Schrödinger'in Kedisi

Schrödinger'in Kedisi ve Kuantum Kuramı

Kuantum fiziğinin ve bunu dünyadan söz etmek için kullananların karşı karşıya olduğu temel gizemin "Nasıl oluyor da herhangi bir şey meydana geliyor?" değil de, "Nasıl oluyor da herhangi bir şey varoluyor?" sorusu olduğu çok açıktır.

Eğer, yaygın görüşe bağlı kuantum fizikçilerinin inandığı gibi, gerçeklik esasında içine bir çok değişik olasılık katılmış, neyin ne kadar katıldığı belli olmayan bir aşureyse,(ki fizikçiler ne derse desin bu asla doğru değildir ve Tanrı evrenle zar atmamıştır) bu bir sürü karışım halindeki madde-dalga akışı içinde biz etrafımızdaki katı, kesin nesnelerin bildik dünyasını nasıl anlayabiliriz? Gerçeklik hangi noktada ve niçin gerçekleşmiştir? Fizikçilerin haklı olarak laboratuarlarda çözümünü aradıkları bu evrensel soruya ruhsallık her zaman doğru yanıtlarını a priori olarak vermiştir. Fizikçilerin bu bilinemezci sorunu açıklığa kavuşturma çabasıyla, kuantum kuramının öncülerinden Irwin Schrödinger, kedisini tartışma konusu yapmıştır.
Schrödinger'in kedisi hayvan deneyleri için kullanılan laboratuar kafeslerinden birinin içine yerleştirilir, yalnız kafesin duvarları katı bir maddeden yapılmıştır. Bu son derece önemlidir çünkü paradoksu anlayabilmek için kediyi deneyin sonuna dek görmememiz çok önemlidir.

Geçirimsiz kafesin içinde Schrödinger, ölümcül bir deney düzeneği hazırlamıştır. Schrödinger kafesin içine bir parça radyoaktif,madde yerleştirir; basitçe anlatacak olursak, çürümüş bir parçacığı %50 yukarıya, %50 aşağıya ateşleme olasılığı olan bir düzenek kurar. Eğer bu parçacık yukarıya ateşlenirse, kedinin yemeğine zehir bırakan bir anahtarı çalıştırır. Kedi yemeğini yer ve ölür. Aynı şekilde, eğer parçacık aşağıya ateşlenirse, kedi için sadece yemek bırakılır ve kedi yeni bir deneye tabi tutulmak üzere hayatta kalır.

Olacakların bu seçimi, en azından yukarısı ölüm, aşağısı yaşam dersek, bizim günlük yaşamımızda her gün yeniden belirlemek zorunda olduğumuz seçimdir. Fakat, işler kuantum kedileri için o kadar kolay değildir. Hele hele basit hiç değildir, çünkü ana kuantum kuramına göre, kedi hem canlı hem de ölüdür. Kedi iki durumun da aynı anda üst üste bindirildiği bir durumda var olur; tıpkı elektronların aynı anda hem parçacık hem dalga olduklarının söylendiği gibi.

Bu durumda dalga fonksiyonu (kurallar) bize kedinin zehiri yiyip öldüğünü (olasılık1) ve kedinin yediği yemekten çok zevk alıp yaşadığını (olasılık 2) söyler. Biz ancak; bu dalga fonksiyonu temelden "çöker" ve tüm olasılıklar aniden sabit bir gerçekliğe karşılık gelecek duruma düştüklerinde kediyi ya gömebiliriz ya da okşayabiliriz.Görülen o ki; böyle bir çöküş bir ara olmuş olmalıdır. Çünkü kafesin kapısı açılıp, içeriye bakılınca kedinin kesinlikle ölü olduğu görülür. Fakat niçin? Schrödinger 'in kedisini ne öldürdü?

Bu soru sadece mekaniksel kuantum kedilerine değil, bize de sorulması gereken bir sorudur ve çevremizde gördüğümüz her şey doğrudan "niçin gerçeklik var? " ya da başka şekilde soracak olursak "varoluşun amacı nedir?" sorunsalında odaklaşır ve kedinin kimlik krizinin neden bir paradoks oluşturduğunu gösterir.

Bu bir paradokstur, çünkü bir yanda dünya ya ölü ya da diri olan sıradan kedilerle doludur, öte yanda fizik bunun imkansız olduğunu söylüyor. Schrödinger denkleminin matematiği kedinin kaderini hiçbir şeyin belirleyemeyeceğini, hiçbir şeyin onun dalga fonksiyonunu çökertemeyeceğini söylüyor. (En azından fiziksel hiçbir şeyin)

Kafese konacak herhangi bir fiziksel nesne, örneğin, bize kedinin ölü mü yoksa diri mi olduğunu söyleyecek bir kamera çok fazla olasılığın dokunuşundan etkilenecektir. Sonuçta klasik kuantumun mekaniksel davranış biçimini sergileyecektir. Yani kendi gözlerimizle gördüğümüz sonuca rağmen, kuantum kuramı kedinin hem ölü hem diri olduğunu ve de hep öyle kalacağını söyler. Bu paradoksa aynı zamanda "gözlem sorunu" denmesi şaşırtıcı değildir, çünkü hem bizim sağduyumuzla yaptığımız gözlemlerimize meydan okur hem de gerçeği şekillendirmede gözlemin-gözlemcinin oynadığı kritik rolü öne çıkarır.

'Schrödinger'in Kedisi' Probleminin Gerçekliği!

Queensland Üniversitesi araştırmacıları, meşhur Schrödinger’in kedisi probleminde büyük bir gelişme kaydetmiş olabilir. Fotonların 4 boyutlu durumlarından faydalanarak ve bu kuantum durumları çok hassas ölçümlere tabi tutarak elde ettikleri sonuç, kedinin ölü ve de canlı olarak tanımlanmasının kedinin gerçek durumu hakkındaki bilgi eksikliğinden kaynaklandığı yaygın görüşünün tam olarak da öyle olmadığı.

Kuantum mekaniğinde her bir cisim dalga fonksiyonları ile tanımlanır ve dalga fonksiyonları kuantum mekaniği teorisinin temelindeki araçlardan biridir; ancak yine de bu dalga fonksiyonlarının tam olarak ne olduğu ise hâlâ açıkça anlaşılabilmiş değil. “Sadece bizim gerçek durum hakkındaki sınırlı bilgimizi mi gösteriyorlar, yoksa gerçeklikle doğrudan bağlantılılar mı?” “Ve acaba nesnel bir gerçeklik, gerçekten var mı?”

Bu tartışma uzunca yıllar teorik bir atışmadan ibaretti. Taa ki üç kuantum teorisi araştırma grubu, bu sorulara cevap olabilecek bir deney önerene kadar. Çalışmanın başındaki Martin Ringbauer çalışma ile ilgili olarak şu yorumu yapıyor: “Bu yeni deney, kuantum mekaniğinin merkezindeki özelliklerden olan, farklı dalga fonksiyonu yorumlamalarının, kuantum durumlarını neden kesinlikten ayrı olarak tanımlayamadığımızı açıklayıp açıklayamayacağımızı test ediyor. Bizim aldığımız sonuçlar, eğer nesnel bir gerçeklik varsa, duruma ait dalga fonksiyonlarının bu gerçekliğe karşılık geldiğidir.”

Diğer bir deyişle, aslında Schrödinger’in kedisi gerçekten de hem ölü hem de canlı. Bizim öyle tanımlamamızın sebebi duruma ait bilgi eksikliğinden değil, durumun gerçekten de öyle olmasından. Ölçümler geliştikçe ve arttıkça, bilim insanları iki farklı dalga fonksiyonu seçeneği ile kalacaklar gibi duruyor: Ya dalga fonksiyonları tamamen gerçek ya da hiçbir şey tamamen gerçek değil.

Kaynak: PHYS / Helmholtz Nükleer Fizik Enstitüsü