksek hızlarda iletişim, bilhassa bilgisayar ve haberleşme alanlarında ihtiyaç duyulan bir beklentidir. Mevcut kablosuz haberleşme sistemlerimizde, haberleşen iki unsur arasındaki engeller ve mesafe sinyal kalitesi bakımından büyük zorluklara yol açmaktadır. Örneğin Mars’tan bir sinyalin dünyaya ulaşması 4 ila 24 dakika kadar zaman alabilmektedir. Yani şu anki teknolojiyle Mars’a ulaşılsa bile doğru dürüst eşzamanlı bir telsiz iletişimi olmayacak gibi görünüyor. Bu denli gecikmeli iletişim elbette ki büyük bir sorundur. Kuantum alanındaki çalışmalar bu hususlarda da umut vadeden gelişmeler ortaya koymaktadır.

Kuantum dolanıklık ilkesine göre; birbirine dolanık olarak oluşturulan veya ilişkilendirilen iki parçacık, birbirlerinden çok uzaklarda dahi olsalar, bir şekilde, aynı noktadaymışlar gibi etkileşim halindedir. Bu dolanık iki parçacığı, oluşturulma veya ilişkilendirilme anlarından itibaren birbirini tamamlayan zıt bir çift olarak düşünebiliriz. Bu yüzden, bir yaklaşıma göre, birine müdahale edildiğinde diğerinin de buna anında yanıt verdiği düşünülmektedir: “Biz herşeyden iki çift yarattık. Umulur ki, iyice düşünürsünüz.” (Zariyat Suresi, 49) Hatta kuantum teorisinin yetersiz kaldığı noktaları açıklayabildiği değerlendirilen sicim teorisine dayanarak, evrendeki her şeyin dolanıklık halinde olduğu dahi düşünülebilmektedir. Eğer öyleyse, her şeyden ve herkesten her an haberdar olunabilir.⁵ Hali hazırda bilginin ışıktan hızlı iletilemeyeceği kuantum mekaniğini uygulayan fizikçiler tarafından savunulan bir prensiptir. Bununla birlikte, dolanıklık konusunda süren çalışmaların farklı başarılı sonuçlarının uygulandığı teknolojiler ortaya çıkarsa, uzak ve engel ardındaki mesafelerle eşzamanlı iletişim problemi de çözülmüş olacaktır.

Dipnotlar: 1) Doğrusu insan kendine karşı bir basirettir, gözlemcidir. Kıyame Suresi, 14 2) Kitaptan bilgisi olan biri, “Ben onu, gözünü kapayıp açmadan önce sana getiririm” dedi… Neml Suresi, 40 3) Mağaranın içinde onları yıllarca uyuttuk. Kehf Suresi, 11 4) Rabbinin katında bir gün, sizin saydığınız bin yıl gibidir. Hac Suresi, 47 5) And olsun ki insanı Biz yarattık; nefsinin kendisine fısıldadıklarını biliriz; Biz ona şah damarından daha yakınız. Kaf Suresi, 16