2.8. BÜTÜNSELLİK VE EPR

Kuantum teorisiyle bilimsel alanda, ilk kez, ciddi şekilde bilimsel realizmin, determinizmin, gözlem sürecinin gözlenene etkisizliğinin, hatta mantığın ilkelerinin tartışılır olduğunu gördük. Bu teoriyle yaşanan zihin değişikliğinde diğer önemli hususlar ise indirgemeciliğin ve nedensellikte yerellik ilkesinin de tartışılanlar listesine dahil edilmesidir. İndirgemeci anlayışta, bütünün, parçaların özelliklerinin toplamından ibaret olduğu savunulmuştur. Bu anlayış, bütün hakkında bilginin, parçacıklara hükmeden yasalardan çıkarsanabileceğini dile getirir. Parçacıkların bir araya gelişi ve ayrılışı ile ilgili tam olarak bilgi edinilirse; bütün hakkındaki bilginin tümünün de elde edileceği indirgemeci yaklaşımla savunulur. İndirgemecilik, tamamen başarılı olmadığı alanlarda bile ‘hakim paradigma’ olmuş, pratikte başarılı olmadığında bile, prensipte başarılı olduğuna derin bir inanç beslenmiştir.

Burada ilginç olan, maddenin kendisine indirgenmesiyle fenomenlerin açıklanabileceği zannedilen atomun, kendi parçacıklarının toplamı ile açıklanmasının mümkün olmadığının anlaşılmasıdır. Kuantum teorisinde atomlar, birçok kişinin kafasındaki Güneş sistemine benzeyen atom modelinde -Rutherford’un modeli- olduğu gibi protonların, nötronların ve elektronların toplamı olarak düşünülmemelidir. Schrödinger denklemindeki dalga fonksiyonunda, elektronların müstakil varlığının bir önemi yoktur; elektronlar dahil oldukları atomun sistemi içinde bir öneme sahiptirler: Atomu betimleyen yasalar, elektron, proton ve nötronları betimleyen yasalardan çıkarsanamaz. Pauli Dışarlama İlkesi (Pauli Exclusion Principle) de bir atomun yasalarının, bu atomun bir parçası olan elektrona dair yasalardan çıkarsanamayacağını göstermektedir. Atom-altı dünyadaki bu bütünsel özellikler çok önemlidir; mikro seviyedeki bu bütünsel özellikler sayesinde kimyasal özelliklerin, transistörlerin, nükleer gücün, süper iletkenlerin ve de yaşamın varlığı mümkün olmaktadır.

Kuantum teorisindeki bütünsel yapıyı ortaya çıkaran en önemli deneyler 1980’li yıllarda Alaine Aspect ve arkadaşları tarafından Paris’te gerçekleştirilmiştir. Bu deneylere yol açan süreci; Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen’in kuantum mekaniğini sorgulayan bir makalesi başlatmıştır. Bu makalede, kuantum teorisinin çelişkili olduğunu göstermek amacıyla, makaleyi yayımlayanların baş harflerine atfen EPR olarak anılan deney önerildi. EPR tipindeki deneylerde, atom seviyesindeki bir sistemde, iki parçacığın birbirlerinden ayrı yönlere hareket edecek şekilde ayrıldıklarını düşünmemiz istenir. Kuantum teorisine göre bu parçacıklar, birbirlerinden ne kadar ayrılırlarsa ayrılsınlar beraber olmalarının izini taşırlar; örneğin bunlardan birinin spini eğer saat yönündeyse, diğerininki bunun tam tersi durumda olmalıdır. Bu deneylerde eğer ikiye ayrılan parçacıklardan sağdakinin spinini ölçersek soldakini de belirleyebileceğimiz söylenir. Kopenhangen yorumuna göre ölçme işlemi yapılmadan parçacıklar hakkında kesin bir şekilde konuşamayız ve ikiye ayrılan parçacıklardan biri ile ilgili yapacağımız ölçüm diğer parçacığı da etkileyecektir. Einstein, EPR hayali deneyiyle, sağduyuya aykırı böylesi bir durumun olamayacağını göstererek, bu teorinin yanlış olduğunu göstermeye çalıştı: Eğer ‘B’ parçacığı yüzlerce kilometre ‘A’ parçacığından ayrılmışsa nasıl olur da ‘A’ ile ilgili yapılan bir ölçümden etkilenir? Yerel olmayan nedenselliğin (uzaktan etkinin) varlığını gerektiren bu durum, hem klasik fizikle hem de sağduyuyla bağdaşmaz ama kuantum teorisi bunu gerektirmektedir! Einstein ‘uzaktan hayalet etki’ (ghostly action at a distance) diyerek bunu reddetmiştir. EPR deneyleri, kuantum teorisinin, yerel olmayan nedenselliği gerektirdiğini göstererek, fiziksel gerçekliği betimleyemeyeceğini ve bu teorinin eksik olduğunu göstermek için ortaya atılmış olan hayali deneylerdi. Einstein’ın teorisine göre hiçbir şey ışığın hızından daha hızlı hareket edemeyeceği için, iki parçacığın arasında bundan hızlı iletişim olduğuna dair bir iddianın fiziksel gerçeklikle örtüşemeyeceği kabul edilmişti.

Kopenhag yorumunun babası Bohr, Einstein’ın EPR deneyiyle getirdiği eleştirileri göğüslemeye çalıştı ve Einstein’ın ‘fiziksel gerçeklik’ ile ilgili yaklaşımını eleştirdi. O yıllarda bu konuda bir deney gerçekleştirmek mümkün olamadığından, bilim dünyasının çok ilgisini çeken bu tartışma uzun yıllar spekülasyonlar çerçevesinde sürdü.

Kuantum teorisinin eksik bir teori olduğuna dair Einstein’ın atakları, bizim henüz bilemediğimiz ‘gizli değişkenler’in mikro seviyede rol oynadığına dair yaklaşımlara da güç verdi. ‘Gizli değişkenler’ hakkındaki çalışmalarıyla ünlü olan Bohm, determinizmi bırakıp indeterminizme geçmemize gerek olmadığını savunan, realist bir yaklaşımı benimsemiştir. Fakat onun determinist-realist anlayışı ‘yerel olmama’ özelliğini de kapsıyordu ki bu klasik fizikten ve sağduyudan -determinizmi muhafaza etmesine rağmen- sırf bu özelliğiyle bile bir kopuş olmasına yetmekteydi. Sonuçta Bohm, Einstein’ın, telepatik iletişim olarak görüp reddettiği ‘uzaktan etki’nin varlığını kabul etti. Bohm’un yaklaşımı realizm çerçevesinde değerlendirilebilecek olsa da bu yaklaşımın; Galileo, Newton ve Einstein’ın klasik realizmden bir hayli farklı olduğuna dikkat edilmelidir.

ÖNCEKİ YAZI: 2.7. OBJEKTİF İNDETERMİNİZM VE METAFİZİK TERCİHLER

SONRAKİ YAZI: 2.9. BELL TEOREMİ, YEREL OLMAMA VE ASPECT DENEYLERİ

default
Post Written by
?>